Título

Soluções de aquecimento para refratários monolíticos em panela de aciaria

Heating solutions for monolithic refractories in steelmaking ladles

Autoria

VERÍSSIMO, ANTON SKYRDA; RUBIU, DANIELE; PASSOS, RICARDO LEITE

VERÍSSIMO, ANTON SKYRDA

Eu sou esse autor

RUBIU, DANIELE

Eu sou esse autor

PASSOS, RICARDO LEITE

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DOI

10.5151/2594-5327-44035

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Resumo

A secagem de revestimentos refratários monolíticos em panelas de aciaria é crítica para a integridade do equipamento e para a confiabilidade do aquecimento posterior. Este trabalho apresenta uma abordagem técnico-analítica que relaciona teor de água, transferência transiente de calor, transporte de umidade, pressão de poros, tensões térmicas e desempenho do sistema de combustão. O modelo térmico unidimensional, baseado em diferenças finitas explícitas e no método do calor específico aparente, representa a energia consumida na evaporação. Aplicado a um revestimento de 300 mm, composto por camadas de segurança e trabalho, o modelo indica carga inicial de água entre 36 e 53 kg/m². Essa carga influencia a energia de evaporação e a duração do ciclo, mas não define isoladamente uma rampa segura. O risco de falha depende da interação entre geração de vapor, permeabilidade, drenagem, gradientes térmicos, restrições mecânicas e defeitos. Resultados de CFD para queimador central de alta velocidade são usados para avaliar recirculação, uniformidade térmica e limites da configuração. Conclui-se que a segurança da secagem requer curva prescrita pelo fabricante, modulação controlada, instrumentação multiponto e validação térmica do conjunto panela-queimador.

The dry-out of monolithic refractory linings in steelmaking ladles is essential to equipment integrity and to the repeatability of subsequent heating operations. This paper consolidates a technical-analytical framework linking water content, transient heat transfer, moisture transport, pore pressure, thermal stress, and combustion-system performance. A one-dimensional transient model based on explicit finite differences and an apparent specific heat method is used to represent evaporation energy. The model is applied to a 300 mm lining with safety and working layers, for which the estimated water content ranges from 36 to 53 kg/m². The water content defines the evaporative load and affects the cycle duration, but it does not alone establish a safe heating ramp. Risk depends on the balance between vapor generation, permeability, drainage paths, thermal gradients, mechanical restraints, and defect geometry. Direct scalar addition of pore pressure and thermal stress is replaced by effective-principal-stress and fracture-mechanics criteria. CFD results for a centrally arranged high-velocity burner are finally used to discuss gas recirculation, thermal uniformity, and the limits of the analysed configuration.

Palavras-chave

Refratário monolítico, Secagem, Panela de aciaria, Lascamento explosivo (Spalling)

Monolithic Refractory, Dry-out, Steelmaking ladle, Spalling