Aciaria convertedor ld

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EMT 047 – Siderurgia II
Assunto: Aciaria LD
(BOF – Basic Oxygen Furnace)

Prof. Renato Minelli Figueira

Histórico do Processo LD (BOF)
•  1856: Henry Bessemer propõe o uso de oxigênio para remoção do carbono do ferro gusa •  1920: preço do oxigênio – US$ 720/t •  1930: Alemanha – uso de oxigênio no enriquecimento do ar para altos-fornos •  1948: conversor piloto de 2,5 t •  1950:primeiro conversor industrial (35 t) •  1957: primeiro conversor no Brasil (Belgo – Monlevade) •  1963: Mannesman e Usiminas •  1965: Cosipa •  2009:
–  Mundo: 780 milhões t (65% produção) –  Brasil: 23 milhões t (74% produção)

Carregamento de sucata

Processo LD (BOF):

Reações no conversor
FeO(escória) + CO(g) = Fe(metal) + CO2(g)

Sub-Lança (temperatura e teor de carbono)

Oxigênio2 Fe(metal) + O2(g) = 2 FeO(escória) 2 C(metal) + O2(g) = 2 CO(g)

Emulsão gásescória-metal

Escória Metal

Tipos de conversores
Oxigênio puro

Sopro por cima

Sopro por baixo (Q-BOP)
Gás combustível como refrigerante Oxigênio puro e escorificante em pó Oxigênio puro

Sopro combinado

Gas inerte (N2 ou Ar) CO2 Oxigênio puro e escorificante em pó

Lay-out da aciaria LD
• Ala de Carregamento –  Recebimento/pesagem de gusa e sucata –  Misturadores de gusa –  Plataforma de operação –  Cabine de controle

• 

Ala de Convertedores –  Fornos & sistema de limpeza de gases –  Lanças –  Silos de cal e fundentes

• 

Ala de vazamento –  Preparação de panelas (montagem/ reparo de refratários, montagem de válvulas gaveta) –  Sistema de pré-aquecimento de panelas – Carro-panela

Lay-out da aciaria LD

Lay-out da aciaria LD

Equipamentos
Silo de adições Sub-Lança de temperatura e carbono Lança de oxigênio

Exaustão de gases
Conversor

Panela de gusa Calha de carga

Panela de aço

Pote de escória

Conversor LD

Equipamentos
•  Convetedor
–  Refratários •  Óxidos básicos: CaO e MgO •  Consumo: 2 a 10 kg/t •  Projetos de revestimento:–  Balanceado: dimensões variadas –  Diferenciado: qualidade variável –  Misto: dimensões e qualidade variáveis

•  Regiões de desgate critícas:
–  Linha de escória: erosão –  Fundo: impacto da carga

•  Prolongamento da vida do refratário
–  Uso de projeção de massa para reparos a quente; 1 vez por turno –  Uso “slag splashing”: ao término de cada corrida

Reparo do refratário porprojeção de massa

Slag Splashing
Oxigênio ou Nitrogênio

Slag Splashing com sopro de nitrogênio

Zonas críticas do revestimento
Furo de vazamento

Cone superior

Região de vazamento Região dos munhões Região de impacto da carga Resto revestimento Cone inferior

Soleira (fundo)

Troca do revestimento

Equipamentos
•  Lança –  Objetivo: injetar a máxima vazão de oxigênio semalterações operacionais como
•  •  •  •  projeções de metal/escória para fora do conversor, desgaste acentuado do revestimento, baixo rendimento metálico, baixa eficiência energética.

–  Corpo da lança: 3 tubos concêntricos (fluxo de oxigênio e água de refrigeração) –  Bico:
•  Material: cobre eletrolítico de alta condutividade térmica •  Projeto: 3 furos com seção convergente/divergente para obterjato supersonico.

Refrigeração do bico da lança

Equipamentos
•  Sub-Lança –  Função: medir a temperatura e o teor de carbono durante o sopro –  Objetivo: atingir, ao final do sopro, as faixas de temperatura e teor de carbono objetivadas, sem necessidade de resopro –  Resultado: menor tempo de corrida (maior produtividade)

Matérias Primas
•  Carga Metálica –  Gusa líquido/sólido – Sucata de aço/gusa –  Ferro esponja Fundentes –  Cal calcítica (CaO) ou dolomítica (CaO/MgO) –  Fluorita (CaF2) –  Minério de ferro Refrigerantes –  Minério de ferro –  Calcário –  Carepa Oxigênio

• 

• 

• 

Carga metálica
•  Gusa líquido –  Funções
•  Fornecer energia para o processo (entalpia e reações de oxidação do C e Si) •  Fonte de metal primário (sem impurezas)

– ...
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