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WO2011156881A1 - Escória sintética sinterizada para o controle do teor de enxofre de aços e ligas metálicas - Google Patents

Escória sintética sinterizada para o controle do teor de enxofre de aços e ligas metálicas Download PDF

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WO2011156881A1
WO2011156881A1 PCT/BR2011/000197 BR2011000197W WO2011156881A1 WO 2011156881 A1 WO2011156881 A1 WO 2011156881A1 BR 2011000197 W BR2011000197 W BR 2011000197W WO 2011156881 A1 WO2011156881 A1 WO 2011156881A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
steel
slag
sulfur
alloy
synthetic slag
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/BR2011/000197
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Pedro José NOLASCO SOBRINHO
Flávia OLIVEIRA DIAS
Robson Santos Silva
Adão ADÉLCIO CAMPOS
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
VAMTEC S/A
Original Assignee
VAMTEC S/A
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by VAMTEC S/A filed Critical VAMTEC S/A
Publication of WO2011156881A1 publication Critical patent/WO2011156881A1/pt
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/076—Use of slags or fluxes as treating agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C1/00—Refining of pig-iron; Cast iron
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    • C21C1/025—Agents used for dephosphorising or desulfurising
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    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/36—Processes yielding slags of special composition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/52—Manufacture of steel in electric furnaces
    • C21C5/54—Processes yielding slags of special composition
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Definitions

  • the present invention relates to a sintered synthetic slag which has the function of stabilizing the content of the sulfur element present in the steel or alloy in manufacture, thus preventing the control of this element during the manufacture of the steel or alloy and providing greater control of the sulfur content. reduction in production losses due to out-of-range sulfur content in the steel or alloy, reduction in the manufacturing time of the steel or alloy and reduction in process costs.
  • the final aluminum grades in GO steel have been reduced due to the higher purity of the present invention, ensuring higher quality of steel and alloy;
  • the main desulphurizing agent is lime, calcium ion supplier, Ca 2+ to the process to combine with sulfur (S) dissolved in metal (steel, pig iron, ferrous and non-ferrous alloys). and forming the CaS component, which is absorbed by the process slag.
  • Desulphurization is carried out in the pan or other metallurgical equipment during primary and / or secondary metal refining.
  • the main sources of CaO are calcitic lime (CaO), dolomitic lime (Ca, Mg. (003) 2), calcific or dolomitic limestone, calcium and magnesium carbonate, calcium carbide (CaC 2 ), hydrated lime or residues from these sources.
  • desulfurates are magnesium sources, fluorite, soda ash or soda ash, sodalite and calcium source alloys such as CaSi, which may be used together or separately, including the first sources of calcium mentioned above.
  • CaSi calcium source alloys
  • the displacement of the reaction equilibrium must be promoted to the formation of CaS component, acting on the system (temperature, pressure, chemical composition of the medium, among others).
  • Desulfurization is also known to be favored by the reducing environment, increased bath temperature, low bath oxygen potential, high CaO or calcium activity, high sulfur metal activity, low S slag activity.
  • Equation 1 represents the removal of sulfur from the metal from its combination with CaO
  • Equation 3 confirms that, in order to favor desulphurization, one must have: - lower oxygen potential ( ⁇ 0 ⁇ ), reducing environment;
  • the reactions presented are characterized by the reaction of sulfur with calcium producing calcium sulfide.
  • the occurrence of the above reactions can be proven in the desulphurization process with chemical analysis of the metal and the generated slag.
  • oxygen is generally consumed by the process carbon generating the gas "carbon monoxide” which oxidizes ("burns") on the surface of the bath.
  • Al203 alumina
  • the kinetics of the desulphurization process are favored by stirring the bath.
  • Desulphurization is controlled by the mass transfer of the liquid phase.
  • the viscosity and liquidus temperature of the slag can be raised to some extent by ternary diagrams.
  • the liquidus temperature of the slag should be slightly lower than the treatment temperature of liquid steel for slag-metal reactions to start more rapidly.
  • MgO is added to the synthetic slag to saturate it and preserve the pan refractory, usually composed of MgO in the slag line.
  • the present invention may utilize up to 25% MgO in the product composition.
  • the present invention has as its basic purpose to stabilize the sulfur of steel or alloy.
  • the present invention in order to desulphurize the calcium element must be free and active, therefore, the present invention has sought to minimize its desulphurizing power by combining CaO. chemically present with other oxides for the formation of stable compounds at the steel treatment temperature to prevent desulphurization of the steel and to favor the stability of sulfur in the steel.
  • the sintering process was chosen due to the need for temperature so that chemical reactions between CaO and iron oxides, Fe 3 O, Fe 2 O 3 , FeO, silica, S1O2, alumina AI2O3 and / or MgO occur and be the process using temperature not as expensive as processes using other types of furnaces.
  • the present invention has been developed whereby the equilibrium of the sulfur content of steels and Alloys are achieved during the manufacture of the high sulfur steel or alloy by replacing some additions made in the present process by the present invention (sintered synthetic slag), where chemically combined the CaO contained and required in the process with other oxides such as silicon oxides and iron to make it difficult to combine calcium with sulfur, which is responsible for the uncontrolled sulfur of the alloy, thus providing in the manufacture of steel or alloy an excellent control of sulfur content, greater accuracy of sulfur content in steel or alloy. in the manufacturing process, eliminating the risk of steel scrapping due to out-of-range sulfur at both upper and lower limits, reducing alloy manufacturing time and reducing the consumption of sulfur-based alloys.
  • the present invention is a high mechanical strength sintered synthetic slag, which does not require packaging to be packed or stored in the company and can be sent to underground or aerial company silos, not occupying warehouse areas. It is a product of homogeneous chemical and physical composition and does not absorb moisture. Therefore it also has greater durability and shelf life. These properties result in complete sulfur control of the steel and alloy and provide the above benefits.
  • the manufacture of the synthetic slag object of the present invention begins with the separation of the raw materials for the preparation of the mixture to be sintered.
  • the raw materials for the manufacture of the product can be any source of CaO, such as calcified lime, dolomitic lime, limestone, fines of these materials and residues generated in these processes (fines); any source of S1O 2 such as silica, sand or quartz and their fines and wastes; any source of Al 2 0 3 such as bauxite, calcined alumina, fused alumina or refractory alumina bricks and their fines and wastes; any source of MgO such as dolomitic lime, magnesium carbonate, magnesite, MgO sinter, fines and residues thereof; iron source such as scale, iron ore, filings, fines and wastes; solid-source carbon fuel such as charcoal or mineral coal, metallurgical coke, petroleum coke, breeze coke, pitch coke, and / or fines and wastes fuels.
