Os fornos verticais a gás natural para fusão de ferro são projetados com estruturas e princípios que se assemelham muito aos das cúpulas de queima de coque, mas exibem características de fusão distintas. Este artigo investiga a estrutura, o processo de fusão e as características operacionais desses fornos, enfatizando sua eficiência e atributos exclusivos.
Características de fusão
Os fornos verticais a gás natural não utilizam coque, eliminando o potencial de aumento do teor de carbono no ferro fundido. Consequentemente, o teor de carbono no ferro fundido normalmente tende a diminuir. A taxa de queima do carbono é influenciada pelo conteúdo inicial de carbono na carga: com uma carga de carbono de 3%, a taxa de queima é de cerca de 5%, enquanto uma carga de carbono de 4% resulta numa taxa de queima de aproximadamente 12-13%. Devido a essa baixa retenção de carbono, esses fornos geralmente funcionam em conjunto com fornos elétricos, em vez de funcionarem como equipamentos independentes de fusão de ferro fundido.
A temperatura teórica de combustão do gás natural é inferior à do coque, resultando em temperaturas de saída do ferro fundido geralmente entre 1.400 graus e 1.450 graus. As técnicas de construção e operação do forno vertical a gás natural diferem significativamente daquelas das cúpulas de queima de coque, especialmente no que diz respeito aos materiais de revestimento, materiais de carga e métodos de controle. As taxas de queima de elementos de silício e manganês permanecem semelhantes às dos sistemas de queima-de coque.
Forro e reparo
O revestimento acima da grelha-resfriada a água e abaixo dela normalmente consiste em materiais refratários do tipo-corindo contendo carboneto de silício (SiC) e quantidades mínimas de TiO2 ou Cr2O3. O revestimento deve ser construído pelo método de compactação ou fundição, e os reparos são necessários aproximadamente a cada 15 dias de operação contínua, concentrando-se mais nas áreas acima da grelha.
Bolas Refratárias
As esferas refratárias, comumente usadas como camada de amortecimento na grelha-resfriada a água, resistem à corrosão química e mantêm resistência-a altas temperaturas. Normalmente, são usadas esferas de 150 mm de diâmetro, com uma altura de enchimento de 400 mm a 600 mm, afetando a temperatura do ferro fundido.
Carga e fluxo metálico
A carga metálica reflete a das cúpulas de queima de coque, compostas de ferro-gusa, carga reciclada e sucata de aço limitada (não mais que 20%). A limpeza da carga é crítica para evitar falhas de fusão. Materiais de fluxo, como calcário e vidro quebrado, desempenham um papel crucial na operação, influenciando a fluidez da escória e a eficiência de fusão.
Operação de fusão
Equipado com sistemas de controle automatizados, o forno vertical a gás natural começa com uma verificação completa do estado antes da ignição. O pré-aquecimento adequado das esferas refratárias é essencial antes de adicionar materiais metálicos para evitar a solidificação na saída do ferro.
Controle de carga e combustão
O carregamento requer um gerenciamento cuidadoso da potência de combustão e distribuição de fluxo para manter condições ideais de fusão. O controle preciso das proporções de ar de combustão, oxigênio e gás natural é vital para atingir as temperaturas mais altas e evitar riscos operacionais.
Desligamento e tratamento de emergência
Nas etapas finais da operação, evita-se a sucata de aço para manter um leito de esferas refratário limpo. Os procedimentos adequados de desligamento incluem a redução da potência de combustão e a interrupção segura do fornecimento de gás, com protocolos de emergência em vigor para situações inesperadas.
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