Processo CONARC para Siderurgia

Processo CONARC para Siderurgia

O processo CONARC para siderurgia foi desenvolvido pela Mannesmann Demag Huettentechnik (agora SMS Siemag). O objetivo para o desenvolvimento deste processo foi utilizar os benefícios da siderurgia convencional com conversor soprado e do forno elétrico a arco (EAF). O nome do processo CONARC resume a fusão dos dois processos (CONverter ARCing). A tecnologia deste processo baseia-se no aumento da utilização de gusa no forno elétrico a arco e visa otimizar a recuperação de energia e maximizar a produtividade em tal operação. O processo foi desenvolvido para usar qualquer tipo e mistura de matérias-primas como metal quente, ferro reduzido direto (DRI) e sucata para garantir os mais altos requisitos de qualidade para a produção de todos os graus e qualidades de aços, abrangendo uma ampla gama de aços carbono a aços inoxidáveis. . Dependendo dos requisitos dos produtos acabados, o processo CONARC é seguido por um forno panela ou uma unidade de desgaseificação a vácuo.





Principais equipamentos para o processo CONARC

O equipamento básico do processo CONARC consiste em dois revestimentos refratários idênticos do forno, uma estrutura de eletrodo giratória com um conjunto de eletrodos servindo ambos os revestimentos do forno, um fornecimento elétrico (transformador etc.) sistema de lança servindo ambas as conchas. Alternativamente, também podem ser usadas duas lanças superiores fixas, uma para cada carcaça do forno para o sopro de oxigênio. A opção está disponível para a introdução de dispositivos de agitação de fundo integrados ao fundo de cada carcaça do forno. Também estão disponíveis opções para introduzir sistemas de queimadores e injetores no casco para injeção de combustível, carbono e oxigênio conforme os requisitos do processo. Os outros sistemas importantes incluem sistemas de alimentação de matéria-prima e fluxo e sistemas de limpeza de gás e recuperação de energia. O fluxo de processo típico do processo CONARC está na Fig 1.

Fig 1 Fluxo do processo CONARC

Processo CONARC para aços carbono

O conceito básico do processo CONARC é realizar a descarbonetação em uma casca e a fusão elétrica em outra embarcação. O processo CONARC para a produção de aços carbono é dividido em duas etapas. A primeira etapa consiste no processo de conversão durante o qual a descarbonetação do ferro líquido é feita soprando oxigênio no ferro líquido através da lança superior. A segunda etapa é o processo de arco elétrico durante o qual a energia elétrica é usada para a fusão da carga sólida e para o superaquecimento do banho fundido até a temperatura de vazamento.

O processo típico começa com o carregamento do ferro líquido em um “calcanhar líquido” que consiste em uma pequena parte do fundido anterior que foi mantido no forno após a extração do calor anterior. Depois disso, a lança de oxigênio superior é colocada em posição e o sopro de oxigênio é iniciado. Durante esta fase conhecida como fase conversora, o teor de carbono, silício, manganês e fósforo no banho é reduzido. Essas reações são exotérmicas, pois geram grandes quantidades de calor. Material frio como sucata ou DRI é adicionado ao forno para utilizar essa energia e evitar o superaquecimento do banho. O carregamento de material frio também ajuda a proteger a carcaça do forno contra superaquecimento. Após a conclusão do processo de cementação, a lança superior é removida por rotação e os eletrodos são colocados na posição de operação. Com isso, inicia-se a segunda fase conhecida como fase de arco. Durante esta fase de arco, o material de carga sólido restante, como sucata ou DRI, é carregado no banho para atingir o peso desejado do calor. A temperatura do banho é então aumentada para o valor requerido. Depois que a temperatura é atingida, o arco é concluído e o calor é removido da escória antes que o calor seja aplicado na panela cheia.

No processo CONARC, de duas carcaças de forno, uma carcaça opera no modo conversor usando a lança superior enquanto a segunda carcaça opera no modo forno a arco. O princípio do processo CONARC está na Figura 2.

Fig 2 Princípio do processo CONARC

Recuperação de energia

Um sistema de caldeira de dois estágios é usado para a recuperação de calor residual. Na primeira etapa, o gás residual do processo CONARC é conduzido através de um sistema de caldeira composto por um cotovelo tipo giratório, uma câmara de pós-combustão e uma linha de gás quente e resfriado a 600 graus C. Esses componentes são projetados como peças de pressão para vapor geração.

Na segunda etapa, o gás residual é resfriado a 200°C em uma caldeira de passagem vertical especialmente desenvolvida para este tipo de aplicação.

Este sistema de recuperação de energia, por um lado, fornece o resfriamento necessário do gás e, por outro lado, utiliza a maior parte da energia térmica para a geração de vapor que pode ser usado posteriormente na siderurgia.

Vantagens

O processo tem as seguintes vantagens.

• Alta flexibilidade com relação à entrada de materiais, sucata, ferro líquido e DRI que podem ser utilizados em várias proporções de mistura de acordo com os requisitos de qualidade do aço e/ou disponibilidade e/ou preços unitários desses materiais.
• O conceito CONARC permite que este processo cubra toda a gama de operação pura EAF com 100% sucata/100% DRI até operação pura do conversor.
• O forno CONARC não é uma unidade de fusão elétrica pura, mas também atua como um reator químico. Por isso, controla a concentração de elementos residuais no aço devido ao aumento da quantidade de uso de materiais virgens.
• O processo CONARC é flexível e pode lidar com ferro líquido com conteúdo variável de silício, fósforo e enxofre sem problemas.
• O processo CONARC também apresenta vantagens no tratamento de metais quentes com maior teor de fósforo (até 0,2%). Vários aspectos, como o simples controle de temperatura pela adição de DRI como refrigerante, adição de cal, bem como a retirada de escória rica em óxido de fósforo por transbordamento constante de escória através da porta de escória ajudam a obter uma remoção eficiente de fósforo.
• Tempos de toque para toque de menos de 40 minutos são facilmente alcançáveis.
• Grande flexibilidade em relação aos recursos energéticos.
• Sistema eficiente de recuperação de energia reduz os níveis de emissão de CO2.
• O sistema eficaz de recuperação de energia do processo tem uma contribuição significativa e sustentável para a eficiência energética da siderurgia.
• Perturbação de rede suave.





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