Otimização dos elementos basculantes do sistema pré-aquecedor de um forno EOF utilizando o método de elementos finitos

Abstract

Os fornos EOF de produção de aço, dentre outras características, reaproveitam do calor liberado da carga para pré-aquecer a sucata metálica que será utilizada no processo, utilizando para tal os sistemas pré-aquecedores, os quais são compostos de elementos basculantes refrigerados. Neste presente trabalho é desenvolvido um projeto de otimização desses elementos, com o objetivo de se aumentar a vida útil deles. Identificadas as principais causas das falhas de operação, foi desenvolvido um novo projeto (com a utilização de uma ferramenta de modelagem CAD 3D) a fim de se amenizar os efeitos destas. Em seguida foram realizadas simulações computacionais estruturais estáticas e fluidodinâmicas (baseadas no método de elemento finitos) para se avaliar o desempenho dos projetos original e otimizado. Os resultados obtidos expressaram uma considerável melhora tanto na resistência mecânica, quanto na capacidade de refrigeração do projeto otimizado, o que indica que este terá uma vida útil maior quando em operação

EOF steelmaking furnaces, among other features, reuse the heat released from liquid steel to preheat the metal scrap that will be used in the process, using the preheat systems, which are composed of rotary cooling elements. In this work is developed a project to optimize these elements, in order to extend their service life. Identified the main causes of the operation failures, it was developed a new project (using a CAD drawing software) to soften their effects. Then static structural and fluid dynamics computational simulations were performed (based on the finite element method) to evaluate the performance of the original and optimized designs. The results expressed a considerable improvement in both mechanical strength and cooling capacity of the optimized design, which indicates that it will have a longer service life when in operation