Alto forno

1 - ORIGEM DO ALTO - FORNO

Na China, durante o século V a.C, foram construídos os alto-fornos mais antigos conhecidos. Estes fornos primitivos possuíam paredes de barro com grande quantidade de minerais fosfóricos.

Na Idade Média identificou - se também o uso deste tipo de forno na Inglaterra, assim como em algumas partes da Europa.

O design é atribuído por vários engenheiros por meio de novos projetos inovadores no século XVIII, melhorando a capacidade do alto-forno para produzir grandes quantidades de produtos de uma única vez. Esse novo projeto, ao mesmo tempo, tornou possível fazer uso do gás de alto-forno através da liberação de monóxido de carbono do carvão vegetal como agente redutor para o ferro-gusa feito no forno.

2 - ALTO – FORNO

Os altos fornos são grandes fornos, revestido por fora de chapas metálicas e por dentro de tijolos refratários, são equipamentos industriais usados no processo para a fundição do ferro. O calor gerado na fornalha possibilita produzir o ferro a partir de minérios de óxido de ferro. Uma lufada de ar contido dentro do alto forno ajuda a aumentar o grau de calor, fazendo com que o processo de fundição, ocorra mais rápido.

O alto-forno é um dos mais usados aparelhos para a produção de ferro-gusa líquido, assim podendo aproveitar a escória na produção de cimento e outros materiais cerâmicos,         Um alto-forno moderno tem uma produção muito alta e os seus gases, atualmente, não são mais despejados na atmosfera.

3 - EXEMPLOS

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MINI ALTO – FORNO

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ALTO - FORNO

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ALTO – FORNO

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                              MAIOR ALTO – FORNO A CARVÃO VEGETAL DO MUNDO

4 - ONDE É UTILIZADO

Esses fornos industriais são atualmente parte importante do processo de fabricação de aço em aciarias e indústrias siderúrgicas mundialmente.

 

5 - ESTRUTURA DO ALTO – FORNO

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ESTRUTURA DO ALTO – FORNO

A aparência de um alto-forno se parece com uma torre. Pelas portas reforçadas, que são montadas na parte frontal do equipamento, se tem a facilidade da colocação de matérias-primas no forno, seja manualmente, ou com o uso de uma correia transportadora.

São equipados com uma gaveta na base que faz a coleta de entulhos e outros produtos acabados.

1- Goela: topo do forno reforçado para manter os dispositivos de carregamento e distribuição da carga e receber os impactos destes.

2- Cuba: secção tronco cônica

3- Ventre: região cilíndrica sobre a rampa (opcional).

4- Rampa: revestida de refratários e sistemas de resfriamento interno; é a zona de fusão dos materiais (gotejamento).

5- Cadinho: tem forma cilíndrica, revestida de refratários (grafita) recebe o metal fundido e a escória formada.

6- Ventaneiras: abertura nas paredes do forno onde dispositivos de soprado injetam ar quente e/ou combustível (gás, carvão).

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6 TEMPERATURA DO ALTO – FORNO

1- Goela: < 500º C.

2- Cuba: entre 700º C à 1000º C (metade).

3- Ventre: 1000º C e 1200º C; na região próxima aos sopradores a temperatura supera os 1500º C.

4- Rampa: 1200º C e 1400º C podem chegar aos 1800º C  Formação de sistema metal escória – coque.

5- Cadinho: zona de estrato metal-escória entre 1500° C – 1600º C.

6- Ventaneiras: 500º C à 1000º C.

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7 - MATERIAIS QUE SOFREM PROCESSO DE FUNDIÇÃO NO ALTO – FORNO

Para combinar carvão e minério de ferro, um alto forno é o mais ideal; o calor extremo neste tipo de forno torna possível o derretimento das duas substâncias em um metal líquido integrado que, em última análise é conhecido como ferro – gusa, ele é retirado da base do forno e utilizado na criação de diferentes tipos de materiais de construção.

Junto com o carvão e o minério de ferro, o calcário ou algum outro tipo de composto também pode ser colocado na mistura. Na câmara principal, o projeto da torre do forno permite controlar o grau de calor, propiciando assim, que o operador possa temperar as matérias-primas, conforme sua necessidade.

8 – FUNCIONAMENTO DO  ALTO - FORNO

• Mistura de minério de ferro e coque entra por cima e é colocada no topo do empilhamento.
• A carga desce e é aquecida pela corrente de gases gerados na reação do ar pré – aquecido injetado, a temperaturas entre 900º C e 1200º C.
• Na região acima da ventaneira do alto - forno ocorre fusão do ferro e gotejamento de gusa líquido, que cai no interior do cadinho, na parte inferior do forno.
• Dois subprodutos são formados: escória e gás. A escória e o metal se acumulam no cadinho e se separam por diferença de densidade, a escória é menos densa.
• O gás que sai pelo topo do alto forno é composto de monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2) e principalmente de nitrogênio (N2) e após mistura com gases de coqueria é utilizado para pré – aquecer o ar insuflado no alto – forno.

As reações de redução dos óxidos de ferro podem ser resumidas assim:

Fe2O3 + 3 CO → 2 Fe + 3CO2

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9 – PRODUTOS DO ALTO – FORNO

Ferro gusa:

• 4,5 % Carbono

• 0,4% Silício

• 0,3% Manganês

• 0,1 % Fósforo

• 0,03% Enxofre

Temperatura: 1400° C – 1500° C

Escória: SiO2 – CaO - Al2O3

Gás: CO - CO2 - N2

10 - PRODUTIVIDADE

Critério de avaliação: razão entre produção média diária e volume interno do alto - forno (toneladas/ dia/ m3)

Produtividade média dos altos - fornos brasileiros de 1,80 a 2,80 t/ dia/ m3.