Estudo Empírico do Desgaste nos Cadinhos dos Alto-Fornos da Arcelor Mittal Tubarão

Abstract

O cadinho é uma das regiões mais críticas na vida útil de um Alto-Forno, pois está sujeito a um desgaste contínuo devido ao contato constante com o ferro-gusa a elevadas temperaturas. A manutenção completa do cadinho só pode ser feita atualmente com o esvaziamento completo do Alto-Forno. Portanto, a campanha de um Alto-Forno é limitada principalmente pelo desgaste ocorrido no cadinho, sendo importante acompanhar a evolução dessa linha de desgaste a fim de estender a campanha ao máximo possível. A temperatura de solidificação do ferro-gusa nas paredes refratárias do cadinho é de 1150ºC, sendo assim, a localização da linha de desgaste é dada pela isoterma nesse valor. Neste trabalho, a distribuição de temperatura no interior do cadinho é calculado utilizando o Método dos Elementos Finitos e uma aproximação linear é usada como investigação inicial para resolver o problema inverso, possibilitando a previsão da linha de desgaste a partir de um valor de temperatura conhecido no domínio. O problema é tratado em duas dimensões dada a simetria radial do cadinho. A não-linearidade no problema devido as constantes de condutividade térmica serem dependentes da temperatura é aproximada pelo Método Iterativo de Picard. Os experimentos numéricos utilizando as dimensões reais dos cadinhos dos Alto-Fornos 1, 2 e 3 da empresa Arcelor Mittal Tubarão demonstram que as estratégias adotadas representaram bem a linha de desgaste do cadinho.