BR112014023560B1

BR112014023560B1 - Método para refino de metal quente em conversor

Info

Publication number: BR112014023560B1
Application number: BR112014023560-0A
Authority: BR
Inventors: Kenji Nakase; Yukio Takahashi; Naoki Kikuchi; Goro Okuyama; Shingo Sato; Yuichi Uchida; Yuji Miki
Original assignee: Jfe Steel Corporation
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2013-03-25
Publication date: 2020-02-18
Also published as: EP2808407A1; EP2808407B1; US9957581B2; JP6036172B2; CN104245965B; KR20140133602A; TR201808805T4; EP2808407A4; KR101684378B1; US20150020648A1; JP2013227650A; IN2014DN07088A; TW201343922A; TWI544082B; CN104245965A; WO2013145686A1

Abstract

resumo patente de invenção: "método para refino de metal quente em conversor". a presente invenção refere-se a um método para o refino de metal quente em um conversor que é usado durante a formação de chamas pelo uso de um queimador em uma porção de extremidade de ponta de uma lança de sopro a quente, o uso do calor das chamas no metal quente, e o refino de desfosforização e descarbonização do metal quente no conversor. uma lança de sopro de topo (3), compreendendo um percurso de fluxo de suprimento de pó de refino, um percurso de fluxo de suprimento de gás de oxidação de combustão e um percurso de fluxo de suprimento de gás de oxidação de refino, é usada para o suprimento de um ou mais tipos de pó de refino (29) dentre um meio de solvente baseado em cal, óxido de ferro e um material combustível e gás combustível ou um gás no qual o gás combustível é misturado com gás inerte como um gás de transporte do percurso de fluxo de suprimento de pó de refino para uma superfície de banho de metal quente.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO PARA REFINO DE METAL QUENTE EM CONVERSOR.

Campo Técnico [1] A presente invenção refere-se a métodos para refino de metal quente (também denominado ferro fundido) em um conversor ao soprar um gás de oxidação de refino a partir de uma lança de sopro de topo no metal quente para desfosforizar ou descarbonizar o metal quente. Especificamente, a presente invenção se refere a um método para refino de metal quente, enquanto se forma uma chama na extremidade de entrada de uma lança de sopro de topo para aumento da temperatura do metal quente com o calor sensível de um pó aquecido pela chama ou com o calor de combustão de um material combustível queimado pela chama, de modo que o teor de uma fonte de ferro frio, tal como sucata de ferro e aço, possa ser aumentado.

[2] Técnica Antecedente [3] Recentemente, a redução de emissões de gás CO2 tem sido uma questão importante em processos de fabricação de ferro para proteção ambiental, e tentativas foram feitas para aumento do teor de fontes de ferro frio (fontes de ferro à temperatura comum) usadas como fontes de ferro em processos de fabricação de ferro. Isto é, foram feitas tentativas de redução do teor de metal quente. Na fabricação de produtos de aço, a fabricação de metal quente em um alto-forno envolve a redução e a fusão de minério de ferro, o que requer energia consideravelmente e produz enormes emissões de CO2. Em contraste, as fontes de ferro frio apenas requerem o calor de fusão; portanto, o uso de fontes de ferro frio em processos de fabricação de aço reduz o consumo de energia pelo calor de redução de minério de ferro e também reduz as emissões de CO₂. Os exemplos de fontes de ferro frio incluem sucata de ferro e aço, ferro gusa frio e ferro de redução direta.

[4] Um processo de fabricação de aço fundido usando uma

2/32 combinação de um alto-forno e um conversor, contudo, tem uma capacidade limitada para fusão de uma fonte de ferro frio, porque as fontes de calor para fusão das fontes de ferro frio são o calor sensível de metal quente e o calor de combustão de carbono e silício no metal quente por oxidação. Recentemente, o middleware também foi desfosforizado como um pré-tratamento, o que é desvantajoso para a fusão de fontes de ferro frio. Uma etapa adicional de desfosforização diminui a temperatura do metal quente e também diminui os teores de carbono e silício no metal quente, conforme eles são oxidados durante uma desfosforização. Uma desfosforização de metal quente é uma etapa de refino para remoção de fósforo de metal quente em um processo de fabricação de aço, enquanto se minimiza uma reação de descarbonização de antemão, antes de o metal quente ser descarbonizado em um conversor.

[5] Assim sendo, muitas soluções foram propostas para aumento da margem térmica de metal quente durante a desfosforização ou descarbonização do metal quente, de modo que o teor de fontes de ferro frio possa ser aumentado. Por exemplo, a Literatura de Patente 1 propõe um método em que metal quente é desfosforizado como um pré-tratamento, enquanto uma fonte de carbono é adicionada à escória resultante e é queimada pelo sopro de uma fonte de oxigênio na escória para a transferência do calor de combustão para o metal quente.

[6] A Literatura de Patente 2 propõe um método no qual um meio de transferência de calor, tais como ferro e pó de sucata de aço, pó de liga de ferro, ou pó de cal virgem, é suprido em conjunto com gás oxigênio a partir de uma lança de sopro de topo para o metal quente em um vaso de refino, por exemplo, durante a descarbonização do metal quente ou a redução de fusão redutora de ferro ou cromo. Este método controla a taxa de combustão secundária no vaso de refino na faixa de 10% a 55% para a transferência de calor de combus

3/32 tão secundária para o meio de transferência de calor, desse modo se aquecendo o metal quente com o meio de transferência de calor aquecido pelo calor de combustão secundária.

[7] A Literatura de Patente 3 propõe um método para descarbonização de metal quente em um conversor usando-se uma lança de sopro de topo tendo uma estrutura de tubo quíntupla tendo orifícios principais servindo como orifícios de ejeção de gás oxigênio e um orifício auxiliar servindo como um orifício de suprimento de fluxo. O orifício auxiliar é independente do canal de suprimento para o gás oxigênio a ser ejetado a partir do orifício principal, e um gás combustível, gás oxigênio e um fluxo de refino pode ser simultaneamente ejetado a partir do orifício auxiliar. Enquanto jatos de gás oxigênio a partir dos orifícios principais são mantidos longe de cada outro, uma chama é formada na extremidade de entrada do orifício auxiliar independentemente dos jatos de gás oxigênio. O fluxo de refino passa através da chama, o que promove a formação de escória do fluxo de retorno.

[8]

Lista de Citação [9]

Literatura de Patente [10] [PTL 1] Publicação de

Pedido de

Patente

Não

Examinada

Japonesa N° 9-20913 [11] [PTL 2] Publicação de

Pedido de

Patente

Não

Examinada

Japonesa N° 2001-323312 [12] [PTL 3] Publicação de

Pedido de

Patente

Não

Examinada

Japonesa N°11-80825 [13] Sumário da Invenção [14] Problema Técnico [15] As técnicas acima na técnica relacionada, contudo, têm os problemas a seguir.

