Título

ESTUDO COMPARATIVO DA AGITAÇÃO ELETROMAGNÉTICA VS AGITAÇÃO POR PLUG POROSO EM FORNO ELÉTRICO A ARCO

COMPARATIVE STUDY OF ELECTROMAGNETIC STIRRING VS BOTTOM GAS STIRRING IN ELECTRIC ARC FURNACE

Autoria

MOULS, PHILIPPE; TENG, LIDONG

MOULS, PHILIPPE

Eu sou esse autor

TENG, LIDONG

Eu sou esse autor

DOI

10.5151/2594-5300-40842

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Resumo

A AGITAÇÃO TEM UM PAPEL IMPORTANTE A DESEMPENHAR PARA ALCANÇAR A EFICIÊNCIA IDEAL DO PROCESSO EM FORNO ELÉTRICO A ARCO (EAF). A CONVECÇÃO FORÇADA INDUZIDA PELA AGITAÇÃO AUMENTA A TRANSFERÊNCIA DE MASSA E CALOR QUE LEVA A MELHORIAS NO PROCESSO, INCLUINDO UMA TAXA DE FUSÃO MAIS RÁPIDA E MELHOR HOMOGENEIZAÇÃO DA TEMPERATURA. TAIS BENEFÍCIOS PROPORCIONAM MAIOR FLEXIBILIDADE PARA FUNDIR VÁRIOS MATERIAIS NA CARGA, COMO BRIQUETE DE MINERIO DE FERRO (HBI), SUCATA GRANDE OU MESMO FERRO REDUZIDO DIRETO (DRI) À BASE DE HIDROGÊNIO, DE ACORDO COM A DISPONIBILIDADE DE MATERIAL E OBJECTIVOS DA PRODUçAO. NESTE ESTUDO, O EFEITO DE DUAS TECNOLOGIAS DE AGITAÇÃO DISPONÍVEIS NO FEA: AGITAÇÃO ELETROMAGNÉTICA (EMS) E AGITAÇÃO POR PLUG POROSO (BGS) EM DETERMINADOS INDICADORES DE DESEMPENHO SÃO INVESTIGADOS. O PADRÃO DE FLUXO DE FUSÃO E A ENERGIA DE AGITAÇÃO SÃO ESTUDADOS USANDO SIMULAÇÃO NUMÉRICA, ENQUANTO OS EFEITOS DO EMS NO DESEMPENHO DO EAF SÃO OBSERVADOS ATRAVÉS DA EXPERIÊNCIA DE VÁRIAS EMPRESAS SIDERÚRGICAS QUE USARAM BGS ANTES DA INSTALAÇÃO DO EMS. OS RESULTADOS PRELIMINARES DA SIMULAÇÃO MOSTRAM QUE A VELOCIDADE MÉDIA DE FUSÃO DO VOLUME E O PODER DE AGITAÇÃO INDUZIDOS PELO EMS SÃO VÁRIAS VEZES MAIORES DO QUE OS GERADOS PELO BGS. OS RESULTADOS INDUSTRIAIS DEMONSTRAM A SUPERIORIDADE DO EMS PARA DERETER LIGAS E EVITAR A FORMAÇÃO DE CASCAO ASSIM COMO MELHORAR A PRODUTIVIDADE E TER CUSTOS MAIS EFICIÊNTES NO EAF. OS PRÓS E CONTRAS DO EMS VS BGS EM TERMOS DE INSTALAÇÃO DO EQUIPAMENTO, VIDA ÚTIL, CUSTO E CONFIABILIDADE TAMBÉM SÃO DISCUTIDOS AQUI.

STIRRING HAS AN IMPORTANT ROLE TO PLAY IN REACHING OPTIMAL PROCESS EFFICIENCY IN ELECTRIC ARC FURNACE (EAF). THE FORCED CONVECTION INDUCED BY STIRRING ENHANCES THE MASS AND HEAT TRANSFER THAT LEADS TO PROCESS IMPROVEMENTS INCLUDING FASTER MELTING RATE AND BETTER TEMPERATURE HOMOGENIZATION. SUCH BENEFITS PROVIDE INCREASED FLEXIBILITY TO MELT VARIOUS CHARGE MATERIALS, SUCH AS HOT BRIQUETTED IRON (HBI), LARGE SCRAP, OR EVEN HYDROGEN-BASED DIRECT REDUCED IRON (DRI), IN LINE WITH MATERIAL AVAILABILITY AND COMPANY GOALS. IN THIS STUDY, THE EFFECT OF TWO AVAILABLE STIRRING TECHNOLOGIES IN EAF: ELECTROMAGNETIC STIRRING (EMS) AND BOTTOM GAS STIRRING (BGS) ON CERTAIN PERFORMANCE INDICATORS ARE INVESTIGATED. THE MELT FLOW PATTERN AND STIRRING ENERGY ARE STUDIED USING NUMERICAL SIMULATION, WHILE THE EFFECTS OF EMS ON EAF PERFORMANCE ARE OBSERVED THROUGH THE EXPERIENCE OF SEVERAL STEEL COMPANIES WHO USED BGS PRIOR TO INSTALLING EMS. PRELIMINARY SIMULATION RESULTS SHOW THAT THE VOLUME AVERAGE MELT VELOCITY AND STIRRING POWER INDUCED BY EMS IS SEVERAL TIMES HIGHER THAN THAT GENERATED BY BGS. INDUSTRIAL RESULTS DEMONSTRATE THAT EMS OVERCOMES ALLOYING AND SKULL FORMATION CHALLENGES AND IMPROVES BOTH PRODUCTIVITY AND COST EFFICIENCY IN EAF. THE PROS AND CONS OF EMS VS BGS IN TERMS OF EQUIPMENT INSTALLATION, LIFESPAN, COST, AND RELIABILITY ARE ALSO DISCUSSED HERE.

Palavras-chave

FORNO ELÉTRICO A ARCO (FEA); AGITAÇÃO ELETROMAGNÉTICA (EMS); plug poroso (BGS), Simulação numérica

Electric arc furnace (EAF); Electromagnetic stirring (EMS); Bottom gas stirring (BGS), CFD simulation.