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Curso basico de lingotamento continuo

O documento fornece uma introdução sobre o processo de lingotamento contínuo, abordando seus principais componentes e etapas. É dividido em 34 seções que descrevem tópicos como a história do lingotamento contínuo, física básica, composição química, tipos de máquinas, fluxo do processo, componentes como panelas e distribuidores, etapas como resfriamento e solidificação, além de aspectos como qualidade, defeitos e segurança.

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Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03
DESCRIÇÃO DO MÓDULO
Objetivo
Fornecer os conhecimentos fundamentais e principais equipamentos do
processo de lingotamento continuo. Ao final deste módulo você deverá estar dotado
de conhecimento dos fundamentos do processo Desta área da Aciaria.
Etapas de Aprendizagem....................................................................Páginas
1 – Introdução..................................................................................... 02
2 – História do LC................................................................................ 03
3 – Física Básica................................................................................. 05
4 – Composição Química.................................................................... 08
5 – Tipos de Máquinas........................................................................ 13
6 – Produtos........................................................................................ 15
7 – Fluxo do Processo......................................................................... 16
8 – Componentes................................................................................ 17
9 – Panelas de Aço............................................................................. 18
10 – Válvula Gaveta............................................................................ 20
11 – Reoxidação.................................................................................. 22
12 – Suporte de Panelas..................................................................... 24
13 – Distribuidores.............................................................................. 26
14 – Controle de Fluxo Distribuidor – Moldes .................................... 28
15 – Proteção de Jato......................................................................... 32
16 – Suporte de Distribuidores............................................................ 33
ÍNDICE
Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03
16 – Suporte de Distribuidores............................................................ 33
17 – Aquecedor de Distribuidores........................................................ 34
18 – Resfriamento Primário................................................................. 35
19 – Resfriamento Secundário............................................................ 40
20 – Agitador Eletromagnético............................................................. 44
21 – Controle de Solidificação.............................................................. 48
22 – Guiamento do Raio...................................................................... 50
23 – Extração e Desempeno................................................................ 53
24 – Barra Falsa................................................................................... 55
25 – Controle Automático de Nível....................................................... 58
26 – Mesa Intermediária....................................................................... 61
27 – Pinch Roll..................................................................................... 62
28 – Unidades de Corte........................................................................ 63
29 – Sistema de Transferência de Tarugos.......................................... 69
30 – PTL............................................................................................... 79
31 – Qualidade...................................................................................... 80
32 – Controle de Operação e Processo............................................... 81
33 – Defeitos ........................................................................................ 86
34 – Segurança..................................................................................... 97
Critérios de Avaliação
Após ter estudado todos os conteúdos abordados, você submeter-se-á a
uma Avaliação Teórica.
CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 1 2016
O QUE É LINGOTAMENTO ?
lin·go·ta·men·to
(lingote + -ar + -mento)
substantivo masculino
.Ato ou efeito de moldar em lingotes. Metal em estado de fundição
TIPOS DE LINGOTAMENTO
Lingotamento Convencional
O aço é vazados em lingoteiras (formas) e pode ser de duas formas:
Direto: o aço é vazado diretamente na lingoteira;
Indireto: o aço é vazado num conduto vertical penetrando na lingoteira pela sua base;
É um processo pelo qual o aço fundido é solidificado dentro da lingoteira respeitando um
tempo de resfriamento conforme a sua qualidade, tempo esse dividido em duas etapas: Tempo
padrão e alternativo, nunca sendo retirado da lingoteira em tempo intermediário, visto que há
uma curva de resfriamento a ser respeitada e o não atendimento a este requisito pode implicar
em trincas no lingote.
Lingotamento Continuo
É um processo pelo qual o aço fundido é solidificado em um produto semi-acabado por um
INTRODUÇÃO
Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03
É um processo pelo qual o aço fundido é solidificado em um produto semi-acabado por um
equipamento de forma a efetuar horas ou ate mesmo dias de produção sem interrupção, os
produtos deste processo são tarugo, blocos ou placas para subseqüente laminação ou forjaria.
Lingotamento ContínuoLingotamento Convencional
CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 2 2016
Um pouco de história
Criação
O conceito de lingotamento contínuo surgiu em 1840 , com o americano
George Sellers, na tentativa de lingotar tubos de chumbo. Em 1846, Henry Bessemer
idealizou uma máquina de lingotamento contínuo para aços. O projeto dessa máquina
consistia em lingotar as placas de aço entre dois cilindros refrigerados a água. Devido
à qualidade irregular das placas de aço produzidas, o processo desenvolvido por
Bessemer não obteve êxito e foi abandonado, sendo utilizado industrialmente,
apenas, para não ferrosos de baixa temperatura.