  • Waste materials may be used as long as they contain no contaminants that affect the end product specification such as phosphorus, zinc and titanium.
  • the purity of the raw materials and residues used for the preparation of the present patent application product may vary, provided that the specification of the final product is within design and specification. This confirmation must be made by chemical analysis of the raw materials and the product.
  • the particle size of the raw materials can vary from 0 to 30mm.
  • the raw materials may be in the form of powders or granules or a mixture of both.
  • the mixture is homogenized in mixers or homogenizers, preferably with pallets, which can be concrete mixer, double sigma, orbital, planetary, rotary, horizontal, vertical, tubular or cylindrical.
  • the objective of this stage is to homogenize the various components of the mixture to be sintered. If microparticles need to be formed with the mixture particles, water should be added to the mixture of the components in the mixing system in amounts of up to 25% by weight of the dry mixture. Solid fuel is also added in the mixture up to the amount of up to 20% by mass.
  • the mixing / homogenization process lasts from 3 to 5 minutes.
  • the mixture is sent to the batch or continuous sintering process where the product will be manufactured.
  • the sintering furnace ignites the mixture, which is then subjected to a temperature of up to 1500 ° C, pressure in the mixture up to 1500mm water column for a time of up to 2h.
  • Raw sintered synthetic slag is sent for the adjustment of its particle size, ranging from 0 to 100mm. Grain adjustment is performed in jaw crushers or sinter shredders or other mechanical process that can reduce the raw material. Classification is performed in vibrating screens or not. The crushing, grinding and grading process can be performed dry or wet.
  • the present invention relates to a sintered product manufactured in a continuous or batch process sintering furnace, where the mixture of materials placed inside the furnace together with fuel is subjected to temperatures exceeding 500 ° C for a period of time.
  • the great advantage of the product object of the patent application is that it does not desulfurize the alloy being produced and provides greater and better control of the sulfur content of the steel or alloy.
  • the gains in the production of steels and alloys are various, mainly in the economy and quality of the final steel produced with the present invention.
  • this chemical combination of CaO is performed in a process that submits materials to temperatures above 500 °, as the sintering process.
  • Product sintering can be continuous, Dwight-Lloyd type or in batch, Greenwalt type, but in any sintering process the product can be manufactured.
  • the grilles located inside are connected to a system that causes air to pass through the mixture to be sintered after the ignition of the charge (upper part generally).
  • System heat is supplied by reaction of the fuel added to the mixture and the oxygen present in the system, mainly from the air passing through the mixture. If the temperature in the sintering furnace rises too high, especially from the middle of the load to the bottom, pre-cast or molten product may form.
  • the synthetic slag object of this patent may also be manufactured in furnaces which provide the material mixture with temperatures above 1000 ° C such as induction furnaces, plasma furnaces or other furnaces or sintering processes.
  • the product should be manufactured in continuous or batch sintered form and can be manufactured in artisanal or sophisticated sintering processes, as long as the mixture reaches the minimum temperatures to sinter, pre-melt or fuse the particles of materials that make up the mixture. , because sintering is the most economical process than other processes that use temperatures above 1000 ° C in the manufacture of products.
  • the patent application process for the production of sintered synthetic slag begins with the calculation of the quantities of the raw materials to be used in the sintering mixture, based on the chemical composition established for the sintered synthetic slag.
  • Raw materials that are in silos or big bags are removed from the masses for the composition of the mass to be homogenized in the mixing system, with or without water dosing.
  • Once homogenized the mixture to be sintered is sent to the industrial sintering unit where it feeds the oven. After ignition the sintering of the mixture begins. After the time required for sintering and initial cooling of the sinter, it is discharged and sent to cooling bays, leaving sufficient time for the product to be able to be handled without risk of burning to persons and equipment.
  • the raw sinter is sent to the primary and secondary crushing unit if required for sinter size adequacy.
  • the crushed sinter is sent to the classification unit for separation of fractions below 5mm and above 60mm.
  • the fraction below 5 mm is sent to the raw materials sector for packing and return to the initial sinter mixture.
  • the fraction above 60mm returns to the primary crusher to reduce particle size and the intermediate fraction from 5 to 60mm is packed at the output of the grading system and sent to the finished product sector for awaiting shipment.
  • the particle size of the raw materials used ranged from 0 to 20mm.
  • the materials are mixed in mixers / homogenizers, preferably with Eirich, double sigma, orbital, planetary, or rotary palettes, and may also be horizontal or vertical or tubular, or concrete mixer.
  • Mixing time 2 minutes.
  • the homogenization of the components and the formation of micropellets with the particles of the mixture is aimed for, to this end, water may be added during the mixing of the components in amounts up to 25% by mass of the dry mixture.
  • Solid fuel is added to the mixture to the amount of 20% by mass.
  • the termination of the mixing process is defined by the operator based on his experience to achieve better homogenization and greater micropellet formation of the mixture.
  • the mixing process lasts 5 minutes.
  • the homogenized mixture feeds the sintering system where it will be sintered after being subjected to temperatures up to 1500 ° C for up to 2h.
  • the product can be transformed into a pre-melted or even molten synthetic slag due to higher temperature in the mixture. That is why the synthetic slag object of this patent can be manufactured in other processes which subject the mixing of materials at elevated temperature, with or without fuel for phase formation between CaO and other oxides such as S1O2, Fe203, AI2O3, or MgO. Gases are released during this process.
  • the sinter pilot furnace used for the development of this invention is equipped with temperature control thermocouples, system pressure vacuometers, and flow meter for calculating the amount of air passing through the load during product manufacture.
  • the equipment has openings for controlling false air inlet in the system to simulate different flow rates and control the reaction front of the mixture.
  • a cyclone was placed in the fine particle size retention system.
  • the sintering system used for the development of the present invention is located at the Vamtec S / A Research Center.
  • Out-of-specification sinter size means material loss and / or increased steel processing time.
  • the sinter that comes out of the oven may contain material up to 500mm thick.
  • the size is reduced to a maximum of 300mm.
  • the crushing system the material is reduced to 100mm and sent to the screening where the sinter is rated to meet the 5 to 60mm particle size range. What below 5mm is sent for storage and will be used in the new mix, avoiding waste generation in the process and the sinter fraction greater than 60mm returns to the crusher for new crushing.
  • Classification is performed on vibrating or non-vibrating screen systems.
  • the crushing, grinding and grading process can be performed dry or wet. Once the grain size is adequate, it is sent to product storage bays or silos or even packed for shipment to the customer. Due to its excellent physical properties, the patent-sintered synthetic slag may be stored in silos and may also be kept in stalls or boxes or any other form of packaging as it does not absorb moisture.
  • Table 1 shows the chemical specification of sintered synthetic slag (invention).
