Esse trabalho tem por objetivo geral o desenvolvimento de uma metodologia de modelagem numérica que represente o escoamento e o fenômeno de mistura em um modelo físico de panela de aciaria de base elíptica. Os objetivos específicos do trabalho são: o estudo dos coeficientes das forças de interação líquido-bolha, dos modelos de turbulência e da mudança do formato da base da panela de circular para elíptica. O escoamento e o fenômeno de mistura foram calculados através do método de Volume Finitos baseado em Elementos por meio do software CFX5.7 da Ansys. Dados da literatura e ensaios em modelo físico, realizados em laboratório, auxiliaram na validação dos modelos numéricos. O estudo dos coeficientes das forças de não-arrasto mostrou que os resultados da distribuição de ar ao longo da altura do banho mudam com a variação dos coeficientes. No final, coeficientes para 3 configurações de panelas em diferentes vazões de ar foram encontrados. Com relação ao estudo dos modelos de turbulência, observou-se que para a solução do escoamento e do fenômeno de mistura em uma panela de base circular, o k-ε é o modelo de turbulência mais indicado. Por outro lado, para uma panela de base elíptica, o modelo RSM mostrou-se o mais adequado. Finalmente, com relação ao estudo da mudança do formato da base da panela, observou-se que os tempos de mistura de uma panela de base elíptica são maiores que uma de base circular e aumentam à medida que a vazão de ar diminui.

A indústria siderúrgica busca continuamente melhorias no desempenho dos refratários, como forma de melhorar sua competitividade, em um mercado caracterizado pela competição global. Um dos principais fatores de desgaste dos refratários é a corrosão, que no ambiente siderúrgico, está diretamente relacionada com a qualidade das escórias, na maioria dos equipamentos. Nesse contexto, o presente trabalho apresenta um estudo dos principais fatores que desgastam quimicamente o revestimento dolomítico, com o objetivo de entender os fenômenos que estavam impactando no desempenho dos refratários utilizados na panela de aço da Siderúrgica Riograndense. Para o estudo em questão, o comportamento químico dessas escórias foi monitorado de setembro de 2008 a outubro de 2009. Para análise didática os dados foram estratificados em três períodos, onde o período 01 corresponde aos meses de setembro, outubro e novembro de 2008, período 02 englobam os meses de fevereiro a junho de 2009 e o período 03 revela os resultados de julho a outubro de 2009. Os resultados de monitoração da qualidade da escória foram apresentados por equipamento forno elétrico a arco (FEA) e forno panela (FP). Os principais parâmetros de processo avaliados, foram a basicidade binária, teor de MgO e oxidação da escória. Os resultados foram relacionados com o desempenho do revestimento refratário aplicado na panela de aço. Para a análise dos dados foi utilizado o Minitab um software que oferece um conjunto de ferramentas estatísticas. Pode-se inferir, a partir da análise dos resultados apresentados nesse trabalho, que as ações de redução da oxidação da escória do forno elétrico através de ajustes no sistema de injeção de oxigênio das injetoras, propiciaram uma redução do óxido de ferro nas escórias do forno panela, permitindo correções da basicidade binária nesse mesmo equipamento. Estas ações em conjunto com a elevação na concentração do óxido de magnésio, através da introdução de cal dolomítica no processo, promoveram melhor formação do coating no revestimento refratário. As alterações no processo de produção do aço promoveram um significativo aumento na vida média das panelas de aço desta aciaria. / The steel industry is continually seeking improvements in the performance of refractories, as a way to improve their competitiveness in a global market. A major factor in refractories wear is chemical corrosion. In the steel industry this is directly related to the quality of the slag used in most of the equipment. In this context, this work presents a study of the main factors that causes chemical wear in dolomite refractory. The main objective was the understanding of the phenomena that were impacting on the performance of refractories used in steel ladle of Siderúrgica Riograndense. For this study, the chemical behavior of slags was monitored from September 2008 to October 2009. For better understanding the analysis, the data were stratified into three periods: period 01, from September to November 2008; period 02, from February to June 2009; and the period 03, from July to October 2009 . The results of slag quality monitoring were presented separated from the electric arc furnace (EAF) and the ladle furnace (LF). The main process parameters evaluated were the binary basicity, content of MgO and oxidation of the slag. The results were correlated with the performance of refractories used in steel ladle. For the analysis of data, it was used Minitab software which offers a set of statistical tools. It can be inferred, through out the analysis of the results presented here, that the actions to decrease oxidation of the EAF slag, by adjusting the feeding system of oxygen injectors, propitiated a reduction of iron oxide in the slag of ladle furnece, which allowed corrections in binary basicity in the same equipment. These actions together with the increase in the concentration of magnesium oxide in the FP slag, through the introduction of dolomitic lime in the process, promoted the creation of a better coating on the refractory lining. The changes in the process of steel production promoted a significant increase in average life of ladle refractory in this steel making plant.

