MPT Brazilian Edition 2/2016

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Metalurgia, Processos e Tecnologias

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ISSN 1865-8393

Novembro 2016

2TĂ… VTCVCOGPVQ GĆ‚EKGPVG FG gusa lĂ­quido

Detector de microporosidade para tiras e folhas

We transform … the world of revamps and modernization.

Aumentar a produtividade. Baixar os custos. Os desempenhos convincentes de engenharia resultam nomeadamente de conceitos inteligentes de modernização. Um dos desafios principais passa por adaptar as instalações existentes aos requisitos futuros dos mercados.

inteligente, por exemplo no âmbito das paralisações para manutenção em função dos turnos, com reduções mínimas de produção. Você beneficia com a poupança de tempo e de custos.

É aí que deve entrar toda a nossa experiência. Trata-se afinal de aumentar a produção e melhorar ao mesmo tempo a qualidade, ... planejando a execução de um modo

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EDITORIAL

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Inovar Já pensou em produzir válvulas mais leves visando diminuir o peso de um veículo com motor de alta eficiência? Isso está se tornando realidade. No país de grande tradição em desenvolvimento de veículos automotores, mais uma vez busca inovação da tecnologia. Estamos falando de barras de aço usadas no setor automotivo. Em Hagen, uma fábrica modernizou sua produção de aço polido. Barras de aço inoxidável são fabricadas em uma linha de produção que engloba uma máquina de trefilação com esteiras de corrente de alto desempenho. Produzir aço de maneira eficiente é uma constante busca por maximizar a produção, minimizar custos e levar em consideração o meio ambiente. No caso de aços com baixos teores de enxofre, isso significa tratar o gusa previamente o mais eficiente possível, pois no alto-forno boa parte porém não o suficiente pôde ser removido. No passado, as usinas do ocidente otimizaram suas manufaturas, automatizaram seus processos como a agitação pelo fundo no conversor a oxigênio. Já os japoneses buscaram a solução no pré-tratamento do gusa líquido. O artigo nesta edição da MPT Ediçõa Brasileira sobre pré-tratamento de gusa líquido aborda vários caminhos para dessulfuração do gusa. Desde a injeção de agentes de dessulfuração em panelas torpedo, panelas abertas, com agitação, assim como no BOF. Outras impurezas como silício e fósforo são através dos processos de dessiliciação e desfosforação removidas do gusa líquido. É o famoso triplo ou trio D. Os três processos são necessários. O artigo aborda as diferentes rotas e processos para remoção de impurezas do gusa líquido. Seu custo benefício é avaliado sob vários aspectos. Dados como tamanho do conversor, capacidade da panela e perdas de temperatura conforme rota escolhida para os processos, são aqui levados em consideração. Vários itens e situações precisam ser levadas em análise e colocadas na balança, para se decidir qual melhor método e lugar, aonde e quando esse pré-tratamento estará melhor localizado na cadeia produtiva. Um empresa do continente europeu desenvolveu uma solução do processo de dessiliciação e de desfosforação que com a aplicação de aquecimento químico compensa a desvantagem das grandes perdas de temperatura.

Redatora responsável Silvia Nunes

Desejo boa leitura!

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››› SUMà RIO

Fabricação de aço 8

2 TĂ… VTCVCOGPVQ GĆ‚EKGPVG FG IWUC NÉSWKFQ RCTC UCVKUHC\GT QU DCKZQU VGQTGU FG GPZQHTG G HĂ?UHQTQ Limitada disponibilidade de minĂŠrio de alta qualidade, assim como preços altamente volĂĄteis, tĂŞm influenciado inexoravelmente, por alguns anos, as condiçþes das operaçþes produtoras de ferro

Lingotamento contĂ­nuo

Foto de capa: $KDSQNCNR CD FQ@Ă–SD CN &QTON 2&+ @OšR NODQ@ÂŽÂŞN M@ TRHM@ CD !@MSHMF ,@K¨RH@ 2&+ &$ &LA' ,DHSHMFDM KDL@MG@ "NMS@SN VVV RFKFQNTO BNL FQ@OGHSDDKDBSQNCDR $ L@HK HMEN FD RFKFQNTO BNL

19 . KPIQVCFQT EQPVÉPWQ FG DNQEQU G VTGPU FG NCOKPCĂƒÂżQ FG RTQFWVQU NQPIQU EQNQECFQU GO QRGTCĂƒÂżQ PC *[WPFCK 5VGGN As instalaçþes fazem parte da nova usina de aços especiais da Hyundai Steel em Dangjin, Coreia

Laminação a quente

Equipamentos especiais

20 0 WEQT 5VGGN OQFGTPK\QW C RNCPVC FG RNCECU Ć‚PCU GO $GTMGNG[ KORNGOGPVCPFQ C VGEPQNQIKC FG KPFWĂƒÂżQ

21 & GWVUEJG 'FGNUVCJNYGTMG KPKEKC KPQXCFQTC RTQFWĂƒÂżQ FG CĂƒQU RQNKFQU

O foco do projeto se baseou em maior flexibilidade, menor consumo de energia e maior variedade de produtos

Uma måquina de trefilação com esteiras de corrente, de alto desempenho, estå agora em uso na produção de barras de aço inoxidåvel

Garantia de qualidade 24 & GVGEVQT FG OKETQRQTQUKFCFG RCTC VKTCU G HQNJCU Câmeras de visão traseira detectam atÊ os menores poros na linha de processamento de tiras

Colunas 6

0QVCU FC KPFĂ–UVTKC

27 +PQXCĂƒĂ‘GU VGEPQNĂ?IKECU

Anunciantes IMS Messsysteme GmbH INDUcoder Messtechnik GmbH Primetals Technologies Austria GmbH SMS group Verlag Stahleisen GmbH

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11, 12 7 28 2 18, 23

26 'ZRGFKGPVG

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››› NOTAS DA INDÚSTRIA

Ceará Lingotamento contínuo entra em operação na CSP. Uma máquina de lingotamento contínuo de dois veios fornecida pela Primetals Technologies entrou em operação na Companhia Siderúrgica do Pecém (CSP). A capacidade da planta é de três milhões de toneladas de placas por ano. A máquina de lingotamento contínuo faz parte da nova usina no Complexo Industrial e Portuário de Pecém, em São Gonçalo do Amarante, Estado do Ceará. A Primetals Technologies recebeu o pedido da sul-coreana Posco E&C em 2012.

Ceará Nova coqueria da CSP em plena operação. Após a primeira de duas baterias de fornos de coque entrar em operação em maio de 2016, um mês depois, a segunda bateria de fornos já produzia com sucesso seu primeiro coque na Companhia Siderúrgica de Pecém (CSP) localizada no Ceará. Esta operação é um marco de extrema importância para o novo projeto de planta de coque da CSP, pois é parte da construção integrada do projeto siderúrgico greenfield. A CSP terá capacidade produtiva de 3 milhões de t/a de placas. O projeto e fornecimento da coqueria de 50 fornos por bateria é da Paul Wurth. Os fornos tem altura de 7,6 m e terão capacidade de produção de 672,870 t/a. É a primeria vez que baterias com fornos de tal tamanho são instalados nesta parte do mundo. Além das baterias, a nova planta de coque integra uma gama de tecnologias do estado atual da arte, como máquinas de forno de coque Schalke, controle de processos e automação, sistema de arrefecimento do coque, assim como tratamento de gases e de co-produtos da produção. Produtos desenvolvidos pela própria Paul Wurth focam nos aspectos ambientais, como o SUPRACOK™ nível-2 para fornos de coque e o SOPRECO® Controle de Pressão de Forno.

Rio de Janeiro Equipe da FAAP vence 9º Concurso do CBCA. Os estudantes André Mesquita Britto, Caio Ferraz de Almeida Prado, Kamal Yazbek e Pedro Fagundes Herman, da Fundação Armando Alvares Penteado (FAAP) foram os ganhadores da 9ª edição do Concurso para Estudantes de Arquitetura do Centro Brasileiro da Construção MPT Edição Brasileira 2 / 2016

em Aço (CBCA). O grupo foi orientado pelos professores Francisco Barros e Stella Tedesco, que auxiliaram a equipe no desenvolvimento de um projeto de Centro Cultural, tema da competição este ano. Os estudantes representarão o Brasil no 9º Concurso Alacero de Diseño en Acero para Estudiantes de Arquictetura de 2016, organizado pela Associação Latino-Americana do Aço (Alacero), que acontecerá durante a 57ª edição do Congresso Latino-Americano de Aço, no Rio de Janeiro, nos próximos dias 24, 25 e 26/10. Com 322 equipes de 146 universidades inscritas, a edição deste ano do Concurso bateu recorde de inscrições. A cerimônia de premiação dos três primeiros colocados será realizada no dia 21 de setembro no Construmetal 2016, evento que será realizado no Centro de Convenções Frei Caneca, em SP. Os segundo e terceiro lugares ficaram com alunos da Universidade Presbiteriana Mackenzie. Foram atribuídas, ainda, duas menções honrosas a outra equipe da Mackenzie e a uma da Universidade de São Paulo.

ta-se de uma Associação Estratégica, que traz vantagens para ambas as empresas. A ArcelorMittal Brasil terá um parceiro estratégico com grande consumo de bobinas a quente, bobinas a frio, bobinas galvanizadas e galvalume produzidos nas unidades industriais da ArcelorMittal Tubarão, localizada em Serra (ES), e ArcelorMittal Vega, localizada em São Francisco do Sul (SC). Por sua vez, a Tuper ganha maior segurança no abastecimento da matéria-prima. Mas a primeira e maior vantagem que se vislumbra para o mercado é a continuidade do atendimento efetivo e com qualidade aos seus clientes, tanto no mercado interno como no externo. A Tuper atua em importantes setores da economia, como automotivo, construção civil, energia, infraestrutura, agronegócios e nos mercados de exportação de tubos estruturais e de tubos para o setor de óleo e gás. Esses exigentes mercados estão sempre em busca de inovações e serviços que agreguem valor na cadeia de fornecimento.

Minas Gerais Minas Gerais NSSMC e Vallourec unem seus negócios de tubos. Vallourec Soluções Tubulares do Brasil S.A. (VSB). Em fevereiro deste ano a Nippon Steel & Sumitomo Meal Corporation (NSSMC) anunciou a expansão de seus negócios de cooperação com a Vallourec S.A. um importante e estratégico parceiro no setor de tubos e dutos. No começo de outubro a NSSMC anunciou a união das operações da Vallourec & Sumitomo Tubos do Brasil Limitada (VSB), que é uma joint venture do Grupo Vallourec, Grupo NSSMC e Sumitomo Corporation com a Vallourec Tubos do Brasil S.A. (VBR). A empresa passará a se chamar Vallourec Soluções Tubulares do Brasil S.A. (VSB). O Grupo Valloure detem 84,6%, o Grupo NSSMC 15,0% e a Sumitomo Corporation 0,4%. A VSB será presidida por Alexandre Lyra. A Usina tem capacidade de produzir 1,10 milhões de toneladas de tubos e dutos sem costura por ano e emprega 5.500 pessoas.

