BRPI0707450A2 - processo para produção de uma escória espumada em um banho metálico - Google Patents

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PROCESSO PARA PRODUçAO DE UMA ESCõRIA ESPUMADA EM UM BANHO METALI CO A invenção refere-se a um processo para produção de uma escória espumada (1) em uma massa fundida (2) metálica em um forno (3) metalúrgico, em que uma mistura (4) contendo ao menos um óxido de metal e carbono é alimentada no forno (3) , sendo que abaixo da escória (1) que ali se encontra o óxido de metal é reduzido pelo carbono, sendo que os gases resultantes quando da redução formam bolhas na escória, com o que a escória é espumada. Para se configurar de maneira ótima a formação de escória espumada, de acordo com a invenção é previsto que a adição da mistura (4) ao forno (3) é feita de tal maneira que resulta ou é mantida uma altura (h) desejada ou uma faixa desejada da altura (h) da camada da escória espumada (1)

Description

PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE UMA ESCÓRIA ESPUMADA EM UM BANHOMETÁLICO
A invenção refere-se a um processo para produção deuma escória espumada em uma massa fundida metálica em umforno metalúrgico, em que uma mistura contendo ao menos umôxido de metal e carbono é alimentada no forno, sendo queabaixo da escória que ali se encontra o óxido de metal éreduzido pelo carbono, sendo que os gases resultantesquando da redução formam bolhas na escória, com o que aescória é espumada, e sendo que a adição da mistura aoforno é feita de tal maneira que resulta ou é mantida umaaltura desejada ou uma faixa desejada da altura da camadada escória espumada.
Um processo do tipo segundo o gênero é conhecido da WO2004/104232 Al. Com o processo anteriormente conhecidopode ser produzida uma escória espumada em uma massafundida metálica, por exemplo em uma massa fundida de metalinoxidável. Durante a fusão do metal sólido em um forno dearco voltaico elétrico se forma uma escória, que podeconter uma elevada fração de óxido de Cr. A concentraçãodessa fração alcança, freqüentemente, valores de mais de30%. Devido à sua composição com o processo anteriormenteconhecido, tais escórias podem não ser fluidifiçadas eespumadas na medida desejada. Soluções semelhantes sãoconhecidas da DE 26 08 320 BI, da WO 01/72090 Al, da WO99/23264 e da WO 2004/104232 Al.
Dos documentos conhecidos é então sabido que à massafundida metálica é adicionada uma mistura que contém aomenos um óxido de metal e carbono. Além disso, a misturapode apresentar um material portador de ferro e um materialaglutinante. A mistura pode ser prensada e adicionada àmassa fundida em forma de pelotas ou briquetes. Sendo amistura introduzida na região entre a massa fundidametálica e a camada de escória, pode reagir aliquimicamente, sendo iniciada uma operação de redução dooxido de metal. Dessa operação de redução do óxido de metalcom o carbono pode resultar monóxido de carbono (CO) emforma gasosa, que ocasiona uma formação de bolhas e assim aescória espuma.
A vantagem da produção de uma escória espumada resideno seguinte: Quando da operação de um forno de arcovoltaico elétrico, a carga, p.ex. a sucata a ser fundida, éfundida no forno por meio do arco voltaico dos eletrodos.Além da função primária da remoção de componentesindesejados da massa fundida metálica, a escória cumpre umafunção protetora devido ao estado espumado. Pois nele aescória espumada preenche o espaço ao menos entre asextremidades de eletrodo e a superfície do metal ao menosparcialmente e assim protege o revestimento refratário doforno contra a energia de radiação do forno de arcovoltaico elétrico.
Devido à pouca condutibilidade térmica da escóriaespumada, a radiação do arco voltaico relativamente àparede do forno elétrico é acentuadamente reduzida emelhora, assim, a introdução de energia na massa fundidametálica.
