Title

Desenvolvimento tubo longo de alta performance com projeto inovador de linha de escória biônica para redução de erosão.

Development of a Breakthrough Bionic Slag Line Design to Reduce Erosion in High Performance Ladle Shrouds

Authorship

MIRANDA, MOISÉS; FRANCISCO, CARLOS; CAMARGO, DOUGLAS; SILVA, DOUGLAS; ALVES, CLEIBES; MEDEIROS, LUCAS; VIGNOLI, FLAVIO

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DOI

10.5151/2594-5300-44183

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Abstract

O conceito inicial de um tubo longo é proteger e direcionar o fluxo de aço líquido da panela para o distribuidor durante o lingotamento contínuo. Além disso, ele deve suportar o choque térmico durante a partida a frio, os múltiplos ciclos térmicos causados pelos longos tempos de troca de panela e a reutilização a morno após a limpeza em cada corrida, requisitos que a tecnologia obsoleta de camada oxidada no canal interno não consegue atender. Adicionalmente, a porção submersa do tubo longo deve resistir à erosão causada pela escória do distribuidor, o que reduz a vida útil do tubo longo, aumenta o consumo específico, gera descarte significativo, eleva a pegada de carbono e cria desafios ergonômicos devido ao peso elevado manuseado em um ambiente extremamente quente. Nesse cenário, foi desenvolvida uma geometria inovadora de linha de escória, denominada Bionic, projetada para reduzir a erosão. O design consiste em múltiplos chevrons com ângulos orientados, combinados a um material isostático de alumina-carbono de alto desempenho. Esse conceito reduz o descolamento do fluxo de aço, desestabiliza a formação de vórtices e, assim, minimiza o efeito da abrasão mecânica. Esse projeto foi validado em tubos longos na ArcelorMittal Resende, reduzindo a erosão da linha de escória e aumentando a vida útil do tubo longo.

The initial concept of a ladle shroud is to protect and direct the molten steel flow from the ladle to the tundish during continuous casting. In addition, it must withstand thermal shock during cold start, multiple thermal cycles caused by long ladle exchange times, and warm reuse after cleaning in every heat, where outdated oxidized bore technology cannot meet these requirements. Furthermore, the submerged portion of the ladle shroud must resist erosion caused by tundish slag, which shortens ladle shroud life, increases specific consumption, generates significant disposal, rises the carbon footprint, and creates ergonomic challenges due to the heavy weight handled in an extremely hot environment. In this scenario, an innovative slag line geometry designed to reduce erosion, called Bionic, was developed. The design consists of multiple chevrons with oriented angles combined with a high-performance alumina-carbon isostatic material. This concept reduces steel flow detachment, destabilizes vortex formation, and thereby minimizes the effect of mechanical abrasion. This design was validated in ladle shrouds at ArcelorMittal Resende, reducing slag line erosion and enhancing ladle shroud service life.

Keywords

Tubo longo, Biônico, Linha de Escória, Pegada de Carbono, Ergonomia

Ladle shroud, Bionic, Slag line, Carbon Footprint, Ergonomics