[16] Especificamente, a técnica na Literatura de Patente 1 tem um problema pelo fato de a adição de uma fonte de carbono à escória

4/32 resultante, o que aumenta a temperatura do metal quente, contamina o metal quente com enxofre a partir da fonte de carbono e, assim, aumenta a concentração de enxofre do metal quente. Esta técnica também tem um problema pelo fato de requerer tempo suficiente para queimar a fonte de carbono, o que resulta em um tempo de fino estendido, uma produtividade diminuída e custos aumentados de fabricação. Esta técnica também tem um problema pelo fato de a combustão da fonte de carbono aumentar as emissões de gás CO2.

[17] A técnica de Literatura de Patente 2 requer que a taxa de combustão secundária seja controlada, dependendo da taxa de suprimento do meio de transferência de calor. Como o meio para implementação deste controle, a Literatura de Patente 2 expõe um método para ajuste da altura da lança de sopro de topo, enquanto se determina a taxa de combustão secundária com base na análise da composição do gás de exaustão. Em geral, uma altura de lança maior aumenta a quantidade de gás atmosférico conversor (principalmente gás CO) acompanhado por um jato de gás oxigênio a partir da lança de sopro de topo e, portanto, aumenta a taxa de combustão secundária; uma altura de lança menor diminui a taxa de combustão secundária. Assim, aumentar a taxa de combustão secundária como na técnica de Literatura de Patente 2 causa um problema pelo fato de atenuar o jato de gás oxigênio e, assim, diminui a taxa de descarbonização, o que resulta em um tempo de descarbonização estendido, produtividade diminuída e custos aumentados de fabricação. A altura de lança é a distância entre a extremidade de entrada de uma lança de sopro de topo e a superfície de metal quente em um conversor em inatividade.

[18] A técnica da Literatura de Patente 3 usa uma lança de sopro de topo que tem uma estrutura de tubo quíntuplo tendo um canal para gás oxigênio de orifício auxiliar e um agente de refino, um canal para um gás combustível, um canal para um gás oxigênio de orifício

5/32 principal, um canal de suprimento para água de resfriamento, e um canal de descarga para água de resfriamento. O canal para gás oxigênio de orifício auxiliar e o agente de refino e o canal para o gás combustível se encontram na extremidade de entrada da lança para formar uma chama de combustão. O gás oxigênio de orifício auxiliar e o agente de refino se misturam na porção superior da lança. Um gás inerte, tal como gás argônio, é usado como um gás de transporte para o agente de refino, conforme ele se misturar com o gás oxigênio de orifício auxiliar.

[19] Isto é, na técnica de Literatura de Patente 3, os materiais que passam através do canal para o gás oxigênio de orifício auxiliar e o agente de refino são gás oxigênio, o gás inerte e o agente de refino. Um problema com esta técnica é que ambos o agente de refino (tal como óxido de ferro, minério de ferro ou pó de aciaria), o qual contém metais e carbono, e gás oxigênio passam através do mesmo canal. Embora a técnica da Literatura de Patente 3 seja efetiva no aumento da temperatura de metal quente, o agente de refino pode se aquecer ou queimar no canal na lança, conforme causa centelhas a partir de atrito na parede de canal (usualmente feita de aço) ou parcialmente reage com o gás oxigênio durante a passagem através do canal. Assim, esta técnica é desvantajosa em termos de gerenciamento de segurança de equipamento.

[20] Tendo em vista o antecedente precedente, um objetivo da presente invenção é prover um método para refino de metal quente em um conversor pelo sopro de um gás de oxidação de refino no metal quente a partir de uma lança de sopro de topo para desfosforização ou descarbonização do metal quente no conversor, enquanto forma uma chama de queimador na extremidade de entrada da lança de sopro de topo para a transferência do calor da chama para o metal quente no conversor, o método provendo uma eficiência de transferência de calor

6/32 alta e produtividade, sem o risco de aquecimento ou combustão no canal na lança de sopro de topo, de modo que o teor de uma fonte de ferro frio, tal como sucata de ferro e aço, possa ser aumentado.

[21] Solução para o Problema [22] A presente invenção, a qual é dirigida à resolução dos problemas precedentes, é resumida conforme se segue.

[23] (1) Método para refino de metal quente em um conversor usando uma lança de sopro de topo que tem um canal de suprimento de pó de refino, um canal de suprimento de gás de oxidação de combustão, e um canal de suprimento de gás de oxidação de refino que são separados de cada outro, inclui o suprimento de pelo menos um dentre um fluxo baseado em cal, óxido de ferro e um material combustível a partir do canal de suprimento de pó de refino para uma superfície do metal quente no conversor usando um gás combustível ou uma mistura do gás combustível e de um gás inerte como um gás de transporte, enquanto se supre um gás de oxidação de combustão a partir do canal de suprimento de gás de oxidação de combustão para a formação de uma chama com o gás de oxidação de combustão e o gás combustível abaixo de uma extremidade de entrada da lança de sopro de topo, e o suprimento de um gás de oxidação de refino a partir do canal de suprimento de gás de oxidação de refino para a superfície do metal quente no conversor.

[24] (2) Método para refino de metal quente em um conversor, de acordo com o Item (1), em que a fração em volume do gás combustível no gás de transporte é de 10% ou mais.

[25] (3) Método para refino de metal quente em um conversor, de acordo com o Item (1) ou (2), em que a vazão do gás de oxidação de combustão suprido a partir do canal de suprimento de gás de oxidação de combustão é ajustada, dependendo da taxa de suprimento de um material combustível suprido a partir do gás de suprimento de

7/32 pó de refino, de modo que o material combustível seja completamente queimado.

[26] Efeitos Vantajosos da Invenção [27] De acordo com a presente invenção, pelo menos um dentre o fluxo baseado em cal, óxido de ferro e um material combustível é suprido como o pó de refino a partir da lança de sopro de topo até a superfície do metal quente no conversor usando-se um gás combustível ou uma mistura do gás combustível e de um gás inerte como o gás de transporte. Isto evita o aquecimento ou a combustão do pó de refino nos canais da lança de sopro de topo, mesmo se o pó de refino adicionado contiver um metal ou carbono.

[28] Devido ao fato de o gás de transporte conter um gás combustível, o pó de refino passa através de uma chama formada abaixo da extremidade de entrada da lança de sopro de topo pela combustão do gás combustível, e o calor da chama é eficientemente transferido para o pó de refino. Dentre os pós de refino, um fluxo à base de cal e óxido de ferro, os quais são não combustíveis, são aquecidos à alta temperatura. Estes pós de refino transferem o calor da chama para o metal quente. Dentre os pós de refino, um material combustível é eficientemente queimado para aumento da temperatura da chama. O calor da chama com temperatura aumentada é transferido para o metal quente.

[29] Como resultado, o metal quente tem uma margem térmica maior, o que permite que o teor de uma fonte de ferro frio, tal como sucata de ferro e aço, seja aumentado na desfosforização ou na descarbonização do metal quente em um conversor.

[30] Breve Descrição dos Desenhos [31] A figura 1 é uma vista em corte esquemática que ilustra um equipamento de conversor de exemplo 1 usado para a prática da presente invenção.

8/32 [32] A figura 2 é uma vista em corte longitudinal aumentada esquemática de uma lança de sopro de topo mostrada na figura 1.