Outra vantagem da escória espumada é que ela atuaamortecedora de ruídos. 0 arco voltaico envolto ourevestido emite assim menos ruídos para o meio ambiente,melhorando as condições ambientais na região do forno.De fato, com o processo anteriormente conhecido épossível produzir uma escória espumada, mas se comprovoudesvantajoso que seja difícil o preciso controle daquantidade da escória espumada.
A invenção tem, portanto, como objetivo propor umprocesso do tipo mencionado no início, com o qual essadesvantagem possa ser evitada. 0 processo de formação deescória espumada deve, portanto, ser melhor controlável ouregulável para se poder disponibilizar assim uma quantidadeótima de escória espumada.
Esse objetivo é alcançado pela invenção pelo fato deque como forno metalúrgico é empregado um forno de arcovoltaico elétrico ou agregado de fusão com eletrodos, sendoque, com parede do forno configurada essencialmentecircular em vista do alto e com disposição essencialmentecentral de ao menos um eletrodo do forno, a adição datura é feita em uma área circular entre os eletrodos e aparede.
Pode-se portanto dizer que a altura da camadaconsistindo em escória espumada é mantida especificamente aum nível desejado, devendo-se entender pela faixa de alturaum âmbito de tolerância permitido para a altura da camadade escória espumada. A adição da mistura pode então se dartanto continuamente como também a intervalos de tempopredeterminados.
Um significado especial da invenção consiste emselecionar a correta dosagem da mistura. Verificou-se quehá ótimas condições para a formação de espuma quando aadição da mistura é feita com uma quantidade de 3 a 20 kgpor minuto e por tonelada de massa fundida metálica. Demodo especialmente preferido, a adição se situa entre 5 e15 kg por minuto e por tonelada de massa fundida metálica.
Verificou-se que também a adição de mistura especificaã área é um parâmetro importante. Uma execução da invençãoprevê, portanto, que a adição da mistura seja feita de talmaneira que seja mantida uma quantidade de mistura de 15 a35 kg/m2 sobre a superfície da massa fundida metálica. Demodo especialmente preferido, esse valor se situa entre 20e 30 kg/m2.
É importante que a mistura atue no local correto. Porisso, vantajosamente, a mistura é introduzida entre a massafundida metálica e a escória. Se provou favorável, que aadição da mistura acontece na faixa do centro radial dorecipiente circular.
Como já sabido anteriormente, pode ser empregada umamistura que apresente além do ôxido de metal e carbonoainda um material portador de ferro e cromo. Além dissopode apresentar um material aglutinante. A manipulação damistura é facilitada quando é configurada como briquete oucomo pelota.
Com o procedimento de acordo com a invenção se podeconseguir que a quantidade de escória espumada seja mantidadentro de limites desejados, de modo que a ação vantajosada escória espumada pode ser otimizada.
No desenho está representado um exemplo de execução dainvenção. Mostram:
Fig. ι - um forno de arco voltaico elétrico pelo corteA-B segundo a fig. 2,
Fig. 2 - o forno de arco voltaico elétrico pelo corteC-D segundo a fig. 1,Fig. 3 - o detalhe X segundo a fig. 1 e
Fig. 4 - a curva da altura h da camada de escóriaespumada pelo tempo.
O forno de arco voltaico elétrico 3 representado nasfiguras 1 e 2 serve para a fusão de material metálico, istoé, para produção de uma massa fundida 2 metálica. Sobre amassa fundida 2 se encontra uma camada de escória 1, quedeve ser aí espumada para se poder obter as vantagens acimamencionadas.
Para essa finalidade, através de dispositivo de adução7 apropriado é adicionada uma mistura, que apresenta umoxido de metal e carbono. Além disso, pode apresentar ummaterial portador contendo ferro bem como um materialaglutinante. A mistura é prensada de preferência parabriquetes ou pelotas. As linhas tracejados dos dispositivosde adução 7 em direção à massa fundida 2 indicam como aspelotas ou briquetes são lançados sobre a superfície daescória ou da massa fundida.
