BR112018003013B1 - Método para coletar carepa de laminação, laminador a quente e método para readaptar um laminador a quente - Google Patents

Método para coletar carepa de laminação, laminador a quente e método para readaptar um laminador a quente Download PDF

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Abstract

Trata-se de um método para coletar carepa de laminação a partir de um laminador a quente. O laminador a quente inclui uma calha. O método inclui transportar partículas de carepa de laminação nas águas residuais, recuperar as águas residuais de uma calha do laminador a quente e separar as partículas de carepa de laminação das águas residuais com o uso de um separador. Um laminador a quente e um método para readaptar um laminador a quente também são fornecidos.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO
[001] A presente invenção refere-se, geralmente, à separação de carepa de laminação de águas residuais em laminadores a quente ou em fornalha de oxigênio básica (“BOF”).
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[002] A separação de deflexão contínua (doravante “CDS”) é um método de filtração para separar poluentes, como sólidos ou material particulado, a partir de uma corrente de fluido em fluxo. As unidades de CDS são os dispositivos mais populares usados para tratamento de águas pluviais. As unidades de CDS incluem um filtro em uma seção superior e coletor de rejeitos em uma seção de fundo. As unidades de CDS desviam o influxo da corrente de fluido para uma câmara de separação. O filtro remove os poluentes e permite que o fluido retorne para a corrente. Os sólidos flutuantes são mantidos em movimento na câmara de separação para que os mesmos não entupam o filtro. Os sólidos pesados assentam no fundo do coletor de rejeitos na câmara.
[003] A Patente no U.S. 7.297.266 supostamente revela a separação de partículas a partir de uma corrente de fluido com o uso de um aparelho de filtração. Os filtros de filtração relativamente grandes particulados a partir da corrente de fluido à medida que a corrente de fluido passou a partir de uma câmara de armazenamento do tanque para uma saída do tanque. O filtro é preferencialmente moldado para conformar substancialmente ao formato de um desviador para auxiliar na suavização do fluxo de fluido dentro da seção de retenção do tanque.
[004] A Patente no U.S. 7.465.391 supostamente revela um aparelho para separar matéria sólida a partir de uma corrente líquida com o uso de separação de deflexão contínua. O aparelho inclui um painel de separação cilíndrica que cerca um espaço interior que é orientado para ter um eixo geométrico longitudinal substancialmente vertical.
[005] Os laminadores a quente são conhecidos na indústria siderúrgica.
[006] Fornalhas de Oxigênio Básicas (“BOF”) são também conhecidas na indústria siderúrgica.
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
[007] A presente invenção fornece a recuperação de carepa a partir de calhas de descarga em um laminador a quente ou fornalha de oxigênio básica para recuperar carepa com menos contaminação por óleo.
[008] A presente invenção fornece um método para coletar carepa a partir de um laminador a quente ou fornalha de oxigênio básica que compreende as etapas de transportar partículas de carepa nas águas residuais, recuperar as águas residuais a partir de uma calha do laminador a quente ou fornalha de oxigênio básica e separar as partículas de carepa a partir das águas residuais com o uso de um separador.
[009] A presente invenção fornece um laminador a quente que compreende uma fornalha de reaquecimento para reaquecer uma placa de aço, pelo menos um suporte para processar a placa de aço a jusante da fornalha de reaquecimento, uma calha conectada para o pelo menos um suporte transportar partículas de carepa e águas residuais e um separador para separar partículas de carepa a partir das águas residuais na calha.
[010] A presente invenção pode também fornece uma fornalha de oxigênio básica que compreende um separador. O separador pode se conectar diretamente a um dispositivo de desaguamento.
[011] A presente invenção também fornece a utilização de separadores para separar as partículas de carepa a partir das águas residuais e preferencialmente fornece com o uso de separadores de detrito ou separação de deflexão contínua separadores para coletar carepa.
[012] A presente invenção fornece adicionalmente um método de readaptar um laminador que inclui colocar um separador na calha. Uma fornalha de oxigênio básica pode também ser readaptada com um separador.
[013] O método pode também incluir quaisquer das seguintes funções, tomadas separadamente ou em combinação: coletar as partículas de carepa; lavar a carepa coletada; desaguar a carepa coletada; as águas residuais são turbulentas ou se deslocam a altas velocidades na calha; o separador é fornecido a jusante a partir de uma fornalha de reaquecimento, quebrador de carepa, suporte de desbaste, suporte de refrigeração ou suporte de acabamento; o separador está localizado na calha; o separador está localizado a montante de um poço; direcionar as águas residuais remanescentes a jusante no laminador a quente; e as águas residuais remanescentes são direcionadas para um poço.
