BRPI0717315B1

BRPI0717315B1 - Processo de regulação de saída de monóxido de carbono em um processo de fusão metalúrgica

Info

Publication number: BRPI0717315B1
Application number: BRPI0717315A
Authority: BR
Inventors: Thomas Matschullat
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 2006-10-27
Filing date: 2007-08-30
Publication date: 2015-09-22
Also published as: ATE549587T1; ES2380064T3; RU2009119991A; RU2454465C2; BRPI0717315A2; WO2008049673A1; DE102006050888A1; EP2099940A1; PL2099940T3; EP2099940B1; US20100071508A1; MX2009004275A; UA93422C2; CA2667541A1; US8092572B2

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO DE REGULAÇÃO DE SAÍDA DE MONÓXIDO DE CARBONO EM UM PROCESSO DE FUSÃO METALÚRGICA". A presente invenção refere-se a um processo de regulação de produção de monóxido de carbono em um processo de fusão metalúrgica. Para produzir aço de alta qualidade, o teor de carbono (C) do material bruto de partida tem de ser reduzido. O material bruto de partida neste caso pode ser parcialmente obtido de resíduo que é primeiramente fundido em um aparelho, por exemplo, um conversor ou um forno de arco elétrico, e então des-carburado. Para realizar a descarburação, oxigênio (02) é soprado na fusão e oxida o carbono presente na fusão. O monóxido de carbono (CO) produzido desta maneira forma bolhas de gás na fusão e estas se elevam para a superfície da última e passam através de escória sobre a superfície da fusão. Em um espaço de gás acima da fusão, monóxido de carbono pode ser parcialmente oxidado a dióxido de carbono ou completamente oxidado por meio de dispositivos após combustão. Um gás produzido contendo CO, C02 e também H2, H20 e N2 deixa o aparelho através de uma saída de gás produzido e gás primário é geralmente passado para uma instalação de remoção de poeira e um instalação filtro.

Entretanto, o perfil de formação de CO não é sempre proporcional à quantidade de oxigênio soprada, o que é atribuível ao fato de que a fusão líquida é capaz, dependendo do fluxo e situação de temperatura, para dissolver e reter o resultante CO em uma forma metastável. Algumas vezes não há mais o impulso necessário para o gás CO coletado na fusão elevar-se e o ponto crítico no qual o gás se eleva é atingido somente em um apropriado tamanho de bolha de gás ou somente induzido por influências secundárias, por exemplo, elementos de lavagem. O gás é então produzido bem repentinamente. Este indesejado efeito, conhecido como ebulição, pode conduzir a um perigo de segurança e dano material para aparelho e a periferia associada, por exemplo, remoção de poeira do gás primário ou uma instalação de filtro.

Por isso é um objetivo da invenção prover um processo de regu lação de produção de monóxido de carbono em um processo de fusão metalúrgico, por meio do qual súbita liberação de monóxido de carbono pode ser prevenida ou pelo menos ser reduzida em intensidade.

Este objetivo é obtido através de um processo como reivindicado na reivindicação 1. Nesta, o real valor da corrente de carbono produzida a partir da fusão é determinado e o valor esperado da corrente de carbono liberada, que é determinado pela quantidade de oxigênio alimentada e o teor de carbono da fusão levando em conta quaisquer outras reações, é calculado e valores reais e esperados são comparados uns com os outros e no caso do valor real estar abaixo de valor esperado, são tomadas medidas para prevenção de efeitos de ebulição. Aqui, a corrente de carbono indica a quantidade do carbono liberada na forma de CO e/ou C02 por tempo unitário, por exemplo, em quilogramas por segundo. Se o valor real permanece abaixo de valor teórico, isto é uma clara indicação de que acumulação de gases contendo monóxido de carbono na fusão está ocorrendo e torna possível o início oportuno de apropriadas contra - medidas para reduzir ou evitar completamente a súbita elevação de bolhas de gás, ou seja. o indesejável fenômeno de ebulição. Isto também aumenta a segurança de operação do aparelho. O processo mencionado pode ser empregado, por exemplo, em conversores, conversores AOD (descarburação argônio - oxigênio, AOD) e em particular em fornos de arco elétrico. O valor real da corrente de carbono pode ser determinado a partir de análises da composição dos gases deixando a saída de gás produzido. Aqui, o teor de monóxido de carbono e dióxido de carbono pode, por exemplo, ser determinado por meio de cromatografia gasosa ou análises de gás auxiliadas com laser. O valor esperado da corrente de carbono produzida pode ser calculado, inter alia, a partir da quantidade de oxigênio suprida para a fusão e o teor de carbono da fusão. Se apropriado, a quantidade de carbono introduzida em um forno de arco elétrico para regular a escória de espuma também pode ser levada em conta aqui.