Esse trabalho tem por objetivo geral o desenvolvimento de uma metodologia de modelagem numérica que represente o escoamento e o fenômeno de mistura em um modelo físico de panela de aciaria de base elíptica. Os objetivos específicos do trabalho são: o estudo dos coeficientes das forças de interação líquido-bolha, dos modelos de turbulência e da mudança do formato da base da panela de circular para elíptica. O escoamento e o fenômeno de mistura foram calculados através do método de Volume Finitos baseado em Elementos por meio do software CFX5.7 da Ansys. Dados da literatura e ensaios em modelo físico, realizados em laboratório, auxiliaram na validação dos modelos numéricos. O estudo dos coeficientes das forças de não-arrasto mostrou que os resultados da distribuição de ar ao longo da altura do banho mudam com a variação dos coeficientes. No final, coeficientes para 3 configurações de panelas em diferentes vazões de ar foram encontrados. Com relação ao estudo dos modelos de turbulência, observou-se que para a solução do escoamento e do fenômeno de mistura em uma panela de base circular, o k-ε é o modelo de turbulência mais indicado. Por outro lado, para uma panela de base elíptica, o modelo RSM mostrou-se o mais adequado. Finalmente, com relação ao estudo da mudança do formato da base da panela, observou-se que os tempos de mistura de uma panela de base elíptica são maiores que uma de base circular e aumentam à medida que a vazão de ar diminui.

El presente estudio tiene por finalidad determinar la viabilidad de la instalación de una planta de producción de panela granula en la región de Lima a través del desarrollo de los principales aspectos comerciales, tecnológicos y financieros. Se desarrolló el estudio de mercado para definir el mercado meta al cual irá el producto, que está conformado por los habitantes de Lima Metropolitana de 18 a 60 años de edad del sector socioeconómico A con un estilo de vida sofisticado1. Utilizando esta segmentación y las encuestas realizadas para medir la intención e intensidad de compra del producto se determinó que la demanda del proyecto será de 177 toneladas de panela granulada para el último año del mismo / This project aims to determine the feasibility of installing a production plant of granulated panela in the region of Lima through the development of major commercial, technological and financial aspects. A market research was developed to define the target market of the product, which is conformed by the inhabitants of Lima from 18 to 60 years of socioeconomic sector A with a sophisticated lifestyle2. Using this segmentation and surveys to measure the intent and intensity of purchase, it was determined that the demand of the project is 177 tons of granulated panela for the last year of it. / Trabajo de investigación

O aumento da demanda por aços cada vez mais exigentes, em termos de composição química e limpidez interna, faz com que as condições de refino nas aciarias sejam cada vez mais severas. Ao mesmo tempo, o aumento dos tempos de tratamento do aço, aliado às outras variáveis operacionais como quantidades e tipos de adições químicas, etc. fazem com que haja um aumento no tempo de contato entre o revestimento refratário das panelas de transporte de aço e escórias com conseqüente redução do desempenho (vida) de tais revestimentos refratários. Apesar dos esforços no intuito de redução de custos com redução de consumos de refratários, é cada vez maior a pressão sobre os custos de produção e de segurança operacional. Neste sentido, a construção de modelos de previsão de vida em função de tais variáveis é de extrema importância para a gestão de processos e contratos, estabilidade operacional e segurança. Além disso, os estudos de post-mortem podem contribuir no sentido de compreensão física e química de tais fenômenos e mecanismos de desgaste, contribuindo assim para a validação de tais modelos determinísticos. Neste estudo, buscou-se verificar quais variáveis operacionais influem no desempenho (vida) das panelas através de correlações estatísticas. O modelamento levou em consideração os dados de 6 meses de operação da aciaria de uma usina integrada com capacidade de 4,5 Mt/ano. O estudo