Modelamento matemático das perdas térmicas em panelas de aciaria.

Abstract

Durante as etapas de refino secundário e de lingotamento, o aço líquido encontra-se dentro da panela na aciaria. Uma das consequências do tempo de residência do aço na panela são as trocas térmicas ao longo do processo. O controle da temperatura do aço líquido é condição essencial para que o produto final apresente um alto nível de qualidade. Este trabalho busca avaliar a transferência de calor a partir do aço, para o refratário da panela e para a camada de escória, utilizando modelos semi-analíticos e numéricos (Computational Fluid Dynamics – CFD) via Ansys/CFX. Os resultados foram comparados com dados disponíveis na literatura e servem de apoio para a previsão de temperatura nos processos industriais. Foi considerada e avaliada a influência de diferentes parâmetros envolvidos no processo como espessura da camada de escória, tipo de revestimento refratário utilizado na panela e a temperatura inicial de processo. As perdas térmicas para os refratários laterais e do fundo da panela se mostraram maiores se comparadas com as perdas térmicas para a camada de escória. A escória fornece uma camada de isolamento sobre a superfície do aço líquido porém, a espessura da camada de escória apresenta uma relação bem menos significante do que o tipo de refratário utilizado bem como a sua temperatura de encharque inicial, perante os fluxos de calor instaurados no sistema. Uma equação para se determinar o fluxo de calor na superfície da camada de escória foi proposta considerando o estado físico bifásico da mesma.