Para operação do aparelho, é particularmente vantajoso ter-se uma corrente de carbono muito estável que não tenha quaisquer flutuações rápidas. Cálculo do valor esperado da corrente de carbono e comparação com seu real valor torna possível determinar em qualquer momento se acumulação de monóxido de carbono está ocorrendo na fusão. Avaliação da comparação entre valor real e valor esperado permite introdução oportuna de contramedidas. Aqui, o suprimento de oxigênio para a fusão pode ser reduzido ou ajustado ou também carbono adicional pode ser introduzido. A redução no suprimento de oxigênio primeiramente previne a formação de ainda monóxido de carbono. A adicional introdução de carbono, por outro lado, pode conduzir a direta formação de bolhas de monóxido de carbono que podem induzir ainda acumulações de gás para serem liberadas da fusão. A invenção será agora ilustrada com referência aos desenhos acompanhantes. Nos desenhos: a figura 1 mostra um desenho esquemático de um aparelho para o processo de fusão metalúrgico, a figura 2 mostra um fluxograma para a regulação do processo de fusão metalúrgico e a figura 3 mostra curvas características para o processo de fusão metalúrgico. A figura 1 mostra um desenho esquemático de um aparelho 1 para um processo de fusão metalúrgico. Aparelho 1 pode ser um conversor, um conversor AOD, um forno de arco elétrico ou um aparelho comparável, em particular para produção de aço.

O material bruto que foi fundido para formar a fusão 3 está presente em um vaso 2 e está coberto na superfície superior 4 por uma camada de escória 5. Oxigênio ou carbono pode ser suprido para a fusão 3 através de tubos de sopro 6 em um primeiro instante (ti). Em termos práticos, pelo menos a quantidade de oxigênio alimentada (mo) é conhecida. Na região da fusão 3, carbono e oxigênio reagem para formação de monóxido de carbono: C + 1/2 O2 -> CO. Desta maneira, o carbono originando do material bruto fundido ou carbono introduzido vias os tubos de sopro 6 pode ser oxidado. O monóxido de carbono é primeiramente dissolvido na fusão 3 ou é ali retido na forma de finas bolhas de gás e segue pelo menos parcialmente na fase gasosa, com bolhas de gás se elevando para a superfície superior 4 da fusão 3 e passando através de camada de escória 5 de modo que o monóxido de carbono é primeiramente liberado no espaço de gás 7 acima de camada de escória. No espaço de gás 7, parte do monóxido de carbono reage com oxigênio para formar dióxido de carbono: Um saída de gás desprendido 8 está localizada sobre o espaço de gás 7 e através desta os gases contendo carbono, inter alia, deixam o espaço de gás 7 do aparelho 1. Oxigênio (O2) é sugado através de uma fenda 26 na saída de gás desprendido, como um resultado do que os gases desprendidos são submetidos a pós-combustão. Eles podem ser alimentados para um estágio primário de remoção de poeira de gás (não mostrado) e subsequentemente para uma instalação de filtro. Uma instalação de medição 9 para análise de composição dos gases desprendidos deixando aparelho 1 está localizada na saída de gás desprendido 8. Em particular, as quantidades de componentes contendo carbono no gás desprendido e a partir destas o valor real (vcreai) da corrente de carbono são determinados em qualquer instante desejado (tmed)· A figura 2 mostra 0 fluxograma 10 do processo apresentado. Em uma etapa 11, um primeiro balanço de carbono da fusão é calculado, por exemplo, a partir da quantidade de oxigênio suprida para a fusão em um primeiro instante ti e o carbono presente na fusão neste instante.

Um valor esperado vesperado da corrente de carbono liberada da fusão é calculado a partir deste balanço em uma etapa 12. Outros processos como oxidação de ferro e silício, inter alia, são levados em conta aqui, O valor esperado veSperado pode, por exemplo, ser medido em quilogra-mas por unidade de tempo. Em paralelo à determinação do valor esperado Vesperado a composição dos gases liberados deixando aparelho 1 em um instante tmeas determinada por meio da instalação de medição 9 é analisada em uma etapa 13 e o real valor vCreai da corrente de carbono liberada a partir da fusão é calculado das análises na etapa 14. O instante da medição Ueas é vantajosamente selecionado quando ele segue o primeiro instante ti após transcorrer - a diferença de tempo At5,8 a partir da formação de monóxido de carbono na fusão 3 para a ascensão dos gases contendo carbono formados para a instalação de medição 9 na saída de gases desprendidos 8 e - o período de tempo At8 para medição e análise da composição do gás liberado por meio da instalação de medição 9.