[33] A figura 3 é um gráfico que mostra a temperatura de chama medida com frações em volume variáveis de um gás combustível em um gás de transporte.

[34] A figura 4 é um gráfico que mostra a relação entre o teor do gás combustível no gás de transporte e o teor de escória de ferro e aço.

[35] Descrição de Modalidades [36] A presente invenção será descrita especificamente, agora.

[37] A presente invenção é dirigida a processos de refino de oxidação, em que um gás de oxidação de refino é suprido a partir de uma lança de sopro de topo para o metal quente em um conversor. Os processos de refino de oxidação usados atualmente incluem uma desfosforização de metal quente e uma descarbonização de metal quente. A presente invenção pode ser aplicada à desfosforização de metal quente ou à descarbonização de metal quente. Neste caso, uma descarbonização de metal quente pode ser realizada usando-se o metal quente desfosforizado como um pré-tratamento de antemão ou um metal quente não desfosforizado. A presente invenção pode ser aplicada também à desfosforização de metal quente e, então, à descarbonização do metal quente desfosforizado em um conversor. Os exemplos de gases de oxidação de refino incluem gás oxigênio (oxigênio comercialmente puro), ar enriquecido com oxigênio, e uma mistura de gás oxigênio e de um gás nobre. Tipicamente, o gás oxigênio é usado.

[38] O metal quente usado na presente invenção é um metal quente fabricado em um alto-forno. O metal quente é transferido para um vaso de transferência de metal quente, tal como uma panela de metal quente ou um carro-torpedo, e é transportado para um conversor para desfosforização ou um descarbonização. Se a presente invenção

9/32 for aplicada a uma desfosforização, é preferido mover o silício a partir do metal quente (referido como “dessilicificação de metal quente”) de antemão, antes de uma desfosforização, para redução do teor de silício do metal quente para 0,20% em massa ou menos, mais preferencialmente, 0,10% em massa ou menos. Isto permite uma desfosforização de forma eficiente de metal quente usando-se uma quantidade menor de fluxo à base de cal. Após uma dessilicificação, a escória formada durante uma dessilicificação é descarregada antes de uma desfosforização. Deve ser entendido que a presente invenção também pode ser aplicada à desfosforização de metal quente ainda a ser dessilicificado.

[39] A presente invenção será agora descrita usando desfosforização de metal quente como um exemplo.

[40] Embora o metal quente possa ser desfosforizado em um vaso de transferência de metal quente, tal como uma panela de metal quente ou um carro-torpedo, ele pode ser agitado de forma mais vagarosa em um conversor, porque tem maior borda livre (a distância entre a superfície do metal quente no vaso de refino e a extremidade de topo do vaso de refino) do que um vaso de transferência de metal quente. O metal quente agitado vigorosamente não apenas tem uma capacidade maior para fusão de uma fonte de ferro frio, mas também pode ser rapidamente desfosforizado usando-se uma quantidade menor de fluxo à base de cal. Na presente invenção, a desfosforização de metal quente é realizada usando-se um conversor como um vaso de refino.

[41] A figura 1 é uma vista em corte esquemática que ilustra o equipamento de conversor de exemplo 1 usado para a prática da presente invenção, e a figura 2 é uma vista em corte longitudinal aumentada esquemática de uma lança de sopro de topo 3 mostrada na figura

1. Nesta modalidade, uma lança de sopro de topo 3 tendo uma estrutura de tubo sêxtuplo é ilustrada como uma lança de sopro de topo de

10/32 exemplo.

[42] Conforme mostrado na figura 1, o equipamento de conversor 1 usado para desfosforização de acordo com a presente invenção inclui um corpo de conversor 2 composto por um invólucro de aço 4 e a lança de sopro de topo 3, a qual é inserida no corpo de conversor 2 e a qual é verticalmente móvel. Um orifício de corrida 6 a partir do que um metal quente 26 corre após uma desfosforização é provido no topo do corpo de conversor 2. Uma pluralidade de ventaneiras de sopro de fundo 7 a partir do que um gás de agitação 28 é ejetado é provida no fundo do corpo de conversor 2. Estas ventaneiras de sopro de fundo 7 são conectadas a um tubo de entrada de gás 8.

[43] A lança de sopro de topo 3 se conectou a um tubo de suprimento de pó de refino 9 através do qual um pó de refino 29 é suprido em conjunto com um gás de transporte, um tubo de suprimento de gás combustível 10 através do qual um gás combustível é suprido, um tubo de suprimento de gás de oxidação de combustão 11 através do qual um gás de oxidação de combustão para combustão do gás combustível é suprido, e um tubo de suprimento de gás de oxidação de refino 12 através do qual um gás de oxidação de refino é suprido. Também são conectados à lança de sopro de topo 3 um tubo de suprimento de água de resfriamento (não mostrado), através do qual a água de resfriamento para resfriamento da lança de sopro de topo 3 é suprida, e um tubo de descarga de água de resfriamento (não mostrado) através do qual a água de resfriamento é descarregada.

[44] O pó de refino 29 é pelo menos um dentre um fluxo à base de cal, óxido de ferro e um material combustível. O gás de transporte para alimentação do pó de refino 29 é um gás combustível, tal como gás propano, gás natural liquefeito ou gás de forno de coque, o que é usado sozinho ou como uma mistura com um gás inerte, tal como gás nitrogênio ou gás argônio. O gás combustível suprido através do tubo

11/32 de suprimento de gás combustível 10 é, por exemplo, gás propano, gás natural liquefeito ou gás de forno de coque. O gás de oxidação de combustão suprido através do tubo de suprimento de gás de oxidação de combustão 11 para combustão do gás combustível é, por exemplo, gás oxigênio, ar enriquecido com oxigênio, ou ar.

[45] Embora o tubo de suprimento de gás combustível 10 seja conectado à lança de sopro de topo 3 na figura 1, a instalação do tubo de suprimento de gás combustível 10 não é essencial para a prática da presente invenção. A instalação do tubo de suprimento de gás combustível 10 não é necessária, se todo o gás combustível requerido para a formação da chama alvo puder ser suprido como o gás de transporte através do tubo de suprimento de pó de refino 9. No exemplo ilustrado na figura 1, o gás de oxidação de combustão e o gás de oxidação de refino são gás oxigênio.

[46] Embora o gás combustível possa ser substituído por um combustível líquido de hidrocarboneto, tal como um óleo combustível pesado ou querosene, um gás combustível (combustível gasoso) é usado como o combustível na presente invenção, porque um combustível líquido poderia entupir, por exemplo, os bocais nas saídas dos canais. O uso de um combustível gasoso não apenas evita um entupimento de bocal, mas também facilita o controle da taxa de suprimento. Uma outra vantagem é que uma extinção de chama pode ser evitada, porque um combustível gasoso inflama rapidamente.

