Search Documents

By José Adilson de Castro

In the integrated steel industries the sintering process plays an important role furnishing raw material to the blast furnace. In this work, a computational simulation of the sinter process is developed that is able to predict the most important phenomena within the sintering bed. The model is based on the multi phase concept with multiple components described by conservation equations of each component coupled with the momentum, chemical reactions and heat transfer. The model validation was carried out comparing the model predictions with averaged industrial data and local temperature measurements within the sinter strand. The model predictions presented good agreement with the averaged values measured on the industrial sinter process.

Aug 2, 2018

By Bernhard Hiebl

Global trends that are constantly challenging the iron and steel producers are related to worsening of the iron ore grades, higher substitution rates of main iron ores to cheaper raw materials due to economic pressure and increased environmental standards. Changing the raw materials in an operating plant can significantly influence the sintering or pelletizing process. Adjusting all process parameters to regain stable and high productive operation takes considerable time and causes production losses. Furthermore changes in raw materials lead to variations in the process gas flows and emission concentrations.Therefore SVAI developed two models for numerical simulation of sintering process and pelletizing process. Amongst others the models are based on Ergun equation and include chemical reactions of the related process. For already operating plants the simulations shall predict changes of the process parameters when raw materials are exchanged or when operational parameters are varied. Furthermore the simulations give advantageous information for the design of green field plants and allow the simulation of different plant configurations.The objective of this paper is to demonstrate what the latest developments are in these numerical simulations and what Siemens VAI is doing to overcome the remaining challenges in this field.

Aug 2, 2018

By José Adilson de Castro

In this paper a new technology for a compact iron ore sintering machine is analyzed. The compact sintering process is based on the massive injection of gaseous fuels and the solid fuel is only agglomerated fine charcoal obtained by biomass. The solid fuel used in this study is obtained by agglomeration of fine charcoal produced from elephant glass which has very short period for production and CO2 capture(less than 6 months in tropical climate). To overcome the lower heat supply into the combustion front of the sintering process the simultaneous injection of oxygen and gaseous fuel is proposed. The proposed methodology is to combine the solid fuel (agglomerated fines charcoal) and steelworks gases in a compact machine to enhance heat and mass transfer with high productivity (about 5 times the conventional large machine). A multiphase mathematical model based on transport equations of momentum, energy and chemical species coupled with chemical reaction rates and phase transformations is used to analyze the inner process parameters. A base case representing a possible actual industrial operation of the sintering machine is used in order to compare different scenarios of practicable operations which represents advanced operations techniques. The model was used to predict six cases of combined operation with biomass and fuel gas utilization with oxygen support.

Aug 2, 2018

By Maycon Athayde

Samarco produces high quality iron ore pellets processed in straight grate furnaces. This process is essential in order to obtain adequate mechanical strength to the pellet transportation and operation in the reduction reactors. All mechanical properties of the agglomerates are obtained during the stage of firing where the slag and sintering bond happens, thus it is a decisive step to improve the pellet quality. Therefore, the velocity distribution of gas flow within this zone must have homogeneous and even velocity distribution. Hence, it was developed a mathematical CFD model to characterize the gas flow in the burning zone, applying the equations of conservation of momentum, mass and energy and an uneven flow distribution was identified and the gas velocity analyzed and validated through experimental data. On the other hand, on the present paper, an improved firing zone burner were developed and industrially implemented in a way to mitigate the uneven flow pattern detected aided by CFD. Different burner designs, based on CFD analysis, were experimented in order to succeed on the aggressive condition. The combustion was investigated and burner efficiency evaluated and compared with the simulation purposed.

