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ESTUDOS DOSAOS
DIAGRAMA FERROCARBONO
AOS
F.FUNDIDO
EUTETIDE
0,8%C
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OBTENO DOS AOS
Ao toda liga ferro-carbono, com teorde carbono variando de 0,008 a 2,0%,
malevel e que apresenta em suacomposio qumica elementos como osilcio, mangans, fsforo e enxofre,
resultante do processo de fabricao eem porcentagens pequenas.
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IntroduoIntroduoACIARIA uma unidade dentro deuma usina siderrgica com a funo deproduzir aos em forma de produtos
semi-acabados (tarugos, lingotes,placas, etc...)
Nesta unidade da fbrica, a matriaprima transformada em ao atravsde um processo metalrgicoenvolvendo calor.
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PROCESSO LD - 78% Produo
FORNO ELTRICO - 20 %
OBTENO DOS AOS
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Fonte: Tendncias tecnolgicas da Siderurgia, GernciaSetorial de Minerao e Metalurgia, 1995.
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Vrios trabalhos experimentais foramrealizados na usina de Linz na ustriadurante a dcada de 40. A primeira
corrida de 15 ton, foi realizada, peloProfessor Robert Durrer em outubrode 1949, os resultados foram tosatisfatrios, que em Dezembro de1949 foi decidida a instalao de umaaciaria LD com conversores de 35 ton,iniciando sua operao em Dezembro
de 1952, data que marca o
OBTENO DE AOS PELOPROCESSO LD
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O nome LD vem das iniciais L da cidadeAustraca Linz e D de Durrer, o
Professor que desenvolveu o processo.
A primeira aciaria LD fora da Austria entrou
em operao em agosto de 1954, noCanad, e EUA. A primeira instalao noBrasil foi a Belgo Mineira em 1957,seguida da Companhia SiderrgicaNacional, Cosipa, Usiminas, etc......
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todos estes fatores contriburam para arpida evoluo do processo, que hoje responsvel por aproximadamente72% da produo mundial de ao.
a grande produtividade;
custos mais baixos nas instalaesem comparao com outrasaciarias;
nenhum consumo decombustvel;
consumo de refratrios e mo deobra menor
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As vantagens do processo LD:
Rapidez da transformao do gusaem ao;
Reaproveitamento da sucata derecirculao (gerada dentro da prpriausina) que corresponde a 23% do ao
bruto; Comparando com a aciaria S-M, oinvestimento inicial da ordem de 40%
e o custo operacional, 50%menor.
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PROCESSO LD
Transformar o ferro gusa Liquido(1350 C) em ao
ATRAVS DA OXIDAAO DOCARBONO
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Ferro gusa Ao
C -- (3,0 a 4,5%) 0,1 %
Temp = 1350C Temp = 1650 C
Mn = 0,4 % Mn = 1,0 % (adicionado)
Oxig = 0,005 Oxig = 0,20 % (absorve)
Fe = 94,5% Fe = 99,2%
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Conversor LD -combinado
Esquemadelimpezados gases
TUBOS DE SOPRO DE GS
INERTE
COIFACOLETORA DEGS
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O oxignio pode ser introduzido noConversor de duas formas:
Por cima atravs de uma lanasuspensa da boca do conversor;
Combinados - normalmente injetandooxignio por cima atravs da lana eo gs inerte, pelo fundo do conversor,
atravs de tubos, para agitar o banho.Os resultados seriam reaes maisrpidas e completas, menor teor de
FeO na escria, menor quantidade de
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Descrio do conversor
O conversor LD, um recipiente de formacilndrica montado em munhes, capaz degirar completamente em torno de um eixo
horizontal, a carcaa de ao tem a base deforma cncava, uma seo cilndricaintermediria e uma seo cnica onde est ocanal de vazamento que permite a separao
do ao e da escria.
Uma coifa coletora de gs, refrigerada a
gua, instalada exatamente acima da boca
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Seqncia deoperao
Carregamento de sucata; Carregamento do gusa liquido;
Inicio do sopro de oxignio eadio do fundente;
tomada de temperatura e
composio;
Vazamento do ao (adies);
Vazamento da escria.
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Seqncia de operao do conversor LD
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TEMPO DE CORRIDA = 40 min
Operao Tempo em min
Carga 8
Sopro de Oxignio 18
Tomada de temperatura ecomp. quimica
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Vazamento do ao 6
Retirada da escria 3
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Matrias- primas
1. Gusa lquido
Constitui a parte predominante da cargametlica, +/- (70%) sendo o seu contedotrmico, em termos de composio qumicae temperatura responsvel pela quasetotalidade do fornecimento de calor ao
processo.
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A composio tpica de um ferro gusautilizado como carga em um conversor :
Composio Quantidade em %
C 3,0 a 4,5
Si 0,4 a 6,0
Mn 0,6 a 0,8
S Mx 0,05
P Mx 0,15
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A proporo de gusa lquido na carga doconversor depende:
De sua composio qumica etemperatura;
Da qualidade do ao a serproduzido;
Da qualidade da sucata utilizadano processo.
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O teor de enxofre tolerado nos aos de no mximo de 0,05%.
Fe + S FeS(988C)
ou
Mn + S MnS(1600C)
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O MnS se solidifica em temperatura alta,prxima de solidificao do prprio ao e, a
temperatura em que se lamina o metal, essecomposto relativamente plstico, o que fazcom que ele se deforme e se alongue nosentido em que o material trabalhado. Sua
presena no ao no , por isso muitonociva.
Quando se forma o FeS, verifica-se queacima de 988C pode ocorrer a fuso doeuttico Fe-FeS.
Se o ao for deformado acima desta
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Aos com teores propositadamente alto de
enxofre (0,1), a fim de facilitar a usinabilidadedas peas, tem que possuir na suacomposio qumica um teor de manganselevado da ordem de 1,65%aproximadamente, para evitar a formao doFeS.
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O gusa lquido deve ser transportado paraaciaria com o mnimo de perdas de calor. Este
transporte realizado pelo carro torpedo,que possibilita, a dessulfurao em instalaoprpria, atravs da injeo de CaC2 e gsinerte, submergido por uma lana.
Transporte do gusa lquidopara a aciaria
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Dessulfurao do gusa em carrotorpedo
3FeS + 2CaO + CaC2 3CaS +2CO + 3Fe
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CARROTORPEDO
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2. Sucata
A utilizao de material refrigerante na carga doconversor LD imprescindvel para o controle detemperatura do ao no final de sopro.
3. Cal
A adio de cal ento necessria para neutralizar osxidos cidos formados nas reaes de oxidao que,de outra maneira, atacariam violentamente o
revestimento bsico do conversor e para obteno deum ndice de basicidade (CaO/SiO2) adequado,imprescindvel a uma boa dessulfurao edesfosforao. O consumo da Cal de
aproximadamente de 58 kg/ton ao.
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4. Fundente
A funo mais importante do fundente baixar o ponto
de fuso da escria, outra funo importante tambm a sua influencia sobre a viscosidade da escria; adiminuio dessa viscosidade facilita a impregnao dacal pela escria.
A fluorita, constituda basicamente de fluoreto de clcio
(Ca F2), utilizada como fundente,
2 Ca F2 + Si O2Ca O + SiF4
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5. Oxignio
O processo LD utiliza oxignio de elevada pureza. Ovalor mnimo aconselhvel de 99% de O2, sendoideal valores na faixa de 99,7 a 99,8% com restanteconstitudo de argnio e cerca de 50 ppm de
Nitrognio.
importante a altura da lana em relao ao banhometlico. Lanas muito prximas do banhopermitem que haja oxidao direta do ferro nobanho, tambm o oposto faz aumentar em muito oteor de FeO na escria. Ambos os extremosresultam em menores rendimentos metlicos eenfatizam a importncia do controle da altura da
lana que deve ser de 0,8 a 1,0 m do banho.
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6. Ferro-ligas e desoxidantes
Os ferros-ligas e desoxidantes so materiais
utilizados para acertos de composioqumica do ao na panela. necessrio efundamental que os rendimentos dasadies dos ferros-ligas sejam os maiselevados possveis, e este rendimentodepende de vrios fatores, sendo osprincipais, a oxidao do banho e a
quantidade de escria que cai na panela.Uma operao bastante eficiente quandoesta adio feita na panela de vazamentocom injeo de gs argnio sob presso pelo
fundo.
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ADIES DE FERROS LIGAS
INJEO DE GS
INERTE
ADIES DEDESOXIDANTE
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1) Calcular a quantidade de ferro-
mangans adicionado na panela para afabricao de um ao SAE 1045.Partindo dos seguintes dados:
a) peso do metal na panela = 120ton;b) teor de mangans no ao antes da
adio = 0,3 %;c) rendimento do processo = 80 %;d) Teor de Mn na Fe-Mn = 65%;
e) teor de mangans aps a adio =
Cassifica o dos ao quanto ao teor
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Cassifica o dos ao quanto ao teorde oxignio
1.Efervescentes ------------- > 200 ppm de O2
2.Semi-acalmado ------------- 100 ppm < x