[pt] O presente trabalho apresenta uma análise do fenômeno de
carburização na zona de redução de um forno de cuba tipo Midrex. É
realizada uma análise dos principias trabalhos existentes na literatura, é
apresentado o aparato experimental, a caracterização das amostras e os resultados obtidos. Os
experimentos foram efetuados com o auxilio da ferramenta estatística
denominada planejamento fatorial. O tempo dos experimentos foi variado, simulando
a operação industrial, com a finalidade de obter o equacionamento cinético. A
função obtida foi não linear, envolvendo uma função transcendental, a qual
melhor se ajustou aos pontos experimentais. A partir destes resultados foi
efetuado uma análise termodinâmica das reações de carburização mais provaveis
da zona de redução e determinados os parâmetros cinéticos da carburização.
Estes ultimos foram: fator temporal, Tau de 1,32 h, tempo de incubação de 0,30 h, para
500 ºC, e 0,80 h para 900 ºC; fator de carbono de saturação A para 500 ºC com
vazão de 60 NL/min foi de 2,70 %, com 90 NL/min de 3,46%; para 900 ºC com 60
NL/min foi 0,10 % e para 90 NL/min de 0,16%. Finalmente, os calculos das
velocidades iniciais do processo de carburização foram de 2,3 %C.h-1, para 500 ºC
e 0,10 %C.h-1 a 900ºC, para uma fração carburante de 0,37. Os resultados
mostraram que o conteúdo de carbono no ferro esponja, obtido nesta zona para as
condições reais do processo, alcançou uma média de 0,043 %C, fato de relevante
importância para os processos de redução direta em forno de cuba. / [en] In this work an analysis of the carburation phenomena in
the reduction zone
of the type Midrex Furnace is presented. A revue of the
principal papers found on
the subject`s literature is followed by the description of
the laboratory apparatus,
sample characterization, and finally, the obtained
experimental results are
presented. The experimental planning and screening for
this work was defined by
a factorial analysis. Further the residence times for all
experiments were defined
to simulate the actual furnace industrial operation. Also,
the experiments aimed at
the determination of the parameters belonging to
mathematical transcendental
formulae designed to simulate the furnace`s charge
behavior. Based upon the
results, a thermodynamical analysis was conducted obeying
the operational
conditions inside the furnace, this to determine all the
viable carburation reactions.
The analysis was followed by kinetic evaluations that
produced the data for the
carburation process exponential formula parameters
determination, namely
exponential time factor = 1,32 h; incubation time, 0,30
h at 500 oC and 0,80 h at
900 oC and carbon saturation factor A, ranging from 2,7 %
for a gas flow rate of
60 NLmin-1, 3,6 % for a gas flow rate of 90 NLmin-1 to 500
oC and 0,10 % for a
gas flow rate of 60 NLmin-1, 0,16 for a flow rate of 90
NLmin-1 to 900 oC.
Besides, the initial carburation rates were determined for
atmospheres having
carburating ratios of 0,37, and they measured 2,3 %C.h-1
for 500 ºC and
0,10 %C.h-1 for 900 ºC. Wrapping up the results this work
showed that an average
of 0,043 %C in the DRI is to be expected in the reducing
zone for the actual
industrial conditions.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:7597 |
| Date | 20 December 2005 |
| Creators | JAFET ISIDORO CARPIO VERA |
| Contributors | JOSE CARLOS D ABREU |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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