[47] A outra extremidade do tubo de suprimento de pó de refino 9 é conectada a um distribuidor 13 contendo o pó de refino 29. O distribuidor 13 é conectado a um tubo de suprimento de gás de transporte de pó de refino 9A. O tubo de suprimento de gás de transporte de pó de refino 9A é suprido com o gás combustível apenas ou com uma mistura do gás combustível e do gás inerte. Isto é, o gás combustível e a mistura do gás combustível e do gás inerte suprida através do tubo

12/32 de suprimento de gás de transporte de pó de refino 9A para o distribuidor 13 funciona como o gás de transporte para o pó de refino 29 contido no distribuidor 13. O pó de refino 29 contido no distribuidor 13 pode ser suprido através do tubo de suprimento de pó de refino 9 para a lança de sopro de topo 3 e é soprado a partir da extremidade de entrada da lança de sopro de topo 3 para o metal quente 26.

[48] As vazões do gás combustível e do gás inerte supridos para o tubo de suprimento de gás de transporte de pó de refino 9A podem ser controladas, cada uma, com uma válvula de controle de fluxo (não mostrada). Na presente invenção, o gás de transporte para o pó de refino 29 é o gás combustível apenas ou uma mistura do gás combustível e do gás inerte, e não o gás inerte apenas. O tubo de suprimento de gás de transporte de pó de refino 9A é diretamente conectado ao tubo de suprimento de pó de refino 9 e tem uma válvula de fechamento 34 que pode ser aberta e fechada para diretamente suprir o gás combustível ou o gás inerte para a lança de sopro de topo 3, sem alimentação do pó de refino 29. A válvula de fechamento 34 é fechada, quando o pó de refino 29 é alimentado.

[49] A lança de sopro de topo 3, tendo uma estrutura de tubo sêxtuplo, ilustrada na figura 2 como uma lança de sopro de topo de exemplo usada na presente invenção, inclui um corpo de lança cilíndrico 14 e uma ponta de lança 15 feitos de um fundido de cobre e conectada à extremidade de fundo do corpo de lança 14, por exemplo, por soldagem. O corpo de lança 14 é composto por seis tubos de aço concêntricos, isto é, um tubo sêxtuplo, incluindo um tubo mais interno

20, um tubo de divisória 21, um tubo interno 22, um tubo médio 23, um tubo externo 24 e um tubo mais externo 25. O tubo de suprimento de pó de refino 9 se comunica com o tubo mais interno 20. O tubo de suprimento de gás combustível 10 se comunica com o tubo de divisória

21. O tubo de suprimento de gás de oxidação de combustão 11 se

13/32 comunica com o tubo interno 22. O tubo de suprimento de gás de oxidação de refino 12 se comunica com o tubo médio 23. O tubo de suprimento de água de resfriamento e o tubo de descarga de água de resfriamento se comunicam com o tubo externo 24 ou o tubo mais externo 25. Isto é, o pó de refino 29 passa através do tubo mais interno 20 em conjunto com o gás de transporte. O gás combustível, tal como gás propano, passa através do espaço entre o tubo mais interno 20 e o tubo de divisória 21. O gás de oxidação de combustão passa através do espaço entre o tubo de divisória 21 e o tubo interno 22. O gás de oxidação de refino passa através do espaço entre o tubo interno 22 e o tubo médio 23. O espaço entre o tubo médio 23 e o tubo externo 24 e o espaço entre o tubo externo 24 e o tubo mais externo 25 formam o canal de suprimento de água de resfriamento ou o canal de descarga de água de resfriamento. Um dentre o espaço entre o tubo médio 23 e o tubo externo 24 e o espaço entre o tubo externo 24 e o tubo mais externo 25 forma o canal de suprimento, e o outro forma o canal de descarga, embora qualquer espaço possa ser escolhido como o canal de suprimento. A água de resfriamento dá meia volta na ponta de lança 15.

[50] O interior do tubo mais interno 20 se comunica com um orifício central 16 localizado substancialmente no eixo geométrico da ponta de lança 15. O espaço entre o tubo mais interno 20 e o tubo de divisória 21 se comunica com um orifício de ejeção de gás combustível 17 provido como um bocal anular ou uma pluralidade de orifícios de bocal concêntricos em torno do orifício central 16. O espaço entre o tubo de divisória 21 e o tubo interno 22 se comunica com um orifício de ejeção de gás de oxidação de combustão 18 provido como um bocal anular ou uma pluralidade de orifícios de bocal concêntricos em torno do orifício de ejeção de gás combustível 17. O espaço entre o tubo interno 22 e o tubo médio 23 se comunica com uma pluralidade

14/32 de orifícios periféricos 19 providos em torno do orifício de ejeção de gás de oxidação de combustão 18. O orifício central 16 é um bocal a partir do qual o pó de refino 29 é soprado em conjunto com o gás de transporte. O orifício de ejeção de gás combustível 17 é um bocal a partir do qual o gás combustível é ejetado. O orifício de ejeção de gás de oxidação de combustão 18 é um bocal a partir do qual o gás de oxidação de combustão para combustão do gás combustível é ejetado. Os orifícios periféricos 19 são bocais a partir dos quais o gás de oxidação de refino é soprado.

[51] Isto é, o interior do tubo mais interno 20 forma um canal de suprimento de pó de refino 30. O espaço entre o tubo mais interno 20 e o tubo de divisória 21 forma um canal de suprimento de gás combustível 31. O espaço entre o tubo de divisória 21 e o tubo interno 22 forma um canal de suprimento de gás de oxidação de combustão 32. O espaço entre o tubo interno 22 e o tubo médio 23 forma um canal de suprimento de gás de oxidação de refino 33. Na figura 2, o orifício central 16 é um bocal reto, ao passo que os orifícios periféricos 19 têm o formato de um bocal de Laval, o qual é composto por dois cones formando uma porção convergente e uma porção divergente na seção transversal. O orifício central 16 também pode ter o formato de um bocal de Laval. O orifício de ejeção de gás combustível 17 e o orifício de ejeção de gás de oxidação de combustão 18 são bocais retos providos como fendas anulares ou bocais retos tendo uma seção transversal circular. A porção de um bocal de Laval que tem a menor área de seção transversal entre os dois cones formando a porção convergente e a porção divergente é referida como uma “garganta”.

[52] O equipamento de conversor assim configurado 1 é usado para a execução de desfosforização do metal quente 26 de acordo com a presente invenção, o que é pretendido para aumento do teor de fonte de ferro frio, conforme se segue.

15/32 [53] Uma fonte de ferro frio é primeiramente carregada no corpo de conversor 2. Os exemplos de fontes de ferro frio incluem sucata de ferro e aço, tais como sucata de pontas de refugo a partir de chapas grossas e chapas de aço produzidas em aciarias e sucata comercial, metal recuperado de escória por separação magnética, ferro gusa frio e ferro de redução direta. O teor de fonte de ferro frio é preferencialmente de 5% em massa ou mais de todas as fontes de ferro carregadas. O teor de fonte de ferro frio é definido pela equação (1):

[54] Teor de fonte de ferro frio (% em massa) = quantidade de fonte de ferro frio x 100 / (quantidade de metal quente + quantidade de fonte de ferro frio) ... (1) [55] Um teor de fonte de ferro frio de 5% em massa ou mais é efetivo no aumento da produtividade e redução de emissões de gás CO₂. O limite superior do teor de fonte de ferro frio não precisa ser regulado, mas pode ser adicionado em qualquer quantidade, desde que a temperatura do metal quente possa ser mantida na faixa alvo após uma desfosforização. O sopro do gás de agitação 28 a partir das ventaneiras de sopro de fundo 7 é começado antes ou depois de a fonte de ferro frio ser completamente carregada.

