BR112014002861B1

BR112014002861B1 - Método para dessulfurização de metal quente

Info

Publication number: BR112014002861B1
Application number: BR112014002861-3A
Authority: BR
Inventors: Satoshi Kinoshiro; Toshiyuki Ito; Kyoko Fujimoto; Masao Inose
Original assignee: Jfe Steel Corporation
Priority date: 2011-08-12
Filing date: 2012-08-08
Publication date: 2020-06-02
Also published as: CN103547911B; US9068237B2; JP2013040807A; JP5177263B2; EP2743683A4; WO2013024765A1; BR112014002861A2; EP2743683B1; EP2743683B8; KR101382076B1; CN103547911A; US20140083251A1; EP2743683A1; KR20140017021A

Abstract

resumo patente de invenção: "método para dessulfurização de metal quente". em um método para dessulfurização de metal quente através da concentração de s de uma amostra feita a partir do metal quente em pelo menos um estágio antes, durante e após o tratamento de dessulfurização do metal quente e realização de subsequente dessulfurização ou julgamento do final de dessulfurização ou determinação de subsequentes condições de dessulfurização com base em um valor da concentração de ??s analisado, a concentração de s é analisada rápida e precisamente por meio de um método que compreende uma etapa de aquecimento indutivo de alta frequência para oxidação da amostra sob um aquecimento indutivo de alta frequência em uma atmosfera de oxigênio puro para converter o s no metal quente em so2 e uma etapa de análise para analisar os gases contendo so2 gerados na etapa de aquecimento indutivo de alta frequência por meio de um método de fluorescência de ultravioleta para quantificar a concentração de s na amostra, em que a concentração de s após dessulfurização é controlada com precisão e, consequentemente, falha da concentração de s é impedida, mas também o aumento dos custos em virtude de adição excessiva de um agente de dessulfurização e interrupção de etapas na produção de aço são evitados.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO PARA DESSULFURIZAÇÃO DE METAL QUENTE.

CAMPO TÉCNICO [0001] A presente invenção refere-se a um método de dessulfurização de metal quente e, mais particularmente, a um método para dessulfurização de metal quente em que a concentração de S no metal quente pode ser controlada em uma alta precisão por meio de análise de concentração de S no metal quente rápida e precisamente. TÉCNICA RELACIONADA [0002] Recentemente, há uma demanda cada vez crescente em tornar a qualidade de produtos de ferro e aço maior e é uma questão importante reduzir o S contido no aço associado ao mesmo. Uma vez que a maior parte do S contido no produto de aço resulta do minério de ferro ou coque, uma grande quantidade de S está incluída no metal quente que escoa de um alto-forno. Em etapas após escoamento do alto-forno, é realizada dessulfurização para reduzir o S no metal quente ou no aço fundido.

[0003] Tipicamente, um processo para realização de dessulfurização é dividido em um processo de pré-tratamento de metal quente e um processo de refino secundário. Em geral, o processo de prétratamento de metal quente e o processo de refino secundário são cousados no caso de um aço com baixo teor de enxofre tendo uma concentração de S contido em um produto final de não mais do que 0,003% em massa ou um aço com teor de enxofre extremamente baixo tendo uma concentração de S de não mais do que 0,001% em massa, enquanto que dessulfurização é frequentemente realizada somente por meio do processo de pré-tratamento de metal quente no caso de aços planos tendo uma concentração de S de mais de 0,003% em massa.

[0004] Na dessulfurização pelo processo de pré-tratamento de me

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2/22 tal quente, é amplamente usado um agente de dessulfurização composto principalmente de cal (CaO). Neste caso, a reação de dessulfurização ocorre com base na fórmula de reação a seguir:

CaO + S CaS +O [0005] Conforme mencionado acima, outros aços que não o aço com baixo teor de enxofre ou aço com um teor de enxofre extremamente baixo são dessulfurizados apenas pelo processo de prétratamento de metal quente, sem realização de dessulfurização no refino secundário. Em virtude disso, o tratamento de dessulfurização no processo de pré-tratamento de metal quente se torna importante.

[0006] Como um método de dessulfurização pelo processo de prétratamento de metal quente, é conhecido um método que usa um aparelho de dessulfurização do tipo de agitação mecânica (o qual pode ser referido como KR daqui em diante) (vide, por exemplo, Documentos de Patente 1-3 e Documentos Não Patente 1-3). Em geral, o metal quente que escoa do alto-forno é transferido para etapas de produção de aço com um carro torpedo, uma panela de fundição com metal quente ou similar e, em seguida, carregado em um conversor com uma panela de fundição de carregamento como uma panela de fundição exclusiva. No entanto, o tratamento de dessulfurização por KR acima é comumente realizado inserindo pás em formato de cruz (impulsor) feitas de um refratário na panela de fundição com metal quente ou panela de fundição de carregamento e adicionando o agente de dessulfurização por cima enquanto gira a parte central da panela de fundição em uma velocidade elevada.