post-mortem realizado em uma das panelas, após o final de sua campanha, mostrou-se eficiente na validação de tais correlações e no entendimento físico e químico dos possíveis fenômenos e mecanismos de desgaste. As análises mostraram que as variáveis que impactam a vida das panelas de aço são a temperatura de vazamento do aço, temperatura do aço na panela pós vazamento, quantidade de aço chapas grossas (CG) produzido, rota de tratamento dessulfurado, tempo de panela cheia, participação do forno panela no refino secundário, condições da panela, carga de aço na panela, adições de nefelina, escória sintética, fios de cálcio silício (CaSi) e ferro alumínio cálcio (FeAlCa), ligas de manganês e tempos de tratamento no refino secundário. O estudo de post-mortem de amostras de refratário da linha de escória extraída de uma das panelas revelou que o principal mecanismo de desgaste desta região é a corrosão química pela escória que é facilitada pelas adições de nefelina. / The increased demand for increasingly demanding steels, in terms of chemical composition and internal sanity, makes the conditions of refining in steelmaking plants are increasingly stringent and select. At the same time, increasing metallurgical treatment times, combined with the various other operating variables such as the quantities and types of chemical additions, etc. makes that there is an increase in contact time between the refractory coating of steel transport ladles and slag with a consequent reduction in performance (life) of such refractory linings. Despite efforts in order to reduce costs with a reduction of refractory consumption, it is increasing the pressure on the costs of production and operational safety. In this sense, the construction of life prediction models according to such variables is extremely important for cost reduction, process management and procurement, operational stability and safety. Moreover, post-mortem studies can contribute towards chemical and physical understanding of such phenomena and wear mechanisms, thus contributing to the validation of such deterministic models. In this study, we sought to determine which operating variables really influence the performance (life) of the ladles through statistics correlations. The modeling took into account data from 6 months of operation of an integrated steelmaking plant with capacity of 4.5 Mt / year. The study post-mortem conducted on some ladles, after the end of their campaigns, was effective in the validation of such correlations and in the physical and chemical understanding of possible phenomena and wear mechanisms. The analysis showed that the variables that impact in the life of steel\'s ladles are the steel taping temperature, the steel taping temperature in the ladle after taping, amount of produced plate mill (CG) steel, desulfurized treatment route, ladle full time, participation of the ladle furnace in the secondary refining, ladle conditions, steel load in the ladle, nepheline additions, synthetic slag, calcium silicon (CaSi) and iron aluminium calcium (FeAlCa) wires, manganese alloys and treatment times in the secondary refining. The post-mortem study of slagline\'s refractory samples extracted from ladles in operation revealed that the main wear mechanism in this region is the chemical corrosion by slag and is facilitated by additions of nepheline.

Submitted by William Justo Figueiro (williamjf) on 2015-07-22T23:07:49Z No. of bitstreams: 1 03d.pdf: 22951970 bytes, checksum: 9da38abb9560e49f24444b1189b463ca (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-22T23:07:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 03d.pdf: 22951970 bytes, checksum: 9da38abb9560e49f24444b1189b463ca (MD5) Previous issue date: 2009 / Nenhuma / A escória é um dos inúmeros resíduos gerados nos processos siderúrgicos de fabricação do aço e tem como composição básica óxidos metálicos e nãometálicos. Dependendo do processo de geração ela pode ser escória de altoforno (fusão redutora de minérios) ou de aciaria elétrica (produção do aço). A escória do forno panela de aciaria elétrica, utilizada nesta pesquisa, é gerada na etapa do refino secundário no forno panela, sendo este o processo