Santa Catarina ArcelorMittal Brasil adquire 40% da Tuper. O Cade aprovou a compra sem restrições de 40% do capital social da Tuper na terça-feira (20/9) pela ArcelorMittal Brasil por meio de sua subsidiária Armar. Tra-

Multibar®. A ArcelorMittal acaba de lançar um novo produto para a indústria em geral. Buscando atender às necessidades específicas dos clientes, chega ao mercado Multibar® - barras de alta qualidade que passam por um processo de remoção de sobremetal por meio de usinagem e, assim, ficam isentas de defeitos superficiais. Para a fabricação do novo produto, foi instalada nova linha industrial na unidade de Sabará (MG), num investimento total de R$ 50 milhões que transformou a usina numa das mais modernas da empresa no Brasil. O equipamento de última geração vai produzir o Multibar® em três versões – Descascado, Auto e HidráulicoO equipamento de última geração vai produzir o Multibar® em três versões – Descascado, Auto e Hidráulico, e contará com um portfólio com mais de 200 tipos de aços produzidos pela ArcelorMittal.

Rio Grande do Sul Gerdau é premiada por inovação de aço microligado. A empresa conquistou o Prêmio REI 2016 – Reconhecimento à Excelência e Inovação –, que destaca inciativas voltadas ao avanço da indústria automobilística brasileira, da Revista Automotive Business. A empresa foi ganhadora da categoria Gestão de In-

NOTAS DA INDÚSTRIA sumos pelo desenvolvimento de um aço microligado para fabricação do pino bola, componente do sistema de direção. A inovação da Gerdau que contribuiu para o reconhecimento é o uso do aço microligado em substituição ao tradicional DIN 41Cr4, utilizando mecanismos de endurecimento alternativos para garantir as propriedades mecânicas do produto. Isso possibilita a eliminação do tratamento térmico e, como consequência, a necessidade de endireitamento da peça. Com isso, o fluxo de produção da peça diminui de sete para quatro etapas, resultando em uma redução de custos de produção em torno de 25% e de tempo de fabricação de 50%. Os centros de P&D da Gerdau no Brasil, bem como as usinas de aços especiais que produzem o aço microligado, estão localizados nas cidades de Pindamonhangaba (SP) e Charqueadas (RS). O Prêmio Rei, da Automotive Business, reconhece a excelência e a inovação na indústria automobilística brasileira. No total, mais de 200 cases foram avaliados, dos quais foram selecionados 65, divididos em 13 categorias.

aço para que se adeque aos requisitos do cliente. Em 2012, a NLMK abriu serviços e escritórios em Mumbai, no Estado da Pennsylvania nos Estados Unidos e em Singapura. Fundada em 1934, a Novolipestsk Steel, NLMK, possui um dos mais eficientes sistemas integrados de aço do mundo. Seus produtos de alta qualidade são utilizados em vários segmentos da indústria, de construção a engenharia de fabricação de equipamentos para geração de energia e turbinas eólicas. Com bases de produção localizadas na Rússia, Europa e Estados Unidos, a companhia é considerada uma das mais rentáveis do mundo.

Minas Gerais Empilhamento Drenado. Em setembro, a ArcelorMittal Mineração foi reconhecida pelo Banco de Boas Práticas Ambientais da Fiemg. Trata-se de es-

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tudo de caso sobre a disposição de rejeitos em pilhas. Inicialmente, por meio do desaguamento em baias de decantação, e posteriormente, aprimorado para dispor em cavas inativas, otimizando a operação e ajudando, ainda, a recarga do lençol freático. Durante o evento, que divulgou práticas sustentáveis e de destaque no Estado, a empresa apresentará o “case” aprovado pela Fundação Estadual de Meio Ambiente (Feam) e pela própria Fiemg aos profissionais dos setores de mineração e ambiental. A ArcelorMittal Mineração atua em duas minas em Minas Gerais, Bela Vista de Minas e em Itatiaiuçu. A metodologia foi denominada de “Empilhamento Drenado”. Nesse método os riscos são minimizados em função do sistema de drenagem interno. Este empilhamento permite que a disposição do rejeito não seja classificada como barragem, exatamente pelo baixo risco associado.

Peru NLMK inicia operação em Lima. A russa Novolipestsk Steel (NMLK) anunciou em setembro o início de suas atividades no Peru.“Enxergamos uma grande oportunidade no Peru, pelo fato do país ter apresentando uma das maiores taxas de crescimento da região, com uma ótima estabilidade”, destaca Paulo Seabra Diretor Geral da NLMK América do Sul. “Além disso, não há fabricantes locais no Peru para competir com os nossos produtos. Hoje, 100% do aço utilizado no país é importado”. A empresa russa tem como meta conquistar 30% do market share peruano em cinco anos. A sucursal peruana irá oferecer produtos Premium — alta resistência ao desgaste Quard e chapas estruturais com alto limite de escoamento Quend — para fabricação de equipamentos submetidos a severas aplicações como em mineração e construção. O uso do Quard e Quend vai permitir ao maquinário das fábricas peruanas uma significante melhora no desempenho operacional e ambiental de seus produtos, reduzindo o peso dos componentes das máquinas sem perder resistência. Com a inauguração no Peru, a NLMK passa a contar com 14 escritórios internacionais, localizados em 10 países por 3 continentes, com a função de vender produtos da companhia e processar o

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››› FABRICAĂ‡ĂƒO DE AÇO

2TĂ… VTCVCOGPVQ GĆ‚EKGPVG FG IWUC NÉSWKFQ RCTC UCVKUHC\GT C FGOCPFC FG DCKZQU VGQTGU FG GPZQHTG G HĂ?UHQTQ Disponibilidade limitada de minĂŠrio de alta qualidade, assim como SUHŠRV DOWDPHQWH YROÂŁWHLV GHVVDV TXDOLGDGHV VHOHWLYDV WÂŹP LQĆƒXHQFLDGR inexoravelmente as condiçþes de operaçþes produtoras de ferro por alguns anos, levando a uma crescente demanda por prĂŠ-tratamento de gusa lĂ­quido para posterior processamento ou fundição de lingotes. Teores de enxofre, silĂ­cio, fĂłsforo e carbono sĂŁo normalmente ajustados HP SUÂŤ WUDWDPHQWRV GH JXVD OÂŻTXLGR RX XQLGDGHV GH UHĆ‚QR

Adição de carepa Injeção de oxigênio

0.8

Rainer HĂźsken, KĂźttner GmbH & Co. KG, Essen, Alemanha; Shinichiro Sakai, JP Steel Plantech Co., Yokohama, JapĂŁo Contato: www.kuettner.com E-mail: r.huesken@kuettner.com

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(% Si)

te trajeto bastante radical, se concentrando em intenso prÊ-tratamento de gusa líquido, aproveitando os benefícios da baixa temperatura de tratamento. Como resultado, eles estabeleceram uma maneira diferente, porÊm competitiva, de fabricar aço. Este Ê o momento certo para recordar os conceitos e resultados do prÊ-tratamento de gusa líquido e investigar quais as chances podem ser proporcionadas pela aplicação destas tecnologias ao mÊtodo convencional de fabricação de aço.

Vo2 (Nm3/min t-p) 0.13 0.27

0.4

0.2

0 0

20

40

60

Tempo (min.) Comparação do comportamento de dessiliciação [5]

Dessulfuração de gusa lĂ­quido Enxofre em gusa lĂ­quido de alto-forno (BF) advĂŠm essencialmente de combustĂ­veis, como coque, carvĂŁo e Ăłleo. Com a exceção de alguns graus muito especĂ­ficos de aço, enxofre ĂŠ indesejĂĄvel e precisa ser removido. Embora o altoforno seja uma unidade muito eficiente para dessulfuração e capaz de remover, normalmente, 85% da adição total de enxofre, 15% permanecem no gusa lĂ­quido produzido. Isto ĂŠ ainda demasiado para satisfazer os requisitos da fabricação de aço. Portanto, dessulfuração adicional se faz necessĂĄria fora do BF [1]. Nos dias atuais, dessulfuração de gusa lĂ­quido ĂŠ realizada pelos seguintes mĂŠtodos: â–Ş injeção de agentes de dessulfuração em panelas torpedo; â–Ş injeção de agentes de dessulfuração em panelas abertas;

Variação da temperatura de gusa líquido (°C)

Desde os anos 80, a qualidade de matÊrias-primas e combustíveis usados em fabricação de ferro e aço tem piorado de forma crescente. Esta tendência mundial tem levado a uma qualidade deteriorada de gusa líquido, em termos de maiores teores de impurezas. Ao mesmo tempo, fabricantes de aço têm se deparado com a crescente demanda por aço puro com baixos e ultrabaixos teores, em particular, de enxofre e fósforo. A reduzida disponibilidade de matÊrias-primas e combustíveis especiais com baixos teores de elementos indesejados e nocivos, e a crescente pressão para abaixar os custos de produção, atravÊs da aquisição de matÊrias-primas baratas, tem levado a um círculo vicioso. No passado, fabricantes de aço do Ocidente, em geral, reagiam a este desafio, otimizando suas instalaçþes, melhorando o grau de automação, introduzindo agitação de fundo em conversores a oxigênio (BOF), e elevando a produtividade de suas unidades de produção para recordes cada vez maiores. Mas estes esforços chegaram a um fim, e um avanço adicional só pode ser obtido por conceitos alternativos. Em contraste, fabricantes japoneses de aço optaram por um diferen-

'LQSk?žËM BC oxigênio pelo topo

160 Injeção de oxigênio 120 80 40

0

-40 Adição de carepa

-80 0

0.20

0.40

0.60

6 (% Si) Dessiliciação com oxigênio gasoso e sólido, e variação da temperatura de gusa líquido para dessiliciação [5]

‚‚‚

FABRICAĂ‡ĂƒO DE AÇO â–Ş adição de agentes de dessulfuração em panelas abertas, usando o sistema de agitação com impelidor KR; â–Ş dessulfuração no conversor a oxigĂŞnio (BOF); â–Ş dessulfuração na panela de aço. Os custos para remover 1 kg de enxofre por diferentes procedimentos ĂŠ calculado [2] ser de â–Ş 27 US$, se executado no alto-forno; â–Ş 10,5 US$, se feito por tratamento de gusa lĂ­quido em panela; â–Ş 177 US$, se feito no conversor a oxigĂŞnio (BOF); â–Ş 64 US$, se feito na panela de aço. A comparação de custos mostra claramente que dessulfuração de gusa lĂ­quido ĂŠ mais econĂ´mica que o esforço da remoção de enxofre no alto-forno [2]. Este tĂłpico foi debatido em detalhes [4]. O conversor a oxigĂŞnio (BOF) ĂŠ a unidade mais cara para realizar dessulfuração, e dessulfuração de aço sĂł deve ser realizada, se necessĂĄrio. Dessulfuração de gusa lĂ­quido por tecnologia de injeção ĂŠ realizada por injeção profunda de reagentes em pĂł, como cal, carboneto de cĂĄlcio, magnĂŠsio, barrilha, ou suas misturas, em panelas (panelas torpedo, panelas de baldeação, ou panelas carregadoras de BOF). Lanças revestidas com refratĂĄrio sĂŁo imersas profundamente no gusa lĂ­quido, enquanto os reagentes sĂŁo injetados em alta velocidade, usando principalmente nitrogĂŞnio como gĂĄs condutor em modo mono-, co-, ou multi-injetor. Dessulfuração eficiente requer intensa misturação de reagentes, metal e escĂłria. Isto ĂŠ alcançado com uma mistura de gĂĄs/sĂłlido profundamente injetada numa panela. Um nĂ­vel mĂ­nimo de banho de 1,5 m deve ser assegurado, a fim de maximizar o tempo de permanĂŞncia das partĂ­culas no banho. Dessulfuração por injeção em panelas abertas ĂŠ mais eficiente, se comparada a panelas torpedo, devido a seus formatos desfavorĂĄveis. O consumo de reagentes em torpedos ĂŠ aproximadamente 15 – 25% superior, quando comparado Ă s panelas abertas. PĂł de alta misturação ĂŠ tambĂŠm obtido por agitação mecânica com um impelidor. Esta tĂŠcnica ĂŠ usada pelo sistema KR (Reator Kanbara) da SPCO [3]. Enquanto um impelidor rotativo revestido com refratĂĄrio ĂŠ imerso no metal e, assim, propicia uma boa misturação de reagente, metal e escĂłria, cal grossei-

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&G 5K &G 2 &G %

'UEĂ?TKC .& MI V &G 2 BF

&G 5K

&G %

Despejo de escĂłria

'UEĂ?TKC &G 5K MI V

'UEĂ?TKC .& MI V

KR

(NWZQITCOC FQ RTQEGUUQ FG TGƂPQ EQO OÉPKOQ FG GUE�TKC 5/2 FC 0KRRQP 5VGGN = ?