Aug 2, 2018

By Janaina Gonçalves Maria da Silva Machado

O antracito é um dos tipos de combustíveis utilizados no processo de pelotização. Estudos de caracterização desses materiais realizados no CTF-Vale indicaram muitos casos de antracitos contaminados com carvões betuminosos. O objetivo desse estudo é avaliar como essa contaminação pode afetar a qualidade das pelotas queimadas e também o manuseio desses combustíveis. Para este desenvolvimento alguns antracitos, com diferentes níveis de contaminação, foram caracterizados química, física, petrográfica e mineralogicamente e seus desempenhos foram avaliados em plantas piloto de pelotização. De acordo com os resultados, quanto maior o grau de contaminação de antracitos com carvões minerais pior a qualidade física das pelotas queimadas. Em casos extremos, quando os antracitos foram contaminados com maiores teores de carvões alto-voláteis as pelotas se desintegraram durante os pot grate tests. Observou-se também que a contaminação afeta negativamente os principais parâmetros que influenciam o manuseio de combustíveis, que são umidade, distribuição granulométrica e composição mineralógica.

Aug 2, 2018

By Giselle de Mattos Araújo

A autorredução é afetada por características das matérias-primas tais como granulometria, porosidade, tipo e teor da fonte carbonácea, e também por características do ciclo de processamento imposto, taxas de aquecimento, tipo de atmosfera gasosa, temperatura média de processo. No presente trabalho objetiva-se, através de testes de termogravimetria, avaliar a cinética de autorredução e também o fluxo térmico associado, durante o processamento de diversas associações de finos de minério e fonte carbonácea. Com os resultados obtidos identificam-se condições que otimizam tanto a mistura autorredutora quanto o processamento, observando-se que em uma mesma faixa granulométrica, o maior conteúdo de Cfixo da fonte carbonácea e materiais mais reativos otimizam a cinética, em detrimento da maior quantidade volumétrica de partículas carbonáceas observada em amostras contendo carvões mais pobres em Cfixo. Taxas adequadamente controladas permitem a definição de instantes distintos para as diversas etapas fenomenológicas envolvidas no processamento da autorredução.

Aug 2, 2018

By Eustáquio Vieira Junior

O Alto-Forno 3 da Usiminas, em Ipatinga, possui três regeneradores de câmara de combustão interna e passou por sua última reforma em 1999. Nessa reforma, não foram realizadas alterações de projeto nos regeneradores, sendo somente substituídas as fiadas superiores da parede de partição entre as câmaras de combustão e de regeneração e do checker, que se encontravam desgastadas. No decorrer de 2007 e nos anos seguintes, verificou-se a queda de tijolos refratários na região localizada acima do queimador cerâmico do Regenerador 7. Durante o processo investigativo, adotou-se a inspeção por videoendoscopia a partir de 2010. Face à deterioração da região onde se concentravam as quedas de tijolos e à postergação da reforma do Alto-Forno 3, decidiu-se pelo reparo a quente deste regenerador. O trabalho apresenta o histórico das ocorrências no Regenerador 7, as intervenções anteriores ao reparo, o planejamento e os resultados obtidos a partir da operação com dois regeneradores e o desempenho dos regeneradores do Alto-Forno 3 após o reparo a quente no Regenerador 7, mostrando a eficiência do reparo realizado.

Aug 2, 2018

By André de Cabral Oliveira

With the onset of the global economic crisis in 2008, and more precisely from 2009, production routes in iron making as blast furnace, sinter and coke oven, indicated a significant increase in frequency as well as intensity of undesirable incidents. The cost impact of such deteriorations of the production chain cause significant losses ranging up to several hundred million dollars annually. On the other hand, opportunities for processes improvement are contributing to enhance process efficiency and results, and also reduce or even avoid losses from unexpected incidents. The use of specialized services for processes has gained projection along the plants and emerged as an attractive alternative to increase results by increasing the performance and reducing costs and expenses. Process Services are formatted to achieve cooperative and customized solution during planned or urgent interventions, conducting feasibility studies, process improvement, training, among others, providing knowledge, information and crucial actions to preserve and optimize processes and plant facilities.