  • Table 1 Chemical composition of Vamflux RGO-SI sintered synthetic slag.
  • the physical specification of sintered synthetic slag is: 5 to 10Omrn - tolerance: 5.0% less than 5mm and 5.0% greater than 10Omrn.
  • the stability of the developed slag can be explained by AG (Gibbs free energy) signal analysis in the above thermodynamic analysis where the positive signal indicates that the reaction is not spontaneous in the indicated direction.
  • AG Gabbs free energy
  • the sintered synthetic slag which is pending patent, was industrially tested at the ArcelorMittal Inox Brasil-AMIB GO grain-oriented silicon steel production in 33 races, representing the use of about 28,000 kg (28 tonnes) of synthetic synthetic slag to produce about 2,640,000 kg (2,640 tonnes) of grain-oriented silicon steel in the AMIB with excellent process results. After the 33 official tests and due to the excellent results achieved the invention was regularly consumed by the steelmaker AMIB. From the end of the tests to date (March 2010) about 250t of sintered synthetic slag (invention) was used in the production of approximately 25,000 tons of grain oriented silicon steel improving the quality of this type of steel.
  • this mixture between the synthesized slag and silicon source is added to the steel pan in this way so that the heat generated in the oxidation of the added silicon facilitates the fusion of the synthesized synthetic slag, reducing treatment time, gas consumption and thermal losses of the pan.
  • the previously used and the new invented one can verify the difficulty found by the previous slag to ensure the specification of the final sulfur content in steel. It has free lime in its constitution which provided de-sulfuration and thus greater difficulties in maintaining the sulfur balance of steel. The occurrence of four runs below the specified minimum range using the previous synthetic slag led to the scrapping (loss) of these races, which represented about 320t of steel. Another four runs had sulfur in the minimum range.

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Abstract

Escória sintética sinterizada para o controle do teor de enxofre de aços e ligas que precisam manter na liga um determinado teor de enxofre sob controle, dita escória sintética sinterizada possui a seguinte especificação química e física: Elemento/Componente Composição química (% em massa) CaO 20-65 MgO 25 (máximo) Si02 10 a 50 Al203 3,5 (máximo) Fe203 15 (máximo) FeO 10 (máximo) Enxofre (S) 1 (máximo) Carbono (C) 1 (máximo) Especificação física: 5 a 100 mm - tolerância: 5,0% menor que 5 mm e 5,0% maior que 100 mm.

Description

ESCÓRIA SINTÉTICA SINTERIZADA PARA O CONTROLE DO TEOR DE ENXOFRE DE AÇOS E LIGAS METÁLICAS
Refere-se a presente patente a uma escória sintética sinterizada, que tem como função estabilizar o teor do elemento enxofre presente no aço ou liga em fabricação evitando assim o descontrole deste elemento durante a fabricação do aço ou liga e proporcionando maior controle do teor de enxofre do aço ou liga, redução das perdas de produção devido a teor de enxofre fora de faixa no aço ou liga, redução no tempo de fabricação do aço ou liga e redução de custos no processo.
Até a utilização do presente invento era realizada a tentativa de se controlar o teor de enxofre no aço ou ligas que requeriam um maior teor de enxofre, como os aços elétricos ao silício de grão orientado com uma escória sintética não sinterizada onde, adicionava-se propositalmente, enxofre à mesma para saturá-la neste elemento e assim tentar evitar que o enxofre do aço ou liga fosse retirado pela escória do processo, levando ao descontrole do enxofre no aço e à necessidade de adicionar uma maior quantidade de ligas à base de enxofre para restabelecimento do teor de enxofre do aço ou liga, que algumas vezes não ocorria, levando ao sucateamento do aço em processamento, devido ao enxofre do aço ou liga estar fora do valor especificado.
Na tentativa de se conseguir deixar o enxofre do aço na faixa especificada gastava-se um maior tempo no processamento do aço ou liga e aumentava-se o custo devido à maior adição de insumos, como as ligas à base de enxofre. Podia também ocorrer perdas da corrida devido ao enxofre estar acima do limite superior especificado, devido à adição de enxofre para acerto, porque, como não se tinha o controle da variação do enxofre e, muitas vezes, era aumentada a quantidade de enxofre do aço para valores acima do limite superior, pois acreditava-se que este teor cairia, devido ao descontrole do processo, o que, muitas vezes, não ocorria e a corrida era sucatada.
Existem vários produtos para proporcionar a retirada do enxofre da liga, uma prática chamada dessulfuração, onde se procura extrair da liga ou aço o máximo de enxofre possível, mas produtos para proporcionar o equilíbrio do teor de enxofre do aço ou liga, para valores considerados elevados de enxofre, até 1000 ppm(partes por milhão) como o presente invento, não se tem. A literatura também cita produtos para equilíbiro de outros elementos como o alumínio contido no aço e liga.
O principal problema que existe durante a fabricação de aço sem utilização da presente invenção é a grande dificuldade de manter sob controle o teor de enxofre do aço em processamento porque ocorre a sua dessulfuração(retirada de enxofre). A seguir são relatados outros problemas apresentados sem a utilização do presente invento no processo de fabricação de aço ou liga com teor de enxofre acima de 100ppm e que precisa manter estabilizado o enxofre em valores elevados:
- alto índice de corridas sucatadas por enxofre fora da faixa devido à dificuldade para estabilizar este elemento no aço durante o refino e produção do aço silício de grão orientado.
A dessulfuração ocorria com utilização da escória sintética anterior que possuía CaO livre e tornava muito difícil o controle do teor de enxofre do aço;
- perda de tempo no processo (espera da ponte rolante para apanhar o produto). A escória sintética anterior por possuir cal livre precisava estar acondicionada em big bag, havendo a necessidade de utilização de ponte rolante para adição do big bag na panela de aço. Além disso, havia necessidade de adicionar enxofre ao produto para minimizar as perdas de enxofre do aço na dessulfuração com a escória sintética. O produto não poderia ser enviado para o silo devido à possibilidade de hidratação da cal e heterogeneidade da mistura;
- perda de temperatura na panela (devido demora na adição da escória sintética e a necessidade de muita agitação para homogeneizar o banho). A escória sintética utilizada anteriormente através de big bag por não ser sinterizada, necessitava de maior agitação para sua reação na panela. Devido à forma de adição deste material através de ponte rolante havia maior perda de temperatura da panela(que ficava aguardando muito tempo) e maior tempo para agitação do banho o que elevava também o consumo de gases e a queda de temperatura do banho; - elevado consumo de gases inertes para agitação do banho, devido ao problema anterior;
- maior teor de alumínio no aço;
- maior consumo de ligas Fe-S e fontes de enxofre para acerto do enxofre do aço;
- maior tempo para o processamento e fabricação do aço silício de grão orientado devido à demora para acerto de enxofre do aço;
- maior dificuldade na fabricação do aço para acerto do teor de enxofre;
- necessidade de reaquecimento de corridas no forno panela que tiveram perda excessiva de temperatura, implicando em maior consumo de energia elétrica no processo;
- necessidade de colocar a escória sintética não sinterizada em embalagens fechadas e protegidas contra a umidade para evitar o contato do produto com o ar e sua hidratação.
