refratários para forno panela

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  • REFRATRIOS PARA USO EM FORNO PANELA(1)

    Walter Queirz Casste (2)

    RESUMO

    A busca constante na melhoria de produtividade das aciarias tem levado a utilizao das tecnologias de metalurgia secundria, principalmente o forno panela. Nesse sentido os refratrios dos revestimentos das panelas usadas nesse equipamento esto sujeitos a diversas solicitaes que causam elevadas taxas de desgaste. O perfeito conhecimento dos mecanismos de desgaste dos refratrios fator importante na definio das qualidades a serem utilizadas . O presente trabalho faz uma reviso das prinicipais prticas operacionais do forno panela que tem influncia sobre a performance dos refratrios. feita uma reviso dos principais produtos utilizados nas diversas regies das panelas, e os principais cuidados na operao de modo a melhoria da vida til dos revestimentos refratrios.

    Palavras Chave - refratrios,forno-panela,mecanismos de desgaste, propriedades

    __________________________________________________________________________

    (1) Trabalhoa a ser apresentado no curso de Refratrios para Aciaria Eltrica 20 e 21 de maro de 2000 Belo Horizonte MG Brasil

    (2) Assistente Tcnico, Magnesita S/A

  • 1. INTRODUO

    A busca contnua de melhoria de produtividade, qualidade e baixos custos nas aciarias eltricas, tem apresentado sucesso, funo entre outras causas dos desenvolvimentos tecnolgicos dos processos de metalurgia secundria. Importantes etapas na fabricao do ao tem sido realizadas nas panelas que operam nos diversos processos existentes , dentre eles os fornos panela. Acerto de composio qumica via adio de ligas, injeo de gases inertes, processos de desoxidao, dessulfurao, descarburao reduo do nvel de gases via desgaseificao e acerto de temperatura para o lingotamento tem resultado em maior desgaste dos refratrios usados nos revestimentos das panelas. Essas altas taxas de desgaste dos refratrios ocorrem em funo dos elevados tempos de permanncia do metal lquido no interior das panelas sujeitas a elevadas temperaturas, e ataques qumicos e fsicos.

    A compreenso de todos os mecanismos de desgaste presentes durante a operao das panelas em forno panela, daro os subsdios necessrios correta especificao dos refratrios a serem utilizados nos revestimentos. Os aspectos operacionais bem como a qualidade dos projetos de revestimento e execuo dos mesmos (tcnicas de aplicao dos refratrios) tambm so fatores de influncia na obteno de desempenhos adequados as exigncias de obteno de custos operacionais competitivos no mercado global.

    2. FATORES DE SUCESSO NO DESEMPENHO DOS REFRATRIOS.

    Os custos dos refratrios tem um participao importante na composio final do custo operacional de uma aciaria. A busca constante de reduo desses custos obtida a partir da obedincia a alguns princpios fundamentais:

    A correta especificao e seleo dos materiais refratrios a serem empregados nos revestimentos a garantia para obteno de resultados de alta performance.

    O correto projeto de revestimento refratrio proporciona aumento de vida til com conseqente reduo dos custos especficos.

    Tcnicas de instalao de alta qualidade proporcionam aumento de segurana do sistema e contribuem para a reduo dos custos especficos.

    Sistema eficaz de controle das variveis operacionais mais importantes, tais como, qualidade das escrias, temperaturas do ao, tempos de processo e etc, so fatores de sucesso ou fracasso dos refratrios.

    Manter o revestimento refratrio o maior tempo possvel aquecido( rpido giro das panelas em ciclo, uso de tampas, uso de pr-aquecedores ) proporciona melhoria de vida til.

    A no observncia desses princpios bsicos em uma aciaria pode resultar em operaes de baixa produtividade, por causa da elevada ocorrncia de interrupes causadas pelos refratrios, qualidade inadequada dos aos produzidos, e acidentes que podem danificar instalaes e muito mais seriamente pessoas.

    3. PRINCIPAIS REGIES DE UM REVESTIMENTO E TIPOS DE REFRATRIOS

    Para melhor compreenso dos mecanismos de desgaste dos refratrios em uma panela, faz-se necessrio dividir o revestimento em regies, j que diferentes mecanismos ocorrem nessas diversas regies, obrigando o uso de diferentes qualidades de refratrios.

