Title

ESTIMATIVA DO PERFIL TÉRMICO DE LANÇAS PARA PCI E DO ESCOAMENTO DE FLUIDO EM SEU INTERIOR

ESTIMATION OF THERMAL PROFILE ON PCI LANCES AND OF FLUID INTERNAL FLOW

Authorship

Silveira, Magno A. Calil Resende; Teixeira, Ivênio de Oliveira; Cabral, Ricardo Machado; Oliveira, Marco Aurélio Garcia de

Silveira, Magno A. Calil Resende

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Teixeira, Ivênio de Oliveira

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Cabral, Ricardo Machado

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Oliveira, Marco Aurélio Garcia de

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DOI

10.5151/2594-357X-15750

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Abstract

Devido ao aumento da pressão no vaso de injeção de finos do Alto-Forno 3 da planta de Ipatinga da Usiminas, a equipe técnica da área de redução aumentou o diâmetro interno das lanças de PCI, sem modificar o externo, com a finalidade de manter a taxa de injeção de carvão pulverizado acima de 140 kg/tonelada gusa. Para se avaliar o efeito dessa modificação, foi construído um modelo termo- fluidodinâmico utilizando o software ANSYS CFX® que permite analisar o escoamento de gases e sólidos através da ventaneira e da lança de injeção de finos do alto-forno, e a estrutura da lança exposta no algaraviz e ventaneira. Paralelamente, foi construído um dispositivo para fazer a aquisição das temperaturas da parede da lança e do fluido de refrigeração para a validação térmica do modelo. Os resultados mostraram que, em condições normais de operação, o material utilizado para fabricação das lanças é capaz de resistir à temperatura máxima alcançada. Foi possível também identificar o comportamento das lanças em situações de anormalidades operacionais.

Because of the increased pressure in the Blast Furnace 3 fines injection vase, at Usiminas (Ipatinga plant), the ironmaking team decided to increase the PCI lances’ internal diameter, without modifying the external, in order to maintain PCI rate around 140 kg/ton hot metal. To evaluate the effect of this change, a thermo-fluid-dynamics model was built using the ANSYS CFX® software to analyze the gases and solids flow through the tuyere and the PCI lance behaviour in a blast furnace, and the lance exposed structure in tuyere. A device was built to measure the wall temperatures and the cooling fluid to validate the thermal model. The results showed that in normal operation, the material used for the manufacture of lances is capable of resisting the maximum temperature reached. Also, it’s possible to identify the lance behaviour in “unsual” operational cases.

Keywords

Modelagem; Simulação fluidodinâmica; Injeção de finos de carvão; Alto-forno.

Modelling; Thermo-fluid-dynamics simulation; PCI; Blast furnace.