Aug 2, 2018

By Flávio de Castro Dutra

Este artigo apresenta a influência da temperatura e da atmosfera de secagem sobre a resistência mecânica de um aglomerado esférico, com diâmetro entre 3 mm e 8 mm, constituído de pellet feed e silicato de sódio, produzido através de pelotamento em discos e endurecido em temperaturas até 550ºC. O aglomerado obtido a partir deste processo apresenta características que permitem que o mesmo possa ser transportado a longas distâncias e manuseado até a sua utilização na sinterização. As principais técnicas experimentais utilizadas neste estudo foram difração de raios-X, espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura e análise térmica. O aglomerado foi submetido à secagem em temperaturas entre 100°C e 550ºC e atmosferas constituídas de ar atmosférico e/ou CO2. Durante o processo de secagem, observou-se a influência da temperatura e da atmosfera sobre a resistência à compressão do aglomerado após exposição à água, assim como na morfologia do silicato de sódio, evidenciando uma dependência entre elas. O uso de CO2 durante a secagem mostrou-se eficiente para a formação de um aglomerado com maior resistência mecânica após exposição à água.

Aug 2, 2018

By Rossana Bezerra de Azevedo Vasconcelos Seabra de Melo

O presente estudo apresenta um método de avaliação de desempenho de operadores nas análises químicas que caracterizam o minério de ferro. São eles: Ferro total (Fe), sílica (SiO2), alumina (Al2O3), manganês (Mn), fósforo (P) e perda por calcinação (PPC). O desempenho é avaliado em termos de precisão e veracidade. Estes dois indicadores primários são combinados num secundário denominado de indicador de “confiabilidade metrológica”. O método foi aplicado nos laboratórios da Mina (no estado do Pará) e do Porto (no estado do Maranhão) de uma empresa mineradora onde foi possível: 1) conhecer o desempenho de cada laboratório assim como conhecer o desempenho de cada operador; 2) identificar os pontos fortes (identificar o procedimento que leva a melhores desempenhos) e oportunidades de melhorias (atuar nas causas, capacitar); 3) equalizar a forma de executar cada uma das tarefas com as melhores práticas identificadas; 4) proporcionar oportunidade de desenvolvimento técnico dos profissionais envolvidos no processo. O desempenho neste indicador tornou-se critério avaliação de aptidão para executar análises.

Aug 2, 2018

In today’s competitive steelmaking environment, the optimization and continuous supervision of the blast furnace process is of major importance. Modern probes and process measurement systems can assess the specific operation of the blast furnace. They provide a better and detailed process understanding and control. The benefits are even more important when they are combined with process models and expert systems. Everyday operation, productivity and even the lifetime of a blast furnace can be significantly improved by collecting, interpreting and acting upon such process data correctly. Only a comprehensive knowledge of the various process phenomena together with measurement of process variables inside the blast furnace enables the operators to optimize coke and fuel rates, to run the blast furnace smooth, reliable, and safe, and to make best use of the available raw materials. While the improvement of the blast furnace process with respect to productivity remains the main task, also, the timely identification of abnormalities and the assessment of process variations is an objective. This paper describes the blast furnace measurement systems that are available for everyday automatic use and provides an understanding for the possibilities of modern probes. The different applications are daily blast furnace supervision, charging process optimization, and observation of the internal state. Finally, the paper gives recommendations on probe configurations for different blast furnaces sizes, considering both a technical and an economical point of view.

Aug 2, 2018

By Alberto Eloy Anduze Nogueira

A pelotização é o método de aglomeração de minério que oferece o melhor custo benefício. No processo, é necessária a adição de um aglomerante para conseguir as propriedades desejadas. Entre estes, o cimento é um dos destaques pela facilidade e custo. A adição de pozolânicos no concreto na construção civil para o aumento da resistência é de longa data. Neste trabalho, se estuda o efeito da adição de 1% de SiO2 ou bentonita na mistura das pelotas autorredutoras. Realizam-se ensaios de compressão a frio, compressão após tratamento térmico 950°C, Teste de abrasão a quente, teste de quedas, além de difração de raios-X. Como resultados obteve-se um incremento da resistência a compressão a frio e a abrasão a quente com a adição da bentonita, porém com ambos pozolânicos tem-se uma perda de 50% na resistência a compressão após tratamento térmico a 950°C.

