PIROMETALURGIA
Processo de Produção do Aço
1 - Preparação das matérias-primas
a)Pelotização
Pequenas esferas resultantes de um processo de aglomeração de finos do minério, aditivos ou fundentes (calcário e dolomita) e aglomerantes - 0,5 a 0,75% - (bentonita e cal hidratada), que pode ser endurecida a frio ou a quente.
Processo de Produção do Aço
1 - Preparação das matérias-primas
a) Pelotização
Geralmente, a pelotização do minério é feita pelos produtores de minério de ferro.
As pelotas possuem faixa estreita de tamanho, qualidade uniforme e boa permeabilidade do gás durante as reações no alto-forno.
São fáceis de armazenar e de transportar.
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Processo de Produção do Aço
1 - Preparação das matérias-primas
b) Sinterização
Operação realizada com a finalidade de aglutinar os finos do minério de ferro.
Teores elevados de finos obstruem a entrada de ar, diminuindo a velocidade de entrada do ar no alto-forno para ocorrer a combustão.
Após a sinterização, o sínter pode apresentar teores de ferro entre 55 e 60%.
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Processo de Produção do Aço
1 - Preparação das matérias-primas
b) Sinterização
Resumidamente, as etapas da sinterização são:
b.1) Carregamento da matéria-prima
b.2) Homogeneização: formação, umidificação e nodulização da mistura
b.3) Carregamento da mistura na esteira de sinterização
b.4) Sinterização: transformação da mistura em sínter
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Processo de Produção do Aço
1 - Preparação das matérias-primas
b) Sinterização
Resumidamente, as etapas da sinterização são:
b.5) Quebra do “bolo” de sínter
b.6) Peneiramento a quente
b.7) Resfriamento
b.8) Peneiramento a frio
b.9) Transporte do sínter aos silos de alimentação do alto-forno
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Processo de Produção do Aço
1 - Preparação das matérias-primas
b) Sinterização
b.1) Carregamento da matéria-prima
Todos os componentes da mistura são carregados e transportados, de forma individual, por correias transportadoras para a unidade de armazenagem.
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Processo de Produção do Aço
1 - Preparação das matérias-primas
b) Sinterização
b.1) Carregamento da matéria-prima
A mistura é composta por minério de ferro, resíduos de produção (particulados recuperados do alto-forno e da aciaria), fundentes (cal, calcário, olivina e/ou dolomita), finos de retorno (pequenas partículas de minério recuperadas do próprio processo de sinterização) e combustível sólido (coque siderúrgico).
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Processo de Produção do Aço
1 - Preparação das matérias-primas
b) Sinterização
b.2) Homogeneização
As matérias-primas são introduzidas em um tambor rotatório (“tambor misturador”)
Movimento de rotação
Água é adicionada à mistura por causa da umidade necessária para facilitar a “micropelotização”.
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Processo de Produção do Aço
1 - Preparação das matérias-primas
b) Sinterização
b.3) Carregamento da mistura na esteira de sinterização
Sistema de transporte da mistura que termina na esteira de sinterização, onde é disposta uma camada composta por finos de retorno (“bedding” ou “falsa grelha”)
O objetivo do “bedding” é filtrar parte dos gases inerentes ao processo, proteger as grelhas e evitar a aderência da mistura nestas.
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Processo de Produção do Aço
1 - Preparação das matérias-primas
b) Sinterização
b.4) Sinterização – transformação da mistura em sínter
A transformação da mistura em sínter ocorre basicamente pela ação do calor presente no processo.
Inicialmente, esse calor vem de uma fonte externa (fornalha de ignição) proporcionando a ignição espontânea do combustível sólido (coque) contido na mistura.
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Processo de Produção do Aço
1 - Preparação das matérias-primas
b) Sinterização
b.4) Sinterização – transformação da mistura em sínter
Com a ignição do combustível, o calor gerado pela oxidação deste é suficiente para manter o processo de sinterização, sem fonte externa de calor.
Outro pré-requisito, além do calor necessário à ignição, é o suprimento adequado de oxigênio.
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Processo de Produção do Aço
1 - Preparação das matérias-primas
b) Sinterização
b.4) Sinterização – transformação da mistura em sínter
A qualidade do sínter, a taxa de sinterização e o consumo de coque podem atingir níveis melhores com uma ignição adequada.
A ignição do combustível inicia-se na camada superior, sinterizando a mistura.
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Processo de Produção do Aço
1 - Preparação das matérias-primas
b) Sinterização
b.4) Sinterização – transformação da mistura em sínter
Devido ao constante fluxo de ar de cima para baixo, as camadas inferiores também são sinterizadas até o final da esteira.
A intensidade de ignição (Q/t) ideal é a que propicia somente a combustão necessária do coque da camada superficial da mistura, contribuindo para uma queima uniforme total.