Em 1887, o alemão R. M. Daelen elaborou uma proposta para uma planta de
lingotamento contínuo, que corresponde ao desenho similar às máquinas atuais.
Algumas inovações incrementais foram realizadas, a fim de viabilizar a
implementação do equipamento. Essa planta incluía: molde refrigerado à água, aberto
no topo e no fundo, alimentado por um fluxo de metal líquido, uma seção de
refrigeração secundária, uma barra falsa, rolos extratores e um aparelho de corte para
o veio.
Porém, a planta desenvolvida por Daelen ainda apresentava algumas dificuldades e
barreiras que a impedia de ser realizada em escala industrial. O principal problema
consistia em extrair o produto sem rasgar a pele solidificada que permanecia agarrada
às paredes do molde. Para evitar a adesão do metal às paredes do molde, Siegfried
Junghans, em 1933, patenteou um sistema de oscilação do molde. Essa inovação
HISTÓRIA DO LC
Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03
Junghans, em 1933, patenteou um sistema de oscilação do molde. Essa inovação
incremental tornou viável a produção de aço em escala industrial e a implementação
efetiva do lingotamento contínuo na siderurgia, inúmeras inovações incrementais no
processo e no equipamento começaram a ser desenvolvidas.
Aperfeiçoamento
No ano de 1959, Halliday aperfeiçoou o sistema de oscilação do molde, introduzindo o
conceito de “estripagem negativa” (ou estripamento negativo), processo utilizado
atualmente. Essa técnica reduziu, significativamente, o risco de aderência do metal ao
molde e a ruptura do veio, conseqüentemente acompanhado do aumento de
produtividade. O princípio de estripamento negativo é determinado pela relação entre
a velocidade de oscilação do molde e a velocidade de extração do lingote.
O proposto método de estripamento negativo, Halliday notou os seguintes pontos
principais:
A fim de reduzir ao mínimo o perigo e aderência do metal o molde, este último não
deve andar na mesma direção e velocidade que o veio lingotado, exceto nos pontos
de reversão de direção. Se em qualquer momento a ruptura do metal parece provável,
a ligeira pressão descendente ou força de compressão exercida pelo molde durante
aproximadamente 3/4 do ciclo, sobre as paredes do lingote, cria condições favoráveis
para que tais fissuras se caldeiem antes que o lingote deixe o molde.
Na situação onde ocorre o estripamento negativo, o molde tem um movimento
descendente ainda mais rápido que a peça lingotada, o que causa um ligeiro esforço
de compressão na casca, permitindo assim, fechar quaisquer rupturas incipientes e
diminuir a porosidade, aumentando a resistência da casca antes da placa emergir do
molde. Dessa forma, em momento algum (exceto instantaneamente durante a
inversão de direção), o molde se desloca com a mesma velocidade da placa.
CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 3 2016
Resolvido o problema de aderência do metal ao molde, o processo de lingotamento
contínuo ainda encontrava barreiras que permitissem o aumento de escala do
equipamento. Portanto, havia-se ainda, a necessidade de aperfeiçoamento de alguns
parâmetros e técnicas operacionais, tais como:
•tempo de manutenção e reparo do equipamento;
•tempo de preparação da máquina;
•variações na seção do produto;
•troca de panelas;
•troca de distribuidores;
•lingotamento sequencial;
•alterações no projeto de máquina.
Os tempos de preparação, reparo e manutenção estão associados ao índice de
funcionamento do equipamento. A diminuição desses tempos propicia elevados
índices de funcionamento e, conseqüentemente, alta produtividade. Os reparos e
manutenção das máquinas eram onerosos e demandavam muito tempo, para tanto,
uma inovação incremental foi desenvolvida a fim de reduzir esse tempo.