Aug 1, 2018

By Tiago Bristt Gonoring

Este trabalho estuda a redução de pós de hematita de alta pureza (com Fe2O3> 99,00% e tamanho de partículas

Aug 1, 2018

By Marcos Figueiredo Nicolau

O fluxo de produção da VSB contempla um alto-forno a carvão vegetal e uma aciaria elétrica. Para melhor sincronizar a programação do alto-forno (AF) e a do forno elétrico (FEA) é importante ter um conhecimento prévio de quais corridas do FEA usarão gusa líquido. Foi desenvolvido este projeto visando auxiliar na tomada de decisões da programação do AF e do FEA, a partir de uma simulação da logística de movimentação das panelas de gusa em cenários pré-determinados. Dentre as respostas que podem ser obtidas por essa contribuição técnica destacam-se: o número mínimo de panelas que devem ser utilizadas no circuito, quantas e quais corridas do forno elétrico serão atendidas com gusa líquido e a contribuição de cada meio de transferência de calor para a perda térmica total.

Aug 1, 2018

By Kengo Usui

The energy consumption of Iron-making, especially Blast Furnace (BF), is very large. In order to maximize the utilization of limited resource, it is essential to reduce energy consumption and recovering waste energy in BF. This paper introduces energy saving equipment based on NSENGI’s over 80 BF construction experiences since 1963. The first is the technology for the Top Charging System for low fuel-rate operation. One of the important factors to achieve such operation, the burden should be charged uniformly. Since 1974, NSENGI have developed and delivered over 80 Top Charging equipments for such purpose and nowadays, developed new type Top Charging equipment with improvement of charging precision. The second is the technology for Solely BFG Operation in Hot Stove, which means no use of other fuel gas such as LDG, COG. It is realized by high combustibility of NSENGI’s Top-Combustion Hot Stove with Metallic Burners, and large amount of heat recovery of Waste gas Heat Recovery system with heat medium. The third is the technology for effective energy recovery in TRT. With NSENGI’s latest Gas Cleaning System “Multi-Vessel Electrostatic Precipitator" (MVEP), TRT will be able to generate higher electrical energy by approx. 30% than that of wet-type. In comparison with dry bag-type, MVEP allows temperature fluctuation which lead to generate higher electrical energy by approx. 10% NSENGI therefore, will be able to accept and meet your request widely.

Aug 1, 2018

By Vagner Silva Guilherme

Na busca de novas tecnologias para o processo de sinterização de minério de ferro, a recirculação dos gases de saída do processo podem proporcionar algumas vantagens em relação ao processo convencional. Para tal estudo, foi utilizado um modelo multi-fásico de sinterização para a avaliação da recirculação dos gases de saída do processo. Foram analisados cinco casos de recirculação dos gases de saída, do processo de sinterização, visando, sempre uma operação estável do processo. Os resultados de simulação indicam alargamento da frente de combustão com a recirculação dos gases de saída e a possibilidade da redução do consumo do combustível sólido. Como resultado, houve aumento da fração de cálcio-silicatos, proporcionando melhoria da redutibilidade do sínter, além da redução da emissão de CO2 e PCDD/Fs na máquina de sínter.

Aug 1, 2018

By Antonio Esposito

Saving energy and reducing pollution by minimizing emissions are today great challenges in the coking industry worldwide. In order to achieve satisfying results, equipment as well as technology should be continuously improved and updated. The most modern design tools should be adopted to maximize the coke production rate also ensuring the best coke quality. In this scenario, Paul Wurth is realizing the new coke making plant of CSPecem, Ceara - Brazil. These batteries are based on Paul Wurth “jumbo oven concept”. This solution incorporates all most modern features and design upgrading, in the aim of an easy and long-lasting operation putting a particular attention to environmental performances: the reduced number of ovens and the low number of pushing per day have the main effect of reducing pollution sources. Finally the paper will highlight Paul Wurth SOPRECO® System, which is foreseen to be installed in CSPecem batteries. SOPRECO®, which is capable of controlling the pressure for each individual oven in a coke oven battery, is thus able to reduce volatile emissions through doors, roofs and stand pipes up to 90%. The coke oven gas (COG) produced during the carbonization process is cleaned in a coke oven gas treatment plant to the level stipulated by applying the Best Available Technology (BAT).