[014] O laminador a quente pode também incluir quaisquer das seguintes funções, tomadas separadamente ou em combinação: um poço a jusante da calha; o pelo menos um suporte é um quebrador de carepa, suporte de desbaste, suporte de refrigeração, suporte de acabamento, bobinadeira ou mesa de execução e de arrefecimento; um dispositivo de lavagem a jusante do separador; e um dispositivo de desaguamento a jusante do separador.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[015] Uma realização preferida da presente invenção será elucidada com referência aos desenhos, nos quais: A Figura 1 mostra um desenho esquemático de um laminador a quente que inclui separadores de acordo com a presente invenção; A Figura 2 mostra outro desenho esquemático de um laminador a quente que inclui separadores de acordo com a presente invenção; As Figuras 3 a 6 mostram um separador de separação por deflexão contínua e padrões de fluxo de acordo com a presente invenção; As Figuras 7 a 9 mostram uma realização preferida de um separador de detrito de acordo com a presente invenção; e As Figuras 10 e 11 mostram realizações preferidas da fornalha de oxigênio básica que inclui um separador de detrito de acordo com a presente invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[016] As Fornalhas de Oxigênio Básicas (“BOF”) usadas no processo de fabricação de aço geram subprodutos que incluem resíduo e calda da caixa de ignição. O resíduo é tipicamente enviado para um aterro. A calda da caixa de ignição é transportada para longe frequentemente.
[017] Adicionalmente, laminadores a quente produzem produtos de aço acabados a partir de produtos de aço semiacabados, que podem incluir placas, lingotes, tarugos e/ou semiacabados, ou qualquer outro produto de carbono longo. Os laminadores a quente reaquecem produtos de aço semiacabados (placas nesse exemplo), enrolam as placas para que as placas sejam mais longas e mais finas e, então, bobinam o comprimento da folha de aço para processamento a jusante. Durante esse processo, sólido residual é gerado. Esse refugo adicionalmente ao resíduo e à calda da caixa de ignição, também conhecidos como detrito ou carepa, é um subproduto de produtos de aço acabados. A carepa de laminador é rica em ferro, tipicamente, maior do que 70% em peso de ferro, por exemplo. A carepa de laminador pode ser um excelente recurso de ferro se não estiver contaminada com óleo, gordura ou outro metal residual. Entretanto, alta concentração de óleo em carepa é um grande obstáculo para reciclar carepa em laminadores a quente. A carepa oleosa pode causar violações de emissões de composto orgânico volátil (doravante “VOC”) e não pode ser usada em fabricação de ferro por sinterização e alto-forno. A carepa oleosa pode causar falha de equipamento e incêndios nas câmaras de ar. A carepa oleosa é frequentemente descartada em aterros que pode ser dispendioso. Sob condições atuais do mercado, carepa limpa é $20/ton mais cara do que carepa oleosa. A carepa limpa pode ser comprimida em bloco e usada em fabricação de ferro e processo de fabricação de aço. O detrito ou a carepa pode ser reciclado com um lucro. Consequentemente, é desejável desenvolver uma tecnologia econômica para separar detrito a partir das águas residuais de BOF.
[018] A carepa de laminador é uma camada de ferro oxidado que se forma na superfície da placa. Existem dois tipos de carepa, primária e secundária. A carepa primária é formada nas fornalhas de reaquecimento enquanto a carepa secundária é formada a jusante das fornalhas de reaquecimento, por exemplo, nos laminadores de desbaste e de acabamento. A carepa primária é geralmente limpa e livre de óleo devido ao fato de que qualquer óleo presente é queimado imediatamente já que as temperaturas nas fornalhas de reaquecimento são cerca de 1.200 :c A maioria da carepa é carepa primária formada em fornalhas de reaquecimento.
[019] A espessura ou massa de camadas de carepa formadas na superfície do aço muda com o tempo:
Figure img0001
em que Δm é a massa total das camadas de carepa formadas na superfície do aço, A é um coeficiente independente da temperatura relacionado à atmosfera de gás, T é a temperatura, E é energia de ativação, R é constante de gás e t é tempo decorrido.
[020] Nos laminadores a quente, as placas de aço são reaquecidas em fornalhas de reaquecimento e transportadas por meio de trens de laminação a quente para unidades de desincrustação. As unidades de desincrustação removem a carepa primária das placas com água pressurizada. Os cabeçotes de aspersão podem jatear as placas com 10,3 MPa (1.500 psi) de água pressurizada. Um laminador de remoção de carepa a jusante pode ser usado para desincrustar qualquer carepa remanescente. Os pulverizadores de varredura podem ser usados para limpar qualquer outra carepa solta que permanece na superfície.
