ALTO FORNO FUNDAMENTOS BÁSICOS Trabalho Acadêmico apresentado no Simpósio de Iniciação Cientifica,

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Conforme BATISTA (2009), os altos-fornos operando com coque apresentam uma capacidade de produção de cerca de 3.500 a 13.000t.dia e são utilizados em usinas balão lavador tocha glendon AF 21 integradas. Existem situações em que os grandes altos-fornos (capacidade maior que 1000t.dia) a carvão vegetal podem sofrer adaptações para operar com uma carga predominante de coque, em função de vantagens econômicas momentâneas. De maneira geral, o alto-forno é constituído pelos equipamentos de descarga e pesagem de matérias primas; equipamentos de carga no topo do forno; o forno propriamente dito; equipamentos para operação de alta pressão; regeneradores de calor (glendons).

Segundo SANTOS (2007), para ser utilizado no alto-forno, o minério deve ter composição química de no mínimo 65% de Ferro e granulometria de 8 a 25mm. O menor tamanho do minério melhora sua redutibilidade, porém, quando uma grande quantidade de finos é carregada no alto-forno, a permeabilidade torna-se baixa, prejudicando o processo. Portanto, o minério deve ter um tamanho máximo em termos de redutibilidade e um tamanho mínimo em termos de permeabilidade. Além disso, deve ser resistente à degradação pelo manuseio e apresentar baixa crepitação, que é a tendência dos minérios de produzir finos quando submetidos ao aquecimento.

3.1. HISTORIA DO ALTO FORNO

Os alto-fornos mais antigos conhecidos foram construídos no China da dinastia Han, no Século I a.C., embora os artefatos férreos encontrados neste país datem do Século V a.C. - o que torna possível acreditar-se que a história dos altos-fornos na China seja mais antigo do que atualmente se supõe. Estes fornos primitivos possuíam paredes de barro com grande quantidade de minerais fosfóricos.

Enquanto se acreditava por muito tempo que os chineses haviam desenvolvido o método fundição do ferro, Donald Wagner, publicou novo trabalho, o que substitui algumas de suas afirmações de seu trabalho anterior.

O ferro foi fundido pelos gregos, celtas, romanos e cartagineses da Antiguidade. Foram encontrados vestígios variados na França. Materiais encontrados na atual Tunísia sugerem seu uso por ali, como também na Antioquia durante o período helenístico. Embora seja pouco conhecido o seu uso durante a Idade Média, o processo provavelmente continuou em uso. Em vez de usar a estrutura de ventilação natural, adicionou o sistema de foles para bombear o ar no interior. Isso permitiu a um tempo produzir um ferro de melhor qualidade, como aumentou-lhe a capacidade.

Os alto-fornos mais antigos conhecidos foram construídos na Suécia ocidental, e o complexo esteve ativo entre os anos de 1150 a 1350. Em Noraskog, foram encontrados restos de alto-fornos datados de antes desse período, provavelmente por volta de 1100. Isso constitui um fato obscuro, e será possivelmente impossível determinar se o alto-forno foi desenvolvido independentemente na Suécia medieval, ou se este conhecimento foi-lhes transmitido de alguma forma, da Ásia. Estes primitivos fornos, a exemplo dos chineses, eram extremamente ineficientes, se comparados com os atuais. Era utilizado o ferro das minas de Lapphyttan para a produção de bolas de ferro forjado, conhecidas como osmonds, e que eram internacionalmente comercializadas

Podem ter sido também transmitidos os conhecimentos dos avanços tecnológicos promovidos pela Ordem de Cister, inclusive do forno de produção do aço. Um alto-forno medieval (e o único identificado fora da Inglaterra, e que se acreditou conter avanços semelhantes aos alto-fornos modernos) foi identificado por Gerry McDonnell, aqueo metalúrgico da University of Bradford.

3.2 ESTRUTURA DO REATOR ALTO FORNO

O alto forno pode ser construído com chaparia de aço extra-doce, protegida internamente com uma grossa camada de refratários dotados de camisas de refrigeração a água.

5.1. TOPO:

É a parte superior do Alto Forno onde se localizam os dispositivos de carregamento (cone grande, cone pequeno, bleeders, correia transportadora, etc.)

5.2. GOELA OU GARGANTA

Situa-se logo abaixo do cone grande, possui várias fieiras de placas de desgaste feitas em aço ou ferro fundido para proteger os refratários do impacto e da abrasão da carga ao ser aberto o cone grande.

5.3. CUBA

Região logo abaixo da goela, os materiais carregados ainda estão no estado granular.

5.4. RAMPA

É a região onde os refratários estão submetidos aos ataques mais severos, devido à ação do calor, pressão e ação da escória.

Esta região é refrigerada externamente, podendo-se inserir entre os refratários varias placas de refrigeração ou staves.

5.5. VENTRE

É a parte de maior diâmetro do Alto forno e região de alta temperatura.

5.6. CADINHO

Região que contém o gusa e a escória. O diâmetro interno do cadinho mais o volume interno do forno são utilizados para representar o tamanho do forno.

[pic 7]

3.3 ZONAS E REAÇÕES DO ALTO FORNO

Um aspecto alvo de grande estudo com relação ao alto-forno é a disposição interna da carga durante o processo. Sua estrutura interna só ficou bem conhecida com as experiências de dissecação. Estas experiências constaram do resfriamento de altos-fornos comerciais em condições normais de operação, onde os fornos foram resfriados e dissecados. A partir dessas experiências, dividiu-se o alto-forno em zonas distintas.

As diversas zonas apresentadas na figura 3.2 podem ser descritas como:

• Zona granular, região onde toda a carga se encontra no estado sólido;

• Zona de amolecimento e fusão (zona coesiva), região onde os componentes da carga metálica e fundentes iniciam o amolecimento e se fundem;

• Zona de gotejamento, onde o metal e a escória, já na forma líquida, escoam em contracorrente com os gases através de um empilhamento de coque parcialmente reagido, localizado logo abaixo da zona coesiva, que fornece coque para a combustão nas ventaneiras (zona ativa) e para o homem-morto (zona estagnante);

• Zona de combustão