Reparos de Capital em Alto-Forno: Revestimento, Reparo de Casco e Revisão de Equipamentos

Reparos de capital de um alto-forno são aqueles realizados após o término de uma campanha do alto-forno. Durante os reparos de capital, os principais serviços normalmente executados são: (i) revestimento do forno, (ii) reparos das partes danificadas do casco, (iii) revisão maior de todos os equipamentos com substituição de componentes desgastados, (iv) substituição de equipamentos, instrumentos e itens de automação que se tornaram obsoletos ou completaram sua vida útil, e (v) trabalhos de modificação cuja necessidade foi sentida durante a operação do alto-forno na campanha recém-encerrada.

Como a campanha de um alto-forno dura muito tempo (10 a 20 anos), ocorre atualização tecnológica durante este período. Torna-se necessário incorporar esses recursos de atualização tecnológica no alto-forno durante os reparos de capital. Isso mantém o alto-forno atualizado em sua nova campanha.

Os reparos de capital também proporcionam oportunidade à siderúrgica de melhorar as características de revestimento do forno e aumentar o volume interno e, consequentemente, a capacidade do alto-forno. A melhoria nas características de revestimento também ajuda no aumento da vida útil da campanha do alto-forno.

Planejamento dos Reparos de Capital

Os reparos de capital do alto-forno são normalmente uma atividade com prazo definido, que deve ser concluída no menor tempo possível e dentro do orçamento designado; portanto, um planejamento preciso e detalhado é muito importante para a conclusão bem-sucedida dos reparos de capital. O planejamento deve ser feito em nível de minutos. O sucesso na conclusão oportuna dos reparos de capital dentro dos custos estimados depende de quão preciso e detalhado foi o planejamento.

As principais atividades a serem planejadas para os reparos de capital do alto-forno incluem: (i) serviços preparatórios, (ii) atividades de engenharia, (iii) parada do sopro, sangria do salamandra e resfriamento do forno, (iv) arranjos para entrada de pessoal e materiais no forno, bem como iluminação, ventilação e plataformas de trabalho para trabalho interno, (v) desmontagem de refratários velhos, placas/staves de resfriamento desgastados e incrustações junto com remoção de entulho, (vi) corte e remoção de chapas de casco danificadas e aquisição e soldagem de novas chapas, (vii) aquisição e instalação de refratários do forno, (viii) revisão de equipamentos com substituição de componentes desgastados, (ix) substituição completa de equipamentos, instrumentos e itens de automação obsoletos incluindo sua aquisição, (x) execução de trabalhos de modificação onde necessário, (xi) revisão, manutenção e trabalhos de modificação nas casas de machado, casa de carga, casas de bomba, planta de limpeza de gás e planta de granulação de escória, etc., (xii) teste de pressão do forno e secagem, pré-aquecimento e resfriamento dos refratários, (xiii) partida do forno e abertura dos furos de sangria, e (xiv) primeira sangria de escória e metal na nova campanha.

O planejamento de mão de obra e materiais, incluindo consumíveis, bem como equipamentos de elevação, ferramentas e acessórios, são atividades importantes de planejamento. O planejamento da mão de obra é muito importante, pois uma grande força de trabalho é necessária por um curto período. Entre os trabalhadores, pedreiros, montadores e soldadores treinados são as categorias de maior demanda durante os reparos de capital. Geralmente, estas categorias não estão disponíveis localmente nas quantidades necessárias e devem ser trazidas de fora.

Também importante para o planejamento é a logística dos materiais, pois os reparos de capital envolvem movimentação de grande tonelagem de uma variedade de materiais em curto intervalo de tempo. A frota de transporte deve atender a este requisito. Como grande quantidade de entulho é gerada durante os reparos de capital, a área de descarte de entulho deve ser identificada, não muito longe do local dos reparos. A distância da área de descarte influencia na necessidade da frota de transporte.

A mecanização dos trabalhos de reparos de capital reduz o tempo de parada do forno e afeta o planejamento. O planejamento dos reparos deve ser feito após a decisão sobre o grau de mecanização durante os reparos. A mecanização total exigirá disponibilidade de máquina de desmontagem de tijolos de tamanho que possa ser acomodada dentro do alto-forno, retroescavadeiras e/ou bobcats, esteiras transportadoras portáteis, empilhadeiras, elevadores para elevação de materiais, etc.

O planejamento também é necessário para o armazenamento sistemático de itens de reparos de capital para que estes estejam disponíveis no momento da necessidade sem perda de tempo.