As máquinas passaram a ser projetadas com o molde e o segmento de rolos de
suporte formando um conjunto único. Dessa forma, o alinhamento e o reajuste do
conjunto poderia ser feito fora da máquina, podendo, com isso, reduzir em até 75% o
tempo de recuperação da máquina, comparando-se com o tempo gasto na troca
HISTÓRIA DO LC
Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03
tempo de recuperação da máquina, comparando-se com o tempo gasto na troca
independente das partes. [1]
Já no tempo de preparação das máquinas, duas operações são determinantes: a
inserção da barra falsa e o ajuste do molde. A barra falsa é uma peça metálica que é
inserida ao molde e serve de base de apoio para a solidificação inicial do aço. O aço
se solidifica rapidamente e assim que a altura normal de lingotamento é atingida,
começa-se a descer o tarugo falso e mantém-se um nível constante do aço líquido no
interior do molde, variando-se a vazão, atuando sobre a haste do tampão do
distribuidor. A colocação da barra pode ser feita por baixo ou pelo topo. [4]
Com relação ao ajuste do molde, o tempo de preparação é diminuído com a troca
automática da largura do molde. Por muitos anos, observou-se nas plantas de
lingotamento contínuo, a utilização de moldes com espessura única. Em meados da
década de 70, um novo modelo de desenho do molde foi desenvolvido empresa suíça
Concast. Cada vez que a especificação do produto a ser lingotado era alterada, havia-
se a necessidade de interromper o processo de lingotamento para que se fizesse a
troca de largura do molde, que iria determinar o tamanho da seção do produto
lingotado. A troca automática da largura do molde realizava essa operação sem que
houvesse a necessidade de interrupção do equipamento, proporcionando, assim,
maiores índices de funcionamento da máquina, aliado ao aumento de produtividade.
Outro parâmetro que afeta a produtividade da máquina de lingotamento contínuo é a
eficiência nas trocas de panela. O início de uma operação de lingotamento contínuo
se dá pela transferência do aço líquido, proveniente dos convertedores LD ou dos
fornos a arco elétrico, através das panelas. Na concatenação forno-máquina, o
sinergismo entre as operações deve ser completo, pois este interfere no rendimento
do processo.
CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 4 2016
Estados Físicos da matéria
SÓLIDO
LÍQUIDO
GASOSO
FÍSICA BÁSICA
Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 5 2016

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Curso basico de lingotamento continuo

  • 1. Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03
  • 2. DESCRIÇÃO DO MÓDULO Objetivo Fornecer os conhecimentos fundamentais e principais equipamentos do processo de lingotamento continuo. Ao final deste módulo você deverá estar dotado de conhecimento dos fundamentos do processo Desta área da Aciaria. Etapas de Aprendizagem....................................................................Páginas 1 – Introdução..................................................................................... 02 2 – História do LC................................................................................ 03 3 – Física Básica................................................................................. 05 4 – Composição Química.................................................................... 08 5 – Tipos de Máquinas........................................................................ 13 6 – Produtos........................................................................................ 15 7 – Fluxo do Processo......................................................................... 16 8 – Componentes................................................................................ 17 9 – Panelas de Aço............................................................................. 18 10 – Válvula Gaveta............................................................................ 20 11 – Reoxidação.................................................................................. 22 12 – Suporte de Panelas..................................................................... 24 13 – Distribuidores.............................................................................. 26 14 – Controle de Fluxo Distribuidor – Moldes .................................... 28 15 – Proteção de Jato......................................................................... 32 16 – Suporte de Distribuidores............................................................ 33 ÍNDICE Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 16 – Suporte de Distribuidores............................................................ 33 17 – Aquecedor de Distribuidores........................................................ 