&G 5K

Despejo de escĂłria

&G 2

Baldeação entre panelas

&G %

Agente de dessulfuração Agente de desfosforação

Agente de dessiliciação

Despejo de escĂłria

BF

Carro torpedo BOF

Reciclagem de escĂłria

1 UKORNGU RTQEGUUQ FG TGĆ‚PQ 5/2 DCUGCFQ GO VQTRGFQ PCU WUKPCU FC 0KRRQP 5VGGN Kimitsu e Yawata [1]

&G 5K

&G 2

&G E

Carro torpedo K-BOP

&G 2

BF Despejo de escĂłria

&G 5K

&G 5

Despejo de escĂłria

Carro torpedo

&G 5 RTQHWPFC

&G E

Carro torpedo Q-BOP

Reciclagem de escĂłria

BF

2TQEGUUQ FG RTĂ… VTCVCOGPVQ FG IWUC NÉSWKFQ PC WUKPC FG %JKDC -CYCUCMK 5VGGN = ? MPT Edição Brasileira 2 / 2016

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››› FABRICAĂ‡ĂƒO DE AÇO &G 5K &G 2 Baldeação entre panelas

Transporte

&G 5

&G % Gusa lĂ­quido EscĂłria De-C

BF

Carro torpedo

LD-PB

LD-OB

2TQEGUUQ .& 142 FG RTĂ… VTCVCOGPVQ DCUGCFQ GO EQPXGTUQT PC WUKPC FG 0CIQ[C 0KRRQP 5VGGN = ?

ra barata Ê alimentada por um sistema alimentador vibratório, como agente de dessulfuração. O sistema KR alcança níveis muito baixos de enxofre a custos relativamente baixos de reagente. Custos de investimento e outros custos operacionais do KR são normalmente maiores, se comparados à tecnologia de injeção profunda. Em todo caso, Ê essencial remover corretamente a escória do processo de dessulfuração, antes do gusa líquido ser carregado no BOF.

Dessiliciação de gusa líquido Despejo de escória

&G 5K

BF

Baldeação entre panelas

&G %

LD-OB

Carro torpedo

&G 2 Amostragem

Despejo de escĂłria

Despejo de escĂłria

&G 5

Reciclagem de escĂłria

Torre giratĂłria de panela

2TQEGUUQ FG RTÅ VTCVCOGPVQ FG IWUC NÉSWKFQ PC WUKPC FG 1KVC 0KRRQP 5VGGN = ?

Transporte

&G 5K

&G 5

&G % NRP em panela

&G 2 BF

Panela de baldeação

Injeção em panela

LD-OB

KR

LD-NRP

2TQEGUUQ EQO \GTQ FG GUEĂ?TKC <52 PC WUKPC FG (WMW[COC FC 0-- = ?

Carregamento

&G 5K

Despejo inter mediĂĄrio de escĂłria

&G %

Sangria

&G 2

Despejo de escĂłria

Reciclagem de escĂłria quente para De-Si/De-P

1 RTQEGUUQ FQ EQPXGTUQT FG OWNVK TGĆ‚PQ /74% PC 0KRRQP 5VGGN = ? MPT Edição Brasileira 2 / 2016

O silĂ­cio em gusa lĂ­quido advĂŠm essencialmente das cinzas do coque e da operação do alto-forno. SilĂ­cio possui uma maior afinidade a oxigĂŞnio do que fĂłsforo e carbono. Assim, ele ĂŠ o primeiro elemento a ser oxidado durante insuflação de oxigĂŞnio no conversor a oxigĂŞnio (BOF). As reaçþes concorrentes de fĂłsforo e, em particular, de carbono começam com o decrĂŠscimo do teor de silĂ­cio no gusa lĂ­quido, dependendo da temperatura. Um alto teor de silĂ­cio de mais de 0,7 – 1,0% em gusa lĂ­quido leva Ă insuflação problemĂĄtica de oxigĂŞnio: â–Ş elevado consumo de cal, a fim de manter uma basicidade adequada; â–Ş elevadas perdas de ferro na escĂłria; â–Ş reduzida capacidade do BOF, devido Ă elevada quantidade de escĂłria; â–Ş elevado tempo de insuflação de oxigĂŞnio e, portanto, reduzida produtividade (algumas vezes, uma dupla prĂĄtica de escĂłria se faz necessĂĄria); â–Ş elevado risco de ebulição violenta (processo de insuflação instĂĄvel). Portanto, um controle do teor de silĂ­cio abaixo de, digamos, 0,7%, ĂŠ desejĂĄvel e um dos benefĂ­cios da dessiliciação de gusa lĂ­quido. Outra razĂŁo ĂŠ que um teor de silĂ­cio abaixo de 0,15% ĂŠ necessĂĄrio, antes de a desfosforação eficaz poder começar. A capacidade de controlar o teor de silĂ­cio oferece flexibilidade mĂĄxima com Ă relação de gusa lĂ­quido (HMR) e, assim, permite reagir a preços variĂĄveis da escĂłria e matĂŠria-prima, para minimizar o custo operacional do BOF. O processo de dessiliciação de gusa lĂ­quido requer oxigĂŞnio, que pode ser alimentado como oxigĂŞnio gasoso ou em forma de Ăłxidos de ferro (“oxigĂŞnio sĂłlidoâ€?). Dessiliciação de gusa lĂ­quido com oxigĂŞnio sĂłlido reduz a tempe-

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FABRICAĂ‡ĂƒO DE AÇO ratura em 10°C por 0,1% de silĂ­cio removido (p. ex., usando carepas como fonte de oxigĂŞnio sĂłlido). Incluindo escumação de escĂłria, isto contribui para imensas perdas de temperatura, em caso de alto teor de silĂ­cio inicial no gusa lĂ­quido. Dessiliciação por meio de oxigĂŞnio gasoso ĂŠ mais eficaz, comparado com a adição de um agente. Presumindo um teor inicial de silĂ­cio de 0,7%, cerca de 1,4 m3 de O2 (s.t.p.) por t, por 0,1% de silĂ­cio removido, se faz necessĂĄrio. A remoção de silĂ­cio ĂŠ em função do tempo para adicionar oxigĂŞnio sĂłlido (aqui, carepas), injeção de oxigĂŞnio, e insuflação de oxigĂŞnio pelo topo [5]. A insuflação de oxigĂŞnio gasoso para dessiliciação ĂŠ exotĂŠrmica e eleva a temperatura em aproximadamente 27°C por 0,1% de silĂ­cio removido. A imensa quantidade de escĂłria e vapores gerados torna desafiador controlar esse processo em panelas. Alto poder de misturação dos agentes de dessiliciação, metal e escĂłria ĂŠ demandado para uma eficiente dessiliciação. Isto pode ser obtido por diversos mĂŠtodos, p. ex., fluxo natural, agitação gasosa por injeção, agitação mecânica com um impelidor imerso. Em geral, a eficiĂŞncia de dessiliciação de um processo deve ser alta o suficiente para reduzir o teor de silĂ­cio, para corresponder aos requisitos de insuflação correta de oxigĂŞnio no conversor, ou para reduzir o teor de silĂ­cio, para permitir eficiente desfosforação. Os seguintes mĂŠtodos sĂŁo aplicados em escala industrial: â–Ş adição de agentes de dessiliciação pelo topo no canal de entrada do alto-forno, com ou sem separação de escĂłria por meio de uma lâmina escumadeira, ou por adicionar os agentes diretamente na corrente de gusa lĂ­quido durante baldeação entre panelas. Em ambos os ca-

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5GRCTCĂƒÂżQ FQU RTQEGUUQU FG TGĆ‚PQ 7UKPC

Yawata

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Torpedo

Panela

Conversor

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Injeção

Muroran

Torpedo

Torpedo

Conversor

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Nagoya

Conversor

Conversor

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De-S

Conversor LD-ORP MURC

Conversor

Conversor LD-ORP

Forno

Kimitsu

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Torpedo

Panela

Conversor

Converter

KR

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Torpedo

Panela

Conversor

Injeção

Conversor MURC

parcialmente panela 8KU¿Q IGTCN FQU RTQEGUUQU FG VTCVCOGPVQ FG IWUC NÉSWKFQ EQPHQTOG CRNKECFQU PCU FKHGTGPVGU CEKCTKCU FC 0KRRQP 5VGGN = ?

sos, o fluxo natural do gusa lĂ­quido ĂŠ utilizado para gerar poder de misturação; â–Ş injeção de agentes de dessiliciação em panelas torpedo, com ou sem insuflação simultânea de oxigĂŞnio; â–Ş injeção de agentes de dessiliciação em panelas abertas, com ou sem insuflação simultânea de oxigĂŞnio; â–Ş adição de agentes de dessiliciação pelo topo dentro de panelas abertas usando um sistema de agitação de impelidor KR, para propiciar agitação mecânica.

O primeiro mĂŠtodo (acima) ĂŠ barato e simples, jĂĄ que poucos equipamentos sĂŁo necessĂĄrios, mas sua eficiĂŞncia e previsibilidade sĂŁo baixas. Uma adição de 10 – 20 kg de finos de sĂ­nter por t de gusa lĂ­quido resulta em 30% de silĂ­cio removido. Injetar os reagentes de dessiliciação no canal de entrada do alto-forno eleva a taxa de dessiliciação para 40%. Nakasuga e outros introduziram um processo, usando agitação mecânica com um impelidor imerso no canal de entrada de gusa lĂ­quido. Eles divulgam elevadas taxas de dessi-

Figura

Dessulfuração

Dessiliciação

Desfosforação

Condição de processo

Redutora

Oxidante

Oxidante

Atividade de oxigĂŞnio

Baixa

Alta

Alta

Temperatura de gusa lĂ­quido

Alta

Alta

Baixa

Basicidade de escória (relação CaO/SiO2 ratio)

Alta

Alta

Alta

para as etapas de

Teor de silĂ­cio do gusa lĂ­quido

Alto

-

Baixo (<0,15%)

RTĂ… VTCVCOGPVQ

Teor de carbono do gusa lĂ­quido

Alto

-

-

Poder de misturação do gusa e escória

Alto

Alto

Alto

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independente de gusa lĂ­quido

MPT Edição Brasileira 2 / 2016

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››› FABRICAĂ‡ĂƒO DE AÇO

liciação de atĂŠ 55% [6]. Todos esses mĂŠtodos possuem flutuaçþes no teor de silĂ­cio alcançado, causadas por variação da temperatura e da velocidade de fluxo do gusa lĂ­quido. As taxas de dessiliciação obtidas com esses mĂŠtodos sĂŁo normalmente suficientes para controlar o teor de Si do gusa lĂ­quido, digamos, abaixo de 0,7%, tornando-o adequado para insuflação de oxigĂŞnio no conversor a oxigĂŞnio (BOF). Mas a redução da dessiliciação para 0,15%, que ĂŠ a prĂŠ-condição para proceder Ă desfosforação, requer um dos outros mĂŠtodos acima citados. Injeção de agentes em panelas torpedo poupa tempo de processo, visto que as reaçþes podem ocorrer “a caminhoâ€?. Devido ao formato do torpedo, ĂŠ difĂ­cil remover inteiramente as altas quantidades de escĂłria. Como resultado, a capacidade do torpedo diminui em cada tratamento, jĂĄ que acrĂŠscimos se acumulam no interior e no bocal de acesso. Injeção ou adição pelo topo de agentes em panelas abertas permite um controle preciso do teor final de silĂ­cio e ajuste da temperatura atĂŠ certo ponto. AlĂŠm disso, esses mĂŠtodos, muitas vezes, permitem o uso de instalaçþes existentes, jĂĄ utilizadas para dessulfuração. Carepa de laminação, finos de magnetita, finos de hematita ou pĂł de sĂ­nter sĂŁo usados como fontes de oxigĂŞnio sĂłlido no agente de dessiliciação com eficiĂŞncia similar de dessiliciação. Cal e sĂ­lica sĂŁo adicionados para remover a escĂłria, a fim de ajustar a basicidade e impedir espumação em excesso.

