Estudo de escórias de refino primário visando reduzir o consumo energético do forno elétrico a arco

Abstract

O processo de produção de aço em uma aciaria elétrica envolve uma série de fatores que exigem um melhor entendimento para se almejar uma melhor qualidade do produto final com menores custos. Um deles é a escória espumante de refino primário, que além de garantir um aço limpo, dentro dos padrões especificados pelo cliente, tem funções fundamentais no FEA que incluem a redução de perdas energéticas, menor consumo de refratário e um aumento da estabilidade do arco elétrico. Pouco se sabe a respeito do comportamento dos óxidos que constituem a escória, além disso, poucos autores relacionam a qualidade de espumação com os parâmetros elétricos que dizem respeito à estabilidade do arco elétrico no FEA. No presente estudo foram coletadas amostras de escórias de 25 corridas de padrões de carga fria diferentes. Analisou-se a composição química, para obter dados de basicidade, índice de espumação e viscosidade efetiva. Os parâmetros elétricos investigados foram: consumo de energia elétrica durante cada corrida, quantidade de distorção harmônica e distorção da tensão em determinadas fases do FEA. Para isso, modelos de Roscoe-Einstein, Mills e Keene, e o software FactSage 6.4 participaram da metodologia do trabalho. Determinados óxidos mostram uma tendência de comportamento. A viscosidade efetiva mostrou uma dependência linear dos teores de FeO, MgO e MnO. A faixa de MgO ótima presente nas amostras de escória está entre 6 e 6,5 (% em massa), para um menor consumo de energia elétrica. O índice de espumação tem uma relação linear com a viscosidade. A escória apresentou uma faixa de basicidade ótima de 1,8-2,2, para um baixo consumo de energia elétrica, e uma baixa variação na tensão do arco. Um teor de 29% de FeO na amostra E3 proporcionou um menor consumo de energia elétrica. Maiores valores de índice de espumação mostraram uma tendência benéfica em relação ao consumo de energia e estabilidade das variáveis elétricas.

The steel production process in an electric steel plant involves a number of factors that require a better understanding to aim at a better final product quality with lower costs. One is the foamy slag primary refining, which will guarantee an clean steel within the customer-specified standards, have key roles in the FEA that includes reducing energy losses, lower consumption of refractory and increased arc stability. Not much is known about the behavior of oxides that form the slag, in addition, few authors relate the quality of foaming with the electrical parameters concerning the stability of the arc in the FEA. In the present study slag samples were collected from 25 different heats of cold load patterns. It was analyzed the chemical composition, basicity data, foaming index and effective viscosity. The electrical parameters investigated were: electricity consumption during each trial, amount of harmonic distortion and voltage distortion at certain stages of the FEA. For this, Roscoe Einstein models, Mills and Keene, and the FactSage 6.4 software participated in the work methodology. Certain oxides show a pattern of behavior. The effective viscosity showed a linear dependence of the FeO contents of MgO and MnO. The range of MgO great present in the slag samples is between 6 and 6.5 (wt%) to a low consumption of electricity. The foaming rate has a linear relationship with the viscosity. The slag basicity showed a great range of 1.8-2.2, for a low power consumption, and low variation in arc voltage. A content of 29% FeO at E3 sample provided a lower consumption of electricity. Further foaming index values showed a beneficial trend in relation to energy consumption and stability of electrical variables.