    O desenho esquemtico da figura 1 apresenta as principais regies.

  • O objetivo de todo aciarista obter uma campanha (vida til do revestimento) a maior possvel com o menor custo especfico (R$/Ton. de ao). Dessa forma busca-se nas especificaes dos refratrios um balanceamento de qualidades que permita a obteno de campanhas com a menor quantidade de interrupes intermedirias para reparo.

    Dentro desse conceito, sero usados diferentes tipos de refratrios funo exclusiva das taxas de desgaste apresentadas pelas diversas regies. Dentre essas regies as mais crticas so a linha de escria, regio de impacto do jato de ao durante os vazamentos, e a regio das sedes principalmente a sede de plug(regio de rinsagem).

    Nas aciarias eltricas atualmente predomina o uso dos materiais bsicos nos revestimentos das panelas, funo exclusiva das condies das escrias bsicas adotadas, que via de regra precisam apresentar qualidade adequada a prtica de dessulfurao, e da exigncia da limpeza dos aos fabricados.

    Os refratrios de dolomita, magnesianos, e magnsia-carbono so atualmente os mais empregados. Evidentemente que a deciso pelos diferentes tipos de refratrios existentes nessas classes, devero ser escolhidos a partir dos resultados alcanados, ou seja, qualidades mais nobres devero proporcionar campanhas mais longas, afim de compensar o custo especfico final .

    Os refratrios de alta alumina so empregados nas sedes, plugs de capilaridade direta, fechamento de bordas superiores,revestimentos de segurana, ou seja em pequena extenso nos revestimentos. Em algumas aciarias os refratrios de alumina-carbono tem sido utilizados para resolver problemas de regies de impacto.

    4. ASPECTOS OPERACIONAIS DE MAIOR INFLUNCIA SOBRE OS REFRATRIOS DAS PANELAS

    4.1- Arco Voltaco

    A operao do forno panela ,que utiliza o arco eltrico como fonte principal de energia para aquecimento das corridas, tambm apresenta os fenomenos de agressividade parede refratria pela ao da chama irradiada do arco, como em um forno eltrico.

    Em funo da regulagem eltrica adotada tem-se como resultante um comprimento de arco, que deve ser protegido pela escria para no causar os fenmenos de formao de pontos quentes no revestimento refratrio.

    A quantidade de escria a ser adotada, com o objetivo de proteo do arco pode ser definida :

    Peso de escria = [ ( pi r2 + 2rL) )* D ] * slag

    Onde: pi = 3,14

    R = Raio interno do revestimento L = Comprimento do lado reto da carcaa (zero para panelas circulares) D = Altura de escria valor funo do comprimento de arco slag = densidade da escria

    4.2- Consumo de Energia Eltrica

  • O princpio de aquecimento do ao pela utilizao de energia eltrica, est no aquecimento da escria e na transferncia de calor da escria para o metal via processo convectivo, ajudado pela agitao do banho promovida pela ao de agitador eletromagntico, ou pela injeo de gases.

    Quanto maior o tempo de forno ligado, Power-on, maior ser a taxa de aquecimento da escria e como conseqncia a sua agressividade sobre os refratrios. A prtica das aciarias demonstra um aumento nas taxas de desgaste dos refratrios a medida que se aumenta os tempos de Power-on, ou seja o consumo de energia eltrica.

    Como exemplo prtico tem-se que para tijolos de MgO-C da classe de 13% de C sem uso de gro eletrofundido, sofre uma queda de 0,49 corridas em sua campanha para cada aumento de kWh no consumo de energia eltrica.

    O controle operacional para se evitar o sobreaquecimento das escrias e consequentemente desgaste prematuro dos refratrios por sobrecarga trmica deve ser feito em cima das seguintes variveis:

    Consumo de energia eltrica Tempo de Power-On Regulagem da Rinsagem ou do agitador eletromagntico.

    4.3- Energia de agitao

    Todo o processo de homogeneizao qumica e trmica em um forno panela obtido atravs da agitao de banho metlico e escria. Os mtodos mais tradicionais e amplamente usados so a rinsagem de gases inertes, via plugs ou lanas e agitadores eletromagnticos.