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BF

Baldeação entre panelas

Carro torpedo

KR Despejo de escĂłria

BOF Despejo de escĂłria

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Despejo de escĂłria

Despejo de escĂłria

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Despejo de escĂłria

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Desfosforação de gusa líquido Fósforo (P) no minÊrio de ferro alimentado ao alto-forno Ê convertido no gusa líquido a uma taxa > 90%. A única possibilidade de limitar o teor de fósforo do gusa líquido Ê usar uma carga de ferro contendo baixo teor de P. Portanto, fica claro que maior teor de P em gusa líquido requer maiores esforços em operaçþes produtoras de aço [1]. O conversor a oxigênio (BOF) Ê uma unidade altamente eficiente para realizar desfosforação, especialmente quando equipado com forte agitação no fundo [1]. De qualquer modo, diversas limitaçþes exigem alternativas, como dessiliciação e desfosforação de gusa líquido. Aplicar desfosforação em gusa líquido reduz a quantidade MPT Edição Brasileira 2 / 2016

de escĂłria demandada durante insuflação de oxigĂŞnio, e assegura a obtenção consistente de teores de fĂłsforo ultrabaixos no fim da insuflação. Neste sentido, prĂŠ-tratamento de gusa lĂ­quido ĂŠ de grande auxĂ­lio para reduzir a carga de trabalho metalĂşrgico do processo de insuflação de oxigĂŞnio. Basicamente, desfosforação de gusa lĂ­quido faz uso dos mesmos agentes de dessiliciação. OxigĂŞnio, na forma sĂłlida e/ ou gasosa, se torna necessĂĄrio. Ă“xidos de ferro, como carepa de laminação, finos de sĂ­nter, finos de minĂŠrio de ferro (p. ex., finos de magnetita ou hematita) etc., sĂŁo usados como fontes de oxigĂŞnio sĂłlido. Insuflar oxigĂŞnio sobre ou dentro de gusa lĂ­quido dessiliciado irĂĄ

iniciar, ao mesmo tempo, forte descarbonetação. Devido à geração de gås de CO, esse processo Ê extremamente difícil de ser controlado com segurança em uma panela aberta. Assim, desfosforação de gusa líquido Ê feita, quer em panelas com o uso exclusivo de oxigênio sólido, quer num conversor, que fornece espaço suficiente para manipular a escória espumante. Similar à dessiliciação, desfosforação de gusa líquido tambÊm requer alto poder de misturação. Uma simples adição do reagente sobre a superfície do metal resulta em tempo de tratamento inaceitavelmente longo e tremendas perdas de temperatura. Aplicação de agitação a gås atravÊs de tijolos no fundo

FABRICAÇÃO DE AÇO da panela melhora a situação, apenas de forma ligeira. Somente injeção profunda dos reagentes ou misturação mecânica com impelidores propicia suficiente poder de misturação. Os benefícios da desfosforação de gusa líquido podem ser relacionados, como a seguir: ▪ desfosforação é mais eficaz em menores temperaturas de gusa líquido, do que a temperaturas de aço; ▪ um processo de insuflação do conversor a oxigênio (BOF) com escória magra para descarbonetação pode ser estabelecido; ▪ escória proveniente de um processo de conversor a oxigênio (BOF) usando gusa líquido desfosforado não contém CaO livre e permite utilização direta como material de construção, p. ex., para pavimentos de estrada etc.; ▪ escória proveniente de um processo de conversor a oxigênio (BOF) usando gusa líquido desfosforado não contém P2O5 e pode ser reutilizada para desfosforação de gusa líquido ou, mais facilmente, como matéria-prima para plantas de sinterização.

Pré-tratamento de gusa líquido Etapas de processo, que são usadas para remover impurezas do gusa líquido, podem ser resumidas como prétratamento de gusa líquido. Essas etapas de processo são introduzidas entre o alto-forno e o conversor a oxigênio (BOF). O principal objetivo é o ajuste e controle da composição de gusa líquido, por remoção de impurezas indesejadas, como enxofre (dessulfuração), silício (dessiliciação) e fósforo (desfosforação), juntamente com suas inclusões indesejadas (óxidos, boretos, nitretos, carbonetos e cloretos). Esta é uma pré-condição para produzir aço puro. Atualmente, menos de 100 ppm de impurezas totais são o requisito padrão para fabricantes de aço com qualidade. Dessulfuração de gusa líquido é uma prática padrão realizada em quase todas as aciarias no mundo inteiro, enquanto dessiliciação e desfosforação não tem sido o principal foco das aciarias do Ocidente, ao contrário do Japão, onde fabricantes de aço começaram a investigar e desenvolver tecnologias para pré-tratamento de gusa líquido

há 30 anos atrás. Uma variedade de processos e tecnologias para pré-tratamento de gusa líquido foi desenvolvida, aplicada, e divulgada em diversos artigos técnicos durante os anos recentes. Todos esses processos usam diferentes vasos para executar o trabalho metalúrgico de dessiliciação, desfosforação e dessulfuração. Todos os tipos de combinações, usando diversos vasos e logísticas, foram experimentados e praticados ao longo dos anos. Os vasos metalúrgicos mais comuns são: ▪ canal de entrada no alto-forno; ▪ panela torpedo; ▪ panela aberta (panela de baldeação ou de carga), e ▪ conversor a oxigênio (BOF). Uma das pioneiras foi a Nippon Steel, que desenvolveu e introduziu o processo de escória mínima (SMP) em 1983. A ideia principal desse processo é separar a reação de dessiliciação das reações de desfosforação e descarbonetação, e separar a escória de processo. Em escala industrial, esse processo consistia da dessiliciação de gusa líquido na panela, usando um sistema de impelidor KR. O conversor a oxigênio (BOF) é, então, utilizado para desfosforação e descarbonetação. Em comparação com o processo convencional usando o conversor a oxigênio (BOF) para remoção de enxofre, silício, fósforo e carbono, vantagens foram encontradas, como sendo reduzido consumo de fundentes (essencialmente cal), reduzida quantidade de escória, e elevado rendimento metálico. É divulgado que a quantidade de escória desse processo, para o teor de silício de gusa líquido de 0,15%, é igual à metade, se comparada ao processo convencional [7]. Outras investigações posteriores levaram, em seguida, a tecnologias usando a injeção de reagentes apropriados em carros torpedo (superdimensionados). Este procedimento operacional oferecia benefícios significativos em termos de produção de “menos escória”, reciclagem de escória etc., mas ele também tinha algumas desvantagens, devido aos requisitos de excessivo manuseio e às imensas perdas de temperatura. A Nippon Steel instalou e operou o “processo de refino simples (SRP)” baseado em torpedo para desfosforação de gusa em suas unidades de Kimitsu e Yawata [1]. Outra produtora japonesa de aço, a Kawasaki Steel, instalou e operou pro-

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cessos similares em suas unidades de Mizushima e Chiba, também usando a panela torpedo como reator para desfosforação. Eles aplicaram as intensas operações de pré-tratamento em centros de pré-tratamento exclusivo de gusa líquido localizados entre o altoforno e a aciaria. A usina de Chiba usou inicialmente insuflação de oxigênio gasoso durante desfosforação no torpedo, a fim de reduzir as tremendas perdas de temperatura [8]. Uma enorme geração de escória, devido à insuflação de oxigênio na panela torpedo durante a desfosforação, e uma relação altamente restrita de escória levou a usina da Nippon Steel em Nagoya a modificar seu conversor a oxigênio (BOF) em um conversor de pré-tratamento de gusa líquido para dessiliciação, desfosforação e dessulfuração. Após sangria e separação da escória, o gusa líquido pré-tratado é carregado em outro conversor, onde ocorre a descarbonetação. Esse processo foi denominado LD-ORP (LD – processo de refino otimizado) [9]. O primeiro centro de pré-tratamento de gusa líquido usando panelas torpedo para dessiliciação e panelas abertas para desfosforação e dessulfuração foi instalado e operado na usina da Nippon Steel em Oita. O processo é inteiramente baseado na tecnologia de injeção profunda [9]. A usina da NKK em Fukuyama (atualmente JFE) opera um processo de pré-tratamento de gusa líquido, onde o teor de silício do gusa líquido do altoforno já é reduzido para 0,2%. O gusa líquido é, então, enviado à estação de dessiliciação, onde ele se torna gusa líquido com teor ultrabaixo de silício, inferior a 0,1%. Na estação de dessiliciação, gás oxigênio é usado em conjunto com minério de ferro sinterizado (óxido de ferro), como reagentes para dessiliciação. O vaso de reação é uma panela aberta, e o gusa líquido é agitado com vigor, por injeção de cal através de uma lança imersa. Este método fornece um suprimento altamente eficiente e estável de gusa líquido com ultrabaixo teor de silício, que melhorou, de forma significativa, a eficiência de cal para a desfosforação. Como resultado, a geração de escória ao longo de todo o processo produtor de aço pôde ser reduzida a uma quantidade mínima. Portanto, a NKK denominou esse processo inteiramente baseado em paMPT Edição Brasileira 2 / 2016

