Trabalho de tecnologia de materiais

Trabalho de tecnologia de materiais

Alto forno

O alto-forno é o principal equipamento utilizado na metalurgia do ferro. É instalado em um complexo industrial chamado usina siderúrgica.

Três zonas fundamentais caracterizam o alto-forno:

• o fundo chamado cadinho;

• a segunda seção chamada rampa;

• e a seção superior chamada cuba.

O alto-forno é construído de tijolos e envolvido por uma carcaça protetora de aço. Todas as suas partes internas, sujeitas a altas temperaturas, são revestidas com tijolos refratários.

O cadinho é o lugar onde o gusa líquido é depositado. A escória (conjunto de impurezas que devem ser separadas do gusa), que se forma durante o processo, flutua sobre o ferro que é mais pesado.

No cadinho há dois furos: o furo de corrida, aberto de tempos em tempos para que o ferro líquido escoe, e o furo para o escoamento da escória. Como a escória flutua o furo para seu escoamento fica acima do furo de corrida. Assim, sobra espaço para que uma quantidade razoável de ferro seja acumulada entre as corridas.

Na rampa, acontecem à combustão e a fusão. Para facilitar esses processos, entre o cadinho e a rampa ficam as ventaneiras, que são furos distribuídos uniformemente por onde o ar pré-aquecido é soprado sob pressão.

A cuba ocupa mais ou menos dois terços da altura total do alto-forno. É nela que é colocado, alternadamente e em camadas sucessivas, a carga, composta de minério de ferro, carvão e os fundentes (cal, calcário).

Quando o minério de ferro, o combustível e os fundentes são introduzidos na parte superior (goela) da rampa, ocorrem reações químicas:

  • Os óxidos de ferro sofrem redução, ou seja, o oxigênio é eliminado do minério de ferro;

  • A ganga (parte não aproveitável da massa de uma jazida mineral) se funde, isto é, as impurezas do minério se derretem;

  • O ferro sofre carbonetação, quer dizer, o carbono é incorporado ao ferro líquido;

  • Certos elementos da ganga são parcialmente reduzidos, ou seja, algumas impurezas são incorporadas ao gusa. O gusa se funde, quer dizer, o ferro de primeira fusão se derrete;

As reações químicas são provocadas pelas altas temperaturas obtidas dentro do forno que trabalham com o princípio da contracorrente. Isso quer dizer que enquanto o gás redutor, resultante da combustão sobe, a carga sólida vai descendo.

Por causa dessa movimentação, três zonas aparecem dentro do alto-forno:

  • A zona onde ocorre o pré-aquecimento da carga e a redução, ou eliminação do oxigênio, dos óxidos de ferro;

  • A zona de fusão dos materiais;

  • A zona de combustão que alimenta as duas primeiras.

As reações de redução, carbonetação e fusão geram dois produtos líquidos: a escória e o ferro-gusa, que são empurrados para os lados, pelos gases que estão subindo e escorrem para o cadinho, de onde saem pelo furo de corrida (gusa) e pelo furo da escória.

Ao sair do alto-forno, o gusa pode seguir um, entre dois caminhos:

  • Para a fundição, para ser usado na fabricação de peças de ferro fundido (com teor de carbono entre 3,0 e 4,5%);

  • Para a aciaria, onde pode ser misturado com sucata de aço ou, eventualmente, com outros metais, para se transformar em aço, ou seja, uma liga ferrosa com um teor de carbono de menos de 2,0%.

O alto forno e suas divisões:

1.Fornalha Cowper2.zona de derretimento3. zona de redução de óxido ferroso4.zona de redução de óxido férrico5.zona de pré-aquecimento (garganta)6. alimentação de minério, pedra calcária e coque siderúrgico7. escapamento de gases8. coluna de minério, coque e pedra calcária9. remoção de escória10. ferro-gusa11. Chaminé para escoamento dos gases liberados

Ilustração explicativa:

Curiosidades:

A matéria prima requer de 6 a 8 horas para alcançar o fundo do forno (cadinho) na forma do produto final de metal fundido (gusa) e escória líquida (mistura de óxidos não reduzidos). Estes produtos líquidos são vazados em intervalos regulares de tempo.

Os produtos do alto forno são o ferro-gusa (que segue para o processo de refino do aço), a escória (matéria-prima para a indústria de cimento), gases de topo e material particulado.

Uma vez iniciada a campanha de um alto forno ele será operado continuamente de 4 a 10 anos com paradas curtas para manutenções planejadas.

Centro Educacional Santa Edwiges

TECNOLOGIA DE MATERIAIS

CAMARGO

Kécia Christina Silva

Eletromecânica 04/05

Agosto/2008

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