Title

ANÁLISE NÚMERICA E IN-SITU DE REVESTIMENTOS REFRATÁRIOS SEM CARBONO PARA REDUÇÃO NO CONSUMO DE ENERGIA EM PANELAS DE AÇO

C-FREE REFRACTORY TO REDUCE STEEL LADLE ENERGY CONSUMPTION: NUMERICAL ANALYSIS AND IN-SITU MEASUREMENTS

Authorship

Santos, Matheus Felipe dos; Moreira, Murilo Henrique; Campos, Maria Gabriela Garcia; Angelico, Ricardo Afonso; Sako, Eric Yoshimitsu; Ramos, Vladnilson Peter de Souza; Galesi, Douglas Fernando; Pandolfelli, Victor Carlos

Santos, Matheus Felipe dos

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Moreira, Murilo Henrique

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Campos, Maria Gabriela Garcia

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Angelico, Ricardo Afonso

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Sako, Eric Yoshimitsu

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Ramos, Vladnilson Peter de Souza

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Galesi, Douglas Fernando

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Pandolfelli, Victor Carlos

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DOI

10.5151/2594-5300-33815

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Abstract

O consumo de energia em panelas de aço está relacionado às etapas do processamento que ocorrem durante o refino secundário. O aço líquido perde energia térmica quando são adicionadas ligas, pelo sopro de gases, agitação e por convecção natural. Cerca de 70% dessas perdas ocorrem pelos revestimentos refratários, que dissipam energia para o ambiente quando suas superfícies são resfriadas. A microestrutura dos refratários Carbonfree resulta na redução da transferência de calor no material, devido a presença de fases de baixa condutividade térmica (por exemplo, agregados porosos) e sem o carbono que é uma fase usualmente presente e aumenta a condutividade térmica nos materiais. O processo nas panelas de aço é transiente e necessita de ferramentas numéricas avançadas para investigar o desempenho desses materiais nas condições específicas de cada aciaria. Tais ferramentas foram aplicadas para estimar o potencial de conservação de energia dos revestimentos Carbonfree em um caso real (linha de metal e sola) e os resultados mostram um potencial de redução de 21%. Os testes realizados in-situ compararam as diferentes taxas de queda de temperatura para cada configuração com as previstas pela ferramenta. Os benefícios estimados foram comprovados e a eficiência dos materiais investigados foi validada

The energy consumption of steel ladles is closely related to the processing steps during the secondary refinement. Thermal energy from the liquid steel is lost when melting alloying elements, stirring gases or by natural heat transfer mechanisms. The refractory lining is responsible for approximately 70% of those energy losses, which will be dissipated to the environment while the ladle surfaces are being cooled. Carbonfree refractories are microstructurally engineered to reduce the heat transfer in the material due to the lack of carbon (conducting phase) and the presence of lower thermal conductivity phases (i.e. microporous materials). The steel ladle process is a transient cycle that requires enhanced numerical tools to investigate the performance of such materials in specific conditions for each steelmaking shop. These tools were applied to estimate the saving energy potential of Carbonfree refractories in a real case scenario (bottom and metal line) and the results showed a potential of reducing 21% the energy consumption. In-situ trials were also carried out and the reduction in the energy consumption was evaluated by comparing the liquid steel temperature for the different lining configurations. The expected benefits had good agreement with the tool predictions and the efficiency of such materials were validated

Keywords

Refratário; Panela de aço; Simulação; Consumo de energia;

Refractory; Steel ladle; Energy consumption; Modeling;