Com a utilização do produto escória sintética sinterizada, objeto do pedido de patente:
- eliminou-se adição de escória no processo através de ponte-rolante, passando a ser adotada a adição via silo devido à estabilidade da cal e demais componentes;
- eliminou-se a adição da escória sintética não sinterizada anterior que continha enxofre na sua constituição, uma prática utilizada para minimizar o efeito da dessulfuração do aço durante o refino;
- não ocorreu a dessulfuração do metal(retirada de enxofre) devido à cal estar quimicamente combinada com outros componentes como o S1O2.
e o Fe203, possibilitando melhor, mais fácil controle e estreitamento da faixa do enxofre do aço e economia na adição de ligas à base de enxofre para ajuste fino deste elemento durante a fabricação do aço. Com isso, o tempo para o processamento do aço diminui; - reduziu-se em 100% o risco de sucateamento de corridas teor de enxofre fora de faixa durante a fabricação de aço ou liga, devido à estabilidade alcançada para o enxofre durante a produção do aço ou liga.
- atingiu-se menor perda de temperatura e menor consumo de gases inertes utilizados na fabricação do aço ou liga, pois quando a escória sintética sinterizada é adicionada junto com a liga, passa-se gás na panela uma única vez e não duas vezes como anteriormente;
- os teores de alumínio final no aço GO foram reduzidos devido maior pureza do presente invento, garantindo maior qualidade do aço e liga;
- melhor a ajuste da composição química da escória global do processo, permitindo melhor controle da basicidade;
- melhor controle do teor de MgO, permitindo menor desgaste do revestimento refratário da panela;
- reduziu-se o consumo de ligas a base de enxofre como Fe-S para acerto do teor final de enxofre do aço ou liga;
- conseguiu-se o estreitamento da faixa especificada para o elemento enxofre do aço ou liga devido a facilidade e controle proporcionados com a utilização do presente invento;
Sabe-se da teoria básica de dessulfuração que o principal agente dessulfurante é a cal, fornecedora do íon cálcio, Ca2+ ao processo para combinar com o enxofre(S) dissolvido no metal(aço, gusa, ligas ferrosas e não- ferrosas) e formar o componente CaS, que é absorvido pela escória do processo. A dessulfuração é realizada na panela ou outro equipamento metalúrgico durante o refino primário e/ou secundário do metal. As principais fontes de CaO são a cal calcítica(CaO), a cal dolomítica(Ca, Mg. (003)2), o calcário calcifico ou dolomítico, o carbonato de cálcio e magnésio, o carbureto de cálcio(CaC2), a cal hidratada ou os resíduos destas fontes. Outros materiais utilizados como dessulfuratnes são as fontes de magnésio, a fluorita, a barrilha ou carbonato de sódio, a sodalita e ligas fontes de cálcio como o CaSi, que podem ser utilizados juntos ou separados, inclusive com as primeiras fontes de cálcio citadas anteriormente. Para que a dessulfuração ocorra deve-se promover o deslocamento do equilíbrio da reação para a formação do componente CaS, atuando no sistema(temperatura, pressão, composição química do meio, dentre outros).
Sabe-se também que a dessulfuração é favorecida pelo ambiente redutor, aumento de temperatura do banho, baixo potencial de oxigénio do banho, elevada atividade do CaO ou cálcio, elevada atividade do enxofre no metal, baixa atividade de S na escória.
Através da avaliação termodinâmica do processo de dessulfuração, pode- se verificar e comprovar as condições mais favoráveis para a remoção de enxofre do metal. A equação 1 representa a remoção de enxofre do metal a partir da sua combinação com CaO
Figure imgf000006_0001
No equilíbrio, tem-se:
Figure imgf000006_0002
Após tratamento matemático a equação [2] transforma-se:
Figure imgf000006_0003
Pela equação 3, confirma-se que para favorecimento da dessulfuração, deve- se ter: - menor potencial de oxigénio {μ0ι ), ambiente redutor;
- menor atividade do CaS ;
- maior atividade do CaO ;
- maior temperatura. A adição de alumínio na escória global do processo proporciona a desoxidação do banho e favorece o processo de dessulfuração do metal. Além disso, a alumina formada no processo fluidiza a escória e melhora suas propriedades. A dessulfuração na panela é um processo muito bem conhecido. A dessulfuração depende da capacidade de sulfeto da escória sintética, da atividade do oxigénio e da quantidade de escória sintética utilizada no tratamento. A reação básica é a seguinte, considerando a participação do alumínio:
Figure imgf000007_0001
Como visto anteriormente, a dessulfuração é favorecida com o aumento da atividade do CaO e, neste caso, equação [4], pelo aumento da atividade do Al também, que desoxida o banho.
As reações apresentadas são caracterizadas pela reação do enxofre com o cálcio produzindo o sulfeto de cálcio. A ocorrência das reações acima pode ser comprovada no processo de dessulfuração com as análises químicas do metal e da escória gerada. Para o caso da utilização do agente dessulfurante sem alumínio, o oxigénio geralmente é consumido pelo carbono do processo gerando o gás, CO(monóxido de carbono) que se oxida("queima-se") na superfície do banho. Com a utilização do alumínio, haverá a formação de Al203(alumina) que será preferencialmente incorporada ma escória global do processo.
A cinética do processo de dessulfuração é favorecida pela agitação do banho. A dessulfuração é controlada pela transferência de massa da fase líquida.
A viscosidade e a temperatura liquidus da escória podem ser levantadas, com certa aproximação, através de diagramas ternários. A temperatura liquidus da escória deve ser ligeiramente inferior à temperatura de tratamento do aço líquido para que as reações envolvendo escória-metal iniciem-se mais rapidamente.
Para minimizar o desgaste do refratário da panela durante refino com escória sintética adiciona-se MgO na escória sintética para satura-la e preservar o refratário da panela, geralmente composto de MgO na linha de escória. A presente invenção pode utilizar até 25% de MgO na composição do produto.
