Influência de diferentes vazões de oxigênio e tempos de lança nos parâmetros de processo de um forno elétrico a arco

Abstract

O cenário recente da indústria siderúrgica no Brasil se caracteriza pelo forte esforço das empresas em melhorar seu desempenho, visando tornar seus produtos competitivos no cenário mundial. Para tanto, algumas medidas precisam ser tomadas, como: aumento da produtividade, redução de custos e aumento na eficiência dos processos. Em aciarias elétricas, 30% do custo operacional total se dá pelo consumo de energéticos utilizados no forno elétrico a arco. Esses energéticos podem ser divididos em energia elétrica e química, caracterizando-se a química principalmente pela energia liberada na oxidação de alguns elementos. Neste estudo, foram feitas variações de parâmetros dos injetores multifuncionais responsáveis pelo fornecimento de oxigênio para o banho líquido. O objetivo desse trabalho foi avaliar a influência nos principais parâmetros de processo de um forno elétrico a arco variando setpoints de vazão de oxigênio principal e tempos de injeção no chamado modo Lança + dos injetores multifuncionais. Para isso, foram criados dois cenários, um operando com menor vazão e maior tempo de injeção, e um segundo operando com maior vazão e menor tempo de injeção, de modo que se mantenha a mesma quantidade de oxigênio injetado no modo Lança +. Os resultados foram coletados e tratados estatisticamente no software Minitab 14 para avaliar a estabilidade do processo durante a realização do teste. O cenário que operou com maior vazão em menor tempo mostrou reduções significativas nos tempos de Power On (1,38% em média), o que levou a uma também considerável redução no consumo de gás natural (3,91%). Também se observou redução no consumo de coque (23,68%), mostrando um forte indício da influência da maior vazão na eficiência de espumação, podendo-se associar a maior agitação do banho, o que favorece a cinética das reações.

The recent scenario of the steel industry in Brazil is characterized by the strong efforts of companies in improving performance, in order to make their products competitive on the world stage. Therefore, some actions need to be taken, such as productivity optimization, costs reduction and improving process efficiency. In electric steelmaking, 30% of the total operating cost is through energy consumption used in the electric arc furnace. Such energy can be divided into electrical and chemical energy, which is characterized mainly by the chemical energy released in the oxidation of some elements. In this study, changes were made in parameters of oxygen injectors responsible for providing oxygen to the liquid bath. The object of this work was to evaluate the effect on the major process parameters of an electric arc furnace ranging main oxygen flow rate setpoints and injection times in an oxygen injector. For this there were two scenarios, one operating at lower flow rate and higher injection time, and a second operating with higher flow rate and shorter injection time in order to maintain the same amount of oxygen injected into the oxygen injector. The results were collected and statistically processed in Minitab 14 software to evaluate the process stability during testing. The scenario that operated at higher flow rate in shorter injection time showed significant reductions in power on times (1.38% on average), which also led to a considerable reduction in consumption of natural gas (3.91%). Also observed a reduction in the consumption of coke (23.68%), showing a strong indication of the influence of higher flow rate in foaming efficiency of slag, and may be associated with the greatest agitation of the bath, which favors the kinetics of reactions.