artigo alto forno 1.pdf

58 Tecnologia em Metalurgia e Materiais, So Paulo, v.4, n.4, p. 58-62, abr.-jun. 2008

1Membro da ABM, Gerente de Projetos Especiais da Magnesita S.A., Contagem, MG. Av. Cardeal Eugnio Pacelli, 815 Cidade Industrial. 32210-190 Contagem, MG. [email protected] da ABM, Assistente Tcnico, Magnesita S.A., Contagem, MG. Av. Cardeal Eugnio Pacelli, 815 Cidade Industrial. 32210-190 Contagem, MG. [email protected] do Alto Forno 2 da CST, Vitria, ES. Gerncia de Unidade Tcnica de Coqueria, Sinterizao e Altos-Fornos. Av. Brigadeiro Eduardo Gomes, 930 Jardim Limoeiro - 29.163-970 Serra, ES. [email protected] Tcnico, Magnesita S.A., Vitria, ES. Av. Cardeal Eugnio Pacelli, 815. Cidade Industrial. 32210-190 Contagem, MG. [email protected] de Canais, Magnesita S.A., Vitria, ES. Av. Cardeal Eugnio Pacelli, 815. Cidade Industrial - 32210-190 Contagem, MG. [email protected] de Contrato, Magnesita S.A., Vitria, ES. Av. Cardeal Eugnio Pacelli, 815. Cidade Industrial - 32210-190 Contagem, MG. [email protected] da ABM, Especialista de Altos Fornos, CST, Vitria, ES. Gerncia de Unidade Tcnica de Coqueria, Sinterizao e Altos-Fornos. Av. Brigadeiro Eduardo Gomes, 930 Jardim Limoeiro -:29.163-970 Serra, ES. [email protected], Magnesita S.A., Contagem, MG. Av. Cardeal Eugnio Pacelli, 815. Cidade Industrial - 32210-190 Contagem, MG. [email protected]

SEGURANA OPERACIONAL EM CANAIS DE CORRIDA DO ALTO-FORNO 2 DA CST

Alamar Kasan Duarte 2 Alexander Rabello Ollmann 3

Jos Antonio Pereira Novaes 4 Marcelo Bernadino Brando Leite 5

Marco Antonio Munho 6 Paulo Roberto Ribeiro da Silva 7

Roberto da Cruz Jnior 8 Vitor Guarnier Domiciano 9

Resumo

O Alto-Forno 2 da CST produz 3800 t/dia de gusa lquido e possui dois canais de corrida. Durante a parada de um dos canais para manuteno refratria, ocorre reduo da injeo de massa de tamponamento nos furos de gusa, aumento do intervalo entre corridas, gerando dificuldades no controle do esgotamento de gusa e escria, diminuio dos comprimentos dos furos de gusa e potencial perda no ritmo de produo. Este trabalho apresenta as principais atividades desenvolvidas entre 2002 e 2006 no processo de manuteno refratria dos canais do Alto-Forno 2, que esto permitindo a obteno de campanhas de mais de 100 dias de operao, com o mximo de segurana operacional. Palavras-chave: Altos-fornos; Casa de corrida; Refratrios.

OPERATIONAL SAFETY FOR CST BLAST-FURNACE 2 TROUGHS

Abstract

CST Blast-Furnace 2 has two main troughs in operation and produces 3800 t/day of hot metal. When one of these troughs is under refractory maintenance, it induces a reduction in the amount o taphole mix injected and an increase in the interval between taps. These changes in blast-furnace operational variables create difficulties for the slag and hot metal tapping, reducing the taphole length and promoting a potential loss in the hot metal production/day. This paper shows the main activities developed in the casthouse refractory maintenance work between 2002 and 2006 which allowed main trough campaigns greater than 100 days of operation, with high operational security. Key words: Blast-furnace; Casthouse; Refractory.