[0007] No tratamento de dessulfurização usando KR, o agente de dessulfurização é disperso no metal quente através de rotação do impulsor imerso no metal quente para o progresso da reação de dessulfurização. Portanto, a dessulfurização é realizada por agitação contínua durante um determinado tempo após a adição do agente de des

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3/22 sulfurização, retirando o impulsor e interrompendo a rotação após conclusão da reação de dessulfurização e, em seguida, removendo a escória dessulfurizada com uma elevada concentração de S que flutua sobre o metal quente por meio de um arrastador de escória ou similar. O metal quente após a dessulfurização é, então, carregado no conversor e refinado em aço.

[0008] As condições do tratamento de dessulfurização usando KR, tais como velocidade de rotação, número de rotações e profundidade de imersão do impulsor, a quantidade de adição do agente de dessulfurização e assim por diante, são determinadas a partir da concentração de S contida no metal quente antes de dessulfurização, concentração alvo de S após dessulfurização (valor padrão de S), tipo de agente de dessulfurização, quantidade de metal quente e assim por diante. No entanto, o impulsor usado em KR é feito de material refratário, de modo que ele se desgasta com o aumento do número de usos. Além disso, o formato desgastado do impulsor não é constante e é irregular. Em virtude disso, a força de agitação diminui ou varia de acordo com o aumento do número de usos, mesmo sob condições idênticas de agitação, o que provoca variação no efeito de dessulfurização. Também, o efeito de dessulfurização é alterado mesmo variando o tamanho de partícula do agente de dessulfurização, temperatura do metal quente e similares. Portanto, dessulfurização até a concentração alvo de S pode não ser atingida em algumas situações.

[0009] Quando a dessulfurização é realizada apenas pelo processo de pré-tratamento de metal quente, a falha da concentração de S após a dessulfurização requer tratamento de redessulfurização. O resultado de análise da concentração de S após a dessulfurização é identificado em torno do momento da transferência da panela de fundição de metal quente ou similar para um depósito conversor de modo que, quando a falha da concentração de S é identificada, é necessário

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4/22 voltar novamente a panela de fundição com metal quente ou similar para a instalação de pré-tratamento de metal quente. Uma vez que tal situação é causada, o início de sopro no conversor é grandemente retardado ou interrupção de fundição contínua ou similar é causada, pelo que uma ruptura de etapa está envolvida. No tratamento de dessulfurização de metal quente, portanto, uma quantidade excessiva do agente de dessulfurização é carregada para evitar a situação acima e evitar falha da concentração de S, o que provoca aumento dos custos de produção.

[00010] A concentração de S no metal quente é obtida por meio de análise de uma amostra de ferro-gusa tomada e solidificada a partir do metal quente. Como um método de análise de concentração de S no metal quente, são usados principalmente um método de análise de fluorescência de raios X definido na JIS G1256 (1997), método de análise espectrofotométrica de emissão de descarga de centelha definido na JIS G1253 (2002) (daqui em diante abreviado como método de análise espectrofotométrica de emissão) e método de absorção de infravermelho após combustão por aquecimento indutivo em alta frequência, definido na JIS G1215-4 (2010) (daqui em diante abreviado como método de absorção de infravermelho).

[00011] No entanto, esses métodos têm um problema pelo fato de que o tempo e a precisão de medição não são suficientes quando a concentração de S no metal quente é analisada a nível de ppm. Por exemplo, o método de análise de fluorescência de raios X e o método de análise espectrofotométrica de emissão têm um problema pelo fato de que um tempo de cerca de 15 minutos é necessário para proporcionar um resultado da concentração de S analisada. Uma vez que estes métodos requerem uma superfície lisa de cerca de 30 mmφ de diâmetro como uma superfície analítica, dado que as propriedades superficiais da superfície analítica, tais como rugosidade da superfície e

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5/22 similares, exercem influência sobre o valor de análise, não é fácil cortar e polir uma amostra dura de ferro gusa e, consequentemente, um pré-tratamento da amostra deverá ser realizado precisamente, conforme descrito no Documento de Patente 4. Além disso, um longo tempo é empregado quando o metal quente é retirado e vertido em um molde para uma amostra de análise e esfriado e, em seguida, a amostra resultante é removida do mesmo.

[00012] Ainda, o método de absorção de infravermelho tem um problema pelo fato de que dispersão do valor de análise de S é causada em amostras de metal quente que têm uma alta concentração de carbono. Uma vez que, quando uma amostra de aço é aquecida indutivamente em uma alta frequência, a temperatura é instantaneamente aumentada para cerca de 1400°C para iniciar a fusão, dessulfurização gasosa avança concorrentemente e está concluída em um curto espaço de tempo, enquanto que uma amostra de metal quente com um baixo ponto de fusão é fundida a cerca de 1200°C, mas apenas descarburização é causada neste estágio e dessulfurização gasosa começa de uma forma retardada e progride lentamente. Quando a amostra de ferro gusa é comparada com uma amostra de aço com a mesma concentração de S, a geração de SO2 pela dessulfurização gasosa é lenta e gradual de modo que, quando a concentração de S é baixa, a proporção sinal/ruído se torna pequena e a precisão de análise fica ruim no método de absorção de infravermelho tendo um grande fundo. E também, o ferro gusa dificilmente entra em combustão em comparação com o aço, de modo que há um problema pelo fato de que a precisão da medição é pobre, uma vez que apenas uma pequena quantidade de amostra é usada para análise.