››› FABRICAĂ‡ĂƒO DE AÇO

nela de “processo com zero de escĂłria (ZSP)â€? [10]. Outro desenvolvimento foi o processo em conversor de multi-refino (MURC), que permite tratamento de dessiliciação, desfosforação e descarbonetação em um vaso sem sangria e recarga. Dessiliciação e desfosforação sĂŁo realizadas com uma escĂłria de baixa basicidade, alta porcentagem de teor de ferro total e um gusa lĂ­quido sem tratamento prĂŠvio de dessiliciação. ApĂłs a desfosforação, a escĂłria rica em P ĂŠ vazada e enviada para despejo. A escĂłria da etapa de descarbonetação subsequente ĂŠ totalmente reciclada, jĂĄ que ela permanece como uma matĂŠria-prima quente no conversor para o prĂłximo tratamento de dessiliciação e desfosforação [11, 12]. Esses processos de prĂŠ-tratamento de gusa lĂ­quido do tipo conversor sĂŁo a atual prĂĄtica operacional padrĂŁo em todas as usinas da Nippon Steel. AlĂŠm da capacidade de produzir aço puro com baixos e ultrabaixos teores de enxofre e fĂłsforo, existem benefĂ­cios adicionais do prĂŠ-tratamento de gusa lĂ­quido. BenefĂ­cios de dessulfuração de gusa lĂ­quido relativos Ă operação de alto-forno [1]: â–Ş o alto-forno pode ser liberado de determinado trabalho metalĂşrgico de dessulfuração, o que eleva sua produtividade; â–Ş cargas de coque, carvĂŁo, e fundente para o alto-forno podem ser reduzidas e a produção de gusa lĂ­quido pode ser aumentada; â–Ş o balanço alcalino do alto-forno pode ser melhorado, devido Ă operação a uma menor basicidade, e uma produção econĂ´mica “com pouca escĂłriaâ€? se torna possĂ­vel [4]. Existem tambĂŠm benefĂ­cios de dessiliciação e desfosforação de gusa lĂ­quido, relativos Ă operação do alto-forno, tal como reduzido ataque a refratĂĄrios pela escĂłria menos ĂĄcida. A tĂŠcnica de escĂłria dupla, muitas vezes aplicada em caso de gusa lĂ­quido com alto teor de silĂ­cio, pode ser evitada. Isto encurta o tempo entre fornada e eleva a produtividade. A escĂłria gerada durante a produção de aço com oxigĂŞnio usando gusa lĂ­quido desfosforado possui um baixo teor de fĂłsforo, que permite a utilização dessa escĂłria na planta de sinterização, como parte da matĂŠria-prima para o alto-forno. Normalmente, a reciclagem da escĂłria do converMPT Edição Brasileira 2 / 2016

Agente de &G 5K

Temperatura, °C

16

Agente de &G 2

Tempo de tratamento, min Trans porte

Despejo de escĂłria

Despejo de escĂłria

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sor a oxigênio (BOF) no alto-forno sem prÊvia desfosforação de gusa líquido Ê limitada, devido a um enriquecimento do teor de fósforo no gusa líquido. Baixos teores de silício, fósforo e enxofre no gusa líquido permitem operar o conversor a oxigênio (BOF) para maior ou menor descarbonetação, somente com um mínimo de escória (menos de 1/3 da quantidade padrão) e, assim, minimizando o consumo de cal. AlÊm da economia óbvia, a quantidade de escória assim reduzida leva a um comportamento de insuflação mais suave, menos ebulição violenta, e um controle mais simples dos alvos finais. A operação do conversor com um mínimo de escória ainda permite a substituição (parcial) de FeMn adicionado na corrida do conversor a oxigênio (BOF) por minÊrio de Mn, muito mais barato, adicionado como carga (escória) no conversor a oxigênio (BOF). Devido à pequena quantidade de escória, a porção principal de manganês do minÊrio de Mn Ê dissolvida no aço, ao invÊs de ser oxidada na escória. Essa operação permite uma economia de custos de diversos US$ por t. De qualquer forma, as tecnologias bastante inteligentes de prÊ-tratamento de gusa líquido não tiveram um grande avanço fora do Japão e em algumas instalaçþes em Taiwan e na Coreia do Sul. As condiçþes atuais se alteraram e existe uma crescente necessidade de os fabricantes de aço investigarem oportunidades para tirar proveito de incluir etapas de prÊ-tratamento de gusa líquido em sua rota de produção convencional existente atravÊs de con-

versor a oxigênio (BOF) - alto-forno, a fim de aliviar suas unidades de produção de algumas tarefas metalúrgicas.

Integração de prÊtratamento de gusa líquido à rota de processo convencional A fim de avaliar a viabilidade tÊcnica e os benefícios econômicos, uma sequência ideal deve ser definida. Considerando condiçþes favoråveis para as etapas individuais de prÊ-tratamento de gusa líquido e a logística típica da rota convencional de fabricação de aço por alto-forno - conversor a oxigênio (BOF), o fluxo de processo pode ser realizado com poucas modificaçþes, p. ex., dessiliciação pode ser executada na calha de entrada do alto-forno, com separação da escória de dessiliciação durante vazamento numa panela torpedo, atravÊs de uma lâmina escumadeira. Isto Ê seguido por desfosforação, com base em injeção de agentes na panela torpedo. Após a baldeação para a panela de carga do conversor a oxigênio (BOF), a escória de desfosforação Ê removida por escumação. Dessulfuração Ê, então, conduzida por meio da tecnologia de injeção ou um sistema KR. Após a escória de dessulfuração ter sido removida, o gusa líquido Ê carregado no conversor a oxigênio (BOF), e o processo de descarbonetação Ê realizado por meio de insuflação de oxigênio. Sabe-se que, durante a dessiliciação com um agente adequado, certa quantidade de enxofre Ê tambÊm removida. Esta vantagem pode ser

FABRICAÇÃO DE AÇO utilizada, quando dessiliciação for realizada antes da dessulfuração. Embora esta sequência seja uma sequência “natural”, tirando proveito da possibilidade de “baixo custo” para dessiliciar no canal de entrada do alto-forno, como a primeira etapa, outra sequência é, muitas vezes, mais vantajosa de um ponto de vista termodinâmico. Após a desfosforação, a atividade de oxigênio do gusa líquido é elevada. Isto possui um impacto negativo sobre a dessulfuração. Além disso, dessulfuração, bem como dessiliciação, favorecem altas temperaturas. Ao contrário, desfosforação favorece baixas temperaturas. Resumindo, pode ser dito que uma sequência ideal deve ser individualmente selecionada para cada instalação, dependendo das unidades disponíveis, em particular, vasos existentes para tratamento de dessulfuração, metas metalúrgicas, e a temperatura de gusa líquido. Muitas estações de dessulfuração para panelas abertas e panelas torpedo estão em operação no mundo inteiro, com base na tecnologia de injeção ou tecnologia de agitação mecânica (sistemas KR). Essas estações existentes podem ser ampliadas, com bastante facilidade, para estações de pré-tratamento de gusa líquido, proporcionando dessiliciação e desfosforação, além de dessulfuração, quando necessário e benéfico. Os principais motivos de dessiliciação e desfosforação de gusa líquido em panelas abertas não terem tido um real avanço no setor internacional de ferro e aço são a limitada capacidade das instalações de tratamento e as enormes perdas de temperatura. Instalações de tratamento existentes, em especial para dessulfuração, são normalmente dimensionadas para atender os requisitos de ciclo do conversor. Tratamentos adicionais nessas instalações para dessiliciação e/ou desfosforação levam a uma elevada carga, e, assim, o ciclo de conversor não pode ser mais cumprido. Cada etapa de tratamento causa uma queda de temperatura do gusa líquido: injeção para dessulfuração, escumação de escória, injeção para dessiliciação, escumação de escória, injeção para desfosforação, e novamente escumação de escória. No total, isto corresponde a mais de 100°C, o que muitas vezes impede a execução de todas as etapas, devido a uma temperatura de aqueci-

mento final muito baixa. De modo particular, a última etapa de desfosforação não pode ser, muitas vezes, executada, devido a esta razão. Oxidação de carbono num processo em panela é especialmente crítica, devido à geração de gás CO e espumação excessiva da escória. Portanto, a oxidação de carbono durante a dessiliciação e desfosforação deve ser limitada e controlada na melhor medida possível. Küttner projetou um processo para dessiliciação e desfosforação de gusa líquido, que supera a desvantagem das enormes perdas de temperatura, usando aquecimento químico com oxigênio gasoso. O calor gerado é obtido pela reação exotérmica de silício com oxigênio gasoso, ao contrário da reação de silício com óxidos de ferro. A fim de controlar o aumento de temperatura durante a remoção de silício na medida desejada, é usado um suprimento equilibrado de oxigênio gasoso e oxigênio sólido injetado através de óxidos de ferro profundamente na panela. Visto que o silício precisa ser, de qualquer forma, removido para desfosforação, este efeito pode ser empregado para compensar as perdas de temperatura, pelo menos até certo ponto. Esse processo requer a injeção de uma mistura de CaO e óxido de ferro.

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Alguns aditivos são usados para controlar a composição de escória e excessiva espumação de escória. Os reagentes demandados são injetados, como uma pré-mistura, em modo de injeção unitária, ou como componentes individuais usando sistemas de co- ou multi-injeção. Para um teor de escória de entrada de 0,5% e 1.323°C, o consumo de agente de dessiliciação para alcançar 0,15% [Si] é de cerca de 20kg/t. A remoção de fósforo requer alto poder de misturação, a fim de se alcançar um baixo teor de fósforo. Uma taxa de desfosforação de 70% (p. ex., redução de fósforo, de 800 ppm para 250 ppm) é alcançada por injeção de cerca de 22 kg/t de um agente de desfosforação. É quase impossível alcançar, suficientemente, alto poder de misturação com adição pelo topo e agitação com lança ou agitação por tampão de fundo. A injeção de sólidos ou agitação mecânica por um impelidor são os métodos preferidos para desfosforação de gusa líquido.

Conclusões A produção de aço puro requer a remoção de todas as impurezas indesejadas, especialmente enxofre e fósforo. A remoção de enxofre de gusa líquido já é

Referências [1] Huesken, R., Cappel, J., Fechner, R.: Iron & Steel Technology; November 2011; Use of Hot Metal with High Phosphorus Content in Combined Blowing BOF Converters; page 46-57 [2] Yin, R.: Metallurgical Industry Press; 2011; Metallurgical Process Engineering; page 222 [3] JP Steel Plantech: Product Information; 2015; KR Hot Metal Desulphurization System; page 18 [4] Huesken, R., Cappel, J.: MPT International; 05/2012; Desulphurization Strategies in Oxygen Steelmaking; page 42-49 [5] Kawauchi, Y., Maede, H., Kamisaka, E., et al.: ISIJ; 1983; Metallurgical Characteristics of Hot Metal Desiliconization by Injecting Gaseous Oxygen; page 1730-1737 [6] Nakasuga, T., Kimura, S., Uchida, N.: AISTech 2012 Proceedings; Reaction Analysis of Continuous Desiliconization and Desulfurization in the Hot Metal Runner at Kobe No.3 Blast Furnace; page 439-447 [7] Itoh, Y., Satoh, S., Kawauchi, Y.: Transaction ISIJ; Vol. 23, 1983; Development of Slag Minimum Refining Process by Desiliconization of Hot Metal [8] Nabeshima, Y., Taoka, K., Yamada, S., et al.: Kawasaki Steel Technical Report No. 24; April 1991; Hot Metal Dephosphorization Treatment in Torpedo Car; page 25-31 [9] Endoh, K.: Nippon Steel Technical Report No. 61; April 1994; Recent Advances and Future Prospects of Refining Technology; page 1-8 [10] Tanabe, H., Nakada, M., el al.: NKK Technical Review No. 88, 2003; Steelmaking Technologies Contributing to Steel Industries; page 18-27 [11] Sasaki, N., Mukawa, S., Ogawa, Y., Miyamoto K.-I.: Nippon Steel Technical Report No. 104; August 2013; Improvement of Hot Metal Dephosphorization; page 26-32 [12] Kumakura, M.: Nippon Steel Technical Report No. 104; August 2013; Advances in Steel Refining Technology and Future Prospects; page 5-12 MPT Edição Brasileira 2 / 2016