34 18 – Resfriamento Primário................................................................. 35 19 – Resfriamento Secundário............................................................ 40 20 – Agitador Eletromagnético............................................................. 44 21 – Controle de Solidificação.............................................................. 48 22 – Guiamento do Raio...................................................................... 50 23 – Extração e Desempeno................................................................ 53 24 – Barra Falsa................................................................................... 55 25 – Controle Automático de Nível....................................................... 58 26 – Mesa Intermediária....................................................................... 61 27 – Pinch Roll..................................................................................... 62 28 – Unidades de Corte........................................................................ 63 29 – Sistema de Transferência de Tarugos.......................................... 69 30 – PTL............................................................................................... 79 31 – Qualidade...................................................................................... 80 32 – Controle de Operação e Processo............................................... 81 33 – Defeitos ........................................................................................ 86 34 – Segurança..................................................................................... 97 Critérios de Avaliação Após ter estudado todos os conteúdos abordados, você submeter-se-á a uma Avaliação Teórica. CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 1 2016
  • 3. O QUE É LINGOTAMENTO ? lin·go·ta·men·to (lingote + -ar + -mento) substantivo masculino .Ato ou efeito de moldar em lingotes. Metal em estado de fundição TIPOS DE LINGOTAMENTO Lingotamento Convencional O aço é vazados em lingoteiras (formas) e pode ser de duas formas: Direto: o aço é vazado diretamente na lingoteira; Indireto: o aço é vazado num conduto vertical penetrando na lingoteira pela sua base; É um processo pelo qual o aço fundido é solidificado dentro da lingoteira respeitando um tempo de resfriamento conforme a sua qualidade, tempo esse dividido em duas etapas: Tempo padrão e alternativo, nunca sendo retirado da lingoteira em tempo intermediário, visto que há uma curva de resfriamento a ser respeitada e o não atendimento a este requisito pode implicar em trincas no lingote. Lingotamento Continuo É um processo pelo qual o aço fundido é solidificado em um produto semi-acabado por um INTRODUÇÃO Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 É um processo pelo qual o aço fundido é solidificado em um produto semi-acabado por um equipamento de forma a efetuar horas ou ate mesmo dias de produção sem interrupção, os produtos deste processo são tarugo, blocos ou placas para subseqüente laminação ou forjaria. Lingotamento ContínuoLingotamento Convencional CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 2 2016
  • 4. Um pouco de história Criação O conceito de lingotamento contínuo surgiu em 1840 , com o americano George Sellers, na tentativa de lingotar tubos de chumbo. Em 1846, Henry Bessemer idealizou uma máquina de lingotamento contínuo para aços. O projeto dessa máquina consistia em lingotar as placas de aço entre dois cilindros refrigerados a água. Devido à qualidade irregular das placas de aço produzidas, o processo desenvolvido por Bessemer não obteve êxito e foi abandonado, sendo utilizado industrialmente, apenas, para não ferrosos de baixa temperatura. Em 1887, o alemão R. M. Daelen elaborou uma proposta para uma planta de lingotamento contínuo, que corresponde ao desenho similar às máquinas atuais. Algumas inovações incrementais foram realizadas, a fim de viabilizar a implementação do equipamento. Essa planta incluía: molde refrigerado à água, aberto no topo e no fundo, alimentado por um fluxo de metal líquido, uma seção de refrigeração secundária, uma barra falsa, rolos extratores e um aparelho de corte para o veio. Porém, a planta desenvolvida por Daelen ainda apresentava algumas dificuldades e barreiras que a impedia de ser realizada em escala industrial. O principal problema consistia em extrair o produto sem rasgar a pele solidificada que permanecia agarrada às paredes do molde. Para evitar a adesão do metal às paredes do molde, Siegfried Junghans, em 1933, patenteou um sistema de oscilação do molde. Essa inovação HISTÓRIA DO LC Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Junghans, em 1933, patenteou um sistema de oscilação do molde. Essa inovação incremental tornou viável a