[00013] Como um método para resolver o erro de medição acima no método de absorção de infravermelho, foi desenvolvido um método no qual a medição é repetida várias vezes para proporcionar um valor

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6/22 médio e uma técnica em que uma alta precisão é obtida por combustão contínua da amostra de medição várias vezes, coleta em uma coluna de adsorção/condensação (coletor) e análise de SO2 concentrado. No entanto, essas técnicas exigem um longo período de tempo na análise, uma vez que a amostra é medida em combustão ou várias vezes, de modo que há um problema pelo fato de que é difícil aplicálas à análise da concentração de S no metal quente. Em virtude disso, o método de análise de fluorescência de raios X é frequentemente usado na análise da concentração de S no metal quente.

DOCUMENTOS DA TÉCNICA ANTERIOR

DOCUMENTOS DE PATENTES [00014] Documento de Patente 1: JP-A-2005-290434 [00015] Documento de Patente 2: JP-A-2009-191300 [00016] Documento de Patente 3: JP-A-2010-163697 [00017] Documento de Patente 4: JP-A-H08-094609

DOCUMENTOS NÃO PATENTES [00018] Documento Não Patente 1: Tetsu-to-Hagane, vol. 58 (1972), página 34 [00019] Documento Não Patente 2: Sumitomo Metal Technical Reports, vol. 45, N° 3 (1993), páginas 52-58 [00020] Documento Não Patente 3: Tetsu-to-Hagane, vol. 64 (n° 2) (1978), PA21-A24

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

PROBLEMA A SER RESOLVIDO PELA INVENÇÃO [00021] Conforme mencionado acima, o método convencional para analisar a concentração de S no metal quente leva muito tempo na análise ou tem um problema na precisão de análise, o que resulta em aumento de falha na concentração de S no tratamento de dessulfurização do metal quente (redução da proporção sobre o alvo), aumento da quantidade de agente de dessulfurização usado ou interrupção na

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7/22 subsequente etapa do processo de fabricação de aço.

[00022] A invenção é feita em vista dos problemas acima das técnicas convencionais e o objeto da mesma é propor um método para dessulfurização de metal quente, em que a concentração de S no metal quente é analisada rápida e precisamente para racionalizar o tratamento de dessulfurização de metal quente, pelo que não apenas a falha de concentração de S no pré-tratamento do metal quente, mas também o aumento dos custos pela adição excessiva de agente de dessulfurização e interrupção em etapas de produção de aço podem ser evitados.

SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA [00023] Os inventores fizeram vários estudos sobre um método para analisar rápida e precisamente a concentração de S em metal quente a fim de resolver o problema acima. Como um resultado, descobriuse que o problema pode ser resolvido pela combustão e oxidação de uma amostra de metal quente feitas em qualquer fase antes, durante e após o tratamento de dessulfurização do metal quente com aquecimento indutivo em alta frequência em uma atmosfera de oxigênio puro para converter todo S incluído na amostra de SO2 e analisar a concentração de SO2 por meio de um método de fluorescência de ultravioleta e a invenção foi alcançada.

[00024] Isto é, a invenção é um método para dessulfurização de metal quente através de análise da concentração de S de uma amostra feita a partir do metal quente em pelo menos um estágio antes, durante e após o tratamento de dessulfurização do metal quente e realização de dessulfurização adicional subsequente ou julgamento do final de uma dessulfurização ou determinação das condições de dessulfurização subsequentes com base em um valor de concentração de S analisado, em que a concentração de S é analisada por meio de um método que usa um método de fluorescência de ultravioleta.

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8/22 [00025] Na presente invenção, é preferível que o método de análise da concentração de S compreenda uma etapa de aquecimento indutivo em alta frequência para oxidação da amostra sob um aquecimento indutivo em alta frequência em uma atmosfera de oxigênio puro para converter o S no metal quente em SO2 e uma etapa de análise para analisar os gases contendo SO2 gerados na etapa de aquecimento indutivo em alta frequência por meio de um método de fluorescência de ultravioleta para quantificar a concentração de S na amostra.

[00026] No tratamento de dessulfurização da invenção, é preferível que a concentração alvo de S não esteja acima de 0,003% em massa. EFEITO DA INVENÇÃO [00027] De acordo com a invenção, a concentração de S do metal quente pode ser analisada e depreendida rápida e precisamente, de modo que não apenas o tratamento de dessulfurização pode ser racionalizado para melhorar a proporção da concentração alvo de S mas, também, a adição excessiva de agente de dessulfurização pode ser suprimida e a interrupção de etapas no processo de fabricação de aço pode ser prevenida e, consequentemente, o efeito de desenvolvimento industrial é grande.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [00028] A FIG. 1 é uma vista esquemática que ilustra um exemplo construtivo de aparelho para análise de S usado na invenção.