    A energia de agitao expressa em Watts/tonelada ou Watts/m3,e os valores tpicos dessa energia em um forno panela so da ordem de 200 a 1000 Watts/m3.

    O desgaste dos refratrios, principalmente da linha de escria, sofre efeito direto dessa energia de agitao. Quanto maior essa energia, maior ser a agitao da escria em relao aos refratrios, provocando solicitaes de eroso e corroso qumica mais intensos.

    O uso de agitadores eletromagnticos pode levar ao uso de menores ndices de energia de agitao com menores taxas de agressividade dos refratrios da linha de escria, porm como

    0,49 corridas/ kWh

    Mudana no input de energia

    Mudana na vida til da LE

    - 8 20

    4

    - 9

  • proporcionam uma movimentao do ao mais homognea, o desgaste dos refratrios da linha de metal maior quando comparados com os refratrios usados em uma operao de rinsagem via injeo de gases.

    Figura. 1 - Operao de agitador eletromagntico

    O uso da injeo de gases mais comum na operao dos fornos panela. Alm dos cuidados operacionais de controle de vazo de presso da rinsagem, a posio do plug no fundo da panela deve obedecer a seguinte relao :

    rr

  • Alm dos efeitos sobre os refratrios a energia de agitao exerce funo metalrgica essencial nos processos de desoxidao e dessulfurao.

    4.4- Composio qumica das escrias

    A fase no metlica, escria, exerce um tremendo impacto sobre os principais objetivos de um aciarista nas operaes de refino do ao em um forno panela, que seriam : Liberar a corrida no tempo certo para o lingotamento. Liberar a corrida na temperatura correta para o lingotamento. Liberar a corrida com composio qumica ajustada s especificaes exigidas. Assim sendo o ditado Tome conta de sua escria, que o ao tomar conta de si mesmo, deveria ser observado constantemente na operao de um forno panela. As escrias exercem sobre os refratrios aes de corroso e eroso, provocando intensas taxas de desgaste, principalmente nas regies de linha de escria.

    A composio qumica das escrias de forno panela depende fundamentalmente da qualidade das escrias primrias nos aspectos de basicidade, saturao em MgO e oxidao, e da quantidade de escria que deixada passar do forno primrio para a panela. O volume de escria passante uma importante varivel e todas as medidas para minimiz-lo devem ser tomadas, do contrrio adies extras de fundentes devero ser feitas no forno panela para correo da qualidade qumica. Como conseqncia, grandes volumes de escria estaro presentes levando a elevadas taxas de desgaste dos refratrios, alm de maiores consumos de energia, eletrodo e ligas. As principais variveis de controle da qualidade das escrias afim de se obter baixas taxas de desgaste dos refratrios so: Temperatura lquidus cujos valores dependem fundamentalmente da basicidade

    binria (C/S), e da concentrao dos elementos rebaixadores de lquidus das escrias FeO, Al2O3, MgO, MnO e CaF2.

    ndice de saturao dos xidos MgO e CaO Volume de escria presente no processo, cujas quantidades dependem

    fundamentalmente do volume de escria que passa do tratamento primrio para panela, e do volume das adies feitas durante o processamento no forno-panela.

    Grau de agitao da corrida .As frentes de reao escria - refratrios so maximizadas com o aumento de agitao metal/escria.

    O tempo de contato escria refratrio uma das principais variveis nas reaes de corroso dos refratrios.

    Temperatura e aquecimento das escrias Quanto maior seus valores maiores sero as taxas de corroso dos refratrios.

  • Figura2-Saturao em Mgo para escrias dos sistemas CaO-MgO-Al2O3-SiO2 e CaO-MgO-SiO2 1600C

    Em resumo, o controle da agressividade das escrias no forno panela deve ser controlado, seguindo as seguintes regras prticas:

