Title

MODELAMENTO MATEMÁTICO DO BOF PARA A PREVISÃO DO PONTO FINAL USANDO A TECNOLOGIA EFSOP

MATHEMATICAL MODELING OF THE BOF FOR ENDPOINT PREDICTION USING EFSOP® TECHNOLOGY

Authorship

Davis, Omar; Scipolo, Vittorio; Vazquez, Armando

Davis, Omar

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Scipolo, Vittorio

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Vazquez, Armando

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DOI

10.5151/2594-5300-16054

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Abstract

A previsão precisa do ponto final é uma ferramenta de controle crítica na operação de um BOF. Ela propicia ao aciarista um aumento do rendimento e produtividade e uma redução dos custos operacionais. Tradicionalmente os operadores confiam em modelos de carga estáticos para a previsão do ponto final de temperatura e carbono. Esses modelos possuem uma capacidade limitada de previsão do ponto final pois eles não consideram a dinâmica do processo e são desfavoravelmente afetados por incertezas nas condições iniciais. Com a estratégia EFSOP , um modelo estado-estado dinâmico foi utilizado para prever a massa, a temperatura e as composições do gusa líquido, fases escória/gás com controle em circuito fechado e ajuste contínuo pelo retorno de medições da composição dos gases de exaustão em tempo real. Para melhorar a previsão do ponto final com um Sistema de Sublança instalado, foi incorporado um modelo suplementar. Este modelo, usando uma medição no sopro da Sublança ou as previsões de carbono e temperatura do modelo dinâmico, calcula os pontos finais de carbono e temperatura nas fases finais do sopro. A estratégia EFSOP para a deteção do ponto final utiliza a análise em tempo real dos gases de exaustão, junto com variáveis de processo medidas, para determinar mais precisamente quando os pontos finais de temperatura e carbono foram atingidos e sinalizar o final da corrida. Resultados online para o temperatura e carbono estiveram entre 12 C e 1,5 pontos, desvios padrão, respectivamente (quando comparados com medições reais da Sublança). Essa precisão permitiu que os aciaristas empregassem vazamento direto da corrida, reduzindo desta forma o tempo de tap-to-tap e os custos de operação e manutenção do Sistema de Sublança.

Accurate endpoint prediction is a critical control tool in the operation of a BOF. It provides the steelmaker with increased yield & productivity while reducing operating costs. Traditionally, operators have relied on static charge models for endpoint prediction of temperature & carbon. These models have a limited ability to predict endpoint because they do not account for process dynamics and are adversely affected by uncertainties in the initial conditions. The EFSOP® strategy uses, a rigorous, non-linear dynamic model to predict the mass, temperature & compositions of the hot metal, slag and gas phases with closed-loop control and continuous tuning from the feedback of real-time off-gas composition measurements. To enhance endpoint prediction with a Sublance System in place, a supplemental regression model was incorporated. This model, using either an inblow measurement from the Sublance or the predictions of Carbon and temperature from the dynamic model, calculates the endpoints of Carbon and temperature in the final stages of the blow. The EFSOP® strategy for end-point detection uses real-time off-gas analysis, along with measured process variables, to determine more accurately when the temperature & carbon end-points have been reached & signal the end of the heat. Online results for temperature and carbon were within 12o C and 1.5 points of carbon, standard deviations, respectively (when compared with actual Sublance measurements). This accuracy provided the steelmaker with the opportunity to employ direct tapping of the heat, thereby reducing tap-to tap time and the cost of operation and maintenance of the Sublance System.

Keywords

Análise de gases de exaustão; Aciaria BOF; Processos de combustão; Eficiência energética.

Off-gas analysis; BOF steelmaking; Dynamic model; End-point detection; Mass balance; Energy balance; Sublance