A presente invenção tem por finalidade básica estabilizar o enxofre do aço ou liga metálica. Como observado acima, para dessulfurar o elemento cálcio precisa estar livre e ativo, por isso, buscou-se na presente inveção uma forma de diminuir ao máximo o seu poder dessulfurante combinando o CaO presente, quimicamente, com outros óxidos para a formação de compostos estáveis na temperatura de tratamento do aço de forma a impedir a dessulfuração do aço e a favorecer a estabilidade do enxofre no aço. Escolheu- se o processo de sinterização devido à necessidade de temperatura para que as reações químicas entre o CaO e os óxidos de ferro, Fe3O , Fe2O3, FeO, sílica, S1O2, alumina AI2O3 e/ou MgO ocorressem e por ser o processo com utilização de temperatura não tão caro como os processos que utilizam outros tipos de fornos.
A combinação química entre o CaO e óxidos como SiO2 e Fe2O3 pode ser realizada em vários tipos de fornos, mas o custo do produto final poderá ser inviável se o processo não for bem escolhido. Combinando-se quimicamente o CaO do produto com outros óxidos e mantidas as demais condições do processo sob controle como temperatura e pressão, tem-se a garantia da não dessulfuração do aço ou metal por este novo produto, escória sintética sinterizada, que se solicita a patente.
O ajuste da composição química da escória sintética sinterizada objeto da presente patente, através da combinação entre CaO com óxidos para formação dos compostos (Ca2SiO4), (Ca2Fe2Os), dentre outros foi realizado com sucesso após a realização de 60 testes preliminares em um sinterizador- piloto, 120 testes sistemáticos em sinterizador industrial e mais 32 testes sistemáticos na aciaria da empresa AMIB no período de janeiro a novembro de 2009, antes da aprovação da escória sintética sinterizada e comprovação de sua eficácia, atestada pela compra e utilização do produto desde a sua concepção.
Não há relatos na literatura de escórias sintéticas sinterizadas não dessulfurantes à base de CaO como é o presente invento, ou seja, o presente produto(escória sintética sinterizada) objeto deste pedido de patente, utilizado para manter sob controle o teor de enxofre do metal, por não dessulfurá-lo, devido às ligações químicas entre o CaO e outros óxidos como o S1O2 e o Fe2O3 é inédito e de eficácia comprovada na aciaria industrial.
Com o objetivo de solucionar tais incovenientes, desenvolveu-se a presente invenção, através da qual o equilíbrio do teor de enxofre de aços e ligas é conseguido durante a fabricação do aço ou liga com elevados de enxofre, substituindo algumas adições realizadas no processo atual pela presente invenção(escória sintética sinterizada), onde combinou-se quimicamente o CaO contido e necessário no processo com outros óxidos como óxidos de silício e ferro para dificultar a combinação do cálcio com o enxofre, combinação esta responsável pelo descontrole do enxofre da liga, proporcionando, assim, na fabricação do aço ou liga um excelente controle do teor de enxofre, maior acertividade do teor de enxofre no aço ou liga no processo de fabricação, eliminação do risco de sucateamento do aço devido a enxofre fora de faixa nos dois limites superior e inferior, redução do tempo de fabricação da liga e redução do consumo de ligas à base de enxofre.
O presente invento é uma escória sintética sinterizada de elevada resistência mecânica, que não necessita de embalagem para ser envidada ou armazenada na empresa e poderá ser enviada para silos subterrâneo ou aéreos das empresas, não ocupando áreas em almoxarifados. É um produto de composição química e física homogénea e não absorve umidade. Por isso também possui maior durabilidade e prazo de validade. Estas propriedades resultam no total controle de enxofre do aço e liga e proporcionam os benefícios supra-citados.
A fabricação da escória sintética objeto da presente patente, inicia-se com a separação das matérias-primas para o preparo da mistura a ser sinterizada. As matérias-primas para a fabricação do produto podem ser quaisquer fonte de CaO, como a cal calcifica, a cal dolomítica, o calcário, os finos destes materiais e resíduos gerados nestes processos(finos); qualquer fonte de S1O2 como a sílica, a areia ou o quartzo e seus finos e resíduos; qualquer fonte de Al203 como a bauxita, as aluminas calcinadas, as aluminas eletrofundidas ou tijolos refratários aluminosos e seus finos e resíduos; qualquer fonte de MgO como a cal dolomítica, o carbonato de magnésio, a magnesita, o sínter de MgO, seus finos e resíduos; fonte de ferro como carepa, minério de ferro, limalhas, seus finos e resíduos; combustível sólido-fonte de carbono fixo como o carvão vegetal ou mineral, o coque metalúrgico, o coque de petróleo, o coque breeze, o coque de breu, e/ou os finos e resíduos destes combustíveis. Os resíduos dos materiais podem ser utilizados desde que não contenham contaminantes que afetem a especificação do produto final, como fósforo, zinco e titânio. A pureza das matérias-primas e resíduos utilizados para o preparo do presente produto que se solicita a patente pode variar, desde que a especificação do produto final esteja dentro do projetado e especificado. Esta confirmação deve ser realizada através de análises químicas das matérias- primas e do produto. A granulometria das matérias-primas pode variar de 0 a 30mm. As matérias-primas podem estar na forma de pós ou grânulos ou mistura de ambos.
Após a separação das matérias-primas em suas quantidades preestabelecidas em função da composição do produto a ser sinterizado, determinada com o cálculo da composição química dos materiais que comporão a mistura na fabricação do produto a mistura é homogeneizada em misturadores ou homogenizadores, preferencialmente, com paletas, podendo ser tipo betoneira, duplo sigma, orbital, planetário, giratório, horizontal, vertical, tubular ou cilíndrico. Objetiva-se nesta etapa a homogenização dos vários componentes da mistura a ser sinterizada. Se houver necessidade de formar micro pelotas com as partículas da mistura, água deverá ser adicionada na mistura dos componentes no sistema de mistura em quantidades de até 25% em massa da mistura seca. Combustível sólido também é adicionado na mistura até a quantidade de até 20% em massa. O processo de mistura/homogenização tem duração de 3 a 5 minutos.