    Tabela 1-CONTROLE DO ATAQUE DAS ESCRIAS CONTROLE QUMICO CONTROLE FSICO

    1. Pre-saturao da escria no principal xido do refratrio de forma a alcanar o equilbrio qumico.

    1. Aumentar a viscosidade da escria, reduzindo sua capacidade de penetrao nos poros dos refratrios

    2. Controlar adies extras de MgO afim de satisfazer as necessidades de presena de soluo slida no sistema.

    2. Reduzir a temperatura da escria aumentando sua viscosidade.

    3. Reduzir a temperatura do sistema, reduzindo as taxas de reao escria/refratrio

    3. Reduzir a turbulncia do banho.

    4. Reduzir o tempo de contato metal-escria/refratrios.

    4. Reduzir o tempo de contato metal-escria/refratrios.

    Figura 3- Efeito das adies de fluorita e alumina na viscosidade das escrias

    4.5- Aquecimento e Ciclo Operacional das Panelas

    Define-se ciclo operacional de uma panela o perodo de tempo compreendido entre o vazamento da corrida em um revestimento previamente aquecido e o retorno desse mesmo revestimento para um novo vazamento incluindo as fases de espera aps vazamento, tratamento em estao de metalurgia secundria, espera para o lingotamento, lingotamento da

  • corrida, retirada de escria e ao residuais, limpeza e preparao do revestimento (inspeo, vlvula gaveta, rinsagem), pr-aquecimento. Essas etapas podem ser melhor visualizadas no desenho esquemtico do ciclo operacional das panelas em uma aciaria.

    Figura 4 Ciclo operacional de uma panela na aciaria Para entrada de um revestimento novo ou vindo de um reparo intermedirio em ciclo operacional, fundamental ter sob controle as tcnicas corretas de pr-aquecimento desses revestimentos. Na maioria das aciarias eltricas os tijolos em uso nos revestimentos so de natureza bsica e como caracterstica apresentam elevada condutibilidade trmica. Dessa maneira a etapa de pr-aquecimento fundamental para se evitar a degradao dos refratrios por choque trmico nas primeiras corridas, bem como eliminar possibilidade de formao de ao solidificado no interior das panelas. Evidentemente que a manuteno dos refratrios em patamares de temperatura de face quente entre 1000C a 1200C, fator muito importante na varivel consumo de energia em uma aciaria.

    A quantidade de calor necessria para se aquecer um revestimento refratrio funo direta do calor especfico do refratrio utilizado, da temperatura de face quente desejada e do peso do revestimento. Tambm depender do tempo que os refratrios necessitaro para se alcanar as curvas de temperatura em regime permanente de conduo de calor.

    Da observao dos gradientes trmicos impostos aos revestimentos durante as etapas de aquecimento e resfriamento, percebe-se os fortes efeitos de tenso termo mecnicos sobre os refratrios. Manter um revestimento o maior tempo possvel sem se resfriar condio bsica para se obter altas performances.

  • Figura 5 Temperaturas transientes impostas aos refratrios nas etapas de aquecimento e resfriamento do revestimento

    Dessa forma trabalhar em todas as etapas de um ciclo de panela, objetivando eliminar os tempos mortos, e buscando otimizar o numero de panelas aquecidas em uso, muito importante em uma aciaria que esteja buscando baixos valores de consumo de energia e de refratrios.

    Abaixo algumas recomendaes prticas que podero contribuir para operao produtiva de um ciclo operacional de panelas:

    Avaliar viabilidade de uso de isolamento trmico das carcaas metlicas. Revestimentos novos devem ser preferencialmente aquecidos em aquecedores verticais. Estabelea controle de medida de temperatura da face quente dos refratrios como

    varivel de controle do envio das panelas para vazamento. Nunca utilize um revestimento abaixo de 1000C.

    Diminua ao mximo os tempos de panela vazia no ciclo, dando preferencia ao uso de sistemas de vlvula gaveta e de rinsagem que necessitem de pouca interveno para troca de componentes refratrios. Trabalhe com um numero mnimo de panelas em ciclo sem afetar a produtividade da aciaria.

    Nos perodos de panela vazia use sempre tampa nas panelas, ou coloque-as nas estaes de aquecimento horizontais para minimizar as perdas de calor por conveco para o interior da panela.

    Use sempre tampa nas panelas durante o lingotamento. Balanceie os refratrios do revestimento de tal forma a minimizar ou mesmo eliminar a

    necessidade de afastamento da panela do ciclo para reparaes intermedirias com resfriamento a temperatura ambiente.

