Resumo No modelamento matemático do reator RH, a penetração do gás no líquido na perna de subida é o fator chave para determinar a distribuição do gás injetado e obter uma previsão confiável da taxa de circulação do líquido entre a câmara de vácuo e a panela. Neste trabalho, através de simulações numéricas via CFX, investigou-se o efeito das forças de arrasto, de sustentação, de lubrificação da parede, dispersão turbulenta e de massa virtual. A distribuição do gás na perna de subida e os valores de taxa de circulação previstos via CFX foram validados com resultados de modelo físico. A melhor predição da penetração do gás e da taxa de circulação foi obtida na simulação com incorporação da força de massa virtual e da força de sustentação, cujos coeficientes foram iguais a 0,3 e 0,1, respectivamente. A força de lubrificação deve ser utilizada para evitar o acúmulo de gás próximo às paredes da perna, mas possui efeito desprezível sobre a taxa de circulação. Os resultados dos modelos físico e matemático se ajustaram com a equação de Kuwabara para taxa de circulação. Palavras-chave: CFD; Forças de não-arrasto; Modelamento Físico; Reator RH.

ResumoNo reator RH, a otimização do fluxo recirculatório de aço entre a câmara de vácuo e a panela é a chave para promover as reações de refino. Neste trabalho, foram utilizados água e solução de cloreto de zinco (ZnCl2) como fluido similar ao aço para investigar a taxa de circulação no modelo a frio de um reator RH em escala 1:7,5. A taxa de circulação foi determinada utilizando o método de pontes de Strain Gages. A técnica PIV foi utilizada de modo a calibrar e validar os resultados. O aumento da vazão de gás de 30l/min para 120l/min resultou na elevação da taxa de circulação para ambos os fluidos. Cálculos preliminares demonstraram que há grande diferença nas condições de arraste de escória entre os sistemas água/óleo e ZnCl2/óleo. Palavras-chave: Modelamento físico; PIV; Desgaseificador RH. CIRCULATION RATE AND PREDICTION OF THE METAL/SLAG BEHAVIOR IN PHYSICAL MODEL OF A RH REACTOR AbstractIn RH reactor, the optimization of the steel circulatory flow between the vacuum chamber and the ladle is the key factor to promote the refining reactions. In this work, water and zinc chloride solution (ZnCl2) were employed as similar fluid to steel in order to investigate the circulation rate in a cold model of a RH reactor built on 1:7.5 scale. The circulation rate was determined using the method of strain gage bridges. The PIV technique was used to calibrate and validate the results. With an increasing on gas flow rate from 30l/min to 120l/min, the recirculation flow rate increased for both fluids (água e ZnCl2). Initial calculations showed that there is a great difference in the conditions of slag dragging between water/oil and ZnCl2/oil systems.

No abstract

Resumo Utilizando um modelo físico de um reator RH em escala 1:7,5, simulou-se o processo de injeção de material dessulfurante na câmara de vácuo, buscando evidenciar a influência da vazão de gás e da diferença de densidade entre as fases sobre o tempo de residência e sobre o tamanho das gotas de escória arrastadas pelo metal, parâmetros essenciais para uma estimativa da taxa de dessulfuração. O aumento na densidade do fluido similar ao aço resultou em considerável prolongamento no tempo de residência e diminuição do diâmetro médio das gotas de óleo arrastadas. Para a solução salina (NaCl) como fluido de circulação, observou-se que a redução da vazão de gás aumenta o tempo de residência das partículas de dessulfurante. Tais resultados sugerem que existe uma vazão ótima de gás para alcançar maior eficiência de dessulfuração no RH, isto é, maior tempo de residência do material dessulfurante e arraste de gotas de escória de menor diâmetro.