Estudo comparativo da influência da alteração de uma injetora de carbono convencional para uma injetora supersônica de carbono em um forno elétrico a arco

Abstract

O cenário recente da indústria siderúrgica no mundo se caracteriza pela busca de aumento da eficiência dos processos, objetivando aumento da qualidade, redução dos custos e aumento da produtividade. Os materiais e equipamentos disponíveis no mercado devem ser testados e seus desempenhos medidos. O objetivo deste trabalho é avaliar o impacto no processo do Forno Elétrico a Arco (FEA) por um destes equipamentos: a injetora de carbono. Para isso, neste trabalho foi avaliada a influência da mudança de uma injetora convencional para uma injetora supersônica de carbono no consumo de material carburante de um FEA, para dois padrões de carga diferentes, em uma aciaria de produção de aços especiais. Em um padrão de carga foram avaliadas 24 corridas, e no outro foram avaliadas 38 corridas. Além disso, variáveis do FEA foram monitoradas durante o período de testes para analisar o impacto da mudança da injetora no processo. Em adição, a estabilidade do arco elétrico durante o refino foi avaliada através dos valores de distorção harmônica total (THD) e foi realizada uma análise química do material carburante injetado. Os resultados foram submetidos à análise de variância (ANOVA) para verificação da significância estatística. O consumo de carburante médio apresentou uma redução estatisticamente significativa em ambos os padrões de carga, de 27,44% e 22,25%. As demais variáveis não apresentaram variação significativa, exceto o teor de P em um dos padrões de carga, que diminuiu de 0,014% para 0,011% em massa. Uma relação polinomial de ordem dois entre o teor de P no aço e o teor de FeO na escória foi encontrada. A faixa de FeO que resultou em menor teor de P foi entre 30% e 40% em massa. O valor médio da THD aumentou 13,32% em um padrão de carga e reduziu 3,78% no outro. A THD e o teor de FeO mostraram uma relação polinomial de ordem dois, indicando um teor ótimo de FeO de 35% para o valor mínimo de THD.

The recent scenario of the siderurgical industry in the world is characterized by the pursuit of higher efficiency of processes, aiming better quality, reduction of costs and higher productivity. The materials and equipments available on the market might be tested and their performance quantified. The objective of this work is to evaluate the impact on the Electric Arc Furnace (EAF) process by one of these equipments: the carbon injector. In this work, the influence of changing from a conventional carbon injector to a supersonic carbon injector on the consumption of carburizing material of an Electric Arc Furnace (EAF) was evaluated, for two different charge patterns, in a specialty steels melt shop producer. On one charge pattern was evaluated 24 heats and on the other charge was evaluated 38 heats. Furthermore, EAF variables during the testing period were monitored to analyze the impact of the injector change in the process. In addition, the electric arc stability during the refine period was evaluated through Total Harmonic Distortion (THD) values and was realized a chemical analysis of the carburizing material. The results obtained were applied to an analysis of variance (ANOVA) for checking of the statistical significance. The mean of the consumption of carburizing material presented a statistically significant reduction on both charge patterns, of 27,44% and 22,25%. The others variables did not present significant variation, except the content of P in one charge pattern, which reduced from 0,014% to 0,011% in weight. A second order polynomial relation between content of P in steel and content of FeO in the slag was found. The range of FeO which resulted in lower P content was between 30% and 40% in weight. The mean value of THD raised 13,32% in one charge pattern an reduced 3,78% in the other, after de injector change. The THD and the content of FeO showed a second order polynomial relation, indicating an optimum content of FeO of 35% to the minimum level of THD.