    5. MECANISMOS DE DESGASTE DE REFRATRIOS DO FORNO PANELA.

    O conhecimento dos mecanismos de desgaste dos refratrios primordial na busca das redues dos consumos especficos. Identificar e compreender os mecanismos presentes etapa crtica na busca de soluo de problemas com performance de refratrios. Felizmente os principais mecanismos podem ser distribudos em trs grandes grupos :

    TRMICO

    MECNICO

    QUMICO

    5.1- Tenses trmicas, gradiente trmico e choque trmico

    Os revestimentos refratrios do forno panela normalmente esto sujeitos a ao do calor somente de um lado. A poro mais prxima a fonte de calor chamada de face quente, estando sujeita temperatura mxima do forno. A medida que se caminha para o interior do refratrio ao longo de sua espessura as temperaturas vo caindo, at se atingir o ponto de menor temperatura que caracteriza a face fria. Define-se como gradiente trmico o perfil de temperaturas no interior de um refratrio desde a face quente at a face fria. Existem alguns importantes fenmenos associados ao gradiente trmico em revestimentos refratrios:

    1. Os refratrios sobreaquecidos normalmente desgastam-se mais rpidamente, evidentemente no de forma catastrfica, pois somente a poro junto a face quente estar sujeita a temperatura elevada. O que comumente ocorre que essa rea aquecida

  • acima de sua temperatura limite trincar, podendo lascar sees expor novas superfcies aos efeitos das temperaturas elevadas.

    2. Revestimentos mais finos apresentaro menores taxas de desgaste que os mais espessos, pois o gradiente trmico se apresenta mais inclinado.

    3. O fenmeno de trinca e lascamento est sempre associado a uma temperatura especfica ao longo do revestimento. Assim se um produto tem uma resistncia mnima a uma dada temperatura, as trincas se desenvolvero nesse ponto onde essa temperatura ocorrer.

    4. Variaes bruscas de temperatura implicaro em gradientes trmicos no uniformes , o que contribuir na gerao de fortes tenses trmicas caracterizando o fenmeno de choque trmico.

    Bsicamente a fratura de um refratrio controlada pela resistncia a nucleao de trincas e a resistncia a sua propagao aps nucleada. A RCT(choque trmico) depende da condutibilidade trmica, peso especfico, calor especfico, expanso trmica, mdulo de ruptura e do mdulo de Young do refratrio.

    Tabela 2 Comparao de Resitncia ao choque trmico entre classes de refratrios Tipos de Refratrios Taxas de Aquecimento

    Seguras - C/h. ndice de RCT

    Dolomtico 85 0,43 Cromo-magnesiano 100 0,41 Magnesiano 195 0,66 MgO-5%C 490 1,76 Alta-alumina 590 2,09 MgO-20%C 3700 13,0

    Ref-Ber-Dtsch.Keram.Ges.47,1970,p.426

    5.2- Solicitaes Mecnicas

    A falha mecnica de um refratrio est relacionada com a sua ruptura, cisalhamento ou esmagamento mediante um esforo mecnico, e portanto diz respeito a resistncia mecnica do refratrio. Evidente que por se tratar de um refratrio as resistncias mecnicas devem ser avaliadas a quente.

    As tenses mecnicas podem ter sua origem por um esforo externo, trao, compresso, toro ou impacto ou gerada internamente por aspectos de deformao, fenmeno ligado as caractersticas de dilatao trmica. Essas tenses internas podem ser avaliadas pelos diagramas de tenso x deformao onde:

    = * , sendo a tenso interna, o mdulo de Young,e a deformao

    Importante para os refratrios, quando sujeitos aos efeitos de dilatao, a correta avaliao das juntas de expanso para uma alvenaria. Alguns exemplos de juntas de expanso segundo Hancock-1988.

  • Tabela 3 Referncia de juntas de expanso em mm/m Tipo de tijolo Junta em mm/m Ref. Europia

    Magnsia 15 Magnsia-cromo 15 Slica 12 a 14 Alumina 85% 3 Mulita 0 Alumina 60% 0 Alumina 42 a 55% 6

    Outros esforos mecnicos existentes so a abraso presente quando existem movimentos de atrito relativo entre slido e slido ( Ex- gs em alta velocidade conduzindo partculas slidas mltiplos impactos contra um refratrio), e a eroso presente quando existem movimentos relativos de fludos, gasosos ou lquidos, contra os refratrios no estado slido.

