Title

Otimização de custos na produção de aços inoxidáveis através do uso estratégico de alumínio na etapa de redução do AOD-L

Cost optimization in stainless steel production through the strategic use of aluminium in the AOD-L reduction stage

Authorship

SOUZA, GEANDERSON CARLOS PEREIRA DE; COELHO, MAURÍCIO FERREIRA; DRUMMOND, LORENNA MAGALHÃES; LOPES, PEDRO MONTSSERRAT; CASTRO, DIOGO FERREIRA DE; LOSS, HÉLIO BRAZ

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DOI

10.5151/2594-5300-43444

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Abstract

O custo de produção dos aços inoxidáveis é fortemente influenciado pelas operações da aciaria, especialmente pelo consumo de redutores e fundentes. Considerando o aço AISI 304 como referência, a aciaria responde por aproximadamente 80% do custo total do produto acabado. Este trabalho apresenta a implementação do alumínio metálico como redutor parcial na etapa de redução do AOD-L, visando reduzir o consumo de FeSi e de fundentes, mantendo a estabilidade do processo e a qualidade do produto. Além do impacto direto em custo, a redução do consumo de fluorita também é relevante sob a perspectiva da cadeia de suprimentos, uma vez que esse insumo fundente pode estar sujeito à disponibilidade de mercado, à dependência de importação e à volatilidade de preços. O trabalho foi baseado na avaliação de dados históricos, em avaliação preliminar de TCO, em análise de riscos, em testes industriais controlados e no acompanhamento de indicadores de escória, consumo e qualidade. No aço AISI 304, o consumo de alumínio aumentou de 0 para 1,86 kg/t. Os resultados mostraram que, para cada 1,0 kg/t de alumínio utilizado, houve uma redução média associada de 1,468 kg/t de FeSi e 3,2 kg/t de fluorita. Alterações adicionais associadas foram observadas no consumo de refratário e nas adições formadoras de escória, indicando que o alumínio afeta tanto o balanço de redutores quanto a prática de escória. Os desvios de costura e esfoliação permaneceram compatíveis com o comportamento histórico do processo, indicando viabilidade técnica e econômica nas condições avaliadas, quando associados ao controle adequado da química da escória pós-redução, da queda de escória e da disponibilidade de potes de escória.

The production cost of stainless steels is strongly influenced by melt shop operations, especially by the consumption of reductants and fluxes. Considering AISI 304 steel as reference, the melt shop accounts for approximately 80% of the total finished product cost. This work presents the implementation of metallic aluminium as a partial reductant in the AOD-L reduction stage, aiming to reduce FeSi and flux consumption while maintaining process stability and product quality. In addition to the direct cost impact, fluorite reduction is also relevant from a supply-chain perspective, since this fluxing input may be subject to market availability, import dependence and price volatility. The work was based on historical data evaluation, preliminary TCO assessment, risk analysis, controlled industrial trials and follow-up of slag, consumption and quality indicators. In AISI 304 steel, aluminium consumption increased from 0 to 1.86 kg/t. Results showed that, for each 1.0 kg/t of aluminium used, there was an average associated reduction of 1.468 kg/t of FeSi and 3.2 kg/t of fluorite. Additional associated changes were observed in refractory consumption and slag-forming additions, indicating that aluminium affects both the reductant balance and the slag practice. Seam and peeling deviations remained compatible with the historical process behaviour, indicating technical and economic feasibility under the evaluated conditions when associated with proper control of post-reduction slag chemistry, slag discharge and slag pot availability.

Keywords

AOD-L, Alumínio metálico, FeSi, Aços inoxidáveis

AOD-L, Metallic aluminium, FeSi, Stainless steels