AVALIAÇÃO DA INTERAÇÃO JATO-BANHO EM CONVERTEDORES BOF COM DIFERENTES GEOMETRIAS

Abstract

Ao longo dos anos, o desenvolvimento tecnológico tem sido impulsionado pelos avanços nos materiais disponíveis. O aço, em particular, possui composição química específica que permite ajustar suas propriedades de acordo com as necessidades de cada aplicação. A utilização de oxigênio no processo de fabricação de aço, por meio da lança de oxigênio, conhecido como BOF (Forno Básico de Oxigênio), tem sido fundamental para promover a oxidação das impurezas e o refino do ferro gusa. Embora tenham surgido variações desse processo, o BOF ainda é amplamente utilizado na indústria e estudos visam melhorar sua eficiência, especialmente na etapa de sopro, tentando reduzir o tempo de cada ciclo de operação. O tempo na aciaria é tão significativo, que de acordo com Rocha (2016), ao ser reduzido 1 minuto no tempo de sopro é gerado um aumento produtivo anual de 21.600 toneladas. O presente trabalho teve como objetivo investigar a influência da geometria dos convertedores BOF no processo de descarburação do aço, com foco na interação jato-banho e no comportamento do banho metálico. Utilizando simulações a frio por meio do método de simulação computacional CFD, pelo aplicativo ANSYS Fluent® 2023, dois convertedores descritos na literatura foram analisados. Para isso, a montagem do sistema foi feita pela escolha de um bocal e de parâmetros de operação de acordo com estudos anteriores realizados por diversos autores. Os resultados obtidos foram comparados com a fórmula teórica de Lange e Koria, que prevê a penetração do jato. Os principais achados demonstraram que a geometria dos convertedores exerce um impacto significativo na penetração máxima do jato, no diâmetro da cavidade e no tempo necessário para atingir a penetração máxima. Notou-se que convertedores com maior diâmetro interno geralmente apresentam menor altura de banho ao longo do tempo de sopro, o que pode reduzir os problemas relacionados à projeção de metal líquido e prolongar a vida útil da lança de oxigênio e dos bocais. A formulação simplificada de Lange e Koria mostrou alta precisão na previsão da penetração máxima do jato. Os resultados desta pesquisa são de grande relevância para a indústria, uma vez que contribuem para a obtenção de dados que podem ser utilizados para otimizar a geometria dos convertedores BOF.