    5.3- Corroso pelas Escrias.

    Esse mecanismo de desgaste basicamente regido por dois fenmenos :

    Penetrao

    Dissoluo A penetrao regida pela capilaridade e pela molhabilidade quando h interao entre materiais slido e lquido. Abaixo um resumo de como pode ocorrer a penetrao de um liquido em um meio slido. Tabela 4 Caractersticas do Fenomeno de penetrao de um lquido em um meio slido

    Caracterstica Microestrutural

    Taxa de Penetrao Extenso da Penetrao

    Penetrao Conseqncias

    Juntas abertas, gaps e trincas Muito rpida Profunda Infiltrao de liquido Porosidade aberta Rpida Moderada-progressiva Infiltrao de liquido Contornos no ligados Rpida Local Infiltrao de liquido Ligante qumico ou matriz Moderada Progressiva Perda da ligao Impurezas segregadas Moderada Progressiva Perda de ligao Fases ligantes Baixa Face quente Perda de ligao Contorno de gro Muito baixa Face quente Perda de ligao Cristal Baixssima Face quente Dissoluo A dissoluo um fenmeno de superfcie , sendo dirigido pelas diferenas de potencial qumico do principal componente de um refratrio em contato com um meio liquido que apresenta uma concentrao n, menor que o valor de saturao conforme a equao de NERNST, abaixo. A diferena em concentrao ns n constitui a fora motriz no processo de dissoluo. Os movimentos de conveco (agitao do banho) renovam constantemente o liquido em contato com a superfcie do tijolo, acelerando o fluxo de massa do tijolo para o liquido.

  • De modo a se diminuir as agresses por corroso qumica, a seguinte estratgia pode ser adotada:

    Fatores relacionados a Penetrao

    Fatores relacionados a Dissoluo

    Aumentar a viscosidade do liquido penetrante escria

    Diminuir a porosidade e a tamanho de poros do tijolo

    Diminuir a molhabilidade da superfcie introduo de carbono

    Aumentar a resistncia da matriz e/ou dos ligantes

    Trabalhar na natureza do gro ou do agregado.

    Estabelecer controle sobre as escrias (Composio, temperatura, visco-sidade e tenso superficial.

    6. ESPECIFICAES DOS REFRATRIOS POR REGIO DA PANELA

    6.1- Revestimento de segurana ou Permanente

    Tem por objetivo principal promover o isolamento trmico e proteger a carcaa metlica contra infiltraes de ao. Normalmente so empregados tijolos queimados de alta-alumina nas regies do fundo e linha de metal e tijolos cromo-magnesianos na regio da linha de escria . Tabela 5 Marcas e Propriedades dos tijolos para o Permanente Propriedades Alukor 70 Alukor80 Alukor 85 Grainbond 70 Magkor MEA (g/cm3) 2,65 2,80 2,86 3,07 2,80 PA (%) 17 17 16 17 22 RCTA (MPa) 90 85 95 60 45 % Al2O3 71 80 82 10 3,5 % SiO2 24 16 14,5 2,5 1,6 % FeO3 1,8 2,2 1,8 9,0 2,10 % Cr2O3 11 % MgO 70 92

  • 6.2- Revestimento do Free-board ( borda livre)

    Os refratrios dessa regio esto sujeitos solicitaes de oxidao, temperaturas elevadas, variao de temperatura, ataque (eroso /corroso) de escrias. Na prtica usual, e principalmente em fornos panela cuja ao do arco tambm atua nessa regio, se utilizam refratrios de mesma qualidade que os usados na linha de escria, porm com teores de carbono mais baixos em funo da intensidade do fenmeno de oxidao presente.

    6.3- Revestimento da linha de escria

    a regio de maior solicitao no forno panela, via de regra fator limitante da vida til de todo o revestimento. O principal mecanismo de desgaste a corroso qumica pela ao das escrias, bem como eroso, funo de sua agitao, quer seja por agitadores ou via injeo de gases inertes. Porm outra solicitaes esto presentes, contribuindo com o desgaste dos refratrios dessa regio, a saber :

    Temperaturas elevadas, funo do aquecimento do arco sobre a escria

    Ao da chama do arco eltrico.

