Title

Pontos Quentes em Algaravizes nos altos-fornos da CSN: Investigação da Causa Raiz e Solução via Simulação Numérica

Hot spots tuyeres at the CSN blast furnaces: Investigation and solution using numerical simulation

Authorship

NASCIMENTO, LEOCIMAR ANDRADE; NEVES, ELTON DA SILVA; FUSCO, PAULO ROBERTO; FRANKLIN, FABIAM

NASCIMENTO, LEOCIMAR ANDRADE

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NEVES, ELTON DA SILVA

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FUSCO, PAULO ROBERTO

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FRANKLIN, FABIAM

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DOI

10.5151/2594-357X-44286

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Abstract

A integridade do revestimento refratário dos algaravizes (curva e ponta) é crítica para a segurança e a continuidade operacional do conjunto porta-vento de altos-fornos. Este trabalho apresenta a investigação da causa raiz de anomalias térmicas recorrentes nos algaravizes dos altos-fornos da CSN, caracterizadas por pontos quentes na carcaça metálica superiores a 350 °C. Após inspeções de campo descartarem falhas de montagem, isolamento ou travamento mecânico dos esticadores, utilizou-se a simulação numérica computacional para avaliar o comportamento termomecânico do conjunto. O modelo demonstrou que o concreto refratário original possuía um módulo elástico elevado, gerando uma rigidez severa que impedia a acomodação das deformações por gradiente térmico. Como consequência, as tensões térmicas superavam a resistência do material, gerando trincas por choque térmico que permitiam a percolação de ar quente até a carcaça. A simulação validou que a redução do módulo elástico atenuaria drasticamente essas tensões internas. Como ação corretiva, especificou-se um novo concreto com maior flexibilidade termomecânica. A aplicação prática resultou em uma redução significativa dos pontos quentes, aumentando a campanha dos algaravizes e mitigando paradas não programadas dos altos-fornos CSN.

The refractory lining of the tuyeres (elbow and tip) is critical to the safety and operational continuity of the blast furnace wind-holding assembly. This paper presents an investigation into the root cause of recurring thermal anomalies in the tuyeres of CSN’s blast furnaces, characterized by hot spots on the metal casing exceeding 350 °C. After field inspections ruled out assembly, insulation, or mechanical locking failures of the tensioners, computational numerical simulation was used to evaluate the thermomechanical behavior of the assembly. The model demonstrated that the original refractory concrete had a high elastic modulus, generating severe stiffness that prevented the accommodation of thermal gradient-induced deformations.

Keywords

Alto-Forno, Algaraviz, Ponto quente, Concreto refratário

Bast Furnace, Tuyeres, Hot Spot, Refractory Castable