de refino secundário mais utilizado no Brasil. Existem outros resíduos gerados na aciaria como: pó de aciaria, refratários e plásticos, que às vezes por serem em pouca quantidade ou por questões operacionais da empresa não são segregados. A reciclagem de resíduos é uma prática que deve ser incorporada como uma alternativa quando não existe chance de minimização. Nos últimos anos as pesquisas sobre reciclagem externa das escórias voltaram-se principalmente para a incorporação em cimento e concreto (como agregado graúdo ou miúdofunção filler) e mais recentemente no material cerâmico, com poucos estudos ainda com escória do forno panela. Nota-se também que existe uma tendência mundial nas últimas décadas de reciclagem de resíduos em associação (mais de um resíduo na formação de um material) e normalmente isto ocorre em materiais cerâmicos devido a sua alta capacidade de incorporação de outros materiais. Esta pesquisa buscou com diversos métodos de caracterização da escória do forno panela de aciaria elétrica avaliar a viabilidade técnica da reciclagem em material cerâmico. Para as condições desta pesquisa e mediante ensaios (perda ao fogo, análise térmica, retração linear, resistência mecânica na flexão, absorção de água, porosidade aparente, análise visual e em lupa e MEV) com a escória do forno panela de aciaria elétrica, exceto no ensaio de absorção de água (corpos de prova sinterizados a 950°C - D1 com 5% e D45 com 10%), a escória mostrou potencial para ser utilizada como coproduto. Os corpos de prova D45 mostraram uma tendência de maior resistência mecânica que os corpos D1, isto provavelmente está relacionado a menor quantidade de CaO que a escória D45 contém, característica esta ligada ao seu maior tempo de estocagem. Os resultados obtidos permitem incorporar até 15% (teor máximo testado) da escória de forno panela de aciaria elétrica no material cerâmico com função de vedação ou estrutural. / The slag is one of the many solid wastes generated in the steelmaking processes of steel production, which is constituted by metallic and non-metallic oxides. Depending on the process of slag generation, it can be slag blast furnace (smelting reduction of ores) or electric arc furnace (steel production). The slag ladle furnace from electric steelmaking, used in this study is generated in the stage of secondary refining in ladle furnace, which is the stage of refinement most used in Brazil. There are other solid wastes generated in the steel plant, such as electric arc furnace dust, refractory and plastics, which are sometimes in small quantities, and because of operational issues the company is unable to be segregated. The recycling of solid waste is a practice that should be incorporated as an alternative when there is no chance of minimizing. In recent years research on recycling of slag outside turned mainly to the incorporation in cement and concrete (as aggregate or filler kid-function) and more recently a few studies are related to its addition in the ceramic material. Actually, there is a worldwide trend to recycle solid waste in combination (more than one residue in the formation of a material) and very often this occurs in ceramic materials due to its high capacity to incorporate other materials. This research, with the various methods of characterization of the slag from ladle furnace, were carried out to evaluate the technical feasibility of recycling in ceramic material. Considering the conditions of this study and all tests (loss on ignition, thermal analysis, linear shrinkage, mechanical strength in bending, water absorption, porosity, visual analysis and microscope and SEM) used to study the ladle furnace slag, except the test of water absorption (specimens sintered at 950°C - D1 to D45 and 5% to 10%), the s lag has shown a potential to be used as by-product. The samples D45 showed a trend of greater strength than the bodies D1, this is probably related to the least amount of CaO to the slag contain D45, a characteristic linked to its longer storage. The results show the incorporation up to 15% (maximum level tested) of the ladle furnace from electric steelmaking in the ceramic material as bricks or structural blocks.