O tempo necessário para os reparos de capital reduz se certos trabalhos, que podem ser feitos em paralelo, forem planejados dessa forma. No entanto, ao planejar trabalhos em paralelo, a segurança das pessoas deve ser mantida em mente. Número suficiente de itens de segurança, como capacetes, luvas, botas de segurança, máscaras, óculos de soldador, aparelhos de respiração, monitores de CO e itens de segurança elétrica, etc., devem ser planejados.

As atividades de planejamento dos reparos de capital para o alto-forno começam muito antes de o forno ser efetivamente parado para os reparos. Começam com a listagem de todos os itens maiores e menores de trabalho que devem ser realizados durante os reparos. Após a listagem, uma estimativa aproximada do custo dos reparos é feita e aprovações para esta estimativa são obtidas para que itens de longo prazo de entrega possam ser encomendados para garantir sua entrega oportuna. O custo dos reparos é atualizado com a conclusão do planejamento.

Quando o planejamento detalhado é concluído, gráficos de barras e diagramas PERT são feitos para monitoramento próximo do progresso dos trabalhos de reparos de capital.

Atividades Preparatórias e de Engenharia

Atividades preparatórias são aquelas realizadas enquanto o forno ainda está em operação. Estas atividades facilitam a disponibilidade de materiais a tempo durante os reparos de capital e evitam atrasos naquele momento. Exemplos: preparação para sangria do salamandra, disponibilização de água com pressão adequada no topo do forno para têmpera e resfriamento após a sangria do salamandra, disponibilização de instalações para instalação de sopradores e iluminação em diferentes níveis do alto-forno, disponibilização de espaço de armazenamento e armazenamento de materiais nesses depósitos em diferentes partes e níveis do alto-forno para reduzir a movimentação de materiais no momento dos reparos, fabricação de plataformas de trabalho a serem usadas durante os reparos, algumas podem ser suspensas do topo, instalação de equipamentos e acessórios de elevação como guinchos, talhas, etc., que serão usados durante os reparos, cabeamento temporário se necessário para sopradores, iluminação e outros equipamentos temporários, disponibilização de materiais de andaime suficientes que possam ser montados rapidamente dentro do forno, etc.

Alguns dos trabalhos mencionados acima exigirão atividades de engenharia como preparação de desenhos de fabricação, roteamento de cabos e tubulações temporárias, instalação de bombas de reforço para água, etc.

Parada do Sopro, Sangria do Salamandra e Resfriamento do Alto-Forno

O processo de parada do sopro do alto-forno é explicado em artigo separado disponível no link https://www.ispatguru.com/methods-of-shutting-down-a-blast-furnace/. Uma precaução necessária durante a parada: água e vapor usados para resfriamento dos gases de topo se dissociam em hidrogênio e oxigênio. Quantidades aumentadas de hidrogênio e oxigênio podem formar mistura explosiva, portanto monitoramento contínuo da análise do gás de topo é essencial. O gás de topo é normalmente analisado em cromatógrafo a gás.

O processo de sangria do salamandra é explicado em detalhes nos artigos disponíveis nos links https://www.ispatguru.com/methods-of-shutting-down-a-blast-furnace/ e https://www.ispatguru.com/salamander-tapping-for-capital-repairs-of-blast-furnace/.

A têmpera e resfriamento do forno com água pulverizada do topo do forno é uma atividade importante realizada após a sangria do salamandra. Isso é feito para acelerar o resfriamento do forno à temperatura ambiente. No entanto, a quantidade de água pulverizada no início deve ser controlada para evitar formação de misturas explosivas devido à dissociação da água em hidrogênio e oxigênio. A quantidade de água pode ser aumentada após a temperatura do forno cair a um nível onde a reação de dissociação da água não ocorre.

Após o forno ser resfriado, o forno é purgado com nitrogênio para remoção de gases nocivos (monóxido de carbono, etc.) que podem estar presentes no forno.

Atividades de Reparos de Capital

Os reparos de capital do forno começam após o forno ser resfriado. Iniciam com o isolamento da linha de gás do alto-forno, abertura das aberturas permanentes no forno, remoção dos tuyeres, coolers e tubos de sopro e desmontagem dos equipamentos de topo para revisão. O casco do forno é cortado de forma planejada em locais apropriados para entrada de pessoal, materiais e máquinas. Arranjos são feitos para iluminação e ventilação dentro do forno para que as pessoas possam trabalhar internamente. Após isso, o fundo do cadinho é inspecionado para garantir que todo o salamandra foi removido e o forno tem cadinho limpo. Se restar salamandra, esta deve ser removida tornando-a solta. Às vezes, lança de oxigênio ou uso de explosivos é necessário para remoção do salamandra remanescente.