produção de aço em escala industrial e a implementação efetiva do lingotamento contínuo na siderurgia, inúmeras inovações incrementais no processo e no equipamento começaram a ser desenvolvidas. Aperfeiçoamento No ano de 1959, Halliday aperfeiçoou o sistema de oscilação do molde, introduzindo o conceito de “estripagem negativa” (ou estripamento negativo), processo utilizado atualmente. Essa técnica reduziu, significativamente, o risco de aderência do metal ao molde e a ruptura do veio, conseqüentemente acompanhado do aumento de produtividade. O princípio de estripamento negativo é determinado pela relação entre a velocidade de oscilação do molde e a velocidade de extração do lingote. O proposto método de estripamento negativo, Halliday notou os seguintes pontos principais: A fim de reduzir ao mínimo o perigo e aderência do metal o molde, este último não deve andar na mesma direção e velocidade que o veio lingotado, exceto nos pontos de reversão de direção. Se em qualquer momento a ruptura do metal parece provável, a ligeira pressão descendente ou força de compressão exercida pelo molde durante aproximadamente 3/4 do ciclo, sobre as paredes do lingote, cria condições favoráveis para que tais fissuras se caldeiem antes que o lingote deixe o molde. Na situação onde ocorre o estripamento negativo, o molde tem um movimento descendente ainda mais rápido que a peça lingotada, o que causa um ligeiro esforço de compressão na casca, permitindo assim, fechar quaisquer rupturas incipientes e diminuir a porosidade, aumentando a resistência da casca antes da placa emergir do molde. Dessa forma, em momento algum (exceto instantaneamente durante a inversão de direção), o molde se desloca com a mesma velocidade da placa. CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 3 2016
  • 5. Resolvido o problema de aderência do metal ao molde, o processo de lingotamento contínuo ainda encontrava barreiras que permitissem o aumento de escala do equipamento. Portanto, havia-se ainda, a necessidade de aperfeiçoamento de alguns parâmetros e técnicas operacionais, tais como: •tempo de manutenção e reparo do equipamento; •tempo de preparação da máquina; •variações na seção do produto; •troca de panelas; •troca de distribuidores; •lingotamento sequencial; •alterações no projeto de máquina. Os tempos de preparação, reparo e manutenção estão associados ao índice de funcionamento do equipamento. A diminuição desses tempos propicia elevados índices de funcionamento e, conseqüentemente, alta produtividade. Os reparos e manutenção das máquinas eram onerosos e demandavam muito tempo, para tanto, uma inovação incremental foi desenvolvida a fim de reduzir esse tempo. As máquinas passaram a ser projetadas com o molde e o segmento de rolos de suporte formando um conjunto único. Dessa forma, o alinhamento e o reajuste do conjunto poderia ser feito fora da máquina, podendo, com isso, reduzir em até 75% o tempo de recuperação da máquina, comparando-se com o tempo gasto na troca HISTÓRIA DO LC Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 tempo de recuperação da máquina, comparando-se com o tempo gasto na troca independente das partes. [1] Já no tempo de preparação das máquinas, duas operações são determinantes: a inserção da barra falsa e o ajuste do molde. A barra falsa é uma peça metálica que é inserida ao molde e serve de base de apoio para a solidificação inicial do aço. O aço se solidifica rapidamente e assim que a altura normal de lingotamento é atingida, começa-se a descer o tarugo falso e mantém-se um nível constante do aço líquido no interior do molde, variando-se a vazão, atuando sobre a haste do tampão do distribuidor. A colocação da barra pode ser feita por baixo ou pelo topo. [4] Com relação ao ajuste do molde, o tempo de preparação é diminuído com a troca automática da largura do molde. Por muitos anos, observou-se nas plantas de lingotamento contínuo, a utilização de moldes com espessura única. Em meados da década de 70, um novo modelo de desenho do molde foi desenvolvido empresa suíça Concast. Cada vez que a especificação do produto a ser lingotado era alterada, havia- se a necessidade de interromper o processo de lingotamento para que se fizesse a troca de largura do molde, que iria determinar o tamanho da seção do produto lingotado. A troca automática da largura do molde realizava essa operação sem que houvesse a necessidade de interrupção do equipamento, proporcionando, assim, maiores índices de funcionamento da máquina, aliado ao aumento de produtividade. Outro parâmetro que afeta a produtividade da máquina de lingotamento contínuo é a eficiência nas trocas de panela. O início de uma operação de lingotamento contínuo se dá pela transferência do aço líquido, proveniente dos convertedores LD ou dos fornos a arco elétrico, através das panelas. Na concatenação forno-máquina, o sinergismo entre as operações deve ser completo, pois este interfere no rendimento do processo. CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 4 2016