[021] As placas são então laminadas por laminadores de desbaste, cortadas e desincrustadas novamente para remover carepa secundária. A carepa secundária é a carepa que cresceu novamente desde que a placa saiu da fornalha, por exemplo, durante o tempo no laminador de desbaste. O bocal injetor de água altamente pressurizada limpa a carepa da superfície das placas durante e após os laminadores de desbaste. As placas são então passadas através de laminadores de acabamento que reduzem a espessura das placas para uma medida desejada, as placas são então resfriadas, enroladas e preparadas para transporte.
[022] Óleo e gordura estão presentes ao longo do processo de laminação a quente. Os rolamentos são lubrificados com gordura e máquinas hidráulicas são operadas com fluidos que contém óleo. Os rolos de trabalho são também lubrificados com lubrificantes que contém óleo. Gordura e óleo que vazam dos componentes do maquinário e do laminador seguem caminho para a água de resfriamento usada durante o processo de laminação a quente, resultando em águas residuais oleosas. Quando essas águas residuais oleosas transportam a carepa, óleo gruda e reveste a superfície das partículas de carepa contaminando, desse modo, a carepa. O óleo pode estar presente em quantidades maiores do que 0,15% em peso.
[023] A capacidade de separar o detrito ou carepa do óleo é necessária. A separação do detrito ou carepa reduzirá o custo de tratamento de águas residuais do laminador de aço a quente e custos de aterro devido à redução de geração de lodo oleoso. A separação também reduzirá o custo de tratamento das águas residuais de BOF e o detrito de BOF pode ser reciclado com um lucro.
[024] As soluções possíveis incluem separação antes de processo, separação após o processo e separação durante o processo. A separação antes do processo inclui eliminar óleo a partir do processo de laminação a quente ou evitar que óleo entre nas águas residuais. A separação após o processo inclui remover óleo a partir da carepa oleosa e lodo por remoção térmica de óleo, extração de solvente ou lavagem intensa. A separação durante o processo inclui separar partículas de carepa a partir de óleo e águas residuais enquanto as águas residuais estão fluindo em calhas de descarga em alta velocidade.
[025] A prática convencional fornece três chances para que óleo cubra em revestimento as partículas de carepa: (1) contramovimento entre óleo e carepa em poços; (2) cavar carepa assentada através de superfícies de água oleosa; e (3) materiais oleosos externos.
[026] A separação durante o processo inclui vantagens sobre a prática convencional. Os inventores constataram que partículas de carepa resistem ao revestimento com óleo nas águas turbulentas das calhas de descarga. Como resultado, se a carepa é coletada diretamente a partir da água da calha enquanto a água da calha se move em alta velocidade, a carepa será limpa e reciclável. Portanto, extrair carepa limpa a partir das calhas de descarga durante a separação durante processo é desejável. A energia em excesso das águas da calha é usada para que nenhuma energia adicional seja necessária para separar a carepa do óleo. Ademais, não são necessárias medidas adicionais de proteção ambiental.
[027] Os inventores constataram que as partículas de carepa podem ser separadas a partir de óleo e águas residuais “em processo” enquanto as águas residuais se movem em calhas de descarga a uma alta velocidade de acordo com o seguinte:
Figure img0002
em que c é a concentração de óleo na carepa coletada em % em peso, h em g/mm2 .s é um coeficiente relacionado às temperatura e química das águas residuais, u é o teor de óleo nas águas residuais em % em peso antes da carepa é coletada, - é o tempo de contato em s entre partículas de carepa e gotículas de óleo antes da carepa é coletada e, d em mm e p em g/mm3 são o tamanho e a densidade da carepa coletada.
[028] Em um primeiro exemplo, a carepa coletada a partir da água da calha é mais limpa do que a carepa coletada por métodos convencionais em que a carepa é coletada a partir dos poços. A caixa 1 representa o poço conectado à calha central. A caixa 2 representa o poço conectado à calha norte e a caixa 3 representa o poço conectado à calha sul. A concentração de óleo em carepa das calhas de descarga é cerca de 10 vezes menor do que da carepa coletada a partir dos poços representados pelas Caixas 1 a 3.
Figure img0003
Figure img0004
TABELA 1. CONCENTRAÇÃO DE ÓLEO EM CAREPA DE LAMINAÇÃO, % EM PESO
[029] Os presentes inventores constataram também que o local dos separadores nas calhas de descarga para recuperação da carepa é importante. Localizar os separadores mais próximos à fonte permite coleção de carepa com teor de óleo suficientemente baixo, por exemplo, menos do que 0,15% em peso. Os separadores altamente eficientes e econômicos devem ser usados para implementar esse processo. Tais separadores, podem ser, por exemplo, separadores de detrito ou separadores de CDS, no entanto, outros tipos de separadores podem também ser usados.