[56] Após a fonte de ferro frio ser carregada no corpo de conversor 2, o metal quente 26 é carregado para o corpo de conversor 2. Um metal quente 26 de qualquer composição pode ser desfosforizado e pode ser dessulfurizado ou dessilicificado, antes de uma desfosforização. Os constituintes químicos principais do metal quente 26, antes de uma desfosforização, são de em torno de 3,8% a 5,0% em massa de carbono, em torno de 0,5% em massa ou menos de silício, em torno de 0,08% a 0,2% em massa de fósforo, e em torno de 0,05% em massa ou menos de enxofre. A formação de uma quantidade maior de escória 27 no corpo de conversor durante uma desfosforização diminui a eficiência da desfosforização. Para redução da quantidade de escó

16/32 ria formada no conversor e, desse modo, aumentar a eficiência de desfosforização, conforme descrito acima, o metal quente preferencialmente é dessilicificado de antemão para uma concentração de silício de 0,20% em massa ou menos, mais preferencialmente, de 0,10% em massa ou menos. O metal quente pode ser desfosforizado de forma bem sucedida a de 1.200 °C a 1.450 °C.

[57] Então, o gás combustível sozinho ou uma mistura do gás combustível e do gás inerte então é suprido para o distribuidor 13 como o gás de transporte para sopro do pó de refino 29, o qual é pelo menos um dentre um fluxo à base de cal, óxido de ferro e um material combustível, a partir do orifício central 16 da lança de sopro de topo 3 para a superfície do metal quente 26 em conjunto com o gás de transporte. Antes, durante ou depois do sopro do pó de refino 29, uma chama é formada abaixo da lança de sopro de topo 3 pela ejeção do gás combustível a partir do orifício de ejeção de gás combustível 17 e pela ejeção do gás de oxidação de combustão a partir do orifício de ejeção de gás de oxidação de combustão 18. Se o gás de transporte for uma mistura do gás combustível e do gás inerte, a fração em volume do gás combustível na mistura preferencialmente será de 10% ou mais, para se transferir de forma eficiente o calor de combustão do gás combustível para o pó de refino 29.

[58] Para a formação de uma chama na extremidade de entrada da lança de sopro de topo 3, as vazões do gás combustível e do gás de oxidação de combustão supridos para a lança de sopro de topo 3 são ajustadas, de modo que o gás combustível seja completamente queimado com o gás de oxidação de combustão. As vazões do gás combustível e do gás de oxidação de combustão são controladas, de modo que o gás combustível seja completamente queimado dentro do corpo de conversor 2.

[59] O gás combustível suprido a partir do orifício central 16 e

17/32 do orifício de ejeção de gás combustível 17 é adjacente ao gás de oxidação de combustão suprido a partir do orifício de ejeção de gás de oxidação de combustão 18 em todas as direções radiais da lança de sopro de topo 3. Assim, o gás combustível interfere com o gás de oxidação de combustão e queima quando a concentração de gás atinge a faixa no limite de combustão, mesmo sem um dispositivo de ignição, por causa da temperatura atmosférica alta, assim se formando uma chama abaixo da lança de sopro de topo 3.

[60] Dentre os pós de refino 29 ejetados a partir do orifício central 16 em conjunto com o gás de transporte, um fluxo à base de cal e óxido de ferro, os quais são não combustíveis, são aquecidos ou aquecidos e fundidos pelo calor da chama resultante e são soprados sobre a superfície do metal quente 26 em um estado aquecido ou fundido. Assim sendo, o calor do pó de refino aquecido 29 é transferido para o metal quente 26 para aumento da temperatura do metal quente 26, assim promovendo a fusão da fonte de ferro frio adicionada. Dentre os pós de refino 29 ejetados a partir do orifício central 16. Em conjunto com o gás de transporte, um material combustível é queimado pela chama. Além do calor de combustão do gás combustível, o calor de combustão do material combustível contribui para o aquecimento do metal quente 26 para aumento da temperatura do metal quente 26, assim promovendo a fusão da fonte de ferro frio adicionada.

[61] Ao mesmo tempo, o gás de oxidação de refino é soprado a partir dos orifícios periféricos 19 da lança de sopro de topo 3 sobre a superfície do metal quente 26.

[62] A desfosforização do metal quente 26 prossegue, de modo que o fósforo do metal quente 26 reaja com o gás oxigênio ou o óxido de ferro para a formação de óxido de fósforo (P₂O5), e o óxido de fósforo é absorvido na escória 27 formada a partir do fluxo à base de cal na forma de 3CaO-P₂O5. Além disso, a taxa de desfosforização au

18/32 menta conforme a formação de escória a partir do fluxo à base de cal é promovida. Assim, preferencialmente, um fluxo à base de cal, tal como cal virgem (CaO), calcário (CaCO₃), ou cal hidratada (Ca(OH)₂) é usado como o pó de refino 29. O fluxo à base de cal pode ser uma mistura de cal virgem com fluorita (CaF₂) ou alumina (Al₂O₃), o que serve como um acelerador de formação de escória. Uma escória de conversor (uma escória à base de CaO-SiO₂) formada durante a descarbonização do metal quente 26 pode ser usada como parte ou como todo do fluxo à base de cal.

[63] O fluxo à base de cal soprado para a superfície do metal quente 26 como o pó de refino 29 imediatamente forma a escória 27. O fósforo no metal quente reage com o gás de oxidação de refino suprido para a formação de óxido de fósforo. Conforme o metal quente e a escória 27 são vigorosamente agitados pelo gás de agitação 28, o óxido de fósforo resultante é rapidamente absorvido na escória para facilitar a reação de descarbonização do metal quente 26. Se o pó de refino 29 não for um fluxo à base de cal, um fluxo à base de cal será carregado separadamente no metal quente a partir de uma tremonha aérea.

[64] Se um óxido de ferro, tal como minério de ferro, pó de minério de ferro sinterizado, carepa de usinagem ou pó de aciaria, for usado como o pó de refino 29, o óxido de ferro funcionará como uma fonte de oxigênio. Uma reação de desfosforização prossegue conforme o óxido reage com o fósforo no metal quente. O óxido de ferro também reage com o fluxo à base de cal para formar FeO-CaO na superfície do fluxo à base de cal. Isto promove a formação de escória a partir do fluxo à base de cal e, assim, promove a reação de desfosforização. Se o óxido de ferro for um contendo um material combustível, tal como uma poeira de fabricação de aço (também referido como uma “poeira de conversor”) ou uma poeira de alto-forno, o material combus

19/32 tível será queimado pela chama. Além do calor de combustão descrito acima, o calor de combustão do material combustível contribui para o aquecimento do metal quente 26.

