Alto forno

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  • Publicado : 6 de março de 2013
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1. HISTÓRIA

O alto forno, local onde é fundido o minério de ferro e transformado em ferro gusa, teve sua estrutura baseada em fornos primitivos datados do século V a.C.. Dois tipos de fornos primitivos que utilizavam o carvão vegetal como combustível são o tipo poço fechado e o tipo de forja catalã.
Nestes, o ferro era obtido no estado pastoso, misturado com as impurezas do minério. Oferro, assim obtido, apresentava-se dúctil, mole, maleável e podia ser trabalhado por martelamento a temperaturas relativamente elevadas para remoção de impurezas. Dessa forma, os altos fornos primitivos possibilitavam a absorção de uma quantidade de carbono (até 1%) que, por rápido resfriamento, poderia elevar drasticamente a dureza do material.
Dessa forma, com o passar dos anos, a altura dosaltos fornos era aumentada. Por volta de 1500, na Inglaterra, começaram a surgir os altos fornos mais próximos dos atuais. Por volta de 1619, os ingleses passam a introduzir o coque no processo de fabricação do ferro gusa e, mais tarde, no fim do século XVIII passa a ser realizado o aquecimento do ar.

2. O PROCESSO

O processo de fabricação do ferro gusa se inicia na preparação das matériasprimas. Minério de ferro, sínter, pelotas, fundentes e coque são os principais componentes na preparação.
Sínter - Produto resultante da aglomeração de partículas finas do minério de ferro com cal e coque.
Coque - combustível derivado do carvão betuminoso. Contém 84 a 97% de Carbono, 0,5 a 7,5% de Enxofre, 2 a 15% de Material Volátil, até 5% de Hidrogênio, 0 a 0,8% de cinzas. Possui uma corverde característica, estabelecida pelos componentes petrolíferos. O teor de carbono que é de aproximadamente 3% e seu principal contaminante é o enxofre.
Minério de ferro - Os principais constituintes do minério de ferro são Ferro (65%), Carbono, Alumínio, Enxofre e Fósforo. Quanto maior a porcentagem de fósforo e enxofre, maior é a corrosão, de modo que são os contaminantes mais comuns.
Pelota- resultado do processo de aglomeração de finos de minério. Gera um menor volume de escória.
Fundente - são as substâncias utilizadas na correção dos elementos químicos como sínter e minério, ajustando a escória.
Dessa forma, os mesmos são transportados através da corrente transportadora para o alto forno. Feita de ferro, o processo corrosivo mais comum que sofre é a oxidação pelo ar e estasó é evitada com o uso de zarcão. Após a manutenção da mesma, vende-se o material como sucata e a parte elétrica é jogada fora ou encaminhada para reciclagem.
O ar ao redor da esteira possui grande quantidade finas de pó de ferro, assim como nas superfícies do local e no chão.
Enquanto as matérias primas são carregadas, o ar aquecido é soprado pelas
ventaneiras, na parte inferior do forno,denominada zona de combustão.
No interior do alto forno, na zona de combustão, o calor pulverizado e injetado e o coque entram em contato com o ar aquecido, gerando gases a elevadas temperaturas.

Esses gases gerados que sobem, em contato com a carga metálica que desce, reagem, reduzindo e fundindo a carga metálica.

C + O2 CO2 ∆ +800°C
CO2 + C 2CO (gás redutor)

FeO + C Fe + COFeO + CO Fe + CO2
CO2 + C 2CO

Fe3O4 + CO 3FeO + CO2
3Fe2O3 + CO 2Fe3O4 + CO2 ∆+/-1167°C

O esquema das temperaturas dentro do alto forno é feito através da medição de pressão, vazão e temperatura (Variação em torno de 1800°C), controlados por sensores. Há Também uma refrigeração com água pelo lado de fora do alto forno, com o objetivo de evitar furos no mesmo.
Dessa forma,obtêm-se o gusa e a escória. O gusa, constituído por uma liga
metálica composta de ferro, carbono, silício, manganês, fósforo, enxofre, entre outros, se separa da escória, constituída de SiO2, CaO, MgO, Al2O3, MnO, TiO2 e S através da densidade dos componentes: a escória, menos densa, escoa pela lateral, enquanto o ferro gusa, mais denso, escoa para as lingoteiras.
Há grande eliminação de gases...
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