[030] Os separadores precisam ser eficazes, baratos e simples. O separador precisa ter capacidade para capturar partículas de carepa a partir de água em alta velocidade da calha, ao mesmo tempo que não permite que o óleo contamine a carepa capturada. O separador não deve introduzir quaisquer questões ou preocupações ambientais adicionais.
[031] Um separador de detrito pode ser preferido. Por exemplo, o separador de detrito e areia HeadCell® da International Hydro pode ser preferido. Esse separador recebe águas residuais a partir das calhas de descarga e separa as águas residuais a partir do detrito ou carepa e sólidos voláteis. O detrito é então lavado e desidratado. O separador de detrito separa a carepa a partir das águas residuais e óleo. A carepa limpa será então desidratada para que a carepa limpa pode ser usada internamente ou vendida. As águas residuais então trazem o óleo e fluxo remanescente para o sistema de tratamento de poço e águas residuais existente.
[032] Em um segundo exemplo, a carepa oleosa foi lavada com água limpa e turbulenta. A mistura foi fortemente agitada por cinco minutos. A carepa foi permitida assentar por 20 minutos. A água foi despejada e a carepa foi analisada pela presença de óleo. A água limpa e turbulenta removeu óleo da carepa.
Figure img0005
TABELA 2. CONCENTRAÇÃO DE ÓLEO EM CAREPA DE LAMINAÇÃO, % EM PESO
[033] Em um terceiro exemplo, uma máquina descascadora foi instalada em um ponto de entrada do primeiro poço. As águas residuais entram a uma alta velocidade. O descascador retira carepa das águas residuais e despeja a carepa em uma transportadora. A carepa do poço de descascamento produz cerca de 30.000 NT/ano e tem um teor de óleo de menos do que 0,05% em peso enquanto que a carepa do poço tem um teor de óleo de 0,4% em peso e produz cerca de 10.000 NT/ano. A mistura de descascador carepa do poço e carepa do poço resultou em um teor de óleo de 0,18% em peso. A habilidade de recuperar carepa limpa reduz os custos associados com a carepa oleosa e os aterros.
[034] A Figura 1 mostra um laminador a quente 100 de acordo com a presente invenção. As placas 110 entram nas fornalhas de reaquecimento 10 para reaquecer até uma temperatura desejada, por exemplo, 1200 °C. As placas são então transportadas para o suporte do quebrador de carepa primário 12 para desincrustação. As placas 110 continuam em direção aos suportes de desbaste 14 e ainda para os suportes de acabamento 16 antes de alcançar os suportes de resfriamento 18 e bobinadeiras 20. O aço enrolado é enviado para longe para processamento adicional. Por exemplo, o aço enrolado pode ser enviado para laminadores a frio, decapadores ou despachados para outra instalação.
[035] A água de reciclagem de instalação 120 é usada para lavar e desincrustar as placas 110. A água de reciclagem de instalação 120 é também usada para resfriar e proteger os rolos de carregamento e outros componentes do laminador. A taxa de fluxo da água de reciclagem de instalação pode variar na faixa de a partir de 20.000 a 40.000 galões por minuto quando usada para desincrustação das placas e a água comprimida pode afastar carepa a uma taxa de 3 a 5 pés por segundo. A água de reciclagem de instalação e carepa são carregadas por meio de calhas de descarga 30, 32, 34, 36 para poços de carepa 22, 24, 26, 28, respectivamente onde a carepa é separada da água 120 para que a carepa possa ser coletada.
[036] Os poços 22, 24, 26, 28 são muito amplos quando comparados com as calhas de descarga 30, 32, 34, 36 para que a velocidade da água diminua e os constituintes na calha assentem. Óleo é elevado ao topo e carepa assenta no fundo. Convencionalmente, a carepa é então recuperada dos poços. É necessário cuidado para recuperar a carepa sem contaminar a carepa com o óleo.
[037] De acordo com a presente invenção, a carepa pode ser coletada a partir das calhas de descarga 30, 32, 34, 36 antes da carepa alcançar os poços 22, 24, 26, 28. Os inventores constataram que coletar a carepa diretamente das calhas de descarga enquanto a água está fluindo resulta na coleção de carepa mais limpa. Os inventores constataram também que coletar a carepa tão próximo à formação da fonte de carepa quanto possível também resulta na coleção de carepa mais limpa.