[00029] A FIG. 2 é um gráfico que mostra uma comparação de resultados quando a concentração de S no metal quente é analisada usando um método espectrofotométrico com azul de metileno após separação de hidrossulfureto, um método de fluorescência de raios X e um método de fluorescência de ultravioleta da invenção. MODALIDADES PARA REALIZAÇÃO DA INVENÇÃO [00030] Os inventores consideram que, de forma a impedir a falha de concentração de S no tratamento de dessulfurização como um pré

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9/22 tratamento de metal quente, é importante analisar com precisão e depreender a concentração de S no metal quente em pelo menos um estágio antes, durante e após o tratamento de dessulfurização e refletir o resultado analisado para julgar se continuar ou terminar dessulfurização ou condições de dessulfurização e fizeram vários estudos sobre um método para análise de concentração de S em metal quente rapidamente e com alta precisão. Como um resultado, foi desenvolvido um método de análise de S usando o método de fluorescência de ultravioleta a seguir.

[00031] A FIG. 1 mostra um exemplo construtivo de um aparelho de análise usando o método de fluorescência de ultravioleta. O aparelho de análise de fluorescência de ultravioleta 1 compreende um meio de fornecimento de oxigênio puro 2, um forno de aquecimento indutivo de alta frequência 3 para combustão e oxidação de uma amostra de ferro gusa 5 retirada do metal quente (daqui em diante referida como amostra simplesmente) em uma atmosfera de oxigênio puro fornecido a partir do meio de fornecimento de oxigênio puro 2 para converter o S incluído na amostra 5 em SO2, um filtro de pó 4 para remoção de areia e poeira (pó) do gás contendo SO2 gerado pela combustão da amostra 5 e um aparelho para análise de fluorescência de ultravioleta 6 para análise do gás contendo SO2 após remoção da poeira por meio do método de fluorescência de ultravioleta para analisar quantitativamente o S na amostra.

[00032] O meio de fornecimento de oxigênio puro 2 compreende uma fonte de fornecimento de oxigênio puro tendo uma concentração de oxigênio de não menos do que 99,5% em volume (não mostrada), uma tubulação de alimentação de oxigênio puro 21 e um controlador de fluxo 22 disposto sobre a tubulação de alimentação de oxigênio puro 21 como um meio de controle de taxa de fluxo. Como o controlador de fluxo 22, pode ser usado um controlador de fluxo bem conhecido,

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10/22 mas é preferível usar um controlador de fluxo de massa capaz de regular a taxa de fluxo em massa de oxigênio puro a partir de um ponto de vista de controle da taxa de fluxo de um gás fornecido.

[00033] No interior do forno de aquecimento indutivo de alta frequência 3, estão dispostos um cadinho de cerâmica 31 para dissolução e combustão da amostra 5 e uma bobina 32 que envolve o cadinho de cerâmica 31, enquanto que uma fonte de corrente alternada (não mostrada) é conectada à bobina 32. No forno de aquecimento indutivo de alta frequência 3, uma corrente alternada, por exemplo, de 10-20 MHz, é aplicada à bobina 32 sob uma atmosfera de oxigênio puro fornecido a partir do meio de fornecimento de oxigênio puro 2, pelo que a amostra 5 no cadinho de cerâmica 31 é aquecida e dissolvida rapidamente, enquanto que o S incluído na amostra 5 é reagido com oxigênio ou oxidado (queimado) para gerar SO2 (gasoso). Além disso, é preferível usar um melhorador de combustão, tal como estanho, tungstênio ou similar, na combustão da amostra 5. Uma vez que a amostra 5 pode ser aquecida e entrar em combustão rapidamente ao carregar a amostra 5 e o melhorador de combustão no cadinho de cerâmica 31, a análise da concentração de S pode ser realizada prontamente.

[00034] O filtro de poeira 4 é colocado entre o forno de aquecimento indutivo de alta frequência 3 e o analisador de fluorescência de ultravioleta 6 e elimina poeiras que são geradas a partir da amostra 5 ou do melhorador de combustão, do gás contendo SO2 produzido no forno de aquecimento indutivo de alta frequência 3 para proteger o analisador de fluorescência de ultravioleta 6 localizado no estágio subsequente. Como o filtro de poeira 4, é preferível usar um material não adsorvente de SO2 e tendo excelente permeabilidade ao ar, tal como fibra de sílica ou politetrafluoretileno.

[00035] No analisador de fluorescência de ultravioleta 6, um raio

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11/22 ultravioleta tendo, por exemplo, um comprimento de onda de 220 nm, é irradiado ao gás contendo SO2 e a fluorescência (comprimento de onda: 330 nm) emitida no retorno de SO2 de um estado excitado para um estado terra é medida por um determinado período de tempo e, em seguida, a quantidade de S incluído na amostra 5 é calculada a partir de um valor de integração da intensidade de fluorescência medida com uma curva de calibração previamente preparada. Como o analisador de fluorescência de ultravioleta 6, pode ser usado um analisador de fluorescência de ultravioleta bem conhecido, concretamente um analisador de fluorescência de ultravioleta que compreende uma fonte de geração de ultravioleta, uma célula de fluorescência para irradiação de raios ultravioletas ao gás contendo SO2 e um tubo fotomultiplicador (PhotoMultiplier Tube - PMT) que mede uma luz excitada.