O trabalho disserta sobre a investigação dos mecanismos de degradação da placa refratária utilizada no sistema de válvula gaveta, o qual controla o fluxo de aço líquido da panela da aciaria para o distribuidor. As placas estudadas eram do tipo Al2O3-ZrO2-C. Na investigação foram caracterizadas e analisadas placas novas e usadas. Também foi feito teste de corrosão estático para avaliação da interação química das placas com a escória proveniente do processo de refino secundário. Além disso, foi feito experimento em laboratório para avaliar o desgaste das placas devido a presença de resquícios de escória entre as placas no processo de abertura da válvula. Tal experimento foi realizado nos moldes do teste de resistência de argamassa usado por Leroy (EQUIPE DE FURNAS, 1997). Para tanto foram usadas técnicas de caracterização como Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia de Dispersão em Energia (EDS), Fluorescência de raios x (FRX) e Difração de raios x (DRX). Por meio de análises foi possível propor explicações para os mecanismos de degradação, como a corrosão devido ao contato com a escória e a formação de desgaste em forma de lingueta devido ao uso de válvula semiaberta Principalmente, a partir dos experimentos realizados foi possível identificar um mecanismo de degradação ainda não abordado na literatura: o desgaste do material das placas ocasionado pela abertura da válvula gaveta quando as placas estão ligadas por escória solidificada. Devido à falta de metodologia específica para abordar esse tema, adotou-se um método usado para avaliar a resistência de cimetos e argamassas na investigação sobre a influência da adesão da escória na degradação das placas. Tal método, chamado de tração direta (L.A.Farias, 2016), mostrou uma degradação intensa das placas. A reação química entre a placa aluminosa e a escória é a responsável pela adesão entre as duas placas e a escória. A adesão por escória mostrou que pode ser tão resistente quanto a ligação entre as partículas do refratário, que teve partículas retiradas no teste de tração direta. Assim, conclui-se que a interação química entre a placa e a escória, aliada a movimentação de abre e fecha do conjunto de placas quando a escória já solidificou, são mecanismos importantes na degradação das placas Al2O3-ZrO2-C de válvula gaveta. / This master’s dissertation investigates the deterioration of one of the parts that make up the sliding gate system of a steelmaking ladle. This part controls the liquid steel flow from the ladle to the tundish. These parts are called plates and may be made of different refractory ceramic materials. However, the plates used in this study are made of Al2O3-ZrO2-C. New parts and after service parts were analyzed. A static corrosion test was performed to analyze the chemical interaction between the refractory plates and the slag derived from steelmaking refining process. A laboratory experiment was carried out to evaluate wear due to remnants of slag between the sliding gate plates during the opening and closing of the gate. Such experiment was performed based on Mortar Resistance test used by Leroy. To analyze the materials, characterization techniques such as Scan Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive Spectroscopy (EDS), X-ray fluorescence (XRF), and X-ray diffraction were used. Based on the results of these analyses, a series of deterioration mechanisms were presented, such as the corrosion due to slag contact, and intensification of wear due to the use of semi-open valve. Mainly, from the performed experiments it was possible to identify a deterioration mechanism, that has not been discussed in literature yet This wear mechanism happens when the sliding gate plates are bonded by solidified slag, which is caused by opened valves, and leads to the extraction of particles from the surface of the plates. Due the lack of methodology to evaluate this kind of deterioration mechanism, a methodology based on mortar testing was developed. This method, called direct tensile test (L.A.Farias, 2016), showed intense deterioration. The chemical reaction between aluminum oxide refractory plate and the slag is responsible for the adhesion between plates and slag. This adhesion may be as strong as adhesion between the particles of the refractory, since refactory particles were removed in the test. Thus, it was concluded that the chemical interaction between refractory plate and slag, alied to the opening and closing mechanism are important in the deterioration of the Al2O3-ZrO2-C plates of the slide gate of the ladle.

Este proyecto se realizó con el propósito de comercializar bebidas saludables con la marca Lemon Panelé, la cual es elaborada a base de Panela, esta es extraída del jugo de la caña de azúcar que es sometida a fuego en el trapiche. En este proceso se obtiene el jugo clarificado y mediante la vaporización el resultado será la formación de la panela, este procedimiento permite asegurar un producto natural, además, de ser muy apreciado, debido a que no contiene ningún proceso de purificación químico por ello, tiene un alto valor nutricional en el mercado nacional e internacional. En el caso de las bebidas naturales, existe una tendencia mundial que también afecta al Perú en el crecimiento del consumo de productos saludables, nutritivos y del cuidado personal, lo que lleva incluso a empresas ya establecidas a voltear su mira hacia los productos naturales e ingresar a este mercado. (Consumer Products Industry Outlook 