[038] De acordo com uma realização preferida da presente invenção, os separadores 40, 42, 44, 46 conectados às calhas de descarga 30, 32, 34, 36 são usados para coletar carepa. Os separadores são conhecidos e usados para tratamento de águas pluviais. Os separadores separam líquido a partir de matéria sólida. Os Separadores de Pedriscos HeadCell® fabricados pela International Hydro podem ser preferíveis.
[039] A Figura 2 mostra outra representação esquemática de um laminador a quente 101 que inclui os separadores 40, 42, 44, 46 conectados às calhas de descarga 30, 32, 34, 36 que são usadas para coletar carepa “em processo” durante uma operação de laminação a quente. Os mesmos numerais de referência usados na Figura 1 são usados para representar componentes similar.
[040] Os separadores de detrito e separadores de “CDS” tratam uma grande faixa de fluxos de água pluvial e condições. Essas tecnologias empregam múltiplos processos de tratamento de clareação primária para remover poluentes de fluxos pluviais em uma área de cobertura muito pequena que inclui, filtração/varredura de desvio, concentração de redemoinho, sedimentação de difusão e deflexão.
[041] As Figuras 3 para 6 mostram um separador 40, por exemplo, um separador de CDS e padrões de fluxo. As águas residuais entram na câmara de separação deflectiva 204 tangencialmente através da entrada 202, múltiplas entradas 202 podem ser fornecidas. A entrada 202 está localizada acima do filtro cilíndrico 206 que está localizado acima do coletor de rejeitos 208 e separada a partir do mesmo por uma placa de separação 210.
[042] O fluxo é introduzido de maneira suave ao longo de uma circunferência do filtro de aço inoxidável 206. Um conjunto equilibrado de forças hidráulicas é produzido na câmara de separação 204 e fornece fluxos de movimento contínuo através da superfície do filtro de aço 206, evita que qualquer entupimento das aberturas e estabelecimento do regimento hidráulico necessário para separar sólidos através da separação de deflexão contínua e separação da concentração de redemoinho.
[043] Os filtros 206 separam a matéria sólida e os coletores de rejeitos 208 acomodam o armazenamento de material deposição abaixo da câmara de separação 204. O processo de separação de deflexão contínua produz uma zona quiescente 203 de baixa energia no centro da câmara de redemoinho 204, que é diferente do processo típico de separação por vórtex. Em um sistema de vórtex baseado em gravidade simples, velocidades de rotação aumentam mais próximo ao centro da unidade. A zona calma em uma unidade de CDS possibilita assentamento eficaz de partículas finas através de um faixa muito mais ampla de taxas de fluxo do que poderia, de outro modo, ser alcançada com o uso de um simples tanque de sedimentação na mesma área de cobertura. As partículas dentro do fluxo de tratamento desviado são retidas pela câmara de filtração deflectiva 204 e são mantidas em um movimento circular que diminui no centro da unidade. As partículas densas (Gravidade Específica >1) em última análise assentam no coletor de rejeitos 208 localizado abaixo da câmara de separação 204. O coletor de rejeitos 208 é isolado da câmara de separação 204 por uma placa de separação 210 no fundo da câmara de separação, que cria um plano de cisalhamento hidráulico e minimiza a influência da lavagem. Os poluentes capturados no coletor de rejeitos 208 são isolados a partir de fluxos de desvio de alta velocidade através da unidade evitar que a perda na lavagem dos poluentes capturados.
[044] As partículas de carepa do laminador são influenciadas pelo movimento circular do fluxo de água da instalação 120 dentro da câmara 204 forçando as partículas para fora em direção ao filtro 206. O filtro 206 impede as partículas da carepa de irem para fora da câmara 204. Os influxos tangenciais 120 causam um movimento de rotação dentro da câmara de separação 204 que é equilibrado para superar a taxa de fluxo radial através do filtro 206. O movimento contínuo na câmara de separação 204 garante que a força tangencial nas partículas mantenha as partículas em rotação e é maior do que a força radial produzida pelo fluxo através do filtro.
[045] A camada limite turbulenta na face do filtro 206 impede que pequenas partículas atravessem o filtro 206. A configuração e orientação do filtro 206 faz com que as partículas sejam desviadas em direção ao centro da câmara do filtro onde a zona quiescente (núcleo estagnado) 203 existe. Essa impedância produzida pela camada limite turbulenta 205 e pela força deflectiva ajuda em superação das forças centrípetas que são exercidas em partículas condensadas envolvidas na câmara de separação filtrada 204. Essa camada limite turbulenta e a força deflectiva tornam o sistema de CDS mais eficientes na retenção das partículas em comparação com concentradores de redemoinhos clássicos de paredes lisas. Em comparação, os concentradores de redemoinhos clássicos de paredes lisas baseados em gravidade predominantemente contam com forças toroidais para separar sólidos a partir de líquidos em câmara de redemoinho. Essas forças toroidais estão presentes em magnitude igual ou maior dentro de uma unidade de CDS.
