Avaliação da drenagem de líquidos do cadinho do alto-forno 2 da ArcelorMittal Tubarão através de modelagem física e matemática.

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.