[65] Se um material combustível, tal como cinza de alumínio (óxido de alumínio, contendo de 30% a 50% em massa de alumínio metálico, que é formado por uma reação entre alumínio e oxigênio em ar durante a fusão de um lingote de alumínio ou sucata em um forno de fusão), coque ou carvão é usado como o pó de refino 29, o material combustível é queimado pela chama. Além do calor de combustão do gás combustível, o calor de combustão do material combustível contribui para o aquecimento do metal quente 26. Devido ao fato de a cinza remanescente após a combustão do material combustível estar quente, o metal quente 26 também é aquecido, conforme a cinza é suprida para o metal quente 26.

[66] Se o pó de refino 29 for uma mistura de um fluxo à base de cal, óxido de ferro e um material combustível, seus respectivos efeitos poderão ser simultaneamente obtidos.

[67] O calor do pó de refino aquecido ou aquecido e fundido 29 é transferido para o metal quente 26. Além disso, o calor de combustão da chama na extremidade de entrada da lança de sopro de topo acima do metal quente 26 é transferido para o metal quente 26. Conforme o metal quente 26 é vigorosamente agitado, a fusão da fonte de ferro frio no metal quente 26 é promovida. Assim, a fusão da fonte de ferro frio carregada é completada durante uma desfosforização.

[68] Após a concentração de fósforo do metal quente 26 ser diminuída para ou para abaixo do nível alvo, todos os suprimentos a partir da lança de sopro de topo 3 para o metal quente 26 são interrompidos, para se terminar a desfosforização. Após a desfosforização, o corpo de conversor 2 é inclinado para a corrida do metal quente desfosforizado 26 a partir do orifício de corrida 6 para um vaso de metal

20/32 quente, tal como uma panela ou uma panela de carregamento de conversor, e o metal quente que correu 26 é submetido à próxima etapa.

[69] Conforme descrito acima, de acordo com a presente invenção, pelo menos um dentre um fluxo à base de cal, óxido de ferro e um material combustível é suprido como o pó de refino 29 a partir da lança de sopro de topo 3 para a superfície do metal quente no conversor usando-se um gás combustível apenas ou uma mistura do gás combustível e de um gás inerte como o gás de transporte. Isto evita o aquecimento ou a combustão do pó de refino 29 nos canais da lança de sopro de topo 3, mesmo se o pó de refino 29 adicionado contiver um metal ou carbono.

[70] Devido ao fato de o gás de transporte conter um gás combustível, o pó de refino 29 passa através de uma chama formada abaixo da extremidade de entrada da lança de sopro de topo 3 pelo gás combustível, e o calor da chama é eficientemente transferido para o pó de refino 29. Dentre os pós de refino 29, um fluxo à base de cal e óxido de ferro, os quais são não combustíveis, são aquecidos para uma temperatura alta. Estes pós de refino transferem o calor da chama para o metal quente 26. Dentre os pós de refino 29, um material combustível é eficientemente queimado para aumento da temperatura da chama. O calor da chama com temperatura aumentada é transferido para o metal quente 26. Como resultado o metal quente 26 tem uma margem térmica maior, o que permite que o teor de uma fonte de ferro frio, tal como sucata de ferro e aço seja significativamente aumentado na desfosforização ou na descarbonização de metal quente em um conversor.

[71] Embora a desfosforização de metal quente em um conversor tenha sido descrita acima como um exemplo, a presente invenção também pode ser aplicada à descarbonização de metal quente em um conversor usando o processo de refino de oxidação descrito acima.

21/32

Embora a lança de sopro de topo, tendo uma estrutura de tubo sêxtuplo, ilustrada na figura 2 tenha sido descrita como uma lança de sopro de topo de exemplo usada na presente invenção, o gás combustível não precisa ser suprido a partir do orifício de ejeção de gás combustível 17 na presente invenção, se todo o gás combustível puder ser suprido a partir do orifício central 16. Neste caso, a presente invenção pode ser aplicada a uma lança de sopro de topo tendo uma estrutura de tubo quíntuplo, sem o orifício de ejeção de gás combustível 17 e o tubo de divisória 21. Isto simplifica a estrutura da lança de sopro de topo e, assim, reduz o custo de equipamento da mesma.

[72] EXEMPLO 1 [73] Um equipamento de conversor pequeno com uma capacidade de 2,5 toneladas tendo a mesma estrutura que o equipamento de conversor mostrado na figura 1 foi usado para exame da temperatura de chama com teores variáveis, isto é, frações em volume, de um gás combustível (gás propano) e um gás inerte (gás nitrogênio) em um gás de transporte para alimentação de um pó de refino. A lança de sopro de topo usada neste pequeno equipamento de conversor tinha uma estrutura de tubo sêxtuplo, como o tem a lança de sopro de topo mostrada na figura 2. A estrutura de tubo sêxtuplo foi comporta, em ordem, a partir do centro em uma seção transversal transversa, um canal de suprimento de pó de refino, um canal de suprimento de gás combustível, um canal de suprimento de gás de oxidação de combustão, um canal de suprimento de for, um canal de suprimento de água de resfriamento e um canal de descarga de água de resfriamento.

[74] Um pó de refino foi suprido a partir de um orifício central reto circular no centro da lança. Um gás combustível foi suprido a partir de um orifício de ejeção de gás combustível anular (em formato de anel). O gás de oxidação de combustão para combustão do gás combustível foi suprido a partir de um orifício de ejeção de gás de oxidação

22/32 de combustão anular (em formato de anel). O gás de oxidação de refino foi suprido a partir de três orifícios periféricos concêntricos tendo o formato de um bocal de Laval para o conversor. O orifício central tinha um diâmetro interno de 11,5 mm. O orifício de ejeção de gás combustível tinha uma largura de fenda anular de 1,0 mm. O orifício de ejeção de gás de oxidação de combustão tinha uma largura de fenda anular de 1,85 mm. Os orifícios periféricos foram bocais de Laval tendo um diâmetro de garganta de 7 mm e tinham um ângulo de ejeção de 15° com respeito ao eixo geométrico central da lança.

[75] A vazão total do gás propano suprido para o canal de suprimento de pó de refino e o canal de suprimento de gás combustível foi de 0,40 Nm³/min, e parte de ou todo o gás propano foi suprido como o gás de transporte para o canal de suprimento de pó de refino. A vazão do gás nitrogênio suprido como o gás de transporte para o canal de suprimento de pó de refino foi variado na faixa de 0 a 0,40 Nm³/min, dependendo da vazão do gás propano, e a vazão total do gás de transporte foi de 0,40 Nm³/min. A vazão do gás de oxidação de combustão suprido para o canal de suprimento de gás de oxidação de combustão foi de 2,0 Nm³/min, o que é a quantidade equivalente quimicamente requerida para se queimar completamente o gás propano suprido. A vazão do gás de oxidação de refino suprido para o canal de suprimento de gás de oxidação de refino foi de 5,0 Nm³/min. Nenhum pó de refino foi usado, e o teste foi realizado sem carregamento de metal quente no conversor pequeno.

