Estudo de caso: desgaste nos bocais supersônicos do bico de lança da aciaria BOF

• Autor(a) principal: Fabricio Silveira Garajau
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-AVCKDG
• topic: Bico de lança; Cfd; Bocais supersônicos; Desgaste; Bof; Desgaste mecânico; Engenharia mecânica

O desgaste nos bocais supersônicos do bico de lança tem sido um problema recorrente após certo tempo de operação das lanças na aciaria da Vallourec Brasil, que saem prematuramente, em função do baixo desempenho do jato supersônico após o desgaste. O entendimento dos fenômenos e mecanismos que levam ao desgaste pode contribuir para a descoberta de novas soluções, visando reduzir o impacto deste tipo de falha na vida útil dos bicos. No presente trabalho será realizado um estudo de caso, através de uma análise de falha em um bico de lança da aciaria da Vallourec Brasil, retirado de operação devido ao desgaste dos bocais. A base do estudo serão as análises metalográficas e simulações computacionais para o entendimento dos fenômenos que levam ao desgaste. Inicialmente será feita uma revisãobibliográfica apresentando os conceitos básicos operacionais dos convertedores BOF (Basic Oxygen Furnace), bem como seus principais equipamentos e características de processo. No capítulo de fundamentação teórica, serão apresentados alguns conceitos analíticos básicos de cálculos de bocais supersônicos, metalurgia do cobre, além das equações básicas que regem a modelagem computacional CFD (Computacional Fluid Dynamics). Toda metodologia, materiais e critérios utilizados nas análises de falha, bem como os parâmetros operacionais do bico, serão apresentados no Capítulo 5. Neste capítulo, também serão apresentadas às condições de contorno, geometria e malha utilizada para as simulações CFD. No Capítulo 6, estão apresentados os resultados das análises metalográficas, onde asalterações granulométricas puderam ser correlacionadas com os resultados das simulações CFD, auxiliando na caracterização do mecanismo de desgaste. Como principais conclusões, pode-se verificar que na região de desgaste ocorreu o maior crescimento de grãos, indicando um maior aporte térmico nesta região. Observou-se quedurante a operação com a menor vazão sopro, a pós-combustão se inicia dentro dos bocais, causada pelo descolamento de jato, gerando temperaturas coerentes com o crescimento de grãos encontrado. Desta forma, o mecanismo de desgaste pode ser caracterizado como sendoa fusão gradativa do cobre ao longo das corridas, quando se opera com a menor vazão de sopro. Assim, os bocais puderam ser redimensionados, e tendem a ter maior vida útil, por não mais apresentar a pós-combustão dentro dos bocais durante a menor vazão de sopro.