Processo de fabricação de ferro fundido

  • Número do pedido da patente:
  • PI 9104973-3 A2
  • Data do depósito:
  • 14/11/1991
  • Data da publicação:
  • 03/12/1996
Inventores:
  • Classificação:
  • C21C 1/08
    Refino de ferro gusa; Ferro fundido; / Manufatura de ferro fundido;
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Refere-se a presente invenção a um processo de fabricação de ferro fundido a partir de carga sólida que utiliza para tal forno rotativo que opera em um sistema de rotação intermitente durante uma determinada etapa do processo e um queimador oxi-combustível no qual o comburente é o oxigênio e dispõe de um controlador lógico programável para controle das vazões de combustível e de comburente.

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Documento

Relatório Descritivo da Patente de Invenção "PROCESSO DE FABRICAÇãO DE FERRO FUNDIDO".

Refere-se a presente invenção a um processo de fabricação de ferro fundido, mais especificamente, a 5 um processo de fabricação de ferro fundido, a partir de carga sólida, em fornos rotativos.

Os equipamentos até então utilizados para fa bricaçâo de ferro fundido, a partir de carga sólida, tais como, fornos cubilô e de fusão a óleo, apresentam uma sé-10 rie de inconvenientes, dentre os quais, o elevado consumo de combustível, verificado nos fornos de fusão a óleo, devido a deficiências no sistema de combustão empregado por este tipo de forno que utiliza ar como comburente ou ainda, os elevados teores de dióxido de enxofre e monóxido de 15 carbono, além de partículas, presentes nos gases de combustão descarregados para a atmosfera, pelos fornos cubilô, provocadas por deficiências no sistema de combustão, sendo essas emissões de difícil controle, necessitando, este tipo de forno, de um sistema de tratamento de gases 20 que aumentam de maneira considerável os custos de sua ins talação.

No caso de fornos rotativos, normalmente empregados para fabricação de não-ferrosos, a sua utilização

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para a fabricação de ferro fundido a partir de carga to-talznente sólida, apresenta como Inconveniente o desgaste excessivo dos refratãrlos provocado pela ação da carga só lida, o que diminui sensivelmente a vida útil dos mesmos, inviabilizando desta forma a sua utilização na fabricação de ferro fundido a partir de carga totalmente sólida.

Assim, é o principal motivo da presente in-

venção propor um processo de fabricação de ferro fundido, utilizando para tal um forno rotativo, desenvolvido de for ma a se evitar o desgaste excessivo dos refratãrlos, mesmo quando se utiliza carga totalmente sólida.

É outro objetivo da presente invenção propor

um processo de fabricação de ferro fundido, utilizando pa ra tal um forno rotativo, desenvolvido de forma a promover uma sensível redução em volume e em teores, de poluentes dos gases de combustão descarregados para a atmosfera.

Ê ainda outro objetivo da presente invenção

propor um processo de fabricação de ferro fundido, utilizando para tal um forno rotativo, desenvolvido de forma a promover uma sensível redução no consumo de combustíveis.

Estes e outros objetivos são alcançados pela

presente invenção através da operação do forno rotativo em sistema intermitente durante uma determinada etapa do processo, minimizando desta forma a erosão dos refratãrlos provocada pela movimentação da carga sólida e, como conse quência, reduzindo seu desgaste prematuro. Além disso, o processo ora proposto utiliza um queimador oxi-combustível

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no qual, o ar anteriormente utilizado como comburente é substituído por oxigênio puro, e dispõe de um controlador lógico programãvel que controla simultaneamente as vazões de oxigênio e combustível, proporcionando uma combustão 5 estequiometricamente controlada e de alta eficiência térmica, e por consequência, um baixo consumo especifico de combustível e uma redução significativa da carga de poluentes presentes nos gases de combustão.

O emprego do processo da presente invenção 10 proporciona, além de uma melhor versatilidade operacional, reduzindo sobremaneira o prazo de entrega do produto fundido, em relação ao forno cubilô, um metal de qualidade su perior. Possibilita, ainda, a fundição a trabalhar com ligas mais nobres como ferro fundido nodular, maleável ou 11 15 gado, conferindo um maior valor agregado às peças fundidas . Além disso, observou-se por exemplo, para um forno de quatro toneladas e uma temperatura de vazão de 1.450°C, a possibilidade de se realizar 100 corridas sem a necessida de de se realizar reparos no refratário.

