Título

Thermal balance EAF – Modelo matemático versátil da indústria

Athermal balance EAF – Versatily industry MATH model

Autoria

MAIA, BRENO TOTTI; GIACOMIN, CRISTOVÃO NERY; OLIVEIRA, ISABELLY ANDRADE GAVA DE

MAIA, BRENO TOTTI

Eu sou esse autor

GIACOMIN, CRISTOVÃO NERY

Eu sou esse autor

OLIVEIRA, ISABELLY ANDRADE GAVA DE

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DOI

10.5151/2594-5300-43949

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Resumo

A transição para rotas de produção de aço de baixo carbono posiciona as usinas semi-integradas como protagonistas, devido à versatilidade dos fornos elétricos a arco (FEA) em termos de capacidade de carga. No entanto, a ampla gama de tecnologias disponíveis — como Consteel, Quantum e Twin Shell — e a variabilidade das cargas metálicas, incluindo sucata, gusa líquido e DRI, impõem desafios complexos ao planejamento econômico e operacional. Este estudo apresenta o desenvolvimento de um modelo matemático abrangente para balanço de massa e térmico, denominado Thermo Balance EAF, projetado para aplicação industrial imediata. A metodologia baseia-se em uma arquitetura robusta de aquisição de dados e em rotinas de ajuste que permitem a simulação de múltiplos cenários de fusão, abrangendo injeções gasosas, fluxantes e aportes energéticos. Sob a ótica de novos negócios, o modelo atua como uma ferramenta de inteligência estratégica, permitindo que gestores avaliem a viabilidade técnica e financeira de diferentes mixes de carga e tecnologias em tempo real. Os resultados demonstram que a precisão no programa de fusão não apenas otimiza o consumo energético e a produtividade, mas também oferece um caminho claro para a redução das emissões de gases de efeito estufa, alinhando a eficiência operacional às demandas globais de sustentabilidade e lucratividade no setor siderúrgico.

The transition to low-carbon steel production routes positions semi-integrated steel mills as key players due to the versatility of Electric Arc Furnaces (EAFs) in terms of charge capacity. However, the wide range of available technologies—such as Consteel, Quantum, and Twin Shell—and the variability of metallic charges, including scrap, liquid pig iron, and DRI, pose complex challenges to economic and operational planning. This study presents the development of a comprehensive mathematical model for mass and thermal balance, called Thermo Balance EAF, designed for immediate industrial application. The methodology is based on a robust data acquisition architecture and tuning routines that allow the simulation of multiple melting scenarios, encompassing gas injections, fluxes, and energy inputs. From a new business perspective, the model acts as a strategic intelligence tool, allowing managers to assess the technical and financial viability of different charges and technology mixes in real time. The results demonstrate that precision in the melting program not only optimizes energy consumption and productivity, but also offers a clear path to reducing greenhouse gas emissions, aligning operational efficiency with global demands for sustainability and profitability in the steel industry.

Palavras-chave

Forno Elétrico a Arco, Balanço térmico, Modelagem matemática, Estratégia de negócios

Electric Arc Furnace, Thermal Balance, Mathematical Modeling, Business Strategy