Redução do consumo específico de energia elétrica total no processo de fusão em um forno elétrico a arco

Abstract

O aço é um dos materiais mais utilizados em todo o mundo, é possível ser 100% reciclado, obtendo novo aço sem perda de qualidade e quantas vezes for necessário. O setor siderúrgico é o maior consumidor de energia final destinado a indústria. Para produção do aço existem diversas alternativas possíveis. Neste trabalho é destacada a do forno elétrico a arco, a mais eficiente em termos de energia consumida e a única a qual pode-se utilizar como matéria-prima até 100% de material reciclado. Sendo o aço uma commodity, uma mercadoria básica facilmente intercambiável e utilizada como insumo para produção de outros produtos, tem seu preço regulado pelo mercado e trabalhos em eficiência energética são essenciais para a competitividade das empresas. O presente trabalho visa elaborar sugestões de métodos e tecnologias que possibilitem a redução do consumo específico de energia elétrica em kWh/t (quilowatt hora por tonelada de aço) para o processo de fusão do aço de um forno elétrico a arco, localizado na região do Vale do Paraíba. A metodologia empregada foi a pesquisa-ação, tendo um forno elétrico a arco real, disponível para estudos e captura de dados. As soluções encontradas estão desde técnicas operacionais de produção, até tecnologias em reaproveitamento de gases de exaustão, utilizados para o pré-aquecimento de sucata. Como resultado da pesquisa, obteve-se um conjunto de possibilidades tecnológicas com ganhos de até 143 kWh/t, o que representa cerca de 34% de redução no consumo específico de energia elétrica, levando em conta o consumo médio de forno estudado.

Steel is one of the most widely used materials worldwide, and it is possible to recycle 100% of it so as to generate new steels without quality loss and as many times as needed, however, the steel sector is the largest final energy consumer. There are several possible routes for steel production, but the Electric Arc Furnace has been selected for the present work due to being the most efficient in terms of energy consumption and it is the only one that can use up to 100% of recycled matter as raw material. As steel is a commodity, a basic goods easily interchangeable and used as input for the production of other products, its price is set by the market and energy efficiency studies are essential for the competitiveness of companies. The present work aims to elaborate suggestions of methods and technologies that allow the reduction of the specific electric energy consumption in kWh/t (kilowatt hour per ton of steel) by the steel melting process of an electric arc furnace located in the region of the Paraíba Valley. The methodology used was the action research, having an electric arc furnace, available for studies and data capture. The identified solutions range from operational production techniques to exhaust gas recovery technologies for scrap preheating. As a result, a set of technological possibilities with savings of up to 143 kWh/t have been obtained, which represents about 34% reduction in specific electric energy consumption by taking into account an average consumption of studied furnace.