Decorrido este tempo a mistura é enviada para o processo de sinterização contínuo ou em batelada onde o produto será fabricado. Considerando o processo em batelada, no forno de sinterização é dada ignição à mistura, que, então, é submetida a temperatura de até 1500° C, pressão na mistura de até 1500mm coluna d'água, durante um tempo de até 2h. Ao final obtém-se o produto sinterizado, que se pede a patente. A escória sintética sinterizada na forma bruta é enviada para a adequação da sua granulometria , que varia de 0 a 100mm. O ajuste de granulometria é realizado em britadores de mandíbulas ou fragmentadores de sínter ou outro processo mecânico, que possa cominuir o produto bruto. A classificação é realizada em sistemas de peneiras vibratórias ou não. O processo de britagem, moagem e classificação pode ser realizado a seco ou a úmido. Depois de adequada a granulometria do produto o mesmo é enviado para baias ou silos armazenadores de produto e estará disponível para envio ao cliente para utilização na fabricação de aços ou ligas que necessitem do controle do teor de enxofre em patamares de 100 a 1000ppm. Refere-se a presente invenção a um produto sinterizado fabricado em forno de sinterização que opera em processo contínuo ou batelada, onde a mistura de materiais colocada no interior do forno juntamente com combustível é submetida a temperaturas superiores a 500° C, durante um período de tempo. A grande vantagem do produto objeto do pedido de patente é que ele não dessulfura a liga metálica que esteja sendo produzida e proporciona maior e melhor controle do teor de enxofre do aço ou liga. Com isso, os ganhos na produção de aços e ligas são vários, principalmente na economia e na qualidade do aço final produzido com utilizada da presente invenção. O referido produto foi testado na fabricação de aço silício de grão orientado na aciaria da empresa ArcelorMittal Inox Brasil(AMIB) com excelente resultados. Antes da utilização de presente produto o controle do enxofre do aço era muito difícil de ser realizado e, às vezes, a falta de controle deste elemento no aço chegava a ponto de proporcionar a perda de corridas. A nova escória sintética sinterizada não somente eliminou a chance de se perder corridas como proporcionou várias melhorias no processo. O diferencial do novo produto é o fato dele não dessulfurar. Para isso a combinação química do componente CaO, presente na escória sintética, fez-se necessária com outros componentes da mistura como S1O2, Fe2O3 para formar novos compostos estáveis e dificultar a liberação do cálcio para a dessulfuração. No entanto, esta combinação química do CaO é realizada em processo que submeta os materiais a temperatura acima de 500°, como o processo de sinterização. A sinterização do produto pode ser contínua, tipo Dwight-Lloyd ou em bateladas, tipo Greenwalt, mas em qualquer processo de sinterização o produto pode ser fabricado. Na maioria destes processos as grelhas situadas na parte interior são conectadas a um sistema que faz com que ar passe através da mistura que se pretende sinterizar após a ignição da carga(parte superior, geralmente). O calor do sistema é fornecido pela reação do combustível adicionado à mistura e o oxigénio presente no sistema, principalmente proveniente do ar que passa pela mistura. Caso a temperatura no forno de sinterização se eleve muito, principalmente do meio da carga para o fundo poderá haver a formação de produto pré-fundido ou fundido. Por isso, a escória sintética, objeto desta patente poderá ser também ser fabricada em fornos que proporcionam à mistura de materiais temperaturas superiores a 1000°C como os fornos de indução, os fornos a plasma ou outros fornos ou processos de sinterização. Preferencialmente o produto deverá ser fabricado na forma sinterizada em sistema contínuo ou bateladas, podendo ser fabricado em processo artesanais ou sofisticados de sinterização, bastando que a mistura atinja as temperaturas mínimas para sinterizar, pré-fundir ou fundir as partículas de materiais que compõem a mistura, pois a sinterização é o processo mais económico que os outros processos que utilizam temperaturas acima de 1000° C na fabricação de produtos.
O processo de produção da escória sintética sinterizada, que se solicita a patente, inicia-se com o cálculo das quantidades das matérias-primas a serem utilizadas na mistura para a sinterização, com base na composição química estabelecida para a escória sintética sinterizada Das matérias-primas que se encontram em silos ou big bags são retiradas as massas para a composição da massa a ser homogenizada no sistema de mistura, com ou sem dosagem de água. Depois de homogenizadas a mistura a sinterizar é enviada para a unidade de sinterização industrial onde alimenta o forno. Após ignição inicia-se a sinterização da mistura. Decorrido o tempo necessário para sinterização e resfriamento inicial do sinter, este é descarregado e enviado para baias de resfriamento, permanecendo tempo suficiente para que o produto tenha condições de ser manipulado sem riscos de queima para as pessoas e equipamentos. Então o sínter bruto é enviado para a unidade de britagem primária e secundária, se necessária para adequação do tamanho do sínter. Na sequência o sínter britado é enviado para a unidade de classificação para separação das frações abaixo de 5mm e acima de 60mm. A fração abaixo de 5 mm é enviada para o setor de matérias-primas para ser acondicionada e retornar para a mistura de sínter incicial. A fração acima de 60mm retorna ao britador primário para diminuição da granulometria e a fração intermediária de 5 a 60mm é embalada na saída do sistema de classificação e enviada ao setor de produto acabado para aguardar expedição. A seguir detalhamento de etapas importantes para fabricação do invento que se solicita a patente. Um diagrama esquemático do processo produtivo da nova escória sintética sinterizada é mostrado no diagrama anexo
1 - Cálculo dos teores de CaO, Si02, MgO, Al203, Fe203, C e S e seleção de matérias-primas.
Estas quantidades são calculadas com base nas informações do processo de fabricação do aço. Após definição da formulação as matérias-primas fontes são separadas para fabricação da mistura. A granulometria das matérias-primas utilizadas variou de 0 a 20mm.
2 - Homogenização das matérias-primas
Os materiais são misturados em misturadores/homogenizadores, preferencialmente com paletas tipo Eirich, duplo sigma, orbital, planetário, ou giratório, podendo ser também horizontal ou vertical ou tubular, ou betoneira. Tempo de mistura: 2 minutos. Objetiva-se a homogenização dos componentes e formação de micro pelotas com as partículas da mistura e para isso, água pode ser adicionada durante a mistura dos componentes em quantidades até 25% em massa da mistura seca. Combustível sólido é adicionado na mistura até a quantidade de 20% em massa. O término do processo de mistura é definido pelo operador com base na sua experiência para conseguir melhor homogenização e maior formação de micropelotas da mistura. O processo de mistura tem duração de 5 minutos. 3 - Sinterização da mistura homogeneizada A mistura homogeneizada alimenta o sistema de sinterização onde será transformada em sínter após ser submetida a temperaturas de até 1500°C durante o tempo de até 2h. Dependendo da permeabilidade da mistura, teor de combustível, vazão de gases e depressão do sistema o produto pode ser transformado em uma escória sintética pré-fundida ou até fundida devido maior temperatura na mistura. Por isso é que se pode fabricar a escória sintética objeto desta patente em outros processos que submetam a mistura de materiais a temperatura elevada, com ou sem combustível para a formação de fases entre o CaO e outros óxidos como o S1O2, Fe203, AI2O3, ou MgO. Gases são liberados durante este processo. Geralmente são CO, CO2, H2O e O2 devido às reações do carbono com oxigénio e aquecimento da mistura a sinterizar que possui água superficial e de cristalização e voláteis. O forno piloto de sinterização utilizado para o desenvolvimento deste invento é equipado com termopares para controle de temperatura, vacuômetros para medida da pressão do sistema e medidor de vazão para cálculo da quantidade de ar que passa através da carga durante a fabricação do produto. O equipamento possui aberturas para controle de entrada de ar falso no sistema para simulação de diferentes vazões e controle da frente de reação da mistura. Um ciclone foi colocado no sistema para retenção de partículas de granulometria fina. O sistema de sinterização utilizado para o desenvolvimento do presente invento encontra-se no Centro de Pesquisa da Vamtec S/A.
