Title

ANÁLISE DE FALHA E RENGENHARIA DOS DUTOS MÓVEL E INCLINADO DA ACIARIA EAF

FAILURE ANALYSIS AND RESIZING OF THE DUCTS MOBILE AND INCLINED IN A EAF STEELMAKING

Authorship

Garajau, Fabrício Silveira

Garajau, Fabrício Silveira

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DOI

10.5151/1982-9345-31772

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Abstract

Com o mercado siderúrgico mundial cada vez mais competitivo, a busca pela redução de custos passou a abranger, além da matéria prima, também os equipamentos utilizados no processo de fabricação e processamento do aço. Neste contexto, o uso de ferramentas de simulação computacional CFD (Computational Fluid Dynamics) se torna cada vez mais comum em pesquisas, desenvolvimentos e inovação tecnológica destes equipamentos. Os dutos Móvel e Inclinado são equipamentos tubulares refrigerados a água que compõe o sistema de despoeiramento primário do Forno Elétrico a Arco (FEA) de 100 t da ArcelorMittal Sul Fluminense (AMSF). Estes equipamentos têm apresentado falhas prematuras, gerando custosas paradas para manutenções corretivas. No presente trabalho será apresentado um estudo de reengenharia, partindo da análise de falha e redimensionamento da refrigeração com o auxílio de simulação computacional CFD. A partir das análises metalográficas, o mecanismo de falha pode ser caracterizado como trinca por fadiga térmica, nucleada em pits de corrosão. Estas regiões foram correlacionadas com uma deficiência na distribuição de água dos circuitos de refrigeração nas simulações CFD. A partir destas informações, pode-se realizar o redimensionamento dos circuitos, objetivando melhorar a troca térmica dos pontos mais agressivos. Como principais conclusões, foi possível comprovar a efetividade da metodologia proposta para reengenharia dos equipamentos, visto os resultados de vida acima das expectativas iniciais do projeto.

With the world steel market increasingly competitive, the search for cost reduction started to include not only the raw material, but also the equipment used in the steel manufacture process. In this context, the use of Computational Fluid Dynamics (CFD) simulation tools becomes increasingly common in research, development and technological innovation of these equipments. The Movable and Inclined ducts are tubular water-cooled equipment that makes up the primary dedusting system of the ArcelorMittal Sul Fluminense (AMSF) 100-ton Electric Arc Furnace (EAF). These equipments have presented premature failures, generating costly stops for corrective maintenance. In the present work a reengineering study will be presented, starting from the failure analysis and resizing of the cooler system with the aid of CFD simulation. From the metallographic analyzes, the failure mechanism can be characterized as thermal fatigue cracking, nucleated in pits of corrosion. These regions were correlated with a deficiency in the water distribution in the circuits, through of CFD simulations. From this information, one can carry out the sizing of the circuits, aiming to improve the thermal exchange of the most aggressive points. As main conclusions, it was possible to prove the effectiveness of the proposed methodology for equipment reengineering, considering the results of life above the initial expectations of the project.

Keywords

FEA, Redução de custo, Despoeiramento, CFD, Análise de falha.

EAF, Cost reduction, Dedusting, CFD, Failure analysis.