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Title: Avaliação da drenagem de líquidos do cadinho do alto-forno 2 da ArcelorMittal Tubarão através de modelagem física e matemática.
Authors: Santos, Erick Torres Bispo dos
metadata.dc.contributor.advisor: Silva, Carlos Antônio da
Keywords: Modelagem físíca
Alto-forno
Processo de fabricação - gusa - aço
Issue Date: 2009
Publisher: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
Citation: SANTOS, E. T. B. dos. Avaliação da drenagem de líquidos do cadinho do alto-forno 2 da ArcelorMittal Tubarão através de modelagem física e matemática. 2009. 194 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2009..
Abstract: A técnica de modelagem física a frio tem sido empregada com sucesso para simulação de processos industriais de fabricação de gusa e/ou aço, tais como alto-forno, carro torpedo, RH, convertedor LD, distribuidor e muitos outros. O escoamento de gusa e escória tem função importantíssima na zona inferior do alto-forno, tanto no comportamento operacional como no prolongamento de sua vida útil. O fluxo de líquidos no cadinho pode ser caracterizado de forma qualitativa e quantitativa usando-se grupos adimensionais com o foco de garantir a similaridade dinâmica entre o modelo e o equipamento real. É sabido que este fluxo sofre influência da permeabilidade do leito no interior do reator, da vazão gasosa realizada através das ventaneiras (raceway), do ritmo de produção e pelo perfil do alto-forno (cuba, ventre, rampa e cadinho). Informação adicional a respeito dos fluxos térmicos e do perfil de distribuição de temperatura, bem como o detalhamento relativo ao fluxo de metal no leito poroso (deadmam, homem-morto) pode ser obtido pela utilização de modelos matemáticos. O tratamento do problema via modelagem física e matemática são complementares e se possível devem ser aplicados em conjunto. Na operação de um alto forno não são raras as flutuações em seu processo, principalmente acerca dos ciclos de abertura e fechamento do furo de gusa. A retenção de líquidos no cadinho e sua influência sobre a descida da carga são consideradas os principais resultado destas flutuações. Neste contexto, os objetivos deste trabalho incluíram desenvolver um modelo físico a frio do cadinho do alto-forno 2 da ArcelorMittal Tubarão e aplicar um modelo matemático (CFD, computacional fluid dynamics) de fluxo de líquido e de trocas térmicas, para avaliar o efeito das principais variáveis de processo sobre a drenagem de líquidos no cadinho. Ademais, investigar o efeito das linhas de fluxo e velocidades de movimento de líquidos dentro do reator, assim avaliar os dados de post-mortem do cadinho, com o intuito de correlaciona-los ao resultados obtidos nos modelos, possibilitando uma compreensão dos fenômenos físicos e operacionais que levaram ao desgaste ocorrido.
metadata.dc.description.abstracten: The technique of physical modeling has been used successfully for industrial processes simulation (hot metal and steel manufacturing), such as blast furnaces, torpedo car, RH, LD converters, tundish and many others. The hot metal and slag flows have very important functions in the blast furnace hearth, both in regard to operational performance as well to extension life. The liquid flow in the hearth can be characterized qualitatively and quantitatively using dimensionless groups with the objective of assuring dynamic similarity between model and the actual equipment. It is known that this flow is influenced by the permeability inside the reactor, the gas flow through the tuyeres (raceway), the production rate and blast furnace profile (shaft, belly, bosh and hearth geometry). Additional information about heat fluxes, temperature profiles and liquid flow in porous deadman can be accomplished by using mathematical models. The physical and mathematical modeling are complementary and can be applied together. Fluctuations are not rare in the blast furnace process, especially those related to the cycles of opening and closing the tap hole. Fluid retention in the hearth and its influence in the burden descent are considered the main result of these fluctuations. In this context, the objectives of this work included developing a physical model of the ArcelorMittal Tubarão blast furnace #2 hearth and applying a mathematical model (CFD, computational fluid dynamics) and heat exchange model, to evaluate the effect of main process variables on the drainage in the hearth. Furthermore, to investigate the flow and liquid velocity effects, evaluate post-mortem data of the blast furnace 2, in order to correlate them to the results obtained in the models thus allowing an understanding of physical phenomena and operational reasons of refractory wear.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/3104
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