Análise térmica e energética do revestimento refratário de panelas de aço via modelos computacionais
| dc.contributor.advisor-co1 | Angélico, Ricardo Afonso | |
| dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/4572583709143785 | por |
| dc.contributor.advisor1 | Pandolfelli, Victor Carlos | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7369376873984839 | por |
| dc.contributor.author | Santos, Matheus Felipe | |
| dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/9355348071028630 | por |
| dc.date.accessioned | 2018-09-22T00:09:12Z | |
| dc.date.available | 2018-09-22T00:09:12Z | |
| dc.date.issued | 2018-07-30 | |
| dc.description.abstract | The secondary metallurgy is an energy-intensive step in the steelmaking process that requires an accurate adjustment of the composition and temperature of the molten metal during the ladle refining. In this context, the steel ladle lining plays an important role on the energy consumption of the ladle processes, as the refractory thermal properties are strictly related to the ladle ability to keep constant the molten metal temperature. Aiming to improve the energy efficiency, reducing both costs and the environmental impacts, a transient numerical analysis of the ladle processes was developed using temperature dependent refractory properties. The present work proposes a holistic view of the ladle operational cycle to help the refractory design of such installations, according to their saving energy capability. The finite element modeling (FEM) was developed using a commercial software (Abaqus) to simulate the ladle cycle (pre-heating, holding and waiting steps). The temperatures predicted by the model were compared with in situ temperature data from a steel ladle to validate the model and the comparison showed good agreement between those temperatures. The results point out how the configurations with lining insulation reduces the energy consumption, keeping the molten steel temperatures higher, although it is mostly effective on reducing the shell temperatures. The safety lining could be replaced by more advanced materials with suitable properties or had its thickness reduced for expanding the working capacity and also saving energy. The refractories for the working layer application should have low or none carbon content and advanced materials for higher savings should be investigated. Computational models could indicate possible material designs and configuration solutions for the steel and refractory industries. In general, these solutions depend on each steel plant requirements, but some trends can be highlighted for improving the steel ladle energy efficiency, considering the refractory design for avoiding heat losses. | eng |
| dc.description.resumo | O processo de refino secundário em aciarias consome grandes quantidades de energia devido à necessidade de controlar com precisão a composição e a temperatura do aço líquido, visto que esta é a última etapa do processo siderúrgico que permite tais ajustes em panelas de aço. A redução do consumo energético desses equipamentos e a importância das panelas na produção do aço são destacados, e nesse estudo investiga-se os efeitos de características do revestimento refratário no estado térmico do processo. Nesse contexto, ferramentas computacionais podem ser desenvolvidas e aplicadas na simulação da transferência de calor para panelas de forma a prever cenários e configurações que reduzam o consumo de energia. Para isso, adota-se a modelagem do processo em elementos finitos (MEF) – conduzidas no software Abaqus – para simular as três principais etapas do processo (aquecimento, esperas vazia e refino secundário). Afim de verificar sua representatividade, o modelo desenvolvido foi comparado com medidas experimentais coletadas em campo, mostrando a aproximação entre as temperaturas simuladas e as experimentais. O uso dos isolamentos térmicos entre a carcaça e a camada permanente impacta principalmente na redução das temperaturas de carcaça. A camada permanente pode ser substituída por materiais mais nobres ou reduzida para aumento de capacidade produtiva mantendo-se ganhos energéticos. Os sistemas mais recomendados para uso na camada de trabalho são os tijolos com baixo teor ou nenhum carbono, mas para resultados ainda superiores outros materiais precisam ser estudados para tal aplicação. Os modelos computacionais utilizados podem indicar possíveis caminhos no desenvolvimento de novos materiais e soluções para a indústria siderúrgica e de refratários. No geral, as soluções dependem do objetivo de cada processo, mas algumas tendências mostram que aumentar a eficiência energética das panelas é possível, considerando materiais refratários desenvolvidos para reduzir as perdas térmicas. | por |
| dc.description.sponsorship | Outra | por |
| dc.identifier.citation | SANTOS, Matheus Felipe. Análise térmica e energética do revestimento refratário de panelas de aço via modelos computacionais. 2018. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2018. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/10490. | por |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/10490 | |
| dc.language.iso | por | por |
| dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
| dc.publisher.address | Campus São Carlos | por |
| dc.publisher.initials | UFSCar | por |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM | por |
| dc.rights.uri | Acesso restrito | por |
| dc.subject | Panela de aço | por |
| dc.subject | Refratário | por |
| dc.subject | Simulação | por |
| dc.subject | Perdas térmicas | por |
| dc.subject | Energia | por |
| dc.subject | Steel ladle | eng |
| dc.subject | Refractory | eng |
| dc.subject | Simulation | eng |
| dc.subject | Energy | eng |
| dc.subject | Heat losses | eng |
| dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS | por |
| dc.title | Análise térmica e energética do revestimento refratário de panelas de aço via modelos computacionais | por |
| dc.title.alternative | Thermal and energy analysis on steel ladle refractory lining via computational simulations | eng |
| dc.type | Dissertação | por |
| dc.ufscar.embargo | Online | por |
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