[046] A água tratada se desloca através de toda a área de superfície do cilindro de filtro 206 e, então sai da câmara de separação 204 por meio da saída 212. Essa é uma área de caminho de fluxo muito grande, resultando em velocidades de saída muito baixas. Essa taxa de fluxo descendente baixa aprimora muito a capacidade de separação do processo de separação de sólidos de CDS além da de uma unidade de que de uma unidade de vórtice de parede cilíndrica lisa básica. Além da zona de quiescência 203 no centro da câmara de redemoinho de separação 204, baixas velocidades vetoriais de fluxo também ocorrem nos espaços anelares 207 atrás do filtro. O fluxo que passa através do filtro de separação 206 é muito disperso. Após atravessar a superfície do filtro 206 para o espaço anelar 207, o fluxo tem velocidade vetorial extremamente baixa em comparação com a velocidades vetoriais da entrada 202, da câmara de separação 204 e da saída 212. A sedimentação quiescente ocorre nesse espaço anelar 207 antes do fluxo 120 percorrer debaixo do defletor de óleo 214 e sai da unidade 40.
[047] O fluxo movimento toroidal dentro da câmara de separação de uma unidade de CDS é mostrado como as linhas de fluxo circulares (Figura 5). Essas forças de fluxo toroidal são perpendiculares ao fluxo de rotação horizonta na face do filtro 206 e auxiliam na movimentação das partículas para o centro 203 da câmara de tratamento de CDS 204 onde as partículas assentam no coletor de rejeitos 208 mais tarde.
[048] As Figuras 7 a 9 mostram uma realização preferida da presente invenção, que inclui a utilização de um separador 40 que é um separador de detrito 300. O separador de detrito 300 pode ser, por exemplo, o HeadCell® da Hydro International e outro equipamento de processamento relacionado que inclui, por exemplo, o GritSnail® e o SpiraSnail®, ambos da Hydro International.
[049] Os separadores de detrito 300 estão localizados nas calhas de descarga 30, 32, 34, 36 ver, por exemplo, os separadores 40, 42, 44, 46 (Figura 1). O separador de detrito 300 é usado com um dispositivo de desaguamento 316. O separador de detrito 300 captura, limpa e remove detrito fino, abrasões e sólidos de alta densidade de águas residuais que incluem a carepa rica em ferro.
[050] Cada separador de detrito 300 inclui um cabeçote de deslocamento 310 em que influente (detrito, sólidos voláteis, óleo e águas residuais) 302, entram no separador 300. O influente 302 entra nas bandejas de assentamento 308 tangencialmente por meio do cabeçote de distribuição 310. O influente 302 é dividido igualmente entre as diferentes bandejas 308 o que estabelece um padrão de fluxo giratório e maximiza contato do detrito na área da superfície das bandejas 308. O detrito 303 cai por meio de gravidade para o coletor de rejeitos para coleção de fluxo descendente 306 no fundo do separador 300. O efluente de barragem 304 deixa a câmara por meio de um açude localizado em uma parede 312 da câmara 301. O efluente sem pedriscos águas residuais 304 carrega o óleo e outro fluxo a jusante para os poços 22, 24, 26, 28 (Figura 1) para processamento pelo sistema de tratamento de águas residuais.
[051] O detrito/carepa separado 303 sai do separador 300 por meio do coletor de rejeitos 306 e é enviado para um dispositivo de desaguamento 316 para ser desidratado. A Figura 9 mostra um dispositivo de desaguamento 316. O dispositivo de desaguamento pode incluir os fabricados pela Hydro International tais como, o GritSnail® e SpiraSnail®. O dispositivo de desaguamento 316 inclui um tanque 318 que contém o detrito lavado do dispositivo de lavagem 314. Uma transportadora 326 retira detrito 330 do tanque 318. A transportadora inclui barras de aspersão de lavagem 322, um nivelador de detrito 324, uma lavagem em rolo de cauda 328 e um motor 320. O detrito seco e limpo 330’ é extraído do dispositivo de desaguamento 316. O detrito seco e limpo 330’ pode ser usado internamente ou vendido a preços maiores do que o detrito contaminado ou oleoso. Ao separar a carepa limpa a partir das águas residuais na calha, a carepa limpa pode ser gerada, usada internamente ou vendida. Adicionalmente, menos sólidos vão para os poços e sistema de tratamento de águas residuais, então o custo do tratamento diminuirá.
