Title

OTIMIZAçãO DE CUSTOS OPERACIONAIS COM MATERIAIS REFRIGERANTES: BALANçO ENERGéTICO E VALIDAçãO COM TESTES INDUSTRIAIS EM UM FORNO DE OTIMIZAçãO ENERGéTICA (EOF)

Optimizing Operating Costs with Cooling Materials: Energy Balance and Industrial Validation in an Energy Optimizing Furnace (EOF)

Authorship

SILVA, CECÍLIA LAIA DA; CAMPOS, PABLO HENRIQUE KELLY; DINIZ, CAIO NOGUEIRA ARAUJO; PRADO, MARCO TÚLIO CARMOZINE; RIOS, PEDRO HENRIQUE RODRIGUES; LEITE, CLÁUDIO GUIMARÃES

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CAMPOS, PABLO HENRIQUE KELLY

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DINIZ, CAIO NOGUEIRA ARAUJO

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PRADO, MARCO TÚLIO CARMOZINE

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RIOS, PEDRO HENRIQUE RODRIGUES

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LEITE, CLÁUDIO GUIMARÃES

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DOI

10.5151/2594-5300-42592

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Abstract

Este trabalho explora a aplicação de materiais refrigerantes no Forno de Otimização Energética (EOF) com o objetivo de reduzir os custos operacionais por meio de um controle térmico mais eficiente. Foi empregada uma metodologia baseada em balanço de massa e energia para avaliar diversos materiais disponíveis no mercado como substitutos da cal dolomítica, inicialmente utilizada como agente refrigerante. A análise considerou os impactos no rendimento metálico, no consumo de cal e no comportamento da escória. Um simulador termodinâmico foi desenvolvido para estimar a capacidade de resfriamento de cada material e prever seus efeitos no processo. Com base nos resultados da simulação, foram realizados testes industriais utilizando a opção mais econômica — o briquete de sucata E. O modelo estático do forno foi calibrado com base no conceito de Equivalente Térmico de Sucata (STE). Os resultados mostraram que a substituição da cal por briquetes reduziu as perdas metálicas, sem alterar significativamente o aspecto da escória ou o equilíbrio dos óxidos. Uma razão de resfriamento de 2:1 foi adotada para facilitar a operação, e o desempenho observado foi compatível com as previsões do simulador. A reversão de fósforo foi controlada com a limitação da adição no final da corrida. O estudo demonstra que os briquetes são uma alternativa viável, sustentável e econômica para o resfriamento no EOF.

THIS WORK EXPLORES THE APPLICATION OF COOLING MATERIALS IN THE ENERGY OPTIMIZING FURNACE (EOF) TO REDUCE OPERATIONAL COSTS THROUGH IMPROVED THERMAL CONTROL. A MASS AND ENERGY BALANCE METHODOLOGY WERE EMPLOYED TO EVALUATE VARIOUS MATERIALS AVAILABLE ON THE MARKET AS SUBSTITUTES TO DOLOMITE (INITIALLY USED THE COOLING AGENT), FOCUSING ON THEIR IMPACT ON METALLIC YIELD, LIME CONSUMPTION, AND SLAG BEHAVIOR. A THERMODYNAMIC SIMULATOR WAS DEVELOPED TO ESTIMATE THE COOLING CAPACITY OF EACH MATERIAL AND PREDICT PROCESS OUTCOMES. BASED ON SIMULATION RESULTS, INDUSTRIAL TRIALS WERE CONDUCTED USING THE MOST COST-EFFECTIVE OPTION — SCRAP BRIQUETTE E. THE FURNACE’S STATIC MODEL WAS CALIBRATED USING THE THERMAL SCRAP EQUIVALENT (STE) CONCEPT. RESULTS SHOWED THAT THE REPLACEMENT OF DOLOMITE WITH BRIQUETTES REDUCED METALLIC LOSSES. THE BRIQUETTES DID NOT SIGNIFICANTLY ALTER SLAG APPEARANCE OR OXIDE EQUILIBRIUM. A 2:1 COOLING RATIO WAS ADOPTED TO ALIGN WITH OPERATOR EXPERIENCE AND OBSERVED PERFORMANCE CLOSELY MATCHED SIMULATION PREDICTIONS. PHOSPHORUS REVERSION WAS IDENTIFIED AS A RISK WHEN BRIQUETTES WERE ADDED LATE IN THE HEAT, BUT THIS WAS MITIGATED BY LIMITING THE ADDITIONAL QUANTITY. OVERALL, THE STUDY DEMONSTRATES THAT SCRAP BRIQUETTES ARE A VIABLE ALTERNATIVE FOR EOF COOLING, SUPPORTING MORE FLEXIBLE, SUSTAINABLE, AND COST-EFFECTIVE STEELMAKING OPERATIONS.

Keywords

Balanço energético, Materiais refrigerantes, Refino Primário a Oxigênio, Rendimento Metálico.

Energy balance, Cooling materials, Primary refining, Metallic yield