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Processo de Produção do Aço
1 - Preparação das matérias-primas
b) Sinterização
b.4) Sinterização – transformação da mistura em sínter
A ignição tem por objetivo:
propagar a queima do coque de maneira uniforme, elevando a temperatura da camada superficial, permitindo sua combustão
melhorar a resistência da camada superficial
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Processo de Produção do Aço
1 - Preparação das matérias-primas
b) Sinterização
b.4) Sinterização – transformação da mistura em sínter
A ignição tem por objetivo:
reduzir o consumo de combustível
melhorar a permeabilidade da camada superficial
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Processo de Produção do Aço
1 - Preparação das matérias-primas
b) Sinterização
b.5) Quebra do bolo de sínter
O bolo de sínter, que está sobre a esteira, é despejado dentro de um triturador (quebrador de sínter).
Este quebra o bolo de sínter em pedaços menores, que são encaminhados para um moedor ou britador de sínter.
No moedor, os pedaços tornam-se ainda menores, estando prontos para ir ao alto-forno.
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Processo de Produção do Aço
1 - Preparação das matérias-primas
b) Sinterização
b.6) Peneiramento a quente
Os pedaços menores de sínter são transferidos, ainda quentes, até as peneiras vibratórias.
Só passam pelas peneiras os pedaços entre 8 e 16 mm.
Um sistema mecânico força os pedaços maiores contra a peneira, quebrando-os até que passem por ela.
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Processo de Produção do Aço
1 - Preparação das matérias-primas
b) Sinterização
b.7) Resfriamento
O sínter aquecido e peneirado é carregado através de uma calha até um resfriador circular.
Neste, sofre resfriamento até uma temperatura de, aproximadamente, 80ºC.
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Processo de Produção do Aço
1 - Preparação das matérias-primas
b) Sinterização
b.8) Peneiramento a frio
O sínter é transportado por meio de correias até uma nova estação de peneiramento.
Após o peneiramento, são retiradas amostras para ensaio.
Os finos retornam ao início do processo para serem utilizados como camada inferior nas esteiras de sinterização (“bedding”) ou à mistura inicial.
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Processo de Produção do Aço
1 - Preparação das matérias-primas
b) Sinterização
b.9) Transporte do sínter aos silos de alimentação no alto-forno
O sínter é armazenado em novos silos.
Daí, é transportado para o alto-forno, por meio de correias.
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INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS METALÚRGICOS
Processo de Produção do Aço
2 - Produção do ferro-gusa (alto-forno)
Ferro-gusa é um produto primário no ciclo da produção do aço.
Deriva-se da redução inicial do minério de ferro no alto-forno.
Tal redução resulta da combinação do carbono do coque com o oxigênio do minério (reação exotérmica).
No alto-forno são misturados: minério (na forma de sínter), coque (ou carvão) e fundente.
INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS METALÚRGICOS
Processo de Produção do Aço
2 - Produção do ferro-gusa (alto-forno)
Por ter baixo P.F., o fundente corresponde à fase líquida inicial da mistura.
Sua função é tornar fluidas as impurezas, formando uma escória mais fusível.
A queima contínua do coque ou do carvão vegetal, ativada pela insuflação de ar, disponibiliza o calor necessário à fusão do material.
O ferro é gotejado no cadinho (parte inferior).
INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS METALÚRGICOS
Processo de Produção do Aço
2 - Produção do ferro-gusa (alto-forno)
A escória, como é menos densa que o ferro, flutua sobre o material líquido, sendo separada por orifícios presentes em certa altura do cadinho.
A retirada do ferro se dá por aberturas no fundo do cadinho.
O ferro gusa, então, esfria até se tornar sólido.
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Processo de Produção do Aço
2 - Produção do ferro-gusa (alto-forno)
O alto-forno opera em regime de contracorrente, ou seja, ocorrem 2 fluxos contínuos em sentidos contrários.
De cima para baixo: desce a carga (minério de ferro, coque e fundentes).
De baixo para cima: o ar pré-aquecido soprado pelas ventaneiras e os gases provenientes da combustão seguem em direção ao topo.
INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS METALÚRGICOS
Processo de Produção do Aço
2 - Produção do ferro-gusa (alto-forno)
2.1 – Operações no alto-forno
Para se obter bons resultados na operação do alto-forno, 3 condições são importantes:
Boa qualidade do coque e do minério de ferro utilizados na carga
Bom controle do fluxo de gás
Procedimentos adequados de operação
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Processo de Produção do Aço
2 - Produção do ferro-gusa (alto-forno)
2.1 – Operações no alto-forno
* Vazamento
O ferro-gusa e a escória são coletados na região interna do alto-forno, denominada de cadinho, localizada logo abaixo das ventaneiras.
Devido às diferenças de densidade, ferro-gusa (7,2 t/m3) e escória (2,4 t/m3) não se misturam.