Após garantir um cadinho limpo, o trabalho de desmontagem do revestimento antigo começa. Para economizar tempo de desmontagem, máquina de desmontagem montada em plataforma móvel suspensa é usada em alguns fornos. A desmontagem é seguida pela remoção de entulho e limpeza, geralmente feita com retroescavadeira e esteira transportadora temporária. Após a limpeza, o trabalho real de reparos começa conforme planejamento, incluindo reparos do casco, ereção de placas de revestimento da garganta e staves de resfriamento, e revestimento refratário.

O trabalho de revestimento refratário é um trabalho massivo e é o principal trabalho a ser realizado dentro do forno. Normalmente é realizado paralelamente em várias frentes usando plataformas suspensas. É muito importante que entulho do revestimento do nível superior não caia nas plataformas de nível inferior. Também é importante que seja realizado sob supervisão próxima de engenheiros refratários 24 horas por dia para garantir a integridade do revestimento refratário. A presença do engenheiro refratário também é necessária para decisões no local.

Atividades Após Conclusão do Revestimento Refratário

Após o revestimento refratário estar completo, todo o entulho do revestimento deve ser removido e o revestimento inspecionado por uma equipe de executivos junto com o empreiteiro para garantir a qualidade e integridade do trabalho. Após isso confirmado, os materiais de ereção devem ser removidos do forno. Então, as chapas de casco cortadas para entrada são soldadas de volta e o revestimento é realizado nessas áreas novamente sob supervisão de um engenheiro refratário. Os equipamentos de topo são remontados e as aberturas permanentes fechadas. Após isso, os coolers, tubos de sopro e tuyeres são recolocados e o forno é testado sob pressão. Após isso, o forno está pronto para secagem, pré-aquecimento e resfriamento dos refratários, que deve ser realizado conforme cronograma. Após o resfriamento, há necessidade de inspeção dos refratários. Hoje em dia, em muitos fornos, para acelerar o processo, as partes de pré-aquecimento e inspeção destas atividades são dispensadas. Há casos onde se partiu diretamente para a partida após o teste de pressão. No entanto, não é desejável.

Após isso, o forno é partido. Os detalhes da secagem do forno e do processo de partida são dados em artigo separado no link https://www.ispatguru.com/the-process-of-blowing-in-of-a-blast-furnace/.

Requisitos Gerais

Os reparos de capital são um trabalho gigantesco a ser realizado em espaço limitado. Grande força de trabalho pertencente a grande número de empreiteiros trabalha simultaneamente. Também o trabalho em grande escala é realizado simultaneamente em casas de bomba, casa de carga, planta de granulação de escória, oficina, etc. O trabalho de revestimento refratário no espaço confinado do alto-forno e o trabalho simultâneo em outros locais precisam de coordenação e supervisão eficazes e próximas para evitar confusão e mal-entendidos. As comunicações durante os reparos de capital devem ser perfeitas e todos os documentos que precisam de referência devem estar disponíveis no local. Portanto, o escritório de campo dos reparos de capital é um ponto nevrálgico e precisa ser fortalecido com plantão 24 horas com executivos seniores que possam tomar decisões quando necessário. Também durante o tempo de reparos de capital, quaisquer questões relacionadas a relações industriais devem ser evitadas na planta.

Segurança e Serviços de Emergência

A segurança de pessoas, materiais e máquinas é a necessidade mais importante durante os reparos de capital. Mesmo um pequeno acidente pode atrasar a conclusão dos reparos por vários dias e um grande acidente pode causar uma catástrofe. Além disso, acidentes têm grande efeito desmoralizador na força de trabalho. Portanto, supervisão de segurança 24 horas por inspetores de segurança com poderes para parar o trabalho em caso de violação de segurança é muito importante. É melhor informar previamente o inspetor de fábrica sobre os reparos de capital sendo realizados no alto-forno.

Também é importante que instalações adequadas de combate a incêndio estejam disponíveis em todos os andares do alto-forno. Mesmo um pequeno incêndio durante reparos de capital tem potencial para comprometer todo o cronograma. Incêndios maiores podem causar catástrofe. Disponibilidade 24 horas de caminhões de bombeiros e bombeiros são necessários durante os reparos de capital.

O local de reparos de capital do alto-forno deve ter instalações de primeiros socorros e disponibilidade 24 horas de ambulância para atender emergências.

Abaixo estão algumas fotografias (Fig. 1, 2 e 3) tiradas durante os reparos de capital do AF 1 da Usina Siderúrgica de Visakhapatnam durante 2013.

Fig. 1 Fotografias dos reparos de capital do AF 1 na Usina Siderúrgica de Visakhapatnam

Fig. 2 Fotografias dos reparos de capital do AF 1 na Usina Siderúrgica de Visakhapatnam

Fig. 3 Fotografias dos reparos de capital do AF 1 na Usina Siderúrgica de Visakhapatnam