ISSN 2594-5300
55º Seminário de Aciaria, Fundição e Metalurgia de Não-Ferrosos — Vol. 55 , num. 55 (2026)
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Resumo
A abóbada refrigerada a água de um forno-panela é exposta a condições severas de operação durante o refino secundário do aço. No Forno-Panela 1 da Gerdau Ouro Branco, o projeto anterior apresentava limitações geométricas, hidráulicas e de manutenção, particularmente a presença de uma saia de chaparia não refrigerada, restrições de fluxo nas interligações dos circuitos e uma distribuição de vazão de água que não refletia adequadamente a criticidade térmica de determinadas regiões. Este estudo apresenta a reengenharia da abóbada com base na avaliação da configuração anterior, nos mecanismos de falha observados em campo e na comparação entre os dois projetos por meio de fluidodinâmica computacional (CFD). As simulações foram realizadas utilizando a mesma vazão total de água e a mesma carga térmica aplicada, permitindo uma comparação direta da velocidade de escoamento nos circuitos de refrigeração, da perda de carga e das temperaturas estimadas dos tubos. Para o novo projeto, os resultados das simulações indicaram um aumento da vazão média por circuito de 15,8 m³/h para 19,0 m³/h. Uma melhoria particularmente significativa foi obtida no anel de sustentação do miolo refratário, onde a vazão aumentou de 9,4 m³/h para aproximadamente 27 m³/h. Além disso, apesar da redução do número de circuitos de refrigeração de 12 para 10, a perda de carga total do equipamento diminuiu 17,2%. Após a implementação, as medições operacionais apresentaram comportamento coerente com os resultados das simulações. A eliminação da saia complementar também reduziu significativamente as paradas para limpeza e eliminou a necessidade de trocas intermediárias desse componente durante a campanha da abóbada. No momento da submissão do artigo, o equipamento estava em operação, mas os resultados preliminares já permitiam estimar um aumento na disponibilidade do equipamento de até 90 horas por ano.
The water-cooled roof of a ladle furnace is exposed to severe operating conditions during secondary steel refining. At Gerdau Ouro Branco’s Ladle Furnace 1, the previous design had geometric, hydraulic, and maintenance-related limitations, particularly the presence of an uncooled steel plate skirt, flow restrictions at the circuit interconnections, and a water flow distribution that did not adequately reflect the thermal criticality of certain regions. This study presents the reengineering of the roof based on an assessment of the previous configuration, the failure mechanisms observed in the field, and a comparison of the two designs using computational fluid dynamics (CFD). The simulations were performed using the same total water flow rate and applied thermal load, enabling a direct comparison of flow velocity within the cooling circuits, pressure drop, and estimated tube temperatures. For the new design, the simulation results indicated an increase in the average flow rate per circuit from 15.8 m³/h to 19.0 m³/h. A particularly significant improvement was achieved in the ring supporting the refractory core, where the flow rate increased from 9.4 m³/h to approximately 27 m³/h. Moreover, despite the reduction in the number of cooling circuits from 12 to 10, the total pressure drop across the equipment decreased by 17.2%. Following implementation, operational measurements showed behavior consistent with the simulation results. The elimination of the supplementary skirt also significantly reduced cleaning-related downtime and eliminated the need for intermediate replacements of this component during the roof service campaign. At the time the article was submitted, the equipment was in operation, but preliminary results already made it possible to estimate an increase in equipment availability of up to 90 hours per year.
Palavras-chave
Forno de panela, Abóbada refrigerada, Simulação CFD, Manutenção em siderurgia
Ladle furnace, Water-cooled roof, CFD simulation, Steelmaking maintenance
Como citar
Garajau, Fabrício Silveira; Silva, Marco Antônio da; Santos, Matheus David dos; Santos, Victor Assis de Souza; Bittencourt, Hugo Ricardo.
Reengenharia da abóbada refrigerada do Forno de panela 1 da Gerdau Ouro Branco suportada por análise CFD,
p. 1247-1259.
In: 55º Seminário de Aciaria, Fundição e Metalurgia de Não-Ferrosos,
São Paulo, SP - Brasil,
2026.
ISSN: 2594-5300, DOI 10.5151/2594-5300-44278