    Elevados tempos de operao do forno panela

    Elevada agitao principalmente nas etapas de correo de ligas e dessulfurao

    Variao do volume de escrias presente

    Variao da composio qumica das escrias basicidade, teor de MgO, FeO, Al2O3.

    Abaixo as figuras ilustram a influncia de algumas das principais variveis operacionais que afetam a vida da linha de escria. Figura 6 Variveis Operacionais que afetam a linha de escria

  • Os refratrios mais recomendados para essa regio da panela, so os de Magnsia-carbono, por conciliarem as seguintes propriedades : Elevada refratariedade Baixa porosidade e baixa permeabilidade Elevada resistncia a corroso Elevado mdulo de ruptura a quente Elevada resistncia a eroso Boa resistncia ao chique trmico Adequada resistncia a oxidao. Dependendo da severidade operacional ( operaes com elevado TTT, escrias mal controladas), pode-se optar pelo uso de produtos de maior qualidade agregada, como fontes de grafita de elevada, pureza, gros de magnsia eletrofundida, maiores teores de carbono. A tabela abaixo mostra as diversas alternativas que podem ser usadas no revestimento da linha de escria.

    Tabela 6 Marcas e Propriedades dos tijolos para a linha de escria Propriedades Grafimag

    8 RX Grafimag 10TGXI

    Grafimag FEFS

    MagnoxF310X

    Grafimag CA LE

    Grafimag 13 RX

    Grafimag F5 13GSX

    Magnox F3 12 X

    C fixo(%) 8 10 10 10 10 13 13 13 GEF N N S S S N S S Impregnao c/piche

    N S N N N N N N

    Dados aps cura MEA(g/cm3) 3,00 2,97 3,05 2,95 3,05 2,96 2,95 2,97 PA (%) 3,5 3,0 3,0 4,5 3,0 3,0 2,5 3,5 RCTA (Mpa) 75 63 65 50 65 55 50 50 ME (Gpa) 82 87 85 70 85 70 70 65 Res. Oxidao 75 85 80 75 70 80 65 65 Res. Escrias 80 70 55 60 55 75 48 50 Dados a 1400C PA (%) 9,0 8,0 9,0 9,1 8,5 8,5 9,0 9,0 RFQ (Mpa) 14,0 17,0 16,5 15 17,0 14,5 16,0 15,5 ME ( Gpa) 36 35 30 25 30 26 25 25

    O uso de tijolos dolomticos para revestimento da linha de escria tem se ampliado.Porm os desempenhos de uma maneira geral, no acompanham a vida til do restante do revestimento, exceo dos fornos-panela que tem um perfeito controle sobre a qualidade das escrias de processo.A deciso quanto a sua utilizao depender da qualidade das escrias empregadas e da relao custo benefcio quando comparada as situaes de uso de MgO-C. 6.4- Revestimento da Linha de Metal

    Na maior parte das aciarias eltricas predomina o uso de revestimentos totalmente bsicos incluindo a linha de metal. A caracterstica prinicipal desses tijolos bsicos , que o teor de carbono presente seja baixo, no mximo 8 %. As solicitaes presentes nessa regio da panela so a eroso do metal lquido, as elevadas temperaturas, oscilaes de temperaturas,e o tempo de contato metal/refratrio. Nos processos de desoxidao do ao via silcio, amplamente empregado nas aciarias eltricas, o uso de revestimentos dolomticos tem sido a melhor opo em termos de desempenhos de vida til e custos.Abaixo as caractersticas dos prinicipais produtos usados no revestimento de linha de metal das panela :

  • Tabela 7 Marcas e propriedades dos tijolos da Linha de metal Propriedades Magnox C30X Magnox 8X Grafimag 5RX Dolmag 100 Aps cura MEA (g/cm3) 3,05 3,0 3,05 2,95 PA (%) 4,0 4,5 5,0 5,0 RCTA (Mpa) 75 45 100 50 % MgO 96 84 90 38 % CaO 55 C fixo (%) 4 9 5 5 1400 C MEA (g/cm3) 2,96 2,94 3,0 2,95 PA (%) 10 9,0 9,0 10 RFQ (Mpa) 10 12 10 10

    Para um bom desempenho dos revestimentos bsicos usados na linha de metal e linha de escria, principalmente dos revestimentos dolomticos , recomenda-se dar ateno aos seguintes pontos.