2018). Siendo este un factor importante que determina el consumo de la bebida, es que ingresamos con nuestra propuesta de bebidas a base de Panela que aporta beneficios como minerales y vitaminas tales como hierro, magnesio, manganeso, potasio, calcio, entre otros. Lemon Panelé es un producto que calza en la necesidad y preferencia del consumidor porque se puede beber a cualquier hora del día. Lemon Panelé está segmentado para los consumidores de nivel socioeconómico A, B y C, enfocado acorde a nuestra investigación en los afortunados, los progresistas y las modernas. El objetivo del proyecto es dar a conocer e impulsar el consumo de un producto natural, el cual se espera una alta aceptación al momento de introducirlo al mercado nacional. / This project had made with the purpose of marketing healthy drinks with Lemon Panelé brand, which elaborated with panela. This had extracted from the juice of the sugar cane that subjected to fire in the sugar mill. In this process, the panela juice is clarified and obtained by through vaporization the final result of sugar cane. This procedure allows to obtain a natural product, also, is appreciated because it does not contain any chemical product in the purification process therefore it has a high nutritional value in the national and international market. In the case of natural beverages, there is a global trend that also affects Peru in the growth of healthy consumption, nutritious and personal care products, which leads even established companies to turn their sights towards natural products and enter to this market. (Consumer Products Industry Outlook 2018). The most important factor that determines the consumption of the drink is that we enter with our proposal of drinks based on panela that provides benefits such as minerals and vitamins as iron, magnesium, manganese, potassium, calcium, among others. Lemon Panelé is a product that fits the needs and preferences of the consumers and it can consumed at any time of day. Lemon Panelé segmented for consumers of socioeconomic level A, B and C, focused according to our research on the Fortunate, Progressive and Modern. The main objective of the project is to publicize and promote the consumption of a natural product, and a high acceptance will expected when introducing it to the market / Tesis

O trabalho disserta sobre a investigação dos mecanismos de degradação da placa refratária utilizada no sistema de válvula gaveta, o qual controla o fluxo de aço líquido da panela da aciaria para o distribuidor. As placas estudadas eram do tipo Al2O3-ZrO2-C. Na investigação foram caracterizadas e analisadas placas novas e usadas. Também foi feito teste de corrosão estático para avaliação da interação química das placas com a escória proveniente do processo de refino secundário. Além disso, foi feito experimento em laboratório para avaliar o desgaste das placas devido a presença de resquícios de escória entre as placas no processo de abertura da válvula. Tal experimento foi realizado nos moldes do teste de resistência de argamassa usado por Leroy (EQUIPE DE FURNAS, 1997). Para tanto foram usadas técnicas de caracterização como Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia de Dispersão em Energia (EDS), Fluorescência de raios x (FRX) e Difração de raios x (DRX). Por meio de análises foi possível propor explicações para os mecanismos de degradação, como a corrosão devido ao contato com a escória e a formação de desgaste em forma de lingueta devido ao uso de válvula semiaberta Principalmente, a partir dos experimentos realizados foi possível identificar um mecanismo de degradação ainda não abordado na literatura: o desgaste do material das placas ocasionado pela abertura da válvula gaveta quando as placas estão ligadas por escória solidificada. Devido à falta de metodologia específica para abordar esse tema, adotou-se um método usado para avaliar a resistência de cimetos e argamassas na investigação sobre a influência da adesão da escória na degradação das placas. Tal método, chamado de tração direta (L.A.Farias, 2016), mostrou uma degradação intensa das placas. A reação química entre a placa aluminosa e a escória é a responsável pela adesão entre as duas placas e a escória. A adesão por escória mostrou que pode ser tão resistente quanto a ligação entre as partículas do refratário, que teve partículas retiradas no teste de tração direta. Assim, conclui-se que a interação química entre a placa e a escória, aliada a movimentação de abre e fecha do conjunto de placas quando a escória já solidificou, são mecanismos importantes na degradação das placas Al2O3-ZrO2-C de válvula gaveta. / This master’s dissertation investigates the deterioration of one of the parts that make up the sliding gate system of a steelmaking ladle. This part controls the liquid steel flow from the ladle to the tundish. These parts are called plates and may be made of different refractory ceramic materials. However, the plates used in this study are made of Al2O3-ZrO2-C. New parts and after service parts were analyzed. A static corrosion test was performed to analyze the chemical interaction between the refractory plates and the slag derived from steelmaking refining process. A laboratory experiment was carried out to evaluate wear due to remnants of slag between the sliding gate plates during the opening and closing of the gate. Such experiment was performed based on Mortar Resistance test used by Leroy. To analyze the materials, characterization