4- Adequação da granulometria da escória sintética sinterizada
Após a produção da escória sintética sinterizada ela necessita de adequação da sua granulometria para se transformar em produto e ser utilizada no processo de fabricação de aço na aciaria. Tamanho de sínter fora da especificação significa perda de material e/ou aumento do tempo de processamento do aço. O sinter que sai do forno pode conter material com até 500mm de espessura. Na transferência do sinterizado para as baias de resfriamento o tamanho é reduzido para no máximo 300mm. No sistema de britagem o material é reduzido para 100mm e enviado ao peneiramento onde o sínter é classificado para atender a faixa granulométrica de 5 a 60mm. O que estiver abaixo de 5mm é enviado para armazenamento e será utilizado na nova mistura, evitando a geração de resíduo no processo e a fração de sínter superior a 60mm retorna ao britador para nova britagem. A classificação é realizada em sistemas de peneiras vibratórias ou não. O processo de britagem, moagem e classificação pode ser realizado a seco ou a úmido. Depois de adequada a granulometria do produto o mesmo é enviado para baias ou silos armazenadores de produto ou mesmo ser embalado para envio ao cliente. Devido às suas excelentes propriedades físicas a escória sintética sinterizada, que se solicita a patente poderá ser armazenada em silos, podendo também ficar em baias ou caixas ou qualquer outra forma de embalagem, pois não absorve umidade. A tabela 1 apresenta a especificação química da escória sintética sinterizada(invento).
Tabela 1 - Composição química da escória sintética sinterizada Vamflux RGO- SI.
Figure imgf000015_0001
A especificação física da escória sintética sinterizada é: 5 a 10Omrn - tolerância: 5,0% menor que 5mm e 5,0% maior que 10Omrn. Análise termodinâmica do processo utilizando a escoria sintética
Figure imgf000016_0002
sinterizada
Figure imgf000016_0001
Fonte: Dados termodinâmicos para metalurgistas (Carvalho-1977)
Figure imgf000016_0003
Considerando então:
Figure imgf000017_0001
Como AG>0, a reação nas condições acima estabelecidas não ocorre no sentido indicado, determinando assim que não ocorrerá dessulfuração do aço
Figure imgf000017_0002
pela escória.
Fonte: Dados termodinâmicos para metalurgistas (Carvalho-1977) e
Physical Chemistry of High Temperature Technology TURKDOGAN (1980).
Figure imgf000017_0003
Onde :
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Considerando então:
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A estabilidade da escória desenvolvida pode ser explicada pela análise do sinal de AG(energia livre de Gibbs) na análise termodinâmica acima onde o sinal positivo indica que a reação não é espontânea no sentido indicado. Como AG>0, a reação nas condições acima estabelecidas não ocorre no sentido indicado, ou seja, não ocorrerá a dessulfuração do aço com utilização da escória sintética sinterizada.
Para a escória sintética comum onde o componente CaO esta livre o valor de AG é negativo, indicando que a dessulfuração do aço é favorecida, o que dificultava o controle do teor de enxofre do aço. Por isso, no presente invento foi necessário trabalhar com a utilização da maior temperatura na formação de fases quimicamente combinadas com CaO. Esta combinação proporciona também maior resistência mecânica do produto e maior resistência à absorção de umidade permitindo que a escória sintética sinterizada pudesse ser enviada para silo, dispensando a utilização de embalagens especiais como os big bags e plásticos. Para que não ocorresse desgaste do refratário da panela(a base de MgO) na linha de escória durante a produção de aço na aciaria, o MgO foi adicionado à escória sintética sinterizada até 25%. Para comprovação que esta adição foi capaz de evitar o desgaste do refratário da panela foram realizadas diversas análises no processo industrial na aciaria da empresa AMIB durante produção e refino de aço silício de grão orientado GO. A tabela 2 mostra os resultados. Como forma de medir o desgaste do tijolo refratário das panelas foi adotado o cálculo do teor de MgO adicionado na panela comparado com os teores de MgO nas escórias retiradas no forno panela antes do lingotamento contínuo. Como pode ser observado na tabela 2, não houve aumento significativo do teor de MgO na escória de panela, caracterizando assim que a nova escória sintética sinterizada não provocou desgaste da panela.
Tabela 2 - Resultado de análise de MgO da escória gerada no processo de fabricação de aço GO com utilização da escória sintética sinterizada.
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A escória sintética sinterizada, a qual se solicita patente, foi testada industrialmente na aciaria da empresa ArcelorMittal Inox Brasil-AMIB na produção do aço silício de grão orientado GO em 33 corridas, representando a utilização de cerca de 28.000 kg(28 toneladas) da escória sintética sintérizada para produção de cerca de 2.640.000 kg(2.640 toneladas) de aço silício de grão orientado na aciaria da AMIB com excelentes resultados no processo. Após os 33 testes oficiais e devido aos excelentes resultados alcançados o invento passou a ser consumido regularmente pela siderúrgica AMIB. Do final dos testes até a presente data(março/10) cerca de 250t de escória sintética sinterizada(invento) foram utilizadas na produção de aproximadamente 25.000 toneladas de aço silício de grão orientado melhorando a qualidade deste tipo de aço.
0 fluxo da escória sintética sinterizada(invento) na ArcelorMittal Inox Brasil é o seguinte:
1 - a escória sintética sintérizada produzida na empresa Vamtec chega no almoxarifado onde é armazenada ou pode ser diretamente descarregada no sistema de recebimento de ligas para envio para o silo de abastecimento.
2 - quando solicitada na quantidade definida para refino do aço silício de grão orientado GO é transferida do silo para um vaso de espera onde fica junto com liga à base de silício também na quantidade pré-estabelecida para aquela corrida.
3 - esta mistura entre a escória sintérizada e fonte de silício é adicionada na panela de aço desta forma para que o calor gerado na oxidação do silício adicionado facilite a fusão da escória sintética sintérizada, reduzindo o tempo de tratamento, o consumo dos gases e as perdas térmicas da panela.
As equações a seguir representam as reações que ocorrem no banho quando se adiciona liga ferro-silício(equações 4 e 5) ou silício metálico(equações 6 e 7) em aço, ferro-ligas, gusa ou ligas metálicas, onde parte do silício oxida-se e produz calor para o sisitema. O fato de haver na reação liberação de calor para o processo e consequente aumento de temperatura do banho na adição de fontes de silício durante o refino de aços e ligas motivou a adição conjunta da escória sintética sinterizada com ligas à base de silício.