[052] Os separadores podem ser incorporados na fornalha de oxigênio básica para separar águas residuais de fabricação de aço também. No BOF, os separadores e, por exemplo, o separador HeadCell® substitui os dispositivos de separação de detrito existentes, o que reduz os custos. O separador HeadCell® conecta diretamente com um dispositivo de desaguamento, eliminando a necessidade de uma bomba.
[053] A Figura 10 mostra um sistema de BOF 400 que inclui um BOF 402 e um sistema de limpeza de efluentes gasosos de BOF completamente molhado. Nesse tipo de sistema, o efluente gasoso de BOF é limpado somente pela água. O detrito nas águas residuais é frequentemente capturado por meio de centrífugas sedimentares 410 ou hidrociclones 408. Os problemas com centrífugas sedimentares e hidrociclones são eficiência mais baixa e falta de desaguamento. De acordo com uma realização preferida da presente invenção, um separador de detrito 40 é usado no sistema BOF 400. O separador de detrito 40 pode substituir uma centrífuga sedimentar e/ou hidrociclones. O separador de detrito 40 tem capacidade para extrair o detrito das águas residuais e desaguar o detrito. Assim, a utilização de um separador de detrito pode reduzir a quantidade de resíduo levado para um aterro e supera as duas desvantagens associadas com centrífugas sedimentares e hidrociclones.
[054] A Figura 11 mostra um sistema BOF 500 que inclui um BOF 502 e tratamento de águas residuais da caixa de ignição 504. A caixa de ignição 504 resfria os gases liberados a partir do BOF 502 pela aspersão dos gases com água. O detrito e outro material residual são geralmente coletados e levados para clareadores ou carretas rebaixadas e caldeirões de escória. De acordo com a presente invenção, um separador de detrito é usado para tratar as águas residuais turbulentas fluindo. O separador de detrito 40 tem capacidade para separar carepa limpa a partir das águas residuais mais eficientemente do que coletar o resíduo como conhecido anteriormente.
[055] O tratamento das águas residuais da caixa de ignição pode ser em sistemas de limpeza de efluente gasoso seco-molhado ou sistemas de limpeza de efluente gasoso completamente molhado. Debaixo da caixa de ignição 504, as águas residuais são, atualmente, coletadas com recipientes como carretas rebaixadas ou caldeirões de escória. Os sólidos podem assentar e a água pode transbordar. Após algum tempo, os recipientes serão transportados para longe e despejados em algum lugar para drenar os sólidos. Essa prática frequentemente termina com baixa eficiência, alto custo e ambiente térreo bagunçado. Utilizar os separadores de detrito 40 para substituir os recipientes pode ter vantagens de baixo custo, maior eficiência e integridade ambiental.
[056] Os presentes inventores reconhecem que os separadores, como conhecidos no tratamento de águas pluviais e tratamento de águas residuais residenciais podem ser modificados ou otimizados para uso em laminadores a quente. Por exemplo, os separadores precisam ser adaptados para aplicação industrial de larga escala na indústria siderúrgica. A quantidade de carepa é grande e precisa ser transportada continuamente enquanto que os separadores de corrente são usados para tratar eventos de tempestade e não são sujeitos a uso contínuo. Além disso, não há necessidade de se preocupar com flutuadores, detritos que flutuam para topo do fluxo. Ademais, é desejável que o óleo que contaminou a água de reciclagem de instalação continue a fluir para fora a jusante com a água de reciclagem de instalação. A acumulação de óleo não é desejada no separador.
[057] Os componentes do separador, que incluem o filtro, precisam ser otimizados para acomodar o tamanho da carepa e para acomodar as calhas de descarga existentes. A carepa é mais pesada do que areia, por exemplo, a densidade da carepa é de cerca de 5,0 e a densidade da areia é cerca de 2,0. Os componentes do separador precisam também utilizar materiais que resistem ao desgaste pela carepa, óleo e água de reciclagem de instalação.
[058] A presente invenção pode também ser incorporada nos laminadores a quente para outros produtos metálicos, por exemplo, cobre e alumínio. A presente invenção também inclui readaptar um laminador a quente existente ou fornalha de oxigênio básica ao colocar um separador em uma calha do laminador.
[059] Usar um separador na calha para separar o detrito e a carepa a partir das águas residuais reduzirá os custos de capital e os custos operacionais.