  • 6. Estados Físicos da matéria SÓLIDO LÍQUIDO GASOSO FÍSICA BÁSICA Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 5 2016
  • 7. Estado Sólido FÍSICA BÁSICA REDE CRISTALINAREDE AMORFA Este sistema cúbico simples é a base para os sistemas que existem nos aços sólidos, que dão origem a átomos dispostos como abaixo. Estrutura Cristalina Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 As esferas representam os volumes ou espaços nos quais os átomos vibram. Se aplicarmos calor num aço, aumenta a vibração dos átomos e, conseqüentemente, as esferas serão maiores. Isto provoca a expansão de volume quando se aquece o aço, ao se resfriar o volume diminui. Mudança de estado CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 6 2016
  • 8. Mudança de estado Estado Sólido Estado Líquido Átomos muito ligados Forças de ligação grandes Alta resistência à deformação  Átomos pouco ligados  Forças de ligação fraquíssimas Baixíssima resistência à deformação FÍSICA BÁSICA Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Estado Denominação Inicial Final Sólido Líquido Fusão Líquido Sólido Solidificação TRANSFORMAÇÃO DE ESTADO - FUSÃO O LC retira energia! Calor é energia, sendo medido pela temperatura LD CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 7 2016
  • 9. Composição Química COMPOSIÇÃO QUÍMICA Soma dos máximos = 0,12 + 0,60 + 0,20 = 0,92 % Subtraindo de 100, temos a participação do ferro, na mistura: 100 – 0,92 = 99,08 % de ferro Deu para ter uma boa idéia da percentagem de ferro no aço líquido? Será que é tudo isto? Vamos, então, acrescentar outros elementos que este aço normalmente possui e que também fazem parte das especificações. C carbono Mn manganês Si silício Min 0,06 0,30 0,10 Max 0,12 0,60 0,20 Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Soma dos máximos = 0,30 + 0,05 + 0,20 + 0,25 + 0,04 + 0,04 = 0,88 Acrescentada a soma anterior 0,92 + 0,88 = 1,80 % 100 – 1,80 = 98,2 % de ferro) Cu cobre Sn estanho Cr cromo Ni níquel P fósforo S enxofre Min - - - - - - Máx 0,30 0,05 0,20 0,25 0,04 0,04 H Hidrogênio O Oxigênio N Nitrogênio 0,0005 0,0070 0,0070 CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 8 2016
  • 10. Composição Química A soma das três parcelas dá 0,0135%, que subtraído de 98,2%, apresenta o valor de ferro em torno de 98%. Existem outros aços que apresentam na composição outros elementos e que podem gerar valores de ferro menores. O principal componente do aço é o ferro. COMPOSIÇÃO QUÍMICA Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Componentes Finalidade Forma em que se encontram C, Si, Mn Atender os requisitos finais do produto – resistência, dureza, deformação, ... Dissolvidos no aço, e, se combinados com o oxigênio, formam óxidos, chamados de micro ou macro inclusões, dependendo do tamanho. P, S, Cu, ... Na maioria dos aços, aparecem como conseqüência das matérias- primas e processo. Salienta- se que, em alguns aços, deseja-se a participação destes elementos. Dissolvidos e podendo estar combinados com outros elementos. Dificilmente são encontrados combinados com o oxigênio. H, N, O Estão no aço devido, principalmente, ao processo de fabricação. Dissolvidos e na forma elementar ou combinados com outros elementos. CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 9 2016
  • 11. Classificação dos tipos de aço Quanto ao tipo de aço Há um número muito grande de formas e tipos de produtos de aço. A grande variedade dos aços disponíveis no mercado deve-se ao fato de cada uma de suas aplicações demandar alterações na composição e forma. Em relação à composição química do aço, ao processamento, controles e ensaios (visando atender especificações dos clientes), além de sua utilização final, os aços podem ser classificados da seguinte forma: Aços Ligados / Especiais São aços ligados ou de alto carbono, de composição química definida em estreitas faixas para todos os elementos e especificações rígidas. Aços construção mecânica são aços ao carbono e de baixa liga para forjaria, rolamentos, molas, eixos, peças usinadas, etc. COMPOSIÇÃO QUÍMICA Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Aços ferramenta são aços de alto carbono ou de alta liga, destinados à fabricação de ferramentas e matrizes, para trabalho a quente e a frio, inclusive aços rápidos. Aços Carbono São aços ao carbono, ou com baixo teor de liga, de composição química definida em faixas amplas. Basicamente os aços carbono, podem ser divididos nos seguintes tipos: •Aços para Fundição; •Aços Estruturais; •Aços para Chapas; •Aços para tubos; •Aços para arames, fios e molas; •Aços para usinagem fácil; •Aços para cementação e nitretação; •Aços par fins especiais; •Aços criogênicos e Aços Ligados; CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 10 2016