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››› FABRICAÇÃO DE AÇO

aplicada pela maioria das aciarias, mas desfosforação é tradicionalmente realizada no conversor a oxigênio (BOF), pelo menos por aciarias do Ocidente. Uma vez que esse processo já foi, muitas vezes, otimizado até seus limites, teores adicionais de fósforo entrante só podem ser processados à custa de elevadas despesas de produção e reduzida produtividade. A compra de minérios especiais de ferro com baixos teores de fósforo é, muitas vezes, a única maneira para evitar estes problemas. Por outro lado, minérios especiais de ferro com baixo teor de fósforo são significativamente mais caros do que minérios com maiores teores de fósforo. Assim, benefícios econômicos podem ser adquiridos, por introduzir etapas selecionadas de pré-tratamento de

gusa líquido, antes de carregar o gusa líquido no conversor a oxigênio (BOF). Ao insuflar gusa líquido pré-tratado com baixo teor de P no conversor a oxigênio (BOF), graus de aço com teores ultrabaixos de fósforo, inferiores a 50 ppm, podem ser facilmente obtidos. Outro benefício surge de uma operação do conversor a oxigênio (BOF) com pouca escória, que permite substituição parcial de FeMn por minério de Mn, muito mais barato. Economias de diversos US$ por t de aço podem ser alcançadas. Além disso, a escória gerada pelo conversor a oxigênio (BOF) pode ser utilizada como agente de dessiliciação ou matéria-prima de alto-forno. Como muitas estações de dessulfuração já existentes, baseadas em tecnologia de injeção ou agitação mecânica (KR), são

adequadas para serem usadas também para dessiliciação e desfosforação, a ampliação da dessulfuração para triplo-D é, muitas vezes, apenas uma curta etapa. A principal desvantagem das tecnologias de pré-tratamento de gusa líquido baseadas em panela é a enorme queda de temperatura do gusa líquido, com os efeitos negativos já comentados sobre as operações subsequentes. Um conceito de processo foi descrito, o qual utiliza a oxidação exotérmica de silício com oxigênio gasoso, a fim de gerar calor demandado para compensar as perdas de temperatura, pelo menos de forma parcial. Esse processo pode ser aplicado à sequência de produção de quase todos os conceitos e layouts de planta e, assim, ajuda a criar recursos para processar matérias-primas de forma mais econômica.

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MPT Edição Brasileira 2 / 2016

LINGOTAMENTO CONTÍNUO

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Iniciada a operação do lingotador contínuo de blocos e trens de laminação de produtos longos na Hyundai Steel, Coreia As instalações fazem parte da nova usina de aços especiais da Hyundai Steel em Dangjin, Coreia. O lingotador contínuo foi projetado para uma capacidade de 1,1 milhão de t métricas de blocos por ano, para alimentar um novo laminador combinado. Em outubro de 2015, uma máquina de lingotamento contínuo de blocos, um trem de laminação de barras grandes, barras pequenas e fio-máquina, fornecidos pela Primetals Technologies, foram colocados em operação na nova usina de aços especiais da aciaria coreana Hyundai Steel em Dangjin. O lingotador foi projetado para produzir 1,1 milhão de t métricas de blocos por ano. Ele incorpora a 200ª aplicação do sistema de monitoração Mold Expert. O trem de laminação de barras grandes produz 1 milhão de t métricas de produtos redondos acabados, assim como tarugos para o laminador de barras pequenas e fio-máquina. O pedido foi adjudicado à Primetals Technologies no início de 2014. O lingotador e o trem de laminação de barras grandes foram colocados em operação cerca de um mês antes da data programada. A Hyundai Steel, situada em Incheon e Seul, Coreia do Sul, pertence ao Grupo Automotivo Hyundai-Kia e opera seis unidades de produção na Coreia do Sul e ainda outra na China. No presente momento, a empresa está construindo uma nova planta na região de Dangjin, para produzir aços especiais para o setor automotivo. No futuro, barra e fio-máquina devem ser aqui produzidos como material primário para peças de motor e caixa de marchas. É planejada uma produção anual de 400.000 t métricas de fio-máquina e de 600.000 t métricas de barra reta e barra em bobina. O lingotador contínuo de blocos com quatro veios da Primetals Technologies possui uma capacidade anual de

Primetals Technologies Ltd., Londres, RU Contato: www.primetals.com E-mail: rainer.schulze@primetals.com

Lingotador contínuo de blocos na Hyundai Steel em Dangjin, Coreia

1,1 milhão de t métricas. O lingotador é equipado com sistema monitorador de moldes Mold Expert. Em combinação com arrefecimento por spray de ar e cilindros internamente arrefecidos no sistema orientador de veios, pacotes adicionais de tecnologia garantem uniformemente alta qualidade ao lingotamento de blocos. Ainda quentes, esses são então conduzidos para uso direto na linha de barras. Isto poupa energia durante o reaquecimento, e melhora a segurança operacional, por não haver necessidade de transportar os blocos, por exemplo, por meio de guindaste. O laminador de barras grandes abrange uma cadeira desbastadora duo reversível e um trem de acabamento com cadeiras de laminação/calibragem. O laminador de barras grandes ainda proporciona tarugos a serem a seguir processados no laminador de barras pequenas e fio-máquina, também fornecido pela Primetals Technologies. Esse laminador tem a capacidade de 800.000 t

e foi projetado para laminar 160 t por hora. Ele inclui um laminador desbastador e intermediário alimentando um bloco calibrador fornecido pela Friedrich Kocks GmbH & Co KG, sediada na Alemanha, para produção de barras, um fluxo de vergalhões e um laminador redutor e calibrador de vergalhões (RSM) e, ainda, um fluxo de barras em bobina (BIC). Os fluxos de barras e barras em bobina possuem capacidade para arrefecimento lento e rápido. O laminador de barras pequenas e fio-máquina possui a maior velocidade de produção para um laminador combinado, e foi particularmente projetado para laminação em baixa temperatura. Isso melhora a estrutura metalúrgica e as propriedades mecânicas de produtos acabados e eleva a flexibilidade durante a operação de laminação. Pacotes especiais de mecatrônica e uma solução de automação integrada asseguram a alta qualidade de produto necessária em toda a planta. MPT Edição Brasileira 2 / 2016

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››› LAMINAĂ‡ĂƒO A QUENTE – MODERNIZAĂ‡ĂƒO

Nucor Steel modernizou a planta FG RNCECU Ć‚PCU GO $GTMGNG[ implementando a tecnologia de indução 2 JUXSR 606 FRQFOXLX FRP ÂŹ[LWR D PRGHUQL]DŠ¼R GD SODQWD GH SODFDV Ć‚QDV QD Nucor Steel em Berkeley, Carolina do Sul, EUA. O foco do projeto foi permitir maior ĆƒH[LELOLGDGH PHQRU FRQVXPR GH HQHUJLD H PDLRU YDULHGDGH GH SURGXWRV A Nucor Steel concluiu com ĂŞxito a modernização da planta CSPÂŽ (produção de tiras compactas) na aciaria em Berkeley, Carolina do Sul, EUA. O novo conceito de modernização com sistemas de aquecimento indutivo entre o forno de reaquecimento de placas finas e o trem de laminação a quente foi pela primeira vez implementado. O objetivo da modernização foi atualizar a planta CSPÂŽ com dois veios, fornecida pelo grupo SMS em 1996, de acordo com as crescentes demandas do mercado. Com uma elevada largura final da tira de 1.880 mm (outrora de 1.680 mm), a Nucor Steel opera agora uma das maiores plantas CSPÂŽ do mundo. Na Nucor, o grupo SMS, pela primeira vez, implementou um novo conceito de modernização, projetado para ampliar a variedade de produtos e reduzir, ao mesmo tempo, o consumo de energia. As medidas implementadas compreenderam a reforma de um dos dois lingotadores de placas finas, a ampliação do trem de laminação a quente, renovação dos sistemas elĂŠtrico e de automação, e a inĂŠdita instalação de um sistema de aquecimento a indução por parte da SMS Elotherm a montante do laminador de tiras a quente. O lingotador contĂ­nuo de placas finas foi equipado com novos moldes, um novo sistema de oscilação com quatro cilindros, segmentos mais largos, e uma nova unidade de dobramento e desempeno. Graças Ă implementação do mĂłdulo de redução do nĂşcleo lĂ­qui-

SMS group, DĂźsseldorf, Alemanha Contato: www.sms-group.com E-mail: communications@sms-group.com

MPT Edição Brasileira 2 / 2016

+OCIGO FC UGĂƒÂżQ FG GPVTCFC FQ VTGO FG NCOKPCĂƒÂżQ FG RNCECU Ć‚PCU OQUVTCPFQ CU unidades de aquecimento a indução

do (LCR 3) na zona de contenção, a espessura das placas finas pode ser ajustada de modo infinito, entre 48 e 63 mm. O grupo SMS adicionou uma sÊtima cadeira de acabamento ao laminador de tiras a quente. A nova cadeira incorpora tecnologia CVCŽ plus, como as cadeiras F1 a F6. O trem de laminação CSPŽ ainda recebeu um novo sistema de automação X-PactŽ nível-2, incluindo sistemas controladores de perfil, contorno e planicidade, assim como um modelo de arrefecimento. Com a instalação de um sistema de aquecimento a indução entre o forno de reaquecimento e o trem de laminação a quente, o grupo SMS implementou um conceito de modernização voltado para o futuro na Nucor Steel. AtravÊs das unidades de aquecimento a indução fornecidas pela SMS Elotherm, Ê agora possível elevar, conforme necessårio, a temperatura das placas finas, antes de elas entrarem no

trem de laminação. Isto permite que a Nucor Steel execute maiores reduçþes por passe e expanda seu mix de produtos na escala de bitolas finas. Um benefício adicional dos sistemas de aquecimento a indução Ê o fato de o consumo de energia de toda a planta poder ser ainda mais reduzido. Ao ajustar, de maneira flexível, a temperatura das placas finas antes da laminação, a temperatura do forno pode ser agora abaixada a um nível adequado para laminar a maioria dos graus de aço e bitolas de tira, sem comprometer a estabilidade do processo ou a qualidade do produto. Para todas as tiras demandando uma maior temperatura inicial, os sistemas de aquecimento a indução estarão presentes para propiciar o aquecimento adicional. AtravÊs desse conceito, Ê possível alcançar a ampla escala de produtos, característica da tecnologia CSPŽ, e consideråvel economia de energia.

