Title

PREDIÇÃO DE EROSÃO EM COIFAS DE CONVERTEDOR UTILIZANDO CFD E RASTREAMENTO DE PARTÍCULAS

PREDICTING EROSION IN BOF HOODS USING CFD AND PARTICLE TRACKING

Authorship

LORENZO ENGEL FORNASARI; FURTADO, RAFAEL CARVALHO; AVALOS, VICTOR CESAR; KLEIN, TÂNIA SUAIDEN; SILVA, LUIZ FERNANDO LOPES RODRIGUES

LORENZO ENGEL FORNASARI

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FURTADO, RAFAEL CARVALHO

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AVALOS, VICTOR CESAR

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KLEIN, TÂNIA SUAIDEN

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SILVA, LUIZ FERNANDO LOPES RODRIGUES

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DOI

10.5151/2594-5327-42303

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Abstract

Coifas de convertedores LD (BOFs) sofrem erosão severa devido ao escoamento de gases a alta temperatura e à injeção de partículas finas, como cal e dolomita, acelerando o desgaste e provocando falhas não planejadas. Este estudo apresenta uma metodologia validada baseada em CFD para prever padrões de erosão e orientar decisões de manutenção preditiva. Foram incluídos modelos de combustão e radiação para maior precisão dos campos de velocidade e temperatura. Aplicaram-se rastreamento Lagrangeano de partículas e o modelo de erosão de Oka para estimar zonas críticas e intensidade de desgaste. As maiores taxas ocorreram na coifa fixa, devido à recirculação intensa. Partículas menores que 1,6 mm, embora pouco reativas, causaram os maiores danos. Os resultados, alinhados a inspeções de campo, embasaram revestimentos com Inconel e ações direcionadas. A metodologia mostrou-se escalável para outras geometrias e sistemas.

BOF HOODS IN LD CONVERTERS FACE SEVERE EROSION DUE TO HIGH-TEMPERATURE GAS FLOWS AND THE INJECTION OF FINE PARTICLES LIKE LIME AND DOLOMITIC LIME, LEADING TO ACCELERATED WEAR AND UNPLANNED FAILURES. THIS STUDY PRESENTS A VALIDATED CFD-BASED METHODOLOGY TO PREDICT EROSION PATTERNS AND SUPPORT PREDICTIVE MAINTENANCE DECISIONS. COMBUSTION AND RADIATION MODELS WERE INCLUDED TO IMPROVE ACCURACY OF VELOCITY AND TEMPERATURE FIELDS. LAGRANGIAN PARTICLE TRACKING AND THE OKA EROSION MODEL WERE APPLIED TO ESTIMATE HIGH-RISK ZONES AND EROSION INTENSITY. THE HIGHEST WEAR RATES WERE FOUND IN THE FIXED HOOD DUE TO STRONG PARTICLE RECIRCULATION. PARTICLES SMALLER THAN 1.6 MM, ALTHOUGH LESS REACTIVE, CAUSED THE MOST DAMAGE. RESULTS, ALIGNED WITH FIELD INSPECTIONS, SUPPORTED INCONEL COATING AND TARGETED INTERVENTIONS. THE METHODOLOGY PROVED EFFECTIVE FOR EARLY FAILURE DETECTION AND SCALABLE TO OTHER BOF CONFIGURATIONS AND DEDUSTING SYSTEMS.

Keywords

CFD, Previsão de Erosão, Manutenção Preditiva, Coifas de BOF

CFD, Erosion Prediction, Predictive Maintenance, BOF hood systems