Na etapa 15, o valor real vCreai e valor esperado vCesperado são comparados levando em conta o período de tempo Ats,8 + At8 transcorrido entre o primeiro instante ti e o instante da medição tmed· Se o valor real vCreda instalação de mediçãoai é menor que o valor esperado vcesperado isto indica acumulação de monóxido de carbono na fusão. Em uma etapa 16, o desvio entre valor real vCreai e valor esperado vCeSperado é avaliado. Se apropriado, um valor real mCreai e um valor esperado mCesperado da quantidade de carbono liberada desde o começo de introdução de oxigênio no instante t0 (Ctot) também pode ser determinada. Se a diferença entre valor real Vcreai e valor esperado vcesperado excede um valor limite, contramedidas são tomadas em uma etapa 17. O período de tempo At8,4 requerido para etapas 11 a 17 é o tempo de reação que é requerido para iniciação de contramedidas compreendendo ajuste da quantidade de oxigênio ou adicional carbono suprido para a fusão 3 via os tubos de sopro 6. O princípio funcional do processo pode ser visto a partir de curvas características 18 a 21 dos gráficos 22 e 23 na figura 3. O gráfico 22 mostra o valor esperado vCeSperado em curva característica 18 e o valor real vcreai em curva característica 19 das correntes de carbono como uma função de tempo. A partir do tempo de início t0 da introdução de oxigênio na fusão 3 em diante, o valor esperado vCesperado pode ser calculado. O tempo que transcorre até a quantidade de carbono presente no gás liberado ser determinada a partir de valores medidos a partir da instalação de medição 9 é o período de tempo At5,8 + At8. A curva característica 18 mostra a desejada liberação de estado estável de carbono no caso do valor esperado diminuin- do lentamente ou aproximadamente constante vcesperado da corrente de carbono. Idealmente, o valor real vcreai deve seguir a curva para o valor esperado com um retardo de At5,a + Ata- De fato, o carbono não será liberado tão uniformemente como tal a partir da fusão. Isto conduz a um desvio da curva característica 19 para o valor real vCreai a partir da curva característica 18, com flutuação ao redor de curva característica 18 sendo tolerável dentro de valores limites. Se a corrente de carbono é integrada sobre tempo, o valor real mCreai e valor esperado mCesperado para a quantidade de carbono Ctot desprendido da fusão desde o instante t0 pode ser obtida. A curva característica 20 mostra o curso do valor esperado mcesperado correspondendo à curva característica 18 e a curva característica 21 do valor real mcreai corresponde à curva característica 19. A partir de um instante Í2 em diante, uma aplanamento 24 da curva característica 21 do valor real mo-eai da quantidade de carbono Ctot é observado. Isto indica que monóxido de carbono está a-cumulado na fusão. Se regulação não é realizada, a acumulação pode ascender subitamente em uma grande bolha de gás em um instante imprevisível, posterior, t3, que é mostrado na curva característica 21 pelo excessivo aumento 25. O processo da invenção torna possível reconhecer tal aplanamento 24 da curva característica 21 por meio da avaliação do valor real vCreai e valor esperado vcesperado da corrente de carbono e permite início de apropriadas contramedidas para prevenção de efeitos de ebulição.

Claims

1. Processo de regulação de saída de CO em produção de aço, em que oxigênio (02) é suprido para uma fusão (3) para remover carbono (C) presente, o valor real (mCreai) da corrente de carbono liberada da fusão é determinado e o valor esperado (mCesperado) da corrente de carbono liberada, que é determinado pela quantidade de oxigênio (mo) alimentada e o teor de carbono da fusão levando em conta quaisquer outras reações, é calculado, valores real e esperado são comparados um com outro e no caso do valor real estar abaixo de valor esperado, medidas para prevenção de efeitos de ebulição são tomadas.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, em que o suprimento de oxigênio para a fusão é controlado como medida.

3. Processo de acordo com a reivindicação 2, em que o suprimento de oxigênio é reduzido.

4. Processo de acordo com as reivindicações 1, 2 ou 3, em que carbono é suprido para a fusão como uma medida.