[00036] Será descrito abaixo um método para analisar quantitativamente a concentração de S incluída na amostra 5 tirada do metal quente com o aparelho de análise de fluorescência de ultravioleta 1. [00037] Primeiro, a amostra 5 e o melhorador de combustão são carregados no cadinho de cerâmica 31. Em seguida, oxigênio puro é fornecido continuamente a partir do meio de fornecimento de oxigênio puro 2 para o forno de aquecimento indutivo de alta frequência de 3, enquanto que uma corrente alternada é aplicada à bobina 32 para levar à combustão (oxidação) a amostra 5 na atmosfera de oxigênio puro. Após as poeiras incluídas no gás contendo SO2 produzido pela combustão da amostra 5 serem removidas pelo filtro de poeira 4, a quantidade de SO2 no gás contendo SO2 é medida pelo analisador de fluorescência de ultravioleta 6 para quantificar a concentração de S incluída na amostra 5.

[00038] De acordo com o aparelho de análise de fluorescência de ultravioleta 1, a amostra 5 pode ser levada à combustão rápida e suficientemente com um forno de aquecimento indutivo de alta frequência

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12/22 na atmosfera de oxigênio puro. No aparelho de análise de fluorescência de ultravioleta 1, a quantidade de SO2 produzido pela combustão da amostra 5 é medida pelo analisador de fluorescência de ultravioleta 6, de modo que a medição não é substancialmente afetada pela umidade incluída no gás a ser medido ou a temperatura do gás a ser medido quando comparado com a medição convencional por meio do método de absorção de infravermelho por detector. Portanto, a análise quantitativa de S pode ser realizada rápida e precisamente com um aparelho simples, sem requerer que a colocação de um desumidificador, uma coluna de adsorção/condensação de SO2 (coletor) ou similar. No aparelho de análise de fluorescência de ultravioleta 1, não é necessário usar um gás de referência (gás de comparação) durante a medição, conforme na técnica convencional. Uma vez que o ferro gusa dificilmente entra em combustão em comparação com o aço, a precisão de medição diminui no método de absorção de infravermelho porque apenas uma pequena quantidade é analisada, enquanto que a medição pode ser realizada mesmo com uma pequena quantidade no método de fluorescência de ultravioleta, uma vez que a precisão é elevada.

[00039] Ainda, o oxigênio absorve fluorescência no retorno de SO2 do estado excitado para o estado terra ou entra em colisão com a molécula de SO2 no estado excitado para causar o fenômeno de têmpera (extinção). No método de fluorescência de ultravioleta, portanto, sabese que a precisão de medição da concentração de SO2 diminui quando a quantidade de SO2 no gás a ser medido é baixa ou quando uma grande quantidade de oxigênio está incluída no gás a ser medido. No aparelho de análise de fluorescência de ultravioleta 1 da invenção, no entanto, todo o S na amostra 5 pode ser oxidado em um curto espaço de tempo com um forno de aquecimento indutivo de alta frequência 3 por meio de combustão da amostra no oxigênio puro. Como um resul

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13/22 tado, a concentração de SO2 no gás a ser medido se torna elevada e a intensidade de fluorescência medida pelo analisador de fluorescência de ultravioleta 6 indica um pico nítido, de modo que a quantidade de SO2 pode ser medida com precisão.

[00040] Além disso, o oxigênio tem uma ação de redução da fluorescência de SO2 conforme mencionado acima, de modo que diferentes intensidades de fluorescência são detectadas em resposta à concentração de oxigênio incluído no gás a ser medido (gás contendo SO2) no método de fluo rescência de ultravioleta, mesmo se um gás tendo a mesma concentração de SO2 é medido. Além disso, quando a amostra feita a partir de metal quente entra em combustão, o oxigênio se liga ao hidrogênio, carbono ou similar que não o S incluído na amostra, de modo que o gás sem oxigênio que não gás SO2 é gerado. [00041] No aparelho de análise de fluorescência de ultravioleta usado na presente invenção, portanto, é preferível fornecer oxigênio puro, de modo que a diferença entre a concentração de oxigênio no oxigênio puro fornecido ao forno de aquecimento indutivo de alta frequência e a concentração de oxigênio no gás contendo SO2 produzido pela combustão da amostra não seja mais do que 10% em volume, concretamente a concentração de oxigênio no gás contendo SO2 produzido pela combustão da amostra não é menos do que 90% em volume, a fim de minimizar a má influência do oxigênio antes mencionada. Uma vez que, quando a amostra entra em combustão, a concentração de oxigênio no gás contendo SO2 é reduzida pela formação de gás que não oxigênio quando comparado com o oxigênio puro fornecido ao forno de aquecimento indutivo de alta frequência mas, se a concentração de oxigênio no gás contendo SO2 após a combustão constitui não menos do que 90% em volume, a alteração na intensidade de fluorescência pela variação da concentração de oxigênio se torna pequena e a quantidade de SO2 pode ser medido com precisão.