[060] No relatório descritivo anterior, a invenção foi descrita com referência às realizações exemplificativas específicas e exemplos das mesmas. Será, no entanto, evidente que várias modificações mudanças podem ser feitas à mesma sem se afastar do espírito mais amplo e do escopo da invenção, conforme estabelecido nas reivindicações a seguir. O relatório descritivo e os desenhos devem, portanto, ser considerados de forma ilustrativa em vez de um sentido restritivo.

Claims (15)

1. MÉTODO PARA COLETAR CAREPA DE LAMINAÇÃO de um laminador a quente (100), dito laminador a quente compreender: uma fornalha de reaquecimento para reaquecer uma placa de aço; pelo menos um suporte (12, 14, 16, 18, 20) para processar a placa de aço a jusante da fornalha de reaquecimento; uma calha (30, 32, 34, 36) conectada ao pelo menos um suporte (12, 14, 16, 18, 20) que transporta partículas de carepa de laminação e água residual (120); e um separador (40, 42, 44, 46) na calha (30, 32, 34, 36) para separar partículas de carepa de laminação da água residual (120), em que o método é caracterizado por compreender as etapas de: transportar partículas de carepa de laminação em água residual (120); recuperar a água residual (120) da calha (30, 32, 34, 36) do laminador a quente (100); e separar as partículas de carepa de laminação da água residual (120) com o uso do separador (40, 42, 44, 46) na calha (30, 32, 34, 36).
2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo separador (40, 42, 44, 46) ser um separador (40, 42, 44, 46) de detritos.
3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente as etapas de coletar as partículas de carepa de laminação.
4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por compreender adicionalmente a etapa de desaguar a carepa de laminação coletada.
5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela água residual (120) ser turbulenta ou se deslocar em altas velocidades na calha (30, 32, 34, 36).
6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo separador (40, 42, 44, 46) ser fornecido a jusante de uma fornalha de reaquecimento, quebrador de carepa (12), suporte de desbaste (14), suporte de refrigeração (18) ou suporte de acabamento (20).
7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente a etapa de direcionar a água residual (120) a jusante no laminador a quente (100).
8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pela água residual (120) ser direcionada adicionalmente para um poço (22, 24, 26, 28).
9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela carepa de laminação ser separada da água residual (120) de acordo com a seguinte fórmula:
Figure img0006
em que: c é concentração de óleo na carepa de laminação coletada em % em peso, h em g/mm2.s é um coeficiente, u é teor de óleo na água residual (120) em % em peso antes de a carepa de laminação ser coletada, - é tempo de contato em s entre partículas de carepa e gotículas de óleo antes de a carepa ser coletada; e d em mm e p em g/mm3 são tamanhos e densidade da carepa coletada.
10. LAMINADOR A QUENTE (100), caracterizado por compreender: uma fornalha de reaquecimento para reaquecer uma placa de aço; pelo menos um suporte (12, 14, 16, 18, 20) para processar a placa de aço a jusante da fornalha de reaquecimento; uma calha (30, 32, 34, 36) conectada ao pelo menos um suporte (12, 14, 16, 18, 20) que transporta partículas de carepa de laminação e água residual (120); e um separador (40, 42, 44, 46) na calha (30, 32, 34, 36) para separar partículas de carepa de laminação da água residual (120).
11. LAMINADOR A QUENTE (100), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por compreender adicionalmente um poço (22, 24, 26, 28) a jusante da calha (30, 32, 34, 36).
12. LAMINADOR A QUENTE (100), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o pelo menos um suporte ser um quebrador de carepa, suporte de desbaste, suporte de refrigeração, suporte de acabamento, bobinadeira ou mesa de execução e de arrefecimento.
13. LAMINADOR A QUENTE (100), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por compreender adicionalmente um dispositivo de lavagem a jusante do separador (40, 42, 44, 46).
14. LAMINADOR A QUENTE (100), de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por compreender adicionalmente um dispositivo de desaguamento a jusante do separador (40, 42, 44, 46).
15. MÉTODO PARA READAPTAR UM LAMINADOR A QUENTE (100), dito laminador a quente compreender: uma fornalha de reaquecimento para reaquecer uma placa de aço; pelo menos um suporte (12, 14, 16, 18, 20) para processar a placa de aço a jusante da fornalha de reaquecimento; uma calha (30, 32, 34, 36) conectada ao pelo menos um suporte (12, 14, 16, 18, 20) que transporta partículas de carepa de laminação e água residual (120); em que o método é caracterizado por compreender a etapa de colocar um separador (40, 42, 44, 46) na calha (30, 32, 34, 36) para separar partículas de carepa de laminação da água residual.
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