[76] O gás combustível, o gás de oxidação de combustão e o gás de oxidação de refino foram ejetados a partir da lança de sopro de topo. Após uma chama ter sido formada de forma estável, a temperatura da chama em uma posição 600 mm longe da extremidade de entrada da lança verticalmente para baixo foi medida com um termopar. A figura 3 mostra a temperatura da chama medida com frações em

23/32 volume variáveis do gás combustível no gás de transporte.

[77] Conforme mostrado na figura 3, a temperatura da chama variou com a fração em volume do gás combustível no gás de transporte. Especificamente, a temperatura da chama atingida quando a fração em volume do gás combustível foi de 10% ou mais foi pelo menos em torno de 90 °C mais alta do que aquela atingida quando gás nitrogênio (gás inerte) foi usado sozinho como o gás de transporte. Isto demonstra que a fração em volume do gás combustível no gás de transporte foi preferencialmente de 10% ou mais. Além disso, a temperatura de chama foi mais alta quando a fração em volume do gás combustível no gás de transporte foi de em torno de 50%. Isto demonstra que a fração em volume do gás combustível no gás de transporte preferencialmente é mantida na faixa de 30% a 80%, mais processador de 40% a 60%, para a obtenção de uma temperatura de chama alta.

[78] Tendo em vista os resultados acima, o metal quente foi desfosforizado usando-se o equipamento de conversor pequeno acima (Exemplos da Invenção 1 a 6). A lança de sopro de topo usada foi a lança de sopro de topo acima usada para a medição da temperatura da chama.

[79] Nos Exemplos da Invenção 1 a 6, sucata de ferro e aço foi carregada no conversor, e metal quente a 1.350 °C foi então carregado no conversor. O metal quente então foi desfosforizado pelo sopro de cal virgem (recurso), um gás combustível (gás propano), gás de oxidação de combustão e for a partir da lança de sopro de topo sobre o metal quente, enquanto se sopra gás argônio como um gás de agitação a partir das ventaneiras de sopro de fundo para o metal quente. Durante este processo, a vazão total do gás propano suprido para o canal de suprimento de pó de refino e o canal de suprimento de gás combustível foi de 0,40 Nm³/min, e parte de ou todo o gás propano foi suprido como o gás de transporte para o canal de suprimento de pó de refino.

24/32

A vazão total do gás propano e do gás nitrogênio supridos como o gás de transporte foi de 0,40 Nm³/min. A fração em volume do gás propano no gás de transporte foi ajustada para 5% (Exemplo da Invenção 1), 10% (Exemplo da Invenção 2), 25% (Exemplo da Invenção 3), 50% (Exemplo da Invenção 4), 75% (Exemplo da Invenção 5) ou 100% (Exemplo da Invenção 6). A quantidade de sucata de ferro e aço carregada foi ajustada, de modo que a temperatura do metal quente após uma desfosforização foi de 1.400°C. Isto é, mais sucata de ferro e aço foi carregada quando o metal quente tinha uma margem térmica maior. A quantidade de cal virgem adicionada foi ajustada, de modo que a basicidade da escória no conversor após uma desfosforização (CaO em percentual em massa / SiO₂ em percentual em massa) foi de 2,5.

[80] Para comparação, um teste (Exemplo Comparativo 1) também foi realizado, em que o metal quente foi desfosforizado pelo suprimento de gás propano apenas a partir do canal de suprimento de gás combustível, enquanto supre gás nitrogênio apenas como o gás de transporte.

[81] A Tabela 1 mostra a composição do metal quente usado nos Exemplos da Invenção 1 a 6 e no Exemplo Comparativo 1. A Tabela 2 mostra as condições de operação dos Exemplos da Invenção 1 a 6 e no Exemplo Comparativo 1.

Tabela 1

Temperatura (°C) e composição química (% em massa) de metal quente
Temperatura	C	Si	Mn	P	S	Cr
1350	4,4	0,20	0,21	0,12	0,011	tr

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Tabela 2

	Sopro de topo	Sopro de fundo
Pó de refino	Gás de transporte	Gás propano a partir de canal de suprimento de gás combustível	Gás oxigê gênio de com bustão	Gás oxigênio de refino	Altura de lança	Gás Ar
Cal virgem	Gás n₂	Gás propano
kg/mi n	Nm³/min	Nm³/min	Nm³/ min	Nm³/ min	m	Nm³/ min
Exem xemplo da Inven venção 1	3,0	0,38	0,02	0,38	2,0	5,0	0,6	0,25
Exem xemplo da Inven venção 2	3,0	0,36	0,04	0,36	2,0	5,0	0,6	0,25

26/32

Exem xemplo da Inven venção 3	3,0	0,30	0,10	0,30	2,0	5,0	0,6	0,25
Exem xemplo da Inven venção 4	3,0	0,20	0,20	0,20	2,0	5,0	0,6	0,25
Exem xemplo da Inven venção 5	3,0	0,10	0,30	0,10	2,0	5,0	0,6	0,25
Exem xemplo da Inven venção 6	3,0	0	0,40	0	2,0	5,0	0,6	0,25
Exem xem-	3,0	0,40	0	0,40	2,0	5,0	0,6	0,25

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plo Com parativo 1
[82]	A Tabela 3 mostra o tempo d	e refino e o teor de sucata de

ferro e aço dos Exemplos da Invenção 1 a 6 e do Exemplo Comparativo 1. A figura 4 mostra a relação entre o teor do gás combustível (gás propano) no gás de transporte e o teor de sucata de ferro e aço para os Exemplos da Invenção 1 a 6 e do Exemplo Comparativo 1.

Tabela 3

	Tempo de refino (min)	Teor de sucata de ferro e aço (% em massa)
Exemplo da Invenção 1	8,0	4,8
Exemplo da Invenção 2	8,0	5,1
Exemplo da Invenção 3	8,0	5,3
Exemplo da Invenção 4	8,0	5,4
Exemplo da Invenção 5	8,0	5,4
Exemplo da Invenção 6	8,0	5,3
Exemplo Comparativo 1	8,0	4,6

[83] Conforme mostrado na Tabela 3 e na figura 4, uma comparação entre os teores de sucata de ferro e aço dos Exemplos da Invenção 1 a 6 e do Exemplo Comparativo 1 demonstra que o teor de sucata de ferro e aço pode ser aumentado pela aplicação da presente invenção, se o metal quente for desfosforizado pelo mesmo período de tempo. Os resultados também demonstram que um teor de sucata de ferro e aço de 5% em massa ou mais pode ser obtido, se a fração em volume do gás combustível (gás propano) no gás de transporte for de 10% ou mais. Além disso, a relação entre o teor de sucata de ferro e aço e a fração em volume do gás combustível no gás de transporte na figura 4 foi similar à relação entre a temperatura de chama e a fração

28/32 em volume do gás combustível no gás de transporte na figura 3.

[84] EXEMPLO 2 [85] O mesmo equipamento de conversor pequeno como no Exemplo 1 foi usado para a desfosforização de metal quente pelo suprimento de uma mistura de cal virgem (fluxo à base de cal) e poeira de fabricação de aço (óxido de ferro) contendo materiais combustíveis como o pó de refino (Exemplos da Invenção 7 e 8).