O peso específico ou a densidade de compressão damistura 4 são então de tal maneira selecionados que ocorreuma ótima formação de bolhas relativamente à intensidade dareação e à duração do processo. O peso específico é entãode tal maneira selecionado que a mistura 4, apósalimentação no forno 3, se mantém entre a massa fundida 2metálica e a escória 1. Isso é indicado na fig. 3, onde sepode ver que as pelotas ou briquetes da mistura 4 de fatocaem sob a escória espumada 1, mas bóiam sobre a massafundida 1 metálica.
Quanto a detalhes sobre isso faz-se referência à WO2004/104232 Al.Como se pode ver na fig. 1 e na fig. 3, a escória 1espumada apresenta uma altura h, que deve ser mantida em umvalor desejado ou em uma faixa de tolerânciapredeterminada. Para se conseguir isso, segundo aespecificação acima, uma quantidade correspondente demistura 4 por tempo e relativamente à massa da massafundida 2 é introduzida no forno 3. Isso pode ocorrercontinuamente ou a intervalos de tempo predeterminados. Nafig. 4 está indicado que a intervalos de tempo regularesmistura 4 é introduzida no forno 3 e assim aplicada à massafundida 2 metálica (ver a seta designada com a referência4). Cada adição de mistura 4 tem por conseqüência umareação química, cujo decurso está indicado com as curvastracejadas. A superposição de todas as reações conduz a umareação total, que leva a uma altura h definida da camadaespumada. Especialmente é a altura h mantida em uma faixade tolerância Ah, como indicado na fig. 4.
O intervalo da adição da mistura 4 é de tal maneiraselecionado que é garantida uma formação de bolhas tãocontínua quanto possível, o que resulta da superposição dasreações parciais individuais.
Em geral é válido que a reação da mistura não decorrelinearmente e a escória espumada é correspondentementeformada. A mistura 4, que está introduzida entre escóriaespumada 1 e massa fundida 2 metálica, sofre um processo dedissolução com redução paralela do óxido de ferro.Partículas de mistura são envoltas imediatamente após suadissolução da pelota ou briquete devido à temperaturaambiente com uma casca de metal solidificado. Devido aofato de que a temperatura de fusão média da partícula émenor do que aquela do metal, tem lugar um processo defusão e de reações químicas do material dentro da casca. Emfunção da diferença de temperatura, a reação é terminadadentro da casca ou antes da fusão da casca ou depois. Noprimeiro caso o processo pode levar ao estouro dapartícula, o que tem por conseqüência uma liberaçãoexplosiva de uma bolha de CO. No outro caso, a bolha de Cose desenvolve livremente no metal.
Têm lugar então por exemplo as seguintes reaçõesquímicas:
(FexOy) + y [C] = y {CO} + χ [Fe]
(CaCO3) = (Cao) + ({C02}
ótimos resultados podem ser alcançados quando entre 5e 15 kg de mistura por tonelada (1.000 kg) de massa fundidametálica e por minuto são adicionados. É então empregada depreferência uma mistura, que apresenta entre 40 e 70 % empeso, de preferência entre 50 e 60 % em peso, de FeCrHC.
Na fig. 2 se pode ver ainda que os quatro dispositivosde adução 7 aqui representados aplicam a mistura a umasuperfície circular da escória 1 ou da massa fundida 2metálica. A área anular é formada radialmente internamentepela extremidade de invólucro 8 do eletrodo 6 ou doseletrodos concebida em forma de círculo (círculo interior).0 círculo 9 exterior da área anular é vizinha à parede 5 doforno 3. A mistura é então portanto alimentada,anularmente, entre a parede de forno 5 e o ao menos umeletrodo 6. A mistura 4 deve então, de preferência, seralimentada aproximadamente no meio radial entre círculo 8interior e círculo 9 exterior, como indicado na fig. 2. Umaalternativa correspondente resulta por adições com auxíliode dispositivos de adução lateralmente posicionados.