techniques such as Scan Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive Spectroscopy (EDS), X-ray fluorescence (XRF), and X-ray diffraction were used. Based on the results of these analyses, a series of deterioration mechanisms were presented, such as the corrosion due to slag contact, and intensification of wear due to the use of semi-open valve. Mainly, from the performed experiments it was possible to identify a deterioration mechanism, that has not been discussed in literature yet This wear mechanism happens when the sliding gate plates are bonded by solidified slag, which is caused by opened valves, and leads to the extraction of particles from the surface of the plates. Due the lack of methodology to evaluate this kind of deterioration mechanism, a methodology based on mortar testing was developed. This method, called direct tensile test (L.A.Farias, 2016), showed intense deterioration. The chemical reaction between aluminum oxide refractory plate and the slag is responsible for the adhesion between plates and slag. This adhesion may be as strong as adhesion between the particles of the refractory, since refactory particles were removed in the test. Thus, it was concluded that the chemical interaction between refractory plate and slag, alied to the opening and closing mechanism are important in the deterioration of the Al2O3-ZrO2-C plates of the slide gate of the ladle.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5438.pdf: 3446587 bytes, checksum: 582ddb721808f61e9c39774b9ef47b1a (MD5) Previous issue date: 2013-08-02 / Steel ladles are special vessels used for liquid steel transportation from the primary refining stage up to its solidification one at the casting shop. The MgO-C bricks have been used for lining this equipment due to its high chemical resistance to steel slags and thermal shock. However, new procedures during refining stages have increased the attack of the refractory lining, especially in the slag line, where the corrosion and wearing processes are intense. This fact has significant implications in reducing the ladle availability, leading to the need of intermediary repairs, besides increasing production costs and affecting the operational safety. In this context, the present study aims to evaluate the wear mechanisms of the steel ladle slag line by identifying the effects of some variables during the refractory production, placing and operation. In order to achieve that, the computational thermodynamics was widely used to understand the reactions and transformations that occur in complex systems, such as the interaction between refractory and slag. The software helped in evaluating the effect of raw materials, antioxidants additives and alternative materials (such as spinel) of new MgO-C ceramic compositions performance. The laboratory tests indicated the oxidation and corrosion as the main wearing mechanisms in MgOC refractory. In the first case, it was detected the importance to develop solutions for carbon protection, such as, applying a lining antioxidant coating for the first ladle heating. In addition, the slag conditioning efficiency to reduce the bricks corrosion rate was attested, due to the chemical potential decrease for dissolving the refractory constituents. Thus, this project has improved the knowledge of MgO-C behavior at high temperatures and also helped in the development of alternative solutions (focused in operational standards and formulations) to maximize the refractory performance. / Panelas de aço são recipientes especiais que transportam o aço líquido desde o final do refino primário até a sua solidificação no lingotamento. Os tijolos de MgO-C têm-se destacado no revestimento destes equipamentos devido a elevada resistência química às escórias siderúrgicas e ao choque térmico. Porém, as etapas de refino têm se tornado cada vez mais agressivas aos materiais cerâmicos, principalmente na linha de escória, onde os processos de corrosão e desgaste são intensos. Este fato tem implicações significativas na redução da disponibilidade de panelas na produção e na necessidade de reparos intermediários no revestimento, além de aumentar os custos produtivos e afetar a segurança operacional. Neste contexto, o presente estudo visou avaliar os mecanismos de desgaste na linha de escória das panelas de aço, identificando os efeitos das variáveis durante a fabricação, instalação e operação dos refratários. Para tanto, a termodinâmica computacional foi amplamente utilizada para entendimento das reações e transformações que ocorrem em sistemas complexos, como no caso da interação entre refratário e escória. Esta ferramenta auxiliou na avaliação do efeito das matérias-primas, aditivos antioxidantes e materiais substitutos (como espinélio) no desempenho de novas composições cerâmicas do sistema MgOC. Os ensaios laboratoriais indicaram a oxidação e a corrosão como os principais mecanismos de desgaste dos refratários MgO-C. No primeiro caso, verificou-se a importância de soluções na proteção ao carbono do revestimento, como por exemplo, a aplicação de tinta antioxidante no primeiro aquecimento. Adicionalmente, confirmou-se a eficiência do condicionamento de escórias na redução das taxas de corrosão dos tijolos, devido a redução do potencial químico de dissolução dos constituintes dos refratários. Assim, este projeto auxiliou a compreender o comportamento do sistema MgO-C em altas temperaturas e a propor soluções que maximizem a resistência físico-química deste refratário.