Análise de falha de um componente estrutural de planta de pelotização de minério de ferro

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doi: 10.4322/tmm.00501010

ANÁLISE DE FALHA DE UM COMPONENTE ESTRUTURAL DE PLANTA DE PELOTIZAÇÃO DE MINÉRIO DE FERRO
Marcelo Tadeu Milan 1 Omar Maluf 2 José Ricardo Tarpani 3 Claudio Finamore Ferraz 4 Jael Moutinho 5 Tenório Freitas 6

Resumo Barras de grelha de carros de pelotização de minério de ferro apresentaram intenso desgaste por abrasão devido ao contato com cargas de pelotas, e porerosão resultante do fluxo de ar quente contendo partículas do minério. A queima de combustível fóssil aliada à presença de contaminantes na carga de pelotas originaram eutéticos com baixo ponto de fusão de sais de metais alcalinos. A deposição de sais líquidos sobre a superfície das barras de grelha destruiram camada de óxidos protetores e induziram a degradação dos componentes por corrosão aquente. Descamação acelerada por fadiga térmica agravou sensivelmente o processo. Recomenda-se adotar um aço inoxidável com maiores teores de Cr para suprir a região empobrecida junto à superfície, e de Si e Al para aumentar a resistência global do aço à oxidação. Palavras-chave: Aços inoxidáveis; Análise de falhas; Corrosão; Desgaste.

FAILURE ANALYSIS OF STRUCTURAL COMPONENT OF IRON OREPELLETIZINg PROCESS PLANT
Abstract Grate bars of pallet cars employed in iron ore pelletizing process presented severe abrasive wear due to the contact with the pellets, and erosive wear as a consequence of the hot air flow containing iron ore particles. Burning fossil fuels and the presence of contaminants in the pellets resulted in low melting point eutectics of metal alkali salts. Liquid salt depositson the grate bar surface dissolved the protective oxide layer, inducing hot corrosion degradation of the component. Thermal fatigue induced-spalling further aggravated the problem. It was recommended a higher Cr-content stainless steel in order to supply the near surface Cr-depleted zone as well as higher levels of Si and Al aimed at increasing global oxidation resistance. Key words: Stainlesssteel; Failure analysis; Corrosion; Wear. 1 INTRODUÇÃO Um esquema de parte de um forno de pelotização de minério de ferro é ilustrado na Figura 1a. Basicamente, uma correia sem fim, composta por vários carros, conduz pelotas através do forno. No fundo de cada carro há um arranjo de barras de grelha (indicado por uma seta azul) confeccionadas com aço inoxidável, cuja função é sustentar a carga depelotas sobre o carro e permitir a passagem de ar quente durante as etapas de queima do processo de pelotização. Um típico carro de grelha do tipo vagonete é ilustrado na Figura 1b, o qual circula ininterruptamente sobre trilhos.

PhD em Engenharia, Diretor Superintendente MIB - Materials Institute of Brazil. Rua Paulino Botelho de Abreu Sampaio, 881, Jd Bethânia, 13561-060, São Carlos-SPmilan@mib.eng.br . 2 Doutor em Engenharia, Diretor Executivo MIB - Materials Institute of Brazil. Rua Paulino Botelho de Abreu Sampaio, 881, Jd Bethânia, 13561-060, São Carlos-SP omar@mib.eng.br . 3 Professor Associado do Departamento de Engenharia de Materiais, Aeronáutica e Automobilística, Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo (SMM-EESC-USP). Av. Trabalhador São-Carlense, 400, Pq.Arnold Schimidt, 13566-590, São Carlos-SP jrpan@sc.usp.br . 4 Engenheiro Mecânico Especialista em Materiais do Departamento de Engenharia de Materiais da CVRD, DIPE - Engenharia de Materiais, Prédio Oficina Elétrica, Térreo, Av. Dante Michelini, 5500, Ponta de Tubarão, 29090-900, Vitória-ES. claudio.ferraz@vale.com 5 Técnico de Processo do Departamento de Gestão Estratégica de Insumos da CVRD,DIPE - Engenharia de Materiais, Prédio Oficina Elétrica, Térreo, Av. Dante Michelini, 5500, Ponta de Tubarão, 29090-900, Vitória-ES. jael.moutinho@vale.com 6 Supervisor Técnico de Manutenção do Departamento de Pelotização da CVRD, DIPE - Engenharia de Materiais, Prédio Oficina Elétrica, Térreo, Av. Dante Michelini, 5500, Ponta de Tubarão, 29090-900, Vitória-ES. tenorio.freitas@vale.com
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