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14/22 [00042] De forma que um tempo de obtenção de gás contendo SO2 produzido no forno de aquecimento indutivo de alta frequência 3 pelo analisador de fluorescência de ultravioleta 6 se torne curto para reduzir o tempo necessário para análise e, ainda, impedir que o SO2 resultante seja retido no aparelho, é desejável que seja assegurada uma taxa de fluxo de oxigênio puro não abaixo de um valor predeterminado. No entanto, se a taxa de fluxo de oxigênio puro é muito grande, a concentração de SO2 no gás contendo SO2 diminui, deteriorando a precisão de medição ou frequência de entupimento do filtro de poeira 4 à medida que a poeira aumenta, de modo que é preferível que a taxa de fluxo de oxigênio puro seja ajustada adequadamente, dependendo do tamanho do aparelho de análise.

[00043] No método de fluorescência de ultravioleta, a amostra a ser medida é queimada por meio de aquecimento indutivo de alta frequência na atmosfera de oxigênio puro durante um curto período de tempo conforme mencionado acima, de modo que o S incluído na amostra possa ser oxidado em SO2 rápida e suficientemente. Além disso, o gás contendo SO2 produzido pela combustão da amostra é analisado por meio do método de fluorescência de ultravioleta substancialmente livre de fundo, de modo que o S incluído na amostra possa ser analisado por meio do método de fluorescência de ultravioleta em alta precisão.

[00044] Agora, quando o método de análise de S da invenção é aplicado à análise da amostra tirada do metal quente em pelo menos um estágio antes, durante e após o tratamento de dessulfurização do metal quente, a concentração de S no metal quente pode ser medida rapidamente e em alta precisão, de modo que o final da dessulfurização ou dessulfurização adicional é julgada quando de determinação precisa da concentração de S no metal quente. Alternativamente, é possível determinar as condições de dessulfurização subsequentes e, consequentemente, é possível controlar com precisão a concentração

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S no metal quente após o tratamento de dessulfurização. Além disso, a eficiência de dessulfurização pode ser calculada com precisão ao determinar com precisão a concentração de S após o tratamento de dessulfurização, de modo que há um efeito de que a dessulfurização em cargas subsequentes pode ser realizada de forma eficiente.

[00045] Além disso, uma maneira para tirar uma amostra de ferro gusa do metal quente submetido à medição pelo método de fluorescência de ultravioleta não está particularmente limitada, mas um método definido, por exemplo, na JIS G0417, apêndice 3, pode ser usado. No último método, uma amostra para análise pode ser obtida muito simplesmente fundindo o metal quente tirado com uma colher ou similar sobre uma placa de ferro limpa para solidificar em gotas e, em seguida, pulverizando-as em um tamanho de cerca de 1 a 2 mm, com um martelo ou similar.

[00046] Na invenção, o preparo da amostra é fácil e a medição pode ser realizada rapidamente, de modo que valores analíticos podem ser obtidos dentro de 3 minutos após a amostragem de metal quente. EXEMPLO 1 [00047] A FIG. 2 mostra uma comparação dos resultados analisados sobre a concentração de S quando amostras com diferentes concentrações de S tiradas do metal quente após tratamento de dessulfurização com KR são analisadas usando um método espectrofotométrico com azul de metileno após separação de hidrossulfureto definido na JIS G1215-3 (2010) (daqui em diante abreviado como método espectrofotométrico), um método de fluorescência de raios X, definido na JIS G1256 (1997) e um método de fluorescência de ultravioleta da invenção. O método espectrofotométrico geralmente leva cerca de várias horas de análise, mas é um método de análise a úmido com uma alta precisão. No eixo horizontal da FIG. 2 estão apresentados os valores de análise de S obtidos por meio do método espectrofotométrico

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16/22 como padrão, enquanto que os valores de análise de S obtidos pelo método de fluorescência de raios X e o método de fluorescência de ultravioleta da invenção são mostrados no eixo vertical da mesma para comparação. Conforme pode ser visto a partir da FIG. 2, os valores de análise de S obtidos por meio do método de fluorescência de ultravioleta da invenção são muito coincidentes com os valores da análise de S obtidos pelo método espectrofotométrico, enquanto quase todos os valores da análise de S obtidos pelo método de fluorescência de raios X são grandemente divergentes dos valores de análise de S obtidos pelo método espectrofotométrico e, portanto, a precisão é pobre.

[00048] Isto significa que o final da dessulfurização pode ser julgado precisamente porque a concentração de S pode ser medida pelo método de fluorescência de ultravioleta da invenção em uma precisão maior do que aquela do método de fluorescência de raios X convencional, mesmo após pré-tratamento de metal quente.