EQUIPAMENTOS ESPECIAIS

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Deutsche Edelstahlwerke inicia inovadora produção de aços polidos A Deutsche Edelstahwerke modernizou as instalaçþes produtoras de aço polido na sua XVLQD GH +DJHQ $OHPDQKD 3HOD SULPHLUD YH] XPD PÂŁTXLQD GH WUHĆ‚ODŠ¼R FRP HVWHLUDV GH FRUUHQWH GH DOWR GHVHPSHQKR HVWÂŁ DJRUD HP XVR QD SURGXŠ¼R GH EDUUDV GH DŠR LQR[LGÂŁYHO $ PRGHUQL]DŠ¼R WDPEÂŤP HQYROYHX D LQVWDODŠ¼R GH GXDV QRYDV PÂŁTXLQDV GH UHWLĆ‚FDŠ¼R H XP VLVWHPD LQVSHWRU GH EDUUDV A Deutsche Edelstahlwerke GmbH ĂŠ uma das maiores produtoras mundiais de produtos longos de aços especiais. Na qualidade de subsidiĂĄria do grupo internacional Schmolz + Bickenbach, a empresa opera quatro unidades de produção na Alemanha. A Deutsche Edelstahlwerke reforçou sua liderança de qualidade no segmento de produtos longos de aços especiais, investindo cerca de 4,5 milhĂľes de euros numa inovadora instalação adicional produtora de aços polidos, na sua unidade de Hagen (Alemanha). A empresa tem definido novas normas, com respeito Ă confiabilidade e flexibilidade de processo na produção de barras especiais. As instalaçþes, que iniciaram as operaçþes em fevereiro de 2016, consistem de â–Ş uma linha de trefilação de barras, â–Ş duas mĂĄquinas retificadoras e â–Ş um sistema inspetor de barras. Tecnologias de ponta garantem consistente qualidade, que ĂŠ reprodutĂ­vel a qualquer momento para um comprimento total de barra entre 2 e 6,2 m e diâmetros de 5 a 16 mm. A maioria das barras de aço polido feita em Hagen ĂŠ usada no setor automotivo e em aplicaçþes de construção mecânica. Clientes da Deutsche Edelstahlwerke usam a barra para fabricar, por exemplo, vĂĄlvulas de alta qualidade, que sĂŁo instaladas em motores de carros de alta eficiĂŞncia. Em conformidade com os esforços do setor automotivo para reduzir o peso global do au-

&GWVUEJG 'FGNUVCJNYGTMG )OD* WOC GORTGUC FQ 5EJOQN\ $KEMGPDCEJ )TQWR *CIGP #NGOCPJC %QPVCVQ YYY FGY UVCJN EQO ' OCKN OGNCPKG DKUMWR"FGY UVCJN EQO

# &GWVUEJG 'FGNUVCJNYGTMG CIQTC WUC WOC O½SWKPC FG VTGĆ‚NCĂƒÂżQ EQO GUVGKTCU FG EQTTGPVG FC &CPKGNK RCTC RTQFWĂƒÂżQ FG DCTTCU GURGEKCKU

tomóvel, a Deutsche Edelstahlwerke prevê grande potencial para aços vålvula no futuro, dado que não só, mas sobretudo, vålvulas mais finas são necessårias para reduzir o peso do veículo, de forma sustentåvel. A equipe tÊcnica de atendimento ao cliente da Deutsche Edelstahlwerke pode encontrar a correta solução de aço especial para a aplicação específica, em cooperação com os subfornecedores e fabricantes de carro. Com a nova linha de trefilação de barras, o produto semiacabado Ê fabricado de modo mais eficiente possível em termos de tempo, e ainda atende inteiramente às demandas de alta qualidade dos clientes. Isto permite elevar o desempenho de entrega e fazer outra contribuição à confiabilidade de processo e eficiência de material nas instalaçþes dos clientes.

/½SWKPC FG VTGĆ‚NCĂƒÂżQ EQO GUVGKTCU FG EQTTGPVG FG CNVC RTQFWĂƒÂżQ Confiabilidade de processo e qualidade ao longo de toda a cadeia de fornecimento ĂŠ o objetivo declarado da Deutsche Edelstahlwerke. Para atender esta meta, uma inovadora abordagem foi adotada no projeto da nova linha de trefilação de barras, especialmente com respeito Ă escolha da correta tecnologia de trefilação. Enquanto que, no passado, mĂĄquinas convencionais de trefilação acionadas por came eram usadas, a Deutsche Edelstahlwerke estĂĄ agora usando uma mĂĄquina de trefilação com esteiras de corrente da Daniele. “Com o sistema de trefilação com esteiras de corrente, atingimos uma força de trefilação de atĂŠ 7 t e, com atĂŠ 100 m/ min, uma velocidade de trefilação muiMPT Edição Brasileira 2 / 2016

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››› EQUIPAMENTOS ESPECIAIS

to maior do que com o processo anterior. Ao mesmo tempo, essa tecnologia de trefilação com esteiras de corrente nos permite produzir uniformemente barras mais finas e de elevada qualidade, apesar dessas altas velocidades. E nĂłs iremos ainda atingir maior confiabilidade de processoâ€?, explica Thomas MĂśller, diretor tĂŠcnico da unidade de Hagen. A Deutsche Edelstahlwerke, em geral, usa fio-mĂĄquina com 5,5 a 30 mm de diâmetro, feito de aço inoxidĂĄvel, aço-ferramenta ou aço para construção mecânica. “NĂłs usamos graus de aço inoxidĂĄvel de alta liga para mais de 50% de nossas barras, incluindo o aço vĂĄlvula para o setor automotivo. Um exemplo ĂŠ o PyrodourÂŽ 4718, nosso aço mais popular para vĂĄlvulas de admissĂŁo na faixa dimensional entre 4,8 e 24,0 mm de diâmetro. A dureza superficial de mais de 60 HRC do aço na vĂĄlvula acabada ĂŠ extremamente notĂĄvelâ€?, afirma Thomas MĂśller. “Somos a primeira produtora de aço na Europa a usar uma linha de trefilação com correntes para produzir barras de aço inoxidĂĄvel de alta liga. E tem sido Ăłbvio, desde que a planta iniciou as operaçþes, que tomamos a correta decisĂŁo. Antes de investir, nossos especialistas realizaram extensos testes piloto e discussĂľes tĂŠcnicas, com relação a se o uso da tecnologia de trefilação com esteiras de corrente seria realmente apropriada para o uso pretendido e teria efeitos positivos adicionais. Nossos testes e os produtos fabricados desde o inĂ­cio das operaçþes confirmaram definitivamente seus estudosâ€?.

# PQXC NKPJC QRGTC EQO WOC HQTĂƒC FG VTGĆ‚NCĂƒÂżQ FG CVĂ… V G EQO CVĂ… O OKP WOC XGNQEKFCFG FG VTGĆ‚NCĂƒÂżQ OWKVQ OCKQT SWG PQ RCUUCFQ

/CKU ĆƒGZKDKNKFCFG G ICTCPVKC FG SWCNKFCFG GURGEÉƂEC RQT RTQFWVQ Apenas qualidade garantida ĂŠ qualidade de primeira. Esta foi a motivação por detrĂĄs da decisĂŁo da Deutsche Edelstahlwerke em investir na linha de trefilação e nas duas novas mĂĄquinas de retificação com alimentação de barra Ăşnica, com um avançado sistema detector de trincas. Com base nos testes de corrente parasita, o sistema detecta falhas superficiais de maneira mais confiĂĄvel, possui um separador de barras e foi projetado especificamente para testar barras finas. Trefilação, desempeno, retificação, testes, nĂŁo sĂł as plantas e mĂĄquinas sĂŁo novas, mas tambĂŠm o layout da planta. Translados demorados entre a linha MPT Edição Brasileira 2 / 2016

7PKFCFG KPURGEKQPCFQTC FG DCTTCU WUCPFQ VGEPQNQIKC FG EQTTGPVG RCTCUKVC GURGEKĆ‚ECOGPVG RTQLGVCFC RCTC VGUVCT DCTTCU Ć‚PCU

de trefilação de barras e as måquinas de usinagem e testes foram eliminados e o transporte se tornou mais eficiente e econômico. AlÊm disso, a Deutsche Edelstahlwerke projetou as åreas de fabricação no pavilhão de produção, de modo que tambÊm material não proveniente da linha de trefilação de barras possa ser, a qualquer momento, reifica-

do, inspecionado e testado. Isto torna a empresa mais flexĂ­vel ao processar pedidos de clientes, e torna as sequĂŞncias de processo mais rĂĄpidas e harmoniosas. “Atualmente, inspeção e testes do material em processo sĂŁo possĂ­veis em cada estĂĄgio de produção ao longo de toda a linha de aços polidosâ€?, afirma Thomas MĂśller.

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Metallurgical Plant and Technology

ĐœĐľŃ‚аННŃƒŃ€гиŃ‡ĐľŃ ĐşĐžĐľ ĐżŃ€ĐžĐ¸ĐˇĐ˛ĐžĐ´Ń Ń‚вО и тохнОНОгиŃ? ПоŃ‚аННŃƒŃ€гиŃ‡ĐľŃ ĐşĐ¸Ń… ĐżŃ€ĐžŃ†ĐľŃ Ń ĐžĐ˛

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ТоŃ…нОНОгиŃ? кОнŃ‚Ń€ОНŃ? и Ń€огŃƒНиŃ€ОваниŃ? наŃ‚Ń?МониŃ? ĐżĐžĐťĐžŃ Ń‹ в НиниŃ?Ń… нопрорывнОгО ĐžŃ‚Мига (c. 34)

MetalĂźrji Prosesleri ve Tesisleri

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TambĂŠm em formato e-journal

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››› GARANTIA DE QUALIDADE

Detector de microporosidade para tiras e folhas — câmeras de visão traseira detectam até os menores poros na linha de processamento de tiras A estreiteza de material desempenha um papel essencial na produção de tiras e folhas para o setor de embalagens. Até mesmo as menores microporosidades podem fazer com que produtos alimentícios estraguem rapidamente, e recipientes ou latas de spray YD]HP 2 QRYR GHWHFWRU GH PLFURSRURVLGDGH ORFDOL]D H FODVVLƂFD FRQƂDYHOPHQWH DW« a menor das perfurações durante a produção de tiras e folhas. A base do sistema é formada pela tecnologia patenteada do conjunto de câmeras.

O espaçamento para detecção de poros sobre tiras e folhas é de 20 mm

O risco de microporosidades, variando até poucos micrômetros de diâmetro, se formar em placas e folhas aumenta, quanto mais finas elas se tornem durante a laminação. Uma causa frequente disso é a contaminação do metal durante a redução ou vazamento, bem como danos e sujeira sobre cilindros laminadores. A seguir, durante processamento adicional, como embutimento profundo, por exemplo, microporosidades podem causar

Janusz Blonski, IMS Messsysteme GmbH, Heiligenhaus, Alemanha Contato: www.ims-gmbh.de E-mail: janusz.blonski@ims-gmbh.de

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a destruição de ferramentas. Estes poros não são apenas um defeito de qualidade, mas também muitas vezes causam fraturas em tiras, especialmente no caso de folhas. A empresa de engenharia alemã IMS desenvolveu o novo detector de microporosidades CCS, que detecta até mesmo as menores perfurações e localiza sua posição exata sobre a tira. O sistema usa câmeras para esta tarefa e pode detectar microporosidades desde um tamanho de 5 μm. Para efeito de comparação, um cabelo humano possui cerca de 60 μm de espessura. Um método estabelecido para detecção de poros é iluminar a tira por debaixo com fontes de luz linear, e detectar a luz brilhando através dos poros

com fotodetectores. O estado anterior da técnica era usar apenas alguns detectores, que eram adicionalmente agrupados em regiões maiores para simplificar a avaliação. As desvantagens desta disposição eram, no entanto, que a detecção perto das bordas dificilmente era possível, a posição dos poros transversalmente à direção de avanço da tira não podia ser determinada com precisão, e o diâmetro dos poros só podia ser apurado de maneira aproximada. Além disso, as influências de luz difusa tornaram necessárias máscaras mecânicas nas bordas, que não só requerem alta manutenção, mas também são suscetíveis a falhas. Uma vez que grandes áreas nas bordas eram cobertas, poros nessa área não podiam ser detectados.