A alimentação ponderai especifica à área da mistura 4foi igualmente identificada como parâmetro essencial. Paratanto é proposto de preferência um valor entre 20 e 3 0 kgde mistura por metro quadrado da superfície.
Um resultado de espumação ótimo é portanto alcançadoquando, de um lado, a freqüência da adição da mistura éfavoravelmente selecionada (isto é, a quantidade de misturapor tempo e por massa da massa fundida metálica), e deoutro lado a distribuição da mistura se dá tão anularmentequanto possível sobre a superfície da escória ou da massafundida metálica e quando, finalmente, a mistura com aquantidade específica mencionada com relação à superfície éadicionada.
Com isso é mantida a altura desejada da escóriaespumada pelo tempo, o que tem o efeito vantajoso acimamencionado.
LISTA DE REFERÊNCIAS
1 escória / escória espumada
2 massa fundida metálica
3 forno metalúrgico
4 mistura
5 parede
6 eletrodo
7 dispositivo de adução
8 círculo interior (extremidade de invólucro doseletrodos)
9 circuito exterior
h altura da escória espumada
Ah faixa de tolerância da altura h

Claims (12)

1. Processo para produção de uma escória espumada (1)em uma massa fundida (2) metálica em um forno (3)metalúrgico, em que uma mistura (4) contendo ao menos umoxido de metal e carbono é alimentada no forno (3), sendoque abaixo da escória (1) que ali se encontra o óxido demetal é reduzido pelo carbono, sendo que os gasesresultantes quando da redução formam bolhas na escória, como que a escória é espumada, e sendo que a adição da mistura(4) ao forno (3) é feita de tal maneira que resulta ou émantida uma altura (h) desejada ou uma faixa desejada daaltura (h) da camada da escória espumada (1), caracterizadopelo fato de que como forno (3) metalúrgico é empregado umforno de arco voltaico elétrico ou agregado de fusão comeletrodos, sendo que, com parede (5) do forno (3)configurada essencialmente circular em vista do alto e comdisposição essencialmente central de ao menos um eletrodo(6) do forno (3), a adição da mistura (4) é feita em umaárea circular entre os eletrodos (6) e a parede (5).
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a adição da mistura (4) éfeita continuamente.
3. Processo, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a adição da mistura (4) éfeita a intervalos de tempo predeterminados.
4. Processo de acordo com qualquer uma dasreivindicações de 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de quea adição da mistura é feita com uma quantidade de 3 a 20 kgpor minuto e por tonelada de massa fundida (2) metálica.
5. Processo, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato de que a adição da mistura (4) éfeita com uma quantidade de 5 a 15 kg por minuto e portonelada de massa fundida (2) metálica.
6. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4 ou 5, caracterizado pelo fato deque a adição da mistura (4) é feita de tal maneira que émantida uma quantidade de mistura de 15 a 35 kg/m2 sobre asuperfície da massa fundida (2) metálica.
7. Processo, de acordo com a reivindicação 6,caracterizado pelo fato de que a adição da mistura (4) éfeita de tal maneira que é mantida uma quantidade demistura de 20 a 30 kg/m2 sobre a superfície da massafundida (2) metálica.
8. Processo de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3 4 5,6 OU 7, caracterizado pelofato de que a mistura (4) é introduzida entre a massafundida (2) metálica e a escória (1).
9. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8, caracterizado peIofato de que a adição da mistura (4) é feita na região domeio radial da área circular.
10. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, caracterizadopelo fato de que a mistura (4) apresenta ainda um materialportador de ferro e cromo.
11. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 2 3 4 5, 6, 7, 8, 9 OU 10,caracterizado pelo fato de que a mistura (4) apresentaainda um material aglutinante.
12. Processo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações de 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 ou 11,caracterizado pelo fato de que a mistura (4) é executadacomo briquete ou pelota.
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