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Sinterização

Planta de Sinterização

 

A função da planta de Sinterização é suprir os alto-fornos com sinterização, uma combinação de misturas de metais brutos, fluxos e Coque o qual é parcialmente ‘cozido’ ou sinterizado. Desta forma, os materiais combinam eficientemente no alto-forno e proporcionam uma fabricação mais consistente e controlável de ferro. A Figura 1 mostra um diagrama simplificado de uma planta de sinterização.

 

Os materiais entram na planta de sinterização das caixas de armazenamento. Eles são misturados na proporção correta usando um alimentador de peso, um por caixa de armazenamento, exceto para o refinos de retorno os quais o medidor de impacto é usado. Os materiais pesados passam pela esteira transportadora para o tambor misturador onde água é adicionada ou manualmente ou como uma porcentagem calculada de peso do material entrando o tambor.

 

O conteúdo de umidade do Coque é medido do alimentador pelo alimentador de rolo de fio e usado para cortar a taxa de fluxo de água secundária. A permeabilidade da mistura é também medida e usada para modificar a quantidade de água necessária.

 

O material misturado é alimentado no fio a partir do alimentador pelo rolo alimentador. A profundidade do leito é ajustada e mantida constante pelo ajuste do prato de corte, que é colocado com sondas para medir a profundidade do material e variar automaticamente a velocidade do rolo alimentador. A quantidade de material no alimentador é mantida constante através de ajustes automáticos da taxa de alimentação de cada caixa de material bruto.

 

 

Sinterização

A mistura bruta é acesa pela coifa de ignição, que usa como combustível uma mistura de Coque e forno à gás, alto-forno à gás e às vezes gás natural. O valor calorífico da mistura e a temperatura ajustada da coifa são controlados. Um sistema de controle em separado é providenciado para manter uma pressão fixa na coifa através do ajuste do registro dos umidificadores na caixa de vento (windbox) imediatamente embaixo da coifa de ignição.

 

A linha de sinterização é uma esteira de transporte da sinterização quente, a qual continua a ‘cozinhar’ depois de deixar a coifa, onde o ar é puxado do sinter através de um ventilador de corrente de fios.

 

Uma parte importante do processo de sinterização é a queima. É onde a camada de sinter teve sua seção completamente queimada e que foi detectado por sondas de temperatura abaixo do leito. A queima deve ser obtida, mas não deve ocorrer logo depois da coifa de ignição. A corrente dos fios é mantida num valor predeterminado através do controle das persianas do ventilador principal a partir das medições de pressão no vento principal. Isso dirige o ponto no qual acontece a queima.

 

Manuseio da Sinterização

Depois de terminarem os fios, o sinter passa por um rolo esmagador com pontas e pelas peneiras quentes para o ventilador circular rotativo. Vários resfriadores são utilizados normalmente para o resfriamento e a velocidade do resfriador é determinada pelas:

  • Velocidade dos fios

  • Profundidade do leito

Os refinos removidos pelas telas quentes são levados pela esteira para as caixas de refinos.

 

Após o resfriamento, o passa pela casamata (bunker) de descarga. Neste estágio, o nível é controlado pela variação da taxa de alimentação da saída (normalmente vibrações).

 

O sinter passa então pela área de peneiramento frio, onde ele passa por esmagadores e peneiras para produzir partículas em tamanhos específicos. O sinter abaixo do tamanho especificado passa sobre uma balança corrida e retorna com os refinos quentes para a caixa de refinos.

 

A diferença entre o peso dos refinos frios e o peso dos refinos totais produzidos, dá uma medida dos refinos quentes. Qualquer variação anormal na taxa da produção quente ou fria indica uma possível falha na planta.

Os fatores a seguir podem afetar a taxa na qual os refinos são produzidos:

  • Controle de mistura

  • Tamanho particular

  • Química

  • Peso

  • Umidade contida

  • Profundidade do leito

  • Temperatura e pressão da coifa de ignição

  • Peneiras quentes

Duas propriedades importantes do sinter são basicidade, a qual é controlada pela quantidade de pedra calcária, e resistência, a qual é controlada pelo Coque contido.