[86] No Exemplo da Invenção 7, a vazão total do gás propano suprido para o canal de suprimento de pó de refino e no canal de suprimento de gás combustível foi de 0,40 Nm³/min, e a vazão do gás propano suprido como o gás de transporte para o canal de suprimento de pó de refino foi de 0,20 Nm³/min. A vazão do gás de transporte foi de 40 Nm³/min, o que é a soma da vazão do gás propano, isto é, 0,20 Nm³/min, e da vazão do gás nitrogênio, isto é, 0,20 Nm³/min. A vazão do gás oxigênio de combustível foi suprida para o canal de suprimento de gás de oxidação de combustão foi regulada de modo que o gás propano e os materiais combustíveis na poeira de fabricação de aço fossem completamente queimados (= 2,2 Nm³/min). A quantidade de sucata de ferro e aço foi ajustada de modo que a temperatura do metal quente após uma desfosforização fosse de 1400 °C. A quantidade de cal virgem foi ajustada, de modo que a basicidade da escória no conversor, após uma desfosforização (percentual em massa de CaO / percentual em massa de SiO₂), foi de 2,5.

[87] O Exemplo da Invenção 8 foi realizado sob as mesmas condições que o Exemplo 7 da Invenção, exceto pelo fato de que a vazão do gás oxigênio de combustão foi suprida para o canal de suprimento de gás de oxidação de combustão foi regulada de modo que o gás propano fosse completamente queimada, sem levar em consideração a combustão dos materiais combustíveis na poeira de fabricação de aço (= 2,0 Nm³/min).

29/32 [88] A tabela 4 mostra a composição da poeira de fabricação de aço usada como o pó de refino nos Exemplos da Invenção 7 e 8. A Tabela 5 mostra as condições de operação dos Exemplos da Invenção 7 e 8. Na Tabela 4, T. Fe denota o teor total de ferro contido como fer ro metálico e óxidos de ferro (tais como FeO e Fe₂O₃) na poeira de fabricação de aço. Os materiais combustíveis na poeira de fabricação de aço incluem ferro metálico e carbono.

Tabela 4

Composição química na poeira de fabricação de aço (% em massa)
T. Fe	Fe metálico	C	CaO	SiO2	A^O3	MgO
77,0	61,4	1,1	4,9	1,9	0,3	2,0

89] Tabela 5

	Sopro de topo	Sopro de fundo
Pó de refino	Gás de transporte	Gás propano a partir de canal de suprimento de gás combustível	Gás oxigênio de com bustão	Gás oxigê gênio de refino	Altura de lan ça	Gás Ar
Cal virge m	Poeira de fabricação de aço	G ás ^N2	Gás propano
kg/min	Nm³/min	Nm³/min	Nm³ /min	Nm³/ min	m	Nm³/m in
Exemplo	3,0	1,5	0, 20	0,20	0,20	2,2	5,0	0,6	0,25

30/32

da Inven venção 7
Exemplo da Inven venção 8	3,0	1,5	0, 20	0,20	0,20	2,0	5,0	0,6	0,25

[90] A Tabela 6 mostra o tempo de refino e o teor de sucata de ferro e aço dos Exemplos da Invenção 7 e 8.

Tabela 6

	Tempo de refino (min)	Teor de sucata de ferro e aço (% em massa)
Exemplo da Invenção 7	8,0	6,6
Exemplo da Invenção 8	8,0	5,7

[91] Conforme pode ser visto a partir da Tabela 6, os teores de sucata de ferro e aço dos Exemplos da Invenção 7 e 8foram mais altos do que aqueles dos Exemplos da Invenção 1 a 6. Isto é porque a poeira de fabricação de aço contendo materiais combustíveis foi usada como o pó de refino, e o uso de cal virgem e poeira de fabricação de aço como o pó de refino aumentou a quantidade de pó de refino aquecido. Em particular, o Exemplo da Invenção 7, no qual a vazão do gás de oxidação de combustão foi regulada levando-se em conta a combustão dos materiais combustíveis na poeira de fabricação de aço, obteve um alto teor de sucata de ferro e aço, isto é, 6,6% em massa.

31/32 de Símbolos de Referência equipamento de conversor corpo de conversor lança de sopro de topo invólucro de aço revestimento refratário orifício de corrida ventaneira de sopro de fundo tubo de entrada de gás tubo de suprimento de pó de refino tubo de suprimento de gás combustível tubo de suprimento de gás de oxidação de combustão tubo de suprimento de gás de oxidação de refino distribuidor corpo de lança ponta de lança orifício central orifício de ejeção de gás combustível orifício de ejeção de gás de oxidação de combustão orifício periférico tubo mais interno tubo de divisória tubo interno tubo médio tubo externo tubo mais externo metal quente (ferro fundido) escória gás de agitação pó de refino

32/32 canal de suprimento de pó de refino canal de suprimento de gás combustível canal de suprimento de gás de oxidação de combustão canal de suprimento de gás de oxidação de refino válvula de fechamento

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para refino de metal quente em um conversor usando uma lança de sopro de topo (3) que tem um canal de suprimento de pó de refino (9), um canal de suprimento de gás de oxidação de combustão (11), e um canal de suprimento de gás de oxidação de refino (12) que são separados um do outro, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:

suprimento de pelo menos um dentre um fluxo baseado em cal, óxido de ferro e um material combustível a partir do canal de suprimento de pó de refino (9) para uma superfície do metal quente (26) no conversor usando uma mistura do gás combustível e de um gás inerte como um gás de transporte, enquanto se supre um gás de oxidação de combustão a partir do canal de suprimento de gás de oxidação de combustão (11) para formar uma chama com o gás de oxidação de combustão e o gás combustível abaixo de uma extremidade de entrada da lança de sopro de topo (3), e suprimento de um gás de oxidação de refino a partir do canal de suprimento de gás de oxidação de refino (12) para a superfície do metal quente (26) no conversor, em que antes das etapas de suprimento, realizar uma etapa de determinação de uma fração de volume do gás combustível no gás de transporte compreendendo:

medir a temperatura da chama enquanto muda-se o volume do gás de transporte para obter uma relação entre a fração de volume e a temperatura da chama, em que um perfil da relação forma uma curva ascendente convexa;

obter uma faixa da fração de volume, na qual a temperatura se torna um nível predeterminado ou mais a partir da relação; e determinar o nível dentro da faixa obtida na fração volumétrica do gás combustível.

Petição 870180064823, de 27/07/2018, pág. 8/13
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2. Método para refino de metal quente em um conversor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fração em volume do gás combustível no gás de transporte é de 30% ou mais e 80% ou menos.
3. Método para refino de metal quente em um conversor, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a vazão do gás de oxidação de combustão suprido a partir do canal de suprimento de gás de oxidação de combustão (11) é ajustada, dependendo da taxa de suprimento de um material combustível suprido a partir do canal de suprimento de pó de refino (9), de modo que o material combustível seja completamente queimado.