20    Fazendo-se reparos intermediários e trabalhan

do-se com temperaturas de vazão mais baixa, podem ser realizadas até 200 corridas.

De acordo com a presente invenção, o forno ro tativo é pré-aquecido, caso a temperatura do refratário es 25 teja abaixo de 500°C, com o queimador oxi-combustível ope rando na posição de fogo médio, que corresponderá â potên cia média do queimador, por um período de tempo que pode

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variar de 30 a 60 minutos, sendo este tempo de pré-aqueci mento variável em função da capacidade do forno, estando o forno rotativo nesta etapa em giro contínuo, até que o refratãrlo apresente uma coloração rubra, o que correspon de a uma temperatura do refratãrlo superior a 800°C, quan do então, o queimador é desligado.

Decorrido o pré-aquecimento do refratãrlo, o forno é então carregado com carga metálica e fundente,sen do a composição da carga variável segundo a classe de fer ro fundido a ser produzido. Uma vez carregado, o queimador é ligado em sua potência máxima de trabalho, que corresponderá a 100% da vazão de combustível para o qual estã projetado e, uma vazão de oxigênio estequiométrica de quei ma, de modo que, a cada vazão horária de combustível corresponda a uma vazão horária continua de oxigênio para que todo o combustível seja completamente queimado. Tanto a vazão de combustível, quanto a vazão de oxigênio, são con troladas por um controlador lógico programável, proporcio nando uma combustão estequiometricamente controlada e de alta eficiência térmica, que por consequência, proporciona um baixo consumo específico de combustível e uma redução significativa da carga de poluentes nos gases de combustão. Nesta fase, o forno rotativo opera em sistema de ro tação intermitente, isto é, um giro de 90° a cada intervalo de tempo, sendo este intervalo de tempo determinado segundo a capacidade do forno. No final desta etapa de ci cio intermitente a carga deverá estar totalmente fundida.


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A operagão do forno rotativo nesta etapa de forma intermitente, minimiza a erosão dos retratarios provocada pela movimentação da carga solida, reduzindo seu desgaste prematuro, viabilizando desta forma a utilização de forno ro 5 tativo para fabricação de ferro fundido.

Após o ciclo intermitente, inicia-se a eta-

pa de sobreaquecimento do banho, na qual o forno adquire um movimento continuo, com um rotação que pode variar de 2 a 3 rpm, permanecendo a vazão de combustível e comburen 10 te inalteradas, sendo a duração desta etapa, dependente da temperatura de vazamento do banho metálico desejada, que pode variar de 1.360 a 1.500°C. Apôs a fusão do metal (ciclo intermitente mais sobreaquecimento) faz-se, se necessário, adições de carbono e ferro-ligas para corre-15 çâo dos teores de carbono e elementos de liga.

Terminada a etapa de sobreaquecimento, o me-

tal é descarregado do forno através de uma das duas bicas de vazamento por onde o banho metálico escoa para uma panela de transferência. Uma vez descarregado o forno, o ci 20 cio se completa.

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REIVINDICAÇÕES

1.    Processo de fabricação de ferro fundido a partir de carga sólida, caracterizado pe lo fato de se utilizar para tal um forno rotativo, operan

5 do em um sistema de rotação intermitente durante uma etapa do processo, e um queimador oxi-combustível que utiliza oxigênio como comburente.

2.    Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o queimador

10 dispor de um controlador lógico programãvel de vazão do combustível e do comburente.

3.    Processo, de acordo com a reivindicação

1, caracterizado pelo fato de o forno operar em um sltema de rotação intermitente durante a etapa do 15 processo que se inicia com o carregamento do forno até a fundição total da carga.

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RESUMO

Patente de Invenção "PROCESSO DE FABRICAÇAO DE PERRO FUNDIDO".

Refere-se a presente invenção a um processo 5 de fabricação de ferro fundido a partir de carga sólida que utiliza para tal um forno rotativo que opera em um sistema de rotação intermitente durante uma determinada etapa do processo e um queimador oxi-combustível no qual o com-burente é o oxigênio e dispõe de um controlador lógico pro 10 gramãvel para controle das vazões de combustível e de com-burente.