EXEMPLO 2 (Exemplo da Invenção 1) [00049] Após o metal quente que escoa de um alto-forno e tendo uma concentração S de 0,030-0,032% em massa ser acomodado em uma panela de fundição de metal quente, dessulfurização de metal quente é realizada de forma a reduzir a concentração de S para não mais de 0,002% em massa (aceitação: não mais de 0,0024% em massa) com um aparelho de dessulfurização do tipo agitação mecânica de uso comum (KR). Além disso, a concentração de S após o escoamento é um valor medido pelo método de fluorescência de raios X definido na JIS G1256 (1997) e a dessulfurização é realizada carregando um agente de dessulfurização composto principalmente de CaO sobre uma superfície de metal quente na panela de fundição de metal quente em uma quantidade de 10 kg por 1 tonelada de metal quente e girando um impulsor de KR no metal quente por um tempo determinado. Após

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17/22 o lapso de tempo determinado, a rotação do impulsor é parada e a concentração de S no metal quente é determinada por meio de análise de uma amostra tirada do metal quente com o método de fluorescência de ultravioleta da invenção. Em seguida, uma quantidade extraadequada do agente de dessulfurização é adicionada, de modo que a concentração de S após a dessulfurização seja de 0,0020% em massa com base no valor de análise de S e, posteriormente, o impulsor é novamente girado no metal quente durante 2 minutos para concluir a dessulfurização.

(Exemplo da Invenção 2) [00050] Após o metal quente que escoa do alto-forno e tendo uma concentração de S de 0,030-0,032% em massa ser colocado em uma panela de fundição de metal quente da mesma maneira conforme o Exemplo da Invenção 1, dessulfurização de metal quente é realizada de forma a reduzir a concentração de S para não mais de 0,002% em massa (aceitação: não mais de 0,0024% em massa) com o mesmo KR conforme no Exemplo da Invenção 1. Além disso, a concentração de S após escoamento é um valor analisado pelo método de fluorescência de ultravioleta da invenção e a dessulfurização é realizada carregando o agente de dessulfurização composto principalmente de CaO sobre uma superfície de metal quente na panela de fundição de metal quente e rotação do impulsor de KR no metal quente durante um determinado tempo e a rotação do impulsor é interrompida para terminar a dessulfurização. E, também, o agente de dessulfurização é carregado de forma a que a concentração de S após a dessulfurização seja de 0,0020% em massa com base no valor de S analisado pelo método de fluorescência de ultravioleta.

(Exemplo Comparativo) [00051] Após o metal quente escoar do alto-forno e tendo uma concentração de S de 0,030-0,032% em massa ser colocado em uma paPetição 870190124662, de 28/11/2019, pág. 24/41

18/22 nela de fundição de metal quente também Invenção Exemplo 1, dessulfurização de metal quente é realizada de forma a reduzir a concentração de S para não mais de 0,002% em massa (aceitação: não mais de 0,0024% em massa) com o mesmo KR conforme no Exemplo da Invenção 1. Além disso, a concentração de S após a derivação é um valor medido pelo método de fluorescência de raios X definido na JIS G1256 (1997) e a dessulfurização é realizada carregando o agente de dessulfurização composto principalmente de CaO sobre uma superfície de metal quente na panela de fundição de metal quente e rotação do impulsor de KR no metal quente durante um determinado tempo e a rotação do impulsor é interrompida ao final da dessulfurização. E, também, o agente de dessulfurização é carregado de forma que a concentração de S após a dessulfurização seja de 0,0020% em massa com base no valor de S analisado pelo método de fluorescência de raios X. [00052] Em cada um do Exemplo da Invenção 1, Exemplo da Invenção 2 e Exemplo Comparativo, uma amostra é retirada da panela de fundição de metal quente ao final da dessulfurização para analisar a concentração de S na amostra por meio do método espectrofotométrico definido na JIS G1215-3. Sob as condições do Exemplo da Invenção 1, Exemplo da Invenção 2 e Exemplo Comparativo, a dessulfurização é realizada durante 35 cargas no Exemplo da Invenção 1, 33 cargas no Exemplo da Invenção 2 e 41 cargas no Exemplo Comparativo, respectivamente e, em seguida, a concentração de S na amostra é analisada para determinar uma proporção de falha no critério de aceitação/rejeição (não mais de 24 ppm em massa) (número de carga de falha de S/número total de carga x 100 (%)) e os respectivos resultados são mostrados na Tabela 1.

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Tabela 1

	Método de análise e estágio de análise da concentração de S	Proporção de falha de S (%)
Antes de dessulfurização	Durante dessulfuriza- ção	Após dessulfurização
Exemplo de Invenção 1	Método de fluorescência de raios X	Método da invenção	Método espectrofotométrico	0,0
Exemplo de Invenção 2	Método da invenção	-	Método espectrofotométrico	3,0
Exemplo Comparati- vo	Método de fluorescência de raios X	-	Método espectrofotométrico	9,8

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20/22 [00053] Conforme pode ser visto a partir da Tabela 1, a falha de concentração de S após a dessulfurização do metal quente pode ser grandemente reduzida através da análise de concentração de S no metal quente pelo método de fluorescência de ultravioleta da invenção em pelo menos um estágio antes e durante a dessulfurização como o pré-tratamento de metal quente e refletindo os resultados analisados à subsequente dessulfurização.

