Estudo do comportamento metalúrgico do “reator kambara” através de modelagem física.

Abstract

Os requisitos de qualidade da ligasde aço têm aumentado ano a ano para garantir eficiência e eficácia nosmateriais durante sua solicitaçãoem uso. Com essa crescente demanda, é evidente que elementos como enxofre e fósforo passam a requerer atenção especial, por provocarem fragilidade mecânica, e consequentemente, inutilizarem aços para determinadas aplicações mais nobres. O enxofre nas ligas de aço é sempre indesejável, salvo raras exceções. Hoje é comum que os requisitos de aplicação exijamteores abaixo de 50 ppm. Isso tem motivado desenvolvimentos para eliminar ou pelo menos minimizar ao máximo seu carregamento nos convertedoresLD e com isso tem forçado que sua eliminação seja feita antes dessa etapa. Como a atividadedo enxofre no gusa líquido é cinco vezes maior que aço líquido, é natural que a etapa de dessulfuração seja realizada, na maioria dos casos, antes da fase de refinopor trazer vantagens no processo e no custo. A dessulfuração do gusa líquido pode ser realizada, após o vazamento dos Altos-Fornos, no próprio vasilhame de transporte (carro-torpedo) ou empanela de transferência, antes do carregamento nos convertedores. Devido a melhores quesitos de garantia, a prática de dessulfuração em panela tem sidomuito difundida, onde o reator “Kambara”, chamado apenas KR, tem sedestacado pela eficiência e baixo custo de operação. Hoje a planta KR é muito difundida no Japão e pouco conhecida no Ocidente. Conhecer suas particularidades e aprofundar-se em seu desenvolvimento passa a ser importante para as empresas que querem decidir por uma alternativa de dessulfuração de gusa, com eficiência e custo operacional atraentes. A proposta deste trabalho é explorar o comportamento metalúrgico do KR, usando a ferramenta da modelagem física. Na modelagem de um processo é preciso que haja a representatividade dos fenômenosque ocorrem na realidade. O desenho do agitador, a velocidade de rotação, a forma da panela, a característica do fluido devem obedecer a critérios de semelhança. Foi desenvolvido, na Universidade Federal de Ouro Preto, um simulador a frio da planta KR,usando acrílico para o vaso de contenção, água em lugarde gusa e querosene simulando escória.Esse modelo, emescala 1/7, permite estudar características de misturamento típicas do aparelho bem como aspectos fluidodinâmicos. Foram empregados 2 modelos de agitadores (chamados tipo Acom pás retas e tipo Bcom pás arredondadas) com diferentes profundidades de penetração e diferentes velocidades de rotação, associando cada situação a resultados específicos de eficiência de misturamento e de transferência de massa. Os resultados mostraram que a forma do agitador, bem como rotação e profundidade têm importância direta sobre a eficiência do reator. A macromistura no KR parece sermais efetiva que o processoquímico que é controlado por algumas restrições de transferência de massa nacamada limite da partícula do material dessulfurante. Essa macromistura pode ser melhorada, porém é limitada pela borda livre da panela. O agitador do tipo B permitemelhores valores de borda livre com a mesma penetração. Os resultados entre os dois agitadores só começam a ser pronunciados com alta rotação e baixa profundidade de imersão.