1 INTRODUO

O Alto-Forno 2 da CST possui uma casa de corrida com dois furos e um volume til de 1.550 m3. Produz, atualmente, 3.800 t/dia, teve sua operao iniciada em julho de 1.998 e j produziu 10,7 milhes de toneladas de gusa, tendo uma

campanha inicialmente estimada em 15 anos de operao. Os canais principais possuem 16,2 m de comprimento, os canais secundrios de gusa um comprimento mdio de 40 m e os canais secundrios de escria, um comprimento mdio de 55 m.

doi: 10.4322/tmm.00404011

Tecnologia em Metalurgia e Materiais, So Paulo, v.4, n.4, p. 58-62, abr.-jun. 2008 59

O plano de ao visando aumentar a dispo-nibilidade dos canais principais do Alto-Forno 2 da CST envolveu as seguintes atividades principais:(2)

Trabalho ininterrupto, j que a manu-teno era feita em apenas 1 turno/dia;

Buscadeumprocessoderesfriamentomais rpido;

Mecanizaodocortevisandotrabalhoaquente;

Usodemoldenicovisandoreduonoseu tempo de montagem;

Reparaes a quente via shotcreting ou tecnologias alternativas;

Usodatcnicadesecagemconvectiva;Implantaodemanutenopreventiva

nas mquinas de corte, misturadores e ponte rolante at trs dias antes da data da manuteno dos canais;

Implantao de reunies preparatriaspara elaborao do cronograma com as atividades/responsabilidades de cada equipe;

Implantao de reunio ps-manu-teno para analisar os acertos e avaliar os desvios;

De forma a reduzir o tempo de operao do Alto-Forno, com apenas um canal de corrida, nos ltimos cinco anos foi execu-tado um plano de ao para se aumentar a disponibilidade dos dois canais para a produo. Os resultados evidenciam uma reduo do tempo de suas manutenes (Figura 1), o aumento do seu ciclo de operao (Figura 2) e a reduo do nmero de manutenes/ano (Figura 3). O tempo total anual gasto em manuteno de canais passou de 1.540 h, em 2002, para 385 h previstas em 2006 (Figura 4), enquanto que a perda de produo durante as manuten-es dos canais passou de 4.019 t, em 2002, para 889 t previstas em 2006 (Figura 5).(1,2)

120

100

80

60

Tem

po d

e m

anut

en

o (h

)

40

20

02002 2003 2004 2005 2006

110

60 5648

55

ETAPA, tempo em h1- Resfriamento2- Corte3- Aplicao4- Secagem/aquecimentoTotal

200224422024

110

20052

20141248

Figura 1. Evoluo do tempo de manuteno de canais no Alto-Forno 2 da CST.(2)

120

100

80

60

Tem

po d

e m

anut

en

o (h

)

40

20

02002 2003 2004 2005 2006

50 5361

75

113

Figura 2. Evoluo do ciclo operacional dos canais do Alto-Forno 2 da CST.(2)

1416

14

12

10

8

6

Nm

ero

de m

anut

en

es/a

no

4

2

2002 2003 2004 2005 20060

13

11

9

7

Figura 3. Evoluo do nmero de manutenes/ano para os canais do Alto-Forno 2 da CST.(2)

18001600140012001000

Tem

po to

tal d

e m

anut

en

o de

can

ais/

ano,

h

800600400200

02002 2003 2004 2005 2006

1540

780 616432

385

Figura 4. Tempo total anual gasto em manuteno de ca-nais no Alto-Forno 2 da CST.(2)

45004000

Perd

a de

pro

du

o/an

o, t

350030002500200015001000

5000

2002 2003 2004 2005 2006

4019,4

2035,81607,8

997,9889

Figura 5. Perda de produo anual durante as manuten-es de canais do Alto-Forno 2 da CST.(2)


Reviso dos padres das atividades crticas da manu-teno; e

Conscientizao de todas as equipes sobre as necessi-dades operacionais do forno e a contribuio de cada um para o sucesso da manuteno.

Um resultado adicional alcanado com a execuo desteplano de ao foi a reduo do consumo especfico total de refra-trios em canais de corrida, que passou de 0,9399 kg/t de gusa, em 2002, para 0,5998 kg/t, em 2005 (Figura 6).

Este trabalho mostra a preocupao com a segurana operacional nas atividades realizadas no processo de manuteno refratria dos canais do Alto-Forno 2 desenvolvidas nos ltimos cinco anos, visando o aumento no tempo de disponibilidade dos canais de corrida para produo. nfase especial foi dada no acompanhamento das propriedades do refratrio medida que as campanhas foram aumentando de 50 dias de ciclo, em 2002, para os atuais 113 dias, em 2006.

2 METODOLOGIA

Visando a segurana na operao dos canais, foram insta-lados termopares em vrios pontos da carcaa para acompanhar a evoluo da sua temperatura ao longo da campanha. Placas de cobre foram instaladas nos pontos crticos para acompanhar o desgaste do refratrio e simulaes trmicas foram feitas em vrios pontos do revestimento para se conhecer a distribuio de temperaturas nas interfaces das camadas de refratrio. Estudos de tenses mecnicas foram feitos para se conhecer o efeito da dila-tao da carcaa e do refratrio.