    Pr- aquecimento dos novos revestimentos a uma temperatura minima de 1000C , em um tempo no minimo de 12 horas. recomendvel o uso de aquecedores verticais.

    Evitar uso de oxignio nos aquecedores de modo a preservar o carbono da face quente dos tijolos , evitando infiltrao de escrias com consequente sinterizao e densificao .Esse fenomeno pode levar a ocorrncias de lascamento.

    Minimizar o nmero de panelas no ciclo de modo a manter o tempo desde o fim do lingotamento at o prximo vazamento o mais curto possvel.

    Evitar queda de temperatura do revestimento nos periodos de panela vazia , atraves do uso de tampas e/ou pre-aquecedores.

    Usar produtos de back-fill que permitam minimizar as infiltraes de ao, ajudando a preservar os revestimentos permanentes.

    Praticar uma qualidade de escria bsica que permita a formao de coating ( proteo) sobre os tijolos.Como regra geral a qualidade do coating deve ser capaz de tornar no visvel as juntas dos tijolos.

    6.5- Revestimento do Fundo

    Existem vrias opes de revestimento dessa regio das panelas , sendo que atualmente dentro das usinas eltricas predomina o uso de tijolos dolomticos . Podem ser utilizados com mesmo sucesso tijolos de alta alumina da classe de 85 % de Al2O3. Maior preocupao dessa rea do revestimento est na regio de impacto do ao durante o vazamento das corridas. Com o uso dos fornos de bica excntrica as regies de impacto ficaram bem localizadas no fundo, de rea bastante reduzida.Para essas regies recomenda-se o uso de tijolos da linha de alumina-carbono.Abaixo os tipos de refratrios usados e suas principais caractersticas

  • Tabela 8 Marcas e Propriedades dos tijolos da regio de impacto do fundo Propriedades Grafikor 8 Grafikor 5 CA SP

    Aps cura MEA (g/cm3) 3,20 3,28

    PA (%) 6,0 5,90 RCTA (Mpa) 70 100

    % MgO 2,0 2,12 % Al2O3 93 92,18

    C fixo (%) 8 5 1400 C

    MEA (g/cm3) 3,16 3,25 PA (%) 8,0 8

    RFQ (Mpa) 13 17

    Sedes de plug e vlvula

    Consagrados como melhor opo , o uso de peas pr-moldadas a partir de concretos de baixo teor de cimento difundiu-se de forma integral na confeco das sedes de panela. Com o crescente aumento das campanhas dos revestimentos, essas peas passaram a ser itens de preocupao por serem fatores limitantes de vida til. A busca atualmente reca sobre o desenvolvimento de sedes que permitam o menor nmero de trocas ao longo da campanha das panelas.As opes mais indicadas para fabricao de sedes so as peas pr-moldadas a partir de concretos de baixo cimento da linha alumina-cromo, aluminaMgO e alumina-espinlio.

  • 7- Referncias Bibliogrficas

    - Fruehan,R.J. , Ladle Metallurgy Principles and Practices ISS

    - Ribeiro,D.B., e Sampaio,R.S. , Refino Secundrio dos aos ABM,1996

    - Jones,J. , H. Larry, Pretorius,E. , An Introduction to the Theory and Practice of EF Steelmaking ISS,1998

    - Young,J. , Cameron,S. , Schade,H. , Clean Steel Systems for Ladle and Tundish Operation ISS,1997

    - Lanfy,D., Stendera,J. , Rigaud,M. , Smith,J. , Refractories for EAF Steelmakers ISS,1999

    - Refractories Handbook TAR, Japan,1998

    - Oliveira,S.P. , Escrias e Mecanismos de Desgaste de Refratrios para Forno Panela Alafar,1997

    - Savage,B. , Steelmaking Refractories : What the Mini and Integrated millscan learn from each other McMaster Symposium on Iron and steelmaking, N.26, 1998.