Análise do desempenho de um canal de vazamento excêntrico em forno elétrico a arco

Abstract

O uso de canal excêntrico, EBT, no vazamento do aço líquido do forno elétrico a arco para a panela trouxe muitos benefícios ao processo, e entre eles, a redução da passagem de escória durante o vazamento do aço líquido para a panela siderúrgica. Entretanto, a passagem de escória ainda ocorre e parece ser dependente da geometria do canal, bem como da sua vida útil, sendo este um fator crítico na qualidade do produto final. Nesse trabalho, avaliou-se o desempenho de um canal EBT cilíndrico na produção de um aço baixo carbono na usina Gerdau Riograndense. Os objetivos específicos deste trabalho foram caracterizar a passagem de escória em um canal EBT cilíndrico com relação ao consumo e rendimentos de elementos desoxidantes e reversão de fósforo ao banho, e caracterizar o refratário do canal post mortem para entendimento de como o desgaste do canal influencia a passagem de escória. Para atingir estes objetivos, amostras de aço e escória foram retiradas nas etapas do processo de produção de um aço semelhante ao aço SAE 1023. As amostras de aço tiveram sua composição química determinada por espectrometria de emissão óptica e de escórias via fluorescência de raios X. Baseando-se nisso, pôde-se avaliar de que forma os rendimentos de elementos desoxidantes, a reversão de fósforo no forno-panela e oxidação da escória variam de acordo com a vida do canal. Além disso, realizou-se a caracterização do refratário do canal de vazamento após operação com relação à composição química via fluorescência de raios X e fases presentes via difratometria de raios X. Para avaliação da influência da escória no desgaste, realizaram-se simulações termodinâmicas utilizando-se o software FactSage, versão 6.3. Os resultados mostraram que existe uma vida ótima de canal EBT, na qual ocorre o maior rendimento de silício, o menor consumo de silício e a menor reversão de fósforo, evidenciando uma menor passagem de escória nesta condição.

The use of eccentric bottom tapping, EBT, channel in the tapping of liquid steel from the electric arc furnace (EAF) to the ladle brought many benefits to the process, among them, the reduction of slag passage during the tap. However, slag passage still occurs, and seems to be deeply related on the geometry of the channel and its life, this being a critical factor in the quality of the final product. On this work, was analyzed the performance of a cylindrical EBT channel in the production of a low carbon steel at Gerdau Riograndense mill. The specific objectives of this work are to characterize the slag passage in a cylindrical EBT channel associated to the consumption and yield of deoxidizing elements and phosphorus reversal, and to characterize the post mortem channel refractory to understand how the wear of the channel influence in the slag passage. For that, steel and slag samples were taken from various stages of the production process of SAE 1023 steel. The steel samples were analyzed by optical emission spectrometry and slag samples through X-ray fluorescence. Based on the results, it was possible to evaluate how deoxidants efficiency, phosphorus reversion in the ladle-furnace, and oxidation of slag change with the increase of the channel life. Furthermore, a characterization of the tapping channel refractory after the operation, related to chemical composition, by X-ray fluorescence, and phases, by X-ray diffraction. To evaluate the influence of the refractory degradation, thermodynamic simulations were performed using FactSage software, version 6.3. The results showed there is an optimum life of the EBT channel, which occurs the highest silicon yield, the lowest silicon intake and lower phosphorus reversion, evidencing a lower slag passage in this condition.