Conjuntos de câmeras abrem novas possibilidades Visto que detecção e classificação confiáveis de microporosidades são muito importantes, não só no meio da tira, mas também especialmente perto das bordas, a IMS decidiu adotar uma abordagem inteiramente nova. A empresa usa novos sistemas de conjunto de câmeras (CCS) desenvolvidos especialmente para tarefas de medição sobre tiras. Esses sistemas são equipados com câmeras baratas montadas a uma curta distância entre si. O espaçamento para detecção de poros sobre tiras e folhas é de 20 mm e, por conseguin-

GARANTIA DE QUALIDADE

Fotodetector

Módulo do conjunto de câmeras

Tecnologia convencional

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Tecnologia do conjunto de câmeras Enquanto os sistemas comuns (à esquerda) possuem recursos limitados nas bordas da tira, o CCS (à direita)

Tira Fonte de luz

te, cada câmera só cobre uma pequena faixa à esquerda e à direita do eixo óptico vertical. Desta maneira, a IMS elimina todos os efeitos marginais e detecta e mede com confiança pequenos poros na proximidade imediata das bordas da tira. As respectivas câmeras usadas nos conjuntos são conhecidas através de muitas aplicações corriqueiras, como câmeras de visão traseira de veículos. Devido à produção em massa, elas são tão baratas hoje em dia, que podem ser também usadas, de modo econômico, em sistemas de medição. O novo conceito de conjunto de câmeras eleva, de maneira considerável, a resolução das imagens. Enquanto fotodetectores tradicionais determinam apenas a posição na direção transversal da tira, de modo relativamente apro-

ximado, as 50 câmeras, que são usadas sobre uma largura de tira de 1.000 mm, possuem dezenas de milhares de pixels. Com essa alta resolução, em primeiro lugar é possível determinar a posição de um poro na direção transversal da tira com alta precisão. Se os resultados forem sincronizados com a velocidade da tira, a posição dos poros na direção de fluxo da tira também pode ser determinada com precisão. Em segundo lugar, a nova tecnologia permite, pela primeira vez, que os poros sejam classificados com exatidão por tamanho. A informação exata sobre defeitos, em particular na área das bordas da tira, reduz o risco de fraturas na tira em cadeiras de laminação e linhas de processamento. Além disso, os dados sobre a posição e tamanho dos poros

pode detectar poros com a mesma precisão em qualquer posição da tira

podem ser usados em processos a jusante. Um sistema de gestão de dados de qualidade, como o MEVInet-Q da IMS, pode usar os dados de forma automática, a fim de decidir sobre as etapas posteriores de processamento da bobina e, desta maneira, otimizar, por exemplo, fendimento ou corte. Graças ao processamento de imagens incorporado diretamente aos sensores de imagem e a “autoestrada da informação” em alta velocidade entre os conjuntos, os detectores de microporosidade CCS são adequados para altas velocidades de tira. LEDs são usados para iluminação de fundo. Usando os dados do sistema inteligente, integrado, de monitoração de bordas de tira, séries de diodos individuais nas bordas da tira são controladas, para impedir difração da luz na borda da tira e reflexão. Desta maneira, é possível detectar poros localizados perto da borda da tira.

Viga de medição compacta para integração simples

A viga auto-sustentável de câmeras possui apenas 145 mm de altura e 100 mm de comprimento (foto mostrando a linha de corte no comprimento, na Thyssenkrupp Rasselstein)

O acentuado ângulo de visão e o grande número de câmeras levam não só à medição confiável ao longo de toda a largura das tiras. A disposição exclusiva das câmeras também permite uma distância muito maior entre os componentes ópticos — a unidade de câmera e a unidade de luz de fundo — e o material, do que com fotodetectores convencionais. A distância entre as câmeras do conjunto e a linha de passagem é de 90 mm, enquanto a luz de fundo está localizada cerca de 110 mm sob a linha de passagem. A maior distância oferece mais proteção contra danos por parte de tiras trepidantes. MPT Edição Brasileira 2 / 2016

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››› GARANTIA DE QUALIDADE

A viga auto-sustentável de câmeras possui apenas 145 mm de altura e 100 mm de comprimento na direção de fluxo da tira. Ela não contém quaisquer partes móveis eletromecânicas. Como resultado, também é fácil integrar o detector de microporosidades as atuais linhas de tira. Graças as diversas interfaces, o sistema pode ser conectado a qualquer moderno sistema controlador de processos.

tão também em uso na Alcoa, uma das maiores produtoras mundiais de alumínio. Eles operam com confiança, mesmo sobre superfícies altamente refletoras.

Primeiras experiências A IMS comissionou o primeiro detector de microporosidades para folha-deflandres na Thyssenkrupp Rasselstein GmbH em Andernach, no quarto trimestre de 2013. Este sistema demonstrou tal sucesso logo de início, que um total de oito sistemas está atualmente em uso naquela instalação. Três detectores de microporosidade CCS estão previstos para inspecionar folhas-de-flandres na Tosyali Toyo, Turquia. Sistemas para a detecção de microporosidades es-

O código QR se conecta a um vídeo no YouTube, mostrando um sistema detector de microporosidades instalado em uma linha de revestimento contínuo (https://youtu.be/f5y04a2knWU)

Conclusão A IMS desenvolveu um exclusivo sistema de conjunto de câmeras (CCS) para detectar microporosidades em tiras, folhas e placas. Ele consiste de

Gerente de Publicidade: Sigrid Klinge Departamento de Distribuição: Gabriele Wald Gerente de Produção: Burkhard Starkulla Diagramação: Mike Reschke ESCRITÓRIO NO BRASIL: Diretora: Silvia Vianna Nunes PUBLICADO POR: Verlag Stahleisen GmbH Sohnstraße 65, 40237 Düsseldorf, Alemanha Tel.: +49 211 6707- 552 Fax: +49 211 6707- 517 E-mail: mpt@stahleisen.de Editora: Steel Institute VDEh Diretor Executivo: Dr.-Ing. Peter Dahlmann Editor-chefe: Dipl.-Ing. Arnt Hannewald ADMINISTRAÇÃO DA EDITORA: Diretor Gerente: Frank Toscha

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S14 Editora Rua Visconde de Pirajá 330, Lj. 109 22410-000 Rio de Janeiro – RJ Tel.: +55 21 3085-8930 E-mail: mpt.brasil@gmail.com Produção Gráfica: Julio Fado Impresso por: Edigráfica

uma variedade de câmeras de alta velocidade, inteligentes e, ainda assim, baratas, que são dispostas proximamente entre si em grupos — os conjuntos. Ao alinhar vários módulos de conjunto próximos entre si, é possível medir folhas, tiras e placas de qualquer largura. Uma tecnologia inovadora torna os conjuntos altamente interessantes para uma variedade de tarefas de medição nos setores do aço, alumínio e metais não-ferrosos. O CCS pode ser usado, não só como um novo detector de microporosidades, mas também para medição de planicidade e nivelamento de tiras pelo método de triangulação a laser, com luz de fundo, para a detecção e medição de trincas nas bordas e medição de largura. Devido à sua alta resolução e acentuado ângulo de visão, a tecnologia pode ser também usada, pela primeira vez, de modo econômico para medição online da largura de tiras fendidas em linhas de fendimento ou para inspeção superficial.

© 2016 Verlag Stahleisen GmbH, Düsseldorf, Alemanha Esta revista e todos os artigos e ilustrações nela contidos estão protegidos por direitos autorais. Com exceção dos casos permitidos por lei, a utilização sem o consentimento da editora constitui delito sujeito a penalidade. Isso se aplica especialmente a reproduções, traduções, microfilmageme eletrônicos. Quando da aceitação para publicação, o autor concorda em conceder, transferir e ceder à editora todos os direitos exclusivos para publicar a obra durante a vigência dos direitos autorais. em especial, a editora terá plena autoridade e poderes para reproduzir a obra para fins comerciais em cópias de qualquer formato (microfilme, fotocópia, CD-ROM ou outros meios) e/ou armazenar a obra em bancos de dados eletrônicos ou outros.

INOVAÇÕES TECNOLÓGICAS

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"NCHĂ–B@CNQDR CD @KS@ OQDBHRÂŞN MEDIĂ‡ĂƒO A INDUcoder Messtechnik GmbH desenvolve, produz e vende codificadores incrementais e codificadores de mĂşltiplas ou Ăşnica volta, decodificadores de alta resolução com medição de alta precisĂŁo, decodificadores manuais absolutos e incrementais e terminais portĂĄteis programĂĄveis, sistemas robustos AWG/AWS, transdutores de movimentos lineares incrementais e absolutos e mĂłdulos de displays multifuncionais. O nome da marca INDUcoderÂŽ inclue decodificadores de produtos padrĂŁo produzidos em sĂŠrie e codificadores para aplicaçþes especiais. Devido a extrema variedade de decodificadores padrĂŁo: diâmetro de 12mm – 180mm, atĂŠ 900.000 pulsos por re-

volução, extensĂŁo de alta medição atĂŠ Âą5â€?, stre 30 bits de resolução total, larga gama de interfaces, medição linear atĂŠ 50 m, sistema decodificador robusto com alta capacidade de carga para aplicaçþes sob condiçþes de alta exigĂŞncias, -40° atĂŠ +200° Celsius, os decodificadores INDUcoderÂŽ sĂŁo indicados para uma extensa gama de aplicaçþes. Muitas vezes hĂĄ requisiçþes tĂŁo especiais dos clientes, que nĂŁo podem ser atendidas completamente pelos codificadores padronizados. Como parceiro competente, a INDUcoder desenvolve e constrĂłi soluçþes de acordo com a requisição de seus clientes. www.inducoder.de

-NUN RHRSDL@ CD LDCHÂŽÂŞN CD ODQĂ–R MEDIĂ‡ĂƒO Em Novembro de 2015 um outro sistema de medição da suiça Zumbach Electronics da sĂŠrie PROFILEMASTERÂŽ SPS foi comissionado com sucesso na ShanDong ShiHeng Special Steel Group Co., LTD. na China. A unidade de medição estĂĄ equipada com quatro mĂłdulos CMOS camera/laser e mede tipicamente perfis tipo L e Omega. O sistema ĂŠ um importante passo para garantir como estandard um alto nĂ­vel de qualidade de manufatura. De acordo com depoimentos de clientes o sistema PROFILEMASTERÂŽ significa um enorme alĂ­vio para o operador de linha e ajudou a resolver a maioria dos problemas de medição na linha de produção. Como pioneiro na medição em linha a Zumbach Electronics manufatura uma abrangente gama de instrumentos de

controle e medição em linha livres de contato. Sua tecnologia Ê usada em todo o mundo para parâmetros dimensionais como diâmetros, espessuras, excentricidade, anomalias como fora de centro e para parâmetros físicos e elÊtricos como expansão, capacitância, dureza dielÊtrica e mais. Os sistemas PROFILEMASTERŽ estão disponíveis em designs múltiplos dependendo das exigências do cliente e do produto. Os sistemas estão adequados da melhor maneira para medição contínua, monitoramento de dimensþes ou atÊ a completa seção de perfis de metal, plåstico ou borracha. www.zumbach.com

Conheça mais sobre os sistemas PROFILEMASTERŽ

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PainÊis de mediçþes usuais de produtos

MPT Edição Brasileira 2 / 2016

AS ONE Somos mais fortes

Duas empresas poderosas no setor de metais estabeleceram uma parceria. Mitsubishi-Hitachi Metals Machinery e Siemens VAI Metals Technologies uniram-se para se tornar a nova forรงa global na tecnologia de metais. Creating the future of metals as one. primetals.com

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