EXEMPLO 3 (Exemplo da Invenção) [00054] Após o metal quente escoar do alto-forno e tendo uma concentração de S de 0,030 - 0,032% em massa ter escoado em uma panela de fundição de metal quente da mesma maneira conforme no Exemplo da Invenção 1 do Exemplo 2, dessulfurização de metal quente é realizada de forma a reduzir a concentração de S para não mais do que 0,002% em massa (aceitação: não mais do que 0,0024% em massa) com o mesmo KR conforme no Exemplo da Invenção 1 do Exemplo 2. Metal quente tendo um valor de análise de 22 - 24 ppm em massa por meio de análise de ferro gusa após a dessulfurização com o método de fluorescência de ultravioleta da presente invenção é submetido a refino por descarburização em um conversor para obter aço fundido de cerca de 300 toneladas e, em seguida, o aço fundido é escoado para uma panela de fundição para analisar rapidamente concentração de S no aço fundido na panela de fundição por meio do método de fluorescência de ultravioleta.

(Exemplo Comparativo) [00055] Após o metal quente escoar do alto-forno e tendo uma concentração de S de 0,030 - 0,032% em massa ter escoado em uma panela de fundição de metal quente da mesma maneira conforme no Exemplo da Invenção 1 do Exemplo 2, dessulfurização de metal quente é realizada de forma a reduzir a concentração de S para não mais

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21/22 do que 0,002% em massa (aceitação: não mais do que 0,0024% em massa) com o mesmo KR conforme no Exemplo da Invenção 1 do Exemplo 2. Metal quente tendo um valor de análise de 22 - 24 ppm em massa por meio de análise de ferro gusa após a dessulfurização com o método de fluorescência de raios X é submetido a refino por descarburização em um conversor para obter aço fundido de cerca de 300 toneladas e, em seguida, o aço fundido é escoado para uma panela de fundição para analisar rapidamente concentração de S no aço fundido na panela de fundição por meio do método de fluorescência de ultravioleta.

[00056] A dessulfurização de metal quente no Exemplo da Invenção e Exemplo Comparativo acima é realizada durante 20 cargas, respectivamente, e os resultados da análise de S no aço fundido resultante após escoamento são verificados com um critério de aceitação/rejeição (não mais de 34 ppm em massa) para determinar uma proporção de falha (número de carga de falha de S/número total de carga x 100 (%)). Como um resultado, todas as cargas são aceitas no Exemplo da Invenção, enquanto três cargas são rejeitadas no Exemplo Comparativo. Em virtude disso, é necessário que dessulfurização adicional de tais cargas rejeitadas seja realizada no refino secundário e uma interrupção de etapa ocorre.

[00057] A partir dos resultados acima, confirmou-se que, uma vez que o valor de análise preciso é obtido por meio de análise da concentração de S no metal quente após dessulfurização do metal quente por meio do método de análise de fluorescência de ultravioleta da invenção, falha acidental de S quando de escoamento do conversor pode ser evitada mediante a adição de um valor esperado de captação de S quando de refino no conversor de tal valor de análise. Além disso, uma vez que a concentração de S na amostra de aço fundido após o escoamento é separadamente analisada por meio do método espectrofo

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22/22 tométrico, o resultado analisado é coincidente com o resultado rapidamente analisado por meio do método de fluorescência de ultravioleta. Além disso, a quantidade de captação de S quando de refino por descarburização no conversor é avaliada em cerca de 7 ppm em massa.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL [00058] Embora o acima seja explicado em relação à análise da concentração de S no metal quente durante dessulfurização, a técnica da presente invenção não está limitada a tal campo e pode ser aplicada à medição da concentração de S em outros metais não combustíveis e é aplicável ao refino, por exemplo, de ferro-níquel.

LISTAGEM DE REFERÊNCIA

1: Aparelho de análise de fluorescência de ultravioleta

2: meio de fornecimento de oxigênio puro

21: tubulação de fornecimento de oxigênio puro

22: controlador de fluxo

3: forno de aquecimento indutivo de alta frequência

31: cadinho de cerâmica

32: bobina

4: filtro de poeira

5: amostra

6: analisador de fluorescência de ultravioleta

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para dessulfurização de metal quente através de análise da concentração de S em uma amostra (5) tirada do metal quente em pelo menos um estágio antes, durante e após o tratamento de dessulfurização do metal quente e realização de subsequente dessulfurização ou julgamento do final de dessulfurização ou determinação de subsequentes condições de dessulfurização com base em um valor de concentração de S analisado, caracterizado pelo fato de que a concentração de S é analisada por meio de um método que compreende uma etapa de aquecimento por indução de alta frequência de oxidação da amostra (5) sob um aquecimento por indução de alta frequência em uma atmosfera de oxigênio puro, que possui uma concentração de oxigênio não inferior a 99,5% em volume, de modo a proporcionar uma concentração de oxigênio no contendo gás contendo SO2 produzido por combustão da amostra (5) de pelo menos 90% em volume, para converter S no metal quente em SO2 e uma etapa de análise do gás contendo SO2 gerado na etapa de aquecimento por indução de alta frequência através de um método de fluorescência de ultravioleta a fim de quantificar a concentração de S na amostra (5).
2. Método para dessulfurização de metal quente de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a concentração alvo de S na dessulfurização não é mais do que 0,003% em massa.