Aug 1, 2018

By Sidiney Nascimento Silva

O trabalho descreve os principais resultados dos testes industriais realizados na Usina Presidente Vargas, CSN, Brasil, envolvendo a adição de um catalisador à mistura de carvões, em termos da qualidade do coque e do processo da coqueria. O catalisador em questão é o produto Thermact, que possui partículas nanométricas em sua composição, fornecido pela empresa Abhitech Energycon Limited, Índia. O catalisador foi dosado e adicionado à mistura de carvões via correia transportadora, na proporção, em peso, de 1kg de catalisador para 4.000kg da mistura de carvões. Os resultados dos testes realizados nas Baterias # 1, 4A, 4B e 5 com a adição de um catalisador à mistura de carvões, sinalizaram a viabilidade técnica e financeira da sua aplicação no processo da coqueria. Os principais benefícios decorrentes da adição do catalisador foram: i) aumento potencial da capacidade de produção de coque ao redor de 10% ou, alternativamente, melhoria da qualidade do coque - aumento de 1,4% do valor médio do índice de resistência mecânica a frio do coque, DI150/15, mantendo-se o tempo total padronizado do processo de coqueificação, visando à preservação das Baterias, ou ainda, a utilização de uma mistura de carvões de menor custo, sem prejuízos ao atendimento à especificação do coque para os Altos-Fornos; b) aumento da geração e redução do consumo de gás de coqueria, GCO; iii) aumento na produção de BTX (Benzeno, Tolueno, Xileno) e redução da produção de alcatrão na Planta de Carboquímicos; iv) limpeza do sistema “PROven”, “goosenecks”, tubos de ascensão e paredes dos fornos, sinalizando a sua viabilidade técnica e econômica.

Aug 1, 2018

By Vitor Guarnier Domiciano

The need to adjust the monolithic refractories to increasingly severe and unstable Blast Furnace casthouse operating conditions has been a major challenge for refractory suppliers in order to guarantee the runner’s safety and its availability for operation. This paper presents the properties of a new robust single line Al2O3-SiC-C refractory castable developed to endure the severe operating conditions that main runners are facing in today's Blast Furnace casthouse scenario. Practical results during almost one year of testing revealed a significant lower wear speed of the new refractory lining when compared to a standard product.

Aug 1, 2018

By René Lucio Rech

A injeção de carvão pulverizado (PCI) é uma técnica altamente utilizada nos altos-fornos pelas siderúrgicas brasileiras, buscando a redução do consumo específico de coque por tonelada de gusa. A combustão do carvão pulverizado ocorre em temperaturas elevadas (em torno de 2.000°C), altas taxas de aquecimento (104 a 105 °C/s), tempo de reação de poucos centésimos de segundos, seguida pela gaseificação na presença de CO2. Este trabalho visa apresentar o andamento da construção do simulador da zona de combustão do alto-forno desenvolvido pelo LASID-UFRGS e os estudos previstos nos projetos em andamento, que contemplam também a avaliação de carvões brasileiros que apresentem potencial de substituição de carvões atualmente importados para injeção em altos fornos brasileiros. A partir do levantamento do estado da arte e visitas técnicas a simuladores em operação, foi discutido um projeto moderno, automatizado, de configuração vertical e que possibilitasse a operação tanto em modo one shot como contínuo. Algumas inovações podem ser destacadas, como a possibilidade de alterar o tempo de residência da amostra carbonosa na zona de combustão do simulador, a medição da temperatura com termopares ultra-rápidos (ms), o controle e aquisição de diversos parâmetros termodinâmicos (P, T, t) e avaliação dos produtos sólidos e gasosos resultantes.

Aug 1, 2018