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Processo de Produção do Aço
2 - Produção do ferro-gusa (alto-forno)
2.1 – Operações no alto-forno
* Vazamento
Então, a escória flutua sobre o ferro-gusa e os dois produtos formam camadas distintas, sem se misturar.
O ferro-gusa é direcionado para um canal, onde é despejado em uma bica basculante, que funciona como panela de controle e transferência para os carros-torpedo.
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Processo de Produção do Aço
2 - Produção do ferro-gusa (alto-forno)
2.1 – Operações no alto-forno
* Vazamento
A escória é direcionada para um canal. Após, é levada para o granulador de escória ou despejada no solo em local adequado.
Com o processo contínuo de formação e recolhimento de metal líquido no cadinho, novas quantidades de gusa caem sobre o banho já formado (gusa + escória).
INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS METALÚRGICOS
Processo de Produção do Aço
2 - Produção do ferro-gusa (alto-forno)
2.1 – Operações no alto-forno
* Vazamento
Sendo o gusa mais denso, este desce em forma de gotas, atravessando a camada superior de escória, aumentando assim a quantidade de gusa líquido localizada na parte inferior do banho.
INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS METALÚRGICOS
Processo de Produção do Aço
2 - Produção do ferro-gusa (alto-forno)
2.1 – Operações no alto-forno
* Situações especiais na operação do alto-forno
Após a entrada em operação, um alto-forno funciona de 10 a 15 anos.
Este período é chamado de campanha.
INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS METALÚRGICOS
Processo de Produção do Aço
2 - Produção do ferro-gusa (alto-forno)
2.1 – Operações no alto-forno
* Situações especiais na operação do alto-forno
Campanha é o período de duração de um revestimento refratário, ou seja, o tempo desde o início das atividades do alto-forno até a necessidade de sua parada para a renovação deste revestimento e/ou modernização adicional.
INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS METALÚRGICOS
Processo de Produção do Aço
2 - Produção do ferro-gusa (alto-forno)
2.1 – Operações no alto-forno
* Situações especiais na operação do alto-forno
Pequenas paradas ou interrupções na produção para efeito de manutenção são chamadas de blow-down (desobstruções no equipamento).
A injeção de ar pelas ventaneiras é interrompida. Mesmo assim, as interações no processo continuam a ocorrer e a temperatura diminui com o passar do tempo.
INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS METALÚRGICOS
Processo de Produção do Aço
2 - Produção do ferro-gusa (alto-forno)
2.1 – Operações no alto-forno
* Situações especiais na operação do alto-forno
As retomadas de produção após blow-down são chamadas de start-up.
Quando a operação é reiniciada, recomeça o sopro de ar pré-aquecido pelas ventaneiras e a temperatura do forno volta a aumentar.
INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS METALÚRGICOS
Processo de Produção do Aço
2 - Produção do ferro-gusa (alto-forno)
2.2 – Casa de Corrida
Área destinada às operações de vazamento de ferro-gusa e de escória.
Na casa de corrida, estes são manuseados, transferidos e destinados às etapas posteriores do processo.
A casa de corrida é composta das seguintes partes: PRÓXIMOS SLIDES
INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS METALÚRGICOS
Processo de Produção do Aço
2 - Produção do ferro-gusa (alto-forno)
2.2 – Casa de Corrida
* Sistema de captação e tratamento de gases
Capta os gases liberados do interior do alto-forno durante o processo de vazamento do metal líquido, tratando-os de forma a tornar o ambiente seguro e recuperando parte desses gases para sua reutilização nos processos.
INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS METALÚRGICOS
Processo de Produção do Aço
2 - Produção do ferro-gusa (alto-forno)
2.2 – Casa de Corrida
* Furo de vazamento ou furo de corrida
É um bloco refratário, instalado na parte inferior do forno, dotado de um furo, que faz a ligação da parte interna do alto-forno com a parte externa da casa de corrida.
Por este furo, são vazados o ferro-gusa e a escória.
INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS METALÚRGICOS
Processo de Produção do Aço
2 - Produção do ferro-gusa (alto-forno)
2.2 – Casa de Corrida
* Calhas de vazamento
Canais destinados à coleta e transferência do ferro-gusa e da escória.
São revestidas de material refratário apropriado para a operação.
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Processo de Produção do Aço
2 - Produção do ferro-gusa (alto-forno)
2.2 – Casa de Corrida
* Máquina perfuratriz
Equipamento dotado de uma broca especial utilizado para abrir o furo de vazamento.
A profundidade e a posição do furo devem ser reproduzidas a cada furo, de forma a evitar um desgaste prematuro do furo de corrida.
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2 - Produção do ferro-gusa (alto-forno)
2.2 – Casa de Corrida
* Máquina de tamponamento
Equipamento que promove o fechamento do furo de corrida do alto-forno.
Esta máquina injeta massa refratária sob pressão no furo de corrida, visando fechá-lo, interrompendo dessa forma o vazamento do ferro-gusa.