De forma a acompanhar a possvel deteriorao do refra-trio na medida em que as campanhas iam evoluindo, foram coletadas amostras nas regies de maior e menor desgaste (Zona crtica ZC e Zona No-Crtica ZNC, respectivamente) para caracterizao e estudo post-mortem (Figura 7).

ZC-refere-seextensoinicialdocanaldecorrida,porexemplo, de 1 m a 5 m.

ZNC-refere-seextensomedianaefinaldocanaldecorrida, por exemplo, de 5 m a 16 m.

1,0

Con

sum

o es

pec

fico

(kg/

t)

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0,02002 2003 2004 2005

0,9399

0,8263

0,7143

0,5998

Figura 6. Evoluo do consumo especfico de refratrios para os canais de corrida do Alto-Forno 2 da CST.(2)

3 RESULTADOS OBTIDOS

Aps 101 dias de campanha do canal foram coletadas amostras da zona crtica (Figura 8) e zona no-crtica (Figura 9), sendo encaminhadas para caracterizao. O aspecto visual da amostra colhida na superfcie da zona crtica estava bastante oxidada, mostrando o efeito do uso de gua prximo ao canal e do sistema de exausto, com o ar passando atravs do refratrio na borda do canal.

Para caracterizao, foram realizadas as seguintes avaliaes: anlise qumica, densidade da massa aparente (dma), porosidade aparente (PA) e resistncia compresso a frio (RCTA). Foram realizados tambm estudos mineralgicos com o uso de difrao de raios X (DRX), micros-copia tica e microssonda eletrnica. A Figura 10 mostra os resultados de caracterizao fsicos e qumicos.

Os seguintes resultados foram alcanados para as amostras colhidas na zona crtica (ZC):

O refratrio da borda do canal (ZC-0)apresentou-se bastante oxidado, resul-tado da presena do sistema de exausto e do uso de gua no ambiente nesta regio. A amostra caracterizada estava porosa e com baixa resistncia mec-nica;

Amostragem

~1,5 mZNC

CSE

CSG

~6,

0 m

ZC

Canho de MUD

DespoeiramentoCP

Figura 7. Amostragem para estudo post-mortem do refratrio ao longo do canal.

Tecnologia em Metalurgia e Materiais, So Paulo, v.4, n.4, p. 58-62, abr.-jun. 2008 61

Linha de escria

Linha de gusa

~5 cm0

A B

12

43

p Concreto de trabalho

~10

cm

ZC

Camada superficial do concreto oxidada

Regio com remanescente de TK-K70-CP

A

Regio com remanescente compostopor uma mistura de TK-K70-CS-RE e TKK70-CS-RE-FM

B

ZC-0

ZC-0 ZC-1 ZC-2 ZC-3 ZC-4

Figura 8. Amostragem na zona crtica.

Linha de escria

Linha de gusa

12

4 3

p Concreto de trabalho

15-2

0 cm

15-20 cm

ZNC

Camada superficial do concreto oxidada

Regio com remanescente de TK-K70-CP

A

Regio com remanescente compostopor uma mistura de TK-K70-CS-RE e TKK70-CS-RE-FM

B

ZNC-1 ZNC-2 ZNC-3 ZNC-4

A B

Figura 9. Amostragem na zona no-crtica.

Figura 10. Resultados obtidos.

Anlise qumica (%-p)

Zona crticaZC-0 ZC-1 ZC-2 ZC-3 ZC-4

Al2O3 66,53 63,48 75,03 72,32 70,80SiC 22,26 14,72 15,89 17,06 17,93SiO2 2,02 8,58 5,43 7,36 7,71Fe2O3 0,27 11,58 0,24 0,20 0,22C (livre) 0,02 4,46 3,76 4,03 4,66

Propriedades Zona crticaZC-0 ZC-1 ZC-2 ZC-3 ZC-4

PA (%) 23,90 16,10 9,30 8,04 8,00dma (g/cm3) 2,63 2,89 2,99 3,05 2,98RCTA(MPa) 15,50 22,95 36,90 38,10 38,20

Anlise qumica (%-p)

Zona no crticaZNC-1 ZNC-2 ZNC-3 ZNC-4

Al2O3 68,41 68,72 66,19 70,84SiC 19,03 17,63 20,03 17,16SiO2 8,22 9,81 9,86 8,39Fe2O3 0,42 0,34 0,36 0,17C (livre) 6,18 5,70 5,55 4,09

Propriedades Zona no crticaZNC-1 ZNC-2 ZNC-3 ZNC-4

PA (%) 13,10 12,20 12,00 11,30dma (g/cm3) 2,77 2,91 2,77 2,88RCTA(MPa) 48,20 41,96 27,00 30,70

Orefratrioda facequenteda linhadeescria (ZC-1),regio em que o mesmo submetido a choque trmico e exposio intermitente ao ar, apresentou infiltrao de gusa, um pouco poroso e com pequena queda na resis-tncia mecnica;

Orefratriodafacefriadalinhadeescria(ZC-2),regiosubmetida a uma pequena oxidao, apresentou-se com um ligeiro aumento da porosidade aparente e uma pequena queda da resistncia mecnica; e

O refratrio da face quente (ZC-3) e face fria (ZC-4)da linha de gusa, regies menos susceptveis ao choque trmico e exposio ao ar, teve suas propriedades preservadas, sem aumento da porosidade aparente e queda na resistncia mecnica.

Os seguintes resultados foram alcanados para as amostras colhidas na zona no-crtica (ZNC):

Orefratriodestazonasujeitoaumamenor solicitao devido a menores turbulncia, temperatura do banho e oxidao. O refratrio da borda livre do canal na zona no-crtica mostrou-se visualmente menos oxidado do que a mesma regio da zona crtica (ZC-0);

Orefratriodalinhadeescria(ZNC-1e ZNC-2), regio em que o mesmo submetido a choque trmico, no apre-sentou infiltrao de gusa e teve suas caractersticas e propriedades preser-vadas; e

O refratrio da face quente (ZNC-3)e face fria (ZNC-4) da linha de gusa, regies menos susceptveis ao choque trmico, teve tambm suas caracters-ticas preservadas, sendo observado, no entanto, ligeira queda de sua resistncia mecnica devido ao longo tempo em operao sem reparos.


REFERNCIAS

1 DUARTE,A.K.;FARIA,J.A.;NOVAES,J.A.P.;LEITE,M.B.B.;MUNHO,M.A.;SILVA,P.R.R.;PASSOS,R.L.;CRUZJNIOR, R. Uso de aquecimento convectivo em canais de corrida de altos-fornos na CST. In: SEMINRIODEREDUODEMINRIODEFERROEMATRIAS-PRIMAS,35.,2005,Florianpolis,SC.Anais... SoPaulo:ABM,2005. p.494-504.

2 DUARTE,A.K.; FARIA, J.A.;NOVAES, J.A.P.; LEITE,M.B.B.;MUNHO,M.A.; SILVA, P.R.R.;CRUZ JNIOR, R.AumentonadisponibilidadedoscanaisdecorridadoAlto-Forno2daCST.In:CONFERNCIADEREDUODOIAS,5.,2005,SanNicolas,Argentina.Rosrio:Amalevi,2005.p.203-12.

Recebido em: 28/05/06Aceito em: 06/05/08Provenientede:SEMINRIODEREDUODEMINRIODEFERROEMATRIAS-PRIMAS,36.,2006,OuroPreto,

MG.SoPaulo:ABM,2006.

4 CONCLUSES

O uso de tcnicas de monitoramento da temperatura da carcaa, monitoramento do desgaste do refratrio, conhecimento da distribuio de temperatura ao longo do revestimento e acom-panhamento das caractersticas do refratrio deram segurana operacional medida que as campanhas evoluram de 50 dias em mdia, em 2002, para 113 dias de operao em mdia, em 2006.

O refratrio da zona no-crtica, tanto da linha de metal como da linha de escria, teve suas caractersticas preservadas ao longo da campanha, sofrendo apenas o desgaste normal por eroso e corroso.

O refratrio da zona crtica, normalmente sujeito a solicitaes de grande eroso e corroso devido intensa turbulncia do banho, tambm mostrou-se afetado por conseqncia de expo-sio a condies de choque trmico e oxidao severa. O material teve suas caractersticas alte-radas, sendo observado aumento da porosidade aparente e queda na resistncia mecnica, princi-palmente na borda do canal e face quente da linha de escria.

Documents

artigo alto forno 1.pdf