  • 12. Classificação Normativa SAE A classificação normativa SAE é a classificação dos aços segundo as normas da SAE (Society of Automotive Engineers - EUA), a mais utilizada em todo o mundo para aços-carbono (aços sem adição de elementos de liga, além dos que permanecem em sua composição no processo de fabricação) e aços de baixa liga (aços com baixas porcentagens de elementos de liga). A classificação SAE é baseada na composição química do aço. A cada composição normalizada pela SAE corresponde a uma numeração com 4 ou 5 dígitos. A mesma classificação também é adotada pela AISI (American Iron and Steel Institute-EUA). Um extrato contendo exemplos das classificações de alguns aços mais comuns é apresentado na listagem a seguir. No total são previstas muitas dezenas de classificações. Nelas, os 2 dígitos finais XX indicam os centésimos da porcentagem de C (Carbono) contida no material, podendo variar entre 05, que corresponde a 0,05% de C, a 95, que corresponde a 0,95% de C. Se a porcentagem de C atinge ou ultrapassa 1,00%, então o final tem 3 dígitos (XXX) e a classificação tem um total de 5 dígitos. SAE 1XXX – aço-carbono Simples •SAE 10XX – aço-carbono simples (outros elementos em porcentagens desprezíveis, teor de Mn de no máximo 1,0%) •SAE 11XX – aço-carbono com S (Enxofre) •SAE 12XX – aço-Carbono com S e P (Fósforo) Composição química Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 •SAE 12XX – aço-Carbono com S e P (Fósforo) •SAE 13XX – aço com 1,6% a 1,9% de Mn (Manganês) (aço-Manganês) •SAE 14XX – aço-Carbono com 0,10% de Nb (Nióbio) •SAE 15XX – aço-Carbono com teor de Mn de 1,0% a 1,65% (aço-Manganês) SAE 2XXX – aço-Niquel •SAE 23XX – aço com Ni entre 3,25% e 3,75% •SAE 25XX – aço com Ni entre 4,75% e 5,25% SAE 3XXX – aço-Níquel-Cromo •SAE 31XX – aço com Ni entre 1,10% e 1,40% e com Cr entre 0,55% e 0,90% •SAE 32XX – aço com Ni entre 1,50% e 2,00% e com Cr entre 0,90% e 1,25% •SAE 33XX – aço com Ni entre 3,25% e 3,75% e com Cr entre 1,40% e 1,75% •SAE 34XX – aço com Ni entre 2,75% e 3,25% e com Cr entre 0,60% e 0,95% SAE 4XXX – aço-Molibidênio •SAE 40XX – aço com Mo entre 0,20% e 0,30% •SAE 41XX – aço com Mo entre 0,08% e 0,25% e com Cr entre 0,40% e 1,20% •SAE 43XX – aço com Mo entre 0,20% e 0,30%, com Cr entre 0,40% e 0,90% e com Ni entre 1,65% e 2,00% •SAE 46XX – aço com Mo entre 0,15% e 0,30%, com Ni entre 1,40% e 2,00% •SAE 47XX – aço com Mo entre 0,30% e 0,40%, com Cr entre 0,35% e 0,55% e com Ni entre 0,90% e 1,20% •SAE 48XX – aço com Mo entre 0,20% e 0,30%, com Ni entre 3,25% e 3,75% CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 11 2016
  • 13. Classificação Normativa SAE SAE 5XXX – aço-Cromo •SAE 51XX – aço com Cr entre 0,70% e 1,20% SAE 6XXX – aço-Cromo-Vanádio •SAE 61XX – aço com Cr entre 0,70% e 1,00% e com 0,10% de V SAE 7XXX – aço-Cromo-Tugstenio SAE 8XXX – aço-Níquel-Cromo-Molibdênio •SAE 81XX – aço com Ni entre 0,20% e 0,40%, com Cr entre 0,30% e 0,55% e com Mo entre 0,08% e 0,15% •SAE 86XX – aço com Ni entre 0,30% e 0,70%, com Cr entre 0,40% e 0,85% e com Mo entre 0,08% e 0,25% •SAE 87XX – aço com Ni entre 0,40% e 0,70%, com Cr entre 0,40% e 0,60% e com Mo entre 0,20% e 0,30% Composição química Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 SAE 92XX – aço-Silício-Manganês •SAE 92XX – aço com Si entre 1,80% e 2,20% e com Mn entre 0,70% e 1,00% •SAE 93XX, 94XX, 97XX e 98XX – aço-Níquel-Cromo-Molibdênio •SAE 93XX – aço com Ni entre 3,00% e 3,50%, com Cr entre 1,00% e 1,40% e com Mo entre 0,08% e 0,15% •SAE 94XX – aço com Ni entre 0,30% e 0,60%, com Cr entre 0,30% e 0,50% e com Mo entre 0,08% e 0,15% •SAE 97XX – aço com Ni entre 0,40% e 0,70%, com Cr entre 0,10% e 0,25% e com Mo entre 0,15% e 0,25% •SAE 98XX – aço com Ni entre 0,85% e 1,15%, com Cr entre 0,70% e 0,90% e com Mo entre 0,20% e 0,30% Apesar da classificação SAE ser bastante extensa e completa, conforme mostrado no extrato apresentado, muitos aços comumente usados não se enquadram nela, devido aos elementos de suas ligas não estarem dentro das faixas previstas nesta classificação. CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 12 2016
  • 14. TIPOS DE LINGOTAMENTO CONTÍNUO TIPOS DE MÁQUINAS Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 13 2016
  • 15. LINGOTAMENTO CONTÍNUO DE TIRAS TIPOS DE MÁQUINAS Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Segundo Mizoguchi et al.(1996) e Costa Neto et al.(1997), o sistema de alimentação do metal líquido é considerado uma condição crítica para a operação corrente do processo, pois este deve garantir a mínima variação da temperatura do metal na poça líquida, proporcionar uma forma de controle fácil e imediato, assegurar o controle do nível de metal líquido no distribuidor, otimizar as condições do fluxo e arraste de impurezas, flutuações e turbulência na superfície do líquido e, ainda, prever outras operações como condições de vazamento e superaquecimento. CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 14 2016
  • 16. PRODUTOS DO LINGOTAMENTO CONTÍNUO PRODUTOS BILLET BLOOM 200 X 200 500 X 500 500 Ø 140 Ø ROUNDS CONVENTIONAL BEAM BLANKS Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 BEAM BLANKS 1048 X 450 438 X 381 400 X 100 NEAR-NET SHAPE BEAM BLANK THIN-SLAB 1680 X 100 850 X 250 CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 15 2016
  • 17. FLUXO DE PRODUÇÃO DE AÇOS FLUXO DO PROCESSO Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 16 2016
  • 18. COMPONENTES DO LINGOTAMENTO CONTINUO DE BLOCOS E TARUGOS COMPONENTES Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 O Lingotamento Contínuo pode ser dividido em oito seções: Panela, distribuidor, molde oscilante (resfriamento primário), câmara de spray (resfriamento secundário), extração e desempeno, máquinas de corte, barra falsa e sistema de transferência de tarugos. PANELA DISTRIBUIDOR CÂMERA SPRAY MOLDE EXTRAÇÃO PTL S. TRANSFERÊNCIA DE TARUGO OXICORTE LEITO DE RESFRIAMENTO CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 17 2016
  • 19. PANELA DE AÇO PANELA DE AÇO A matéria-prima do LC chega contida num recipiente chamado de panela. A panela é um vaso metálico com revestimento refratário (tijolos ou concreto) interno usada para transportar até as máquinas de lingotamento Contínuo o aço Líquido vazado pelo convertedor. Na parte superior, deve vir coberta com uma mistura de óxidos chamada de escória, e como última camada, um isolante térmico, que na maioria das Usinas é casca de arroz. Sobre isso tudo, se coloca uma tampa, para aumentar o isolamento. Veja bem, na descrição, o aço está o mais isolado possível, e isto é planejado para reduzir as perdas térmicas. Não se esqueça: quanto maiores forem as perdas térmicas, maiores serão as energias gastas para o aço chegar na mesma temperatura na panela e no LC. Energia, sob qualquer forma, custa dinheiro! Com relação ao modo de vazamento do aço para o distribuidor. As panelas podem ser classificadas em três tipos: Panela com o bico, a panela com tampão e a panela com válvula gaveta. Mesmo com todo o isolamento, ainda assim existem perdas térmicas. Nestas condições, só existe uma maneira de reduzi-la, que é ficando com o aço líquido dentro da panela o mínimo tempo possível. Faça a seguinte analogia: a quantidade de água que você perde se tiver uma torneira Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Desenho da uma panela com válvula gaveta aberta depende do tempo que você a mantiver aberta. A mesma coisa ocorre com a energia contida no aço : Mais tempo com aço líquido na panela = maiores perdas de energia e menores temperaturas do aço líquido Plug Poroso CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 18 2016
  • 20. PANELA DE AÇO A panela com bico transfere o aço para o distribuidor através de seu basculamento. Nos tempo iniciais de lingotamento Contínuo, quando a capacidade das panelas era pequena e o tempo de lingotamento era bastante longo, era o tipo de panela mais utilizado. Esse tipo de panela ainda é utilizado em equipamentos de pequena Estas perdas são chamadas de variáveis com o tempo e dependem, em grande parte, da operação do LC. Supondo que uma panela tenha perda térmica de 0,5°C / min, se você deixar 30 min, perderá 15°C. Se deixar uma hora, perderá o dobro! As perdas térmicas são muito reduzidas em função da sua atuação! CONTROLE O TEMPO! Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 equipamentos de pequena capacidade. Atualmente é possível atingir altas velocidades de lingotamento devido a melhorias no equipamento e nas técnicas operacionais, sendo possível manter o tempo de lingotamento em menos de uma hora por corrida, mesmo para panelas de grande capacidade. Tem havido sensíveis melhorias nos materiais dos tampões e válvula gaveta. Com o resultado, a panela com tampão é utilizada em algumas usinas. Contudo nos dias de hoje o tipo de panela mais utilizada é a com válvula gaveta. Desenho da uma panela com tampão Foto da uma panela com bico de vazamento CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 19 2016
  • 21. VALVULA GAVETA VÁLVULA GAVETA Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 O aço contido na panela começa a fluir por um orifício no fundo da panela, chamado de válvula e controlado por uma placa deslizante; o conjunto recebe o nome de válvula- gaveta . O aço que sai da panela é recebido num outro recipiente chamado de distribuidor. BARRA DE COPMPRESSÃO MANCAL DA