1856: Henry Bessemer propõe o uso de oxigênio (ar) para remoção do carbono do ferro gusa (tempo corrida = 8hs)

  • 1856: Henry Bessemer propõe o uso de oxigênio (ar) para remoção do carbono do ferro gusa (tempo corrida = 8hs)

  • 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) – Linz e Donawitz

  • 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)

Convetedor

  • 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

Lança

  • Lança

    • Objetivo: injetar a máxima vazão de oxigênio sem alterações 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 obter jato supersonico.

Sub-Lança

  • 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)

Carga Metálica

  • 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

Gusa líquido

  • Gusa líquido

    • Funções
      • Fornecer energia para o processo (entalpia e reações de oxidação do C e Si)
      • Fonte de metal primário (sem impurezas)
    • Características de qualidade
      • Temperatura: 1.300 a 1.400 C (constante)
      • Composição química

Gusa líquido

  • Gusa líquido

    • % de gusa líquido na carga metálica depende
      • Composição (%Si) – capacidade térmica e formação de escória
      • Temperatura
      • Qualidade do aço a ser produzido (elementos residuais)
      • Qualidade da carga sólida (densidade e tamanho)
      • Qualidade da cal
      • Dimensões do conversor (efeito da perda térmica)
        • Pequenos (~ 30 t): 85 – 90%
        • Grandes (300 t): 70%
    • % de gusa impacta diretamente no custo
      • Alta %, custo mais alto

Gusa líquido

  • Gusa líquido

    • Importância do teor de silício
      • Rendimento térmico processo AF/LD:
      • Incorporação de 0,1% Si no AF = 25.000 kcal/t
      • Oxidação de 0,1% Si no LD = 4.821 kcal/t

Gusa líquido:

  • Gusa líquido:

  • Efeito de se reduzir 0,1% no teor de Si do gusa

Sucata de aço

  • Sucata de aço

    • Funções
      • Fonte de ferro para o processo (%Fe>99%)
      • Refrigerante para controle térmico
    • Origem
      • Geração interna (lingotamento/laminação)
      • Externa (compras)
    • Classificação
      • Composição química: tipo de aço a ser produzido
      • Dimensões: tempo necessário para fusão & desgaste do refratário
      • Densidade: efeito na produtividade (úmero de cargas)
      • Grau de contaminação: tipo de contaminante (Cu, Sn)

Sucata de aço

  • Sucata de aço

    • Classificação
      • Primeira categoria: aparas de chapas grossa, tiras a quente e a frio, retorno de laminação.
        • Alta pureza e baixa densidade.
      • Pesada : lingotes e placas de lingotamento sucatadas, aparas de corte de LC ou lingotes.
        • Elevada densidade, alto teor de S e P, precisa de preparação.
      • Segunda categoria: sucata de bens de consumo (geladeira, automóveis, etc.).
        • Elevado nível de contaminantes e precisa preparação (seleção, limpeza, corte e prensagem)
      • Sucata recuperada: proveniente da britagem e peneiramento de escória e resíduos de lingotamento.
        • Teor metálico variável.

Sucata de gusa

  • Sucata de gusa

    • Fonte
      • Peças de ferro fundido (lingoteiras)
      • Limpeza de canais de vazamento de AF
      • Compras externas
    • Vantagens sobre a sucata de aço
      • Livre de elementos residuais
      • Alto teores de C e Si (fontes de calor)
    • Desvantagem
      • Contaminação com sílica e alumina (terra, areia)
      • Baixo teor de ferro (~ 90 a 94%)

Cal

  • Cal

    • Funções
      • Neutralizar a sílica proveniente da oxidação do silício do gusa formando 3CaO.SiO2 de modo a reduzir o consumo de refratário
      • Obter uma basicidade (%CaO / %SiO2) da escória adequada para permitir a remoção de P e S.
    • Característica importante: elevada velocidade de dissolução na escória
      • Dissolução depende
        • Qualidade da cal
        • Condições operacionais

Cal

  • Cal

    • Qualidade da cal
      • Densidade: 1,5 a 1,7 g/cm3
        • Indicativo da superfície específica
      • Granulometria: 15 a 40 mm, max.10%<5mm
        • Indicativo da superfície específica
        • Perdas nos gases
      • Baixo teor de CO2 (<5%)
        • Maior consumo de energia
        • Menor teor de CaO
      • Baixo teor de silíca (SiO2)
        • Menor teor de CaO
        • Maior consumo de cal
      • Baixo teor de enxofre

Reações

  • Reações

    • Oxidação do Carbono: mais importante, pois determina a produtividade
    • Oxidação do Silício
    • Oxidação do Manganês
    • Oxidação de Ferro
    • Oxidação do Fósforo
    • Dessulfuração

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