 

O sinter agora está pronto para ser usado no alto-forno. Esteiras transportam o material para o local de estoque do alto-forno, onde outros materiais são adicionados para formar a carga do alto-forno.

 

Controle de umidade do tambor de mistura

A quantidade de água primária adicionada é proporcional ao peso da mistura bruta que entra no tambor de mistura. Isso pode ser facilmente conseguido usando o módulo de controle de Automação de Processo Eurotherm como mostrado na Fig. 2

 

 

O setpoint da alimentação de água secundária é freqüentemente dada pela proporção da PV da balança corrida da mistura bruta. Para maior precisão, a leitura da umidade é utilizada para equilibrar a razão material/água. Isto corrige a taxa de fluxo da água conforme a umidade medida na mistura bruta.

 

O controle em cascata não é sempre utilizado, mas, se o loop do fluxo da água responda mais rápido que o loop da umidade, são produzidos melhores resultados.

 

Controle da temperatura da coifa de ignição

A Figura 3 demonstra a implementação do controle de temperatura da coifa de ignição com a opção de razão de controle.

 

 

Com a razão fixada do controle da temperatura guia de ar, a demanda de temperatura fornece um setpoint para o fluxo de ar. O combustível segue o fluxo de ar numa razão fixada, fazendo deste um método combustível eficiente.

 

Por outro lado, com a proporção variável do controle da temperatura guia do ar, o fluxo de ar é fixado e a saída do controlado de temperatura da coifa (o calor manda o sinal) alimenta o setpoint da razão equilibrando a entrada do controlador de gás. Este método normalmente é utilizado quando já existe uma fonte de combustível barato disponível, por exemplo, gás para alto-forno.

 

Controle da pressão da coifa de ignição

Ele é normalmente conseguido pela variação dos ajustes dos umidificadores nas caixas de vento (windboxes) sob a coifa de ignição. Um controlador de PID único é geralmente usado para manter a pressão no valor desejado automaticamente.

 

Controle de valor calorífico do gás combustível da coifa de ignição

O gás do alto-forno e o gás de forno são utilizados como combustível dos queimadores da coifa de ignição. O valor calorífico do combustível é controlado num valor consistente por um loop de controle aparte. Se os fios param, um sinal digital força a coifa de ignição para um estado de “fogo baixo” e mantém esse estado até que os fios reiniciem.

 

É mais fácil manter a temperatura da coifa de ignição constante se o valor calorífico do combustível for controlado com limites pré-definidos, entre 4.000 – 6.000kJ/m3. Através da mistura do gás do forno com o gás do alto-forno, este valor calorífico é obtido. A Figura 4 mostra a estratégia de controle de valor calorífico.

 

 

Controle do ponto de queima

O ponto de queima deve ocorrer de forma ideal perto do fim do leito de fios. Isso é controlado pela alteração da velocidade do fio. Muitas variáveis vão afetar o ponto de queima, tais como, profundidade do leito de fios, a quantidade de água e a qualidade do sinter.

 

A velocidade do fio pode ser controlada tanto manualmente como através da medição das temperaturas do gás desprezado, como uma indicação do ponto de queima. Se isso acontece muito cedo, a média da temperatura do gás desprezado sobe. Se acontece muito tarde, a temperatura do gás desprezado cai e a velocidade do fio é diminuída para compensar.

 

 

As temperaturas da caixa de vento (windbox) podem ser usadas para melhorar o monitoramento e são adicionados como uma inclinação do setpoint. A Figura 5 mostra esta estratégia de controle.

 

Controle da sucção do ventilador principal e sobre temperatura do gás desprezado

A sucção produzida pelo ventilador principal varia de acordo com as persianas próximas da entrada do ventilador, que são controladas por um controlador de sucção do ventilador. Se a temperatura do gás desprezado sobre acima do limite de trabalho seguro, uma chave seletora permite que o controlador de sobretemperatura do gás desprezado seja posicionado para as persianas.

 

Controle da velocidade do resfriador

Depois de deixar o fio, o siter quente é resfriado num resfriador rotativo. A velocidade do resfriador rotativo é controlada de modo a estar de acordo com a demanda de fios definidas pela profundidade do leito e velocidade do fio.

 
 

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