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Foram realizadas análises químicas do aço silício GO(grão orientado) produzido na AMIB nos experimentos preliminares e sistemáticos com o presente invento para comparação com os resultados obtidos com a escória sintética anterior.
Foram adotadas faixas otimizadas para os elementos analisados. Para o enxofre, a escória sintética sinterizada, trouxe uma maior estabilidade ao processo e premitiu o estreitamento da faixa deste elemento. Desta forma o novo invento cumpre a principal função para a qual foi desenvolvido, estabilizar o enxofre do aço, permitir estreitamento da faixa e acabar com sucateamento de corridas devido teor de enxofre fora da faixa. A combinação química entre o CaO e outros óxidos na escória sintética sinterizada(Fe203, SiO2) permitiu eliminar a adição de enxofre na escória sintética, devido à característica não dessulfurantes dos novos compostos(2CaO.Fe203 e 2CaO.Si02) à base de CaO presentes na escória sinterizada. Quando comparadas as duas escórias sintéticas, a anteriormente utilizada e a nova inventada é possível verificar a dificuldade encontrada pela escória anterior para garantir o atendimento à especificação do teor de enxofre final no aço. Ela possui cal livre na sua constituição que proporcionava a desulfu ração e, por isso, maiores dificuldades para manter o equilíbrio do enxofre do aço. A ocorrência de quatro corridas abaixo da faixa mínima especificada com utilização da escória sintética anterior levava ao sucatamento(perda) destas corridas, que representaram cerca de 320t de aço. Outras quatro corridas estavam com o enxofre na faixa mínima.
Como consequência de um melhor controle da faixa de enxofre, houve uma redução em cerca de 50% do consumo de enxofre na forma de liga usado para ajuste da composição química final do aço no Forno Panela, que foi outro benefício descoberto com a utilização da nova escória sintética sinterizada.
Para o alumínio os resultados foram melhorando a partir do ajuste da escória. Experiências durante a produção do aço GO(grão orientado) na ArcelorMIttal Inox Brasil na fase forno panela, tem revelado que a redução do teor de Al no aço esta diretamente ligada à redução do teor de AI2O3 na escória. Assim, foi ajustado o teor de AI2O3 na escória através da substituição das matérias primas comuns, por matérias primas mais nobres com reduzido teor de alumina(AI2O3). O teor de AI2O3 da escória foi reduzido para 100% entre 0 e 1 ,8%, sendo 90% inferior a 1 ,0%. Quando comparamos os resultados de corridas produzidas com a escória anterior é possível perceber uma melhora no resultado, em termos de menor teor de alumínio no aço e, consequentemente, maior pureza e qualidade.
Com esta soma de resultados positivos a qualidade final do aço silício grão orientado produzido na AMIB foi melhorada com a utilização do presente invento, uma nova escória sintética na forma sinterizada e se conseguiu produzir uma maior quantidade deste aço com maior pureza na sua classificação interna em uma determinada categoria.

Claims

REIVINDICAÇÕES
1) "ESCÓRIA SINTÉTICA SINTERIZADA", caracterizada por possuir o elemento cálcio(Ca) presente combinado quimicamente a outros componentes e elementos como óxidos de ferro e óxido de silício para formar os compostos do tipo (Ca2Si04=2CaO.Si02) e (Ca2Fe205=2CaO.Fe203) minimizando presença da fase CaO no produto para manter estável o teor de enxofre(S) do gusa, aço ou liga metálica durante sua utilização no refino de gusa, aço óu ligas metálicas em temperaturas iguais ou superiores a 1450°C
2) "ESCÓRIA SINTÉTICA SINTERIZADA", de acordo com a reivindicação 1 é ainda caracterizada por ter excelentes propriedades físicas tais como resistência à compressão, resistência à abrasão, resistência à queda e por não reagir ou absorver a umidade do ar possibilitando a eliminação de embalagens especiais com revestimento plástico para a escória, utilizadas para evitar a hidratação do produto, permitindo ainda que o seu transporte possa ser realizado em caminhões báscula(à granel) e também que seja estocada ou armazenada em silos ou baias.
3) "ESCÓRIA SINTÉTICA SINTERIZADA", de acordo com a reivindicação 1 é ainda caracterizada por formar rapidamente uma escória global homogénea e pastosa no reator que estiver sendo utilizada em temperaturas superiores a 1450° C minimizando a quantidade de gases a serem injetados no reator para agitação do banho e sua homogenização e fusão reduzindo ainda a queda de temperatura do banho proporcionando a redução do consumo de energia do processo e redução do tempo deste processo.
4) "ESCÓRIA SINTÉTICA SINTERIZADA", de acordo com a reivindicação 1 é ainda caracterizada por composição química com reduzido teor de alumínio e titânio que possibilita durante seu uso a redução da incorporação destes elementos indesejáveis no gusa, aço ou liga metálica que estiver sendo fabricada aumentando enormemente a pureza destas ligas e consequentemente os seus valores. 5) "ESCÓRIA SINTÉTICA SINTERIZADA", de acordo com a reivindicação 1 é ainda caracterizada por substituir integralmente a utilização fontes de CaO como calcários e cales, caso se deseje ter maior estabilidade e controle possível do teor de enxofre da liga em fabricação, mas podendo ser utilizada com as matérias-primas relacionadas, desde que o controle e estabilidade do teor de enxofre(S) da liga que está sendo processada não seja necessário, nas temperaturas superiores a 1450° C.
6) "ESCÓRIA SINTÉTICA SINTERIZADA", de acordo com a reivindicação 1 é ainda caracterizada por possibilitar a utilização de outros insumos e matérias-primas como fundentes, ligas e resíduos durante a fabricação de gusa, aço e ligas metálicas para aumento da pureza da liga em fabricação e redução de tempo de processamento.
7) "ESCÓRIA SINTÉTICA SINTERIZADA", de acordo com a reivindicação 1 é ainda caracterizada por possuir uma basicidade binária(relação molar entre CaO e SiO2) mínima de 1 ,5 para aumentar a vida útil do refratário do reator onde estiver sendo utilizada e proporcionar economia para o processo de fabricação do gusa, aço ou liga metálica e é possuidora da seguinte especificação química e física:
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Especificação física
5 a 100mm - tolerância: 5,0% menor que 5mm e 5,0% maior que 100mm.
PCT/BR2011/000197 2010-06-18 2011-06-16 Escória sintética sinterizada para o controle do teor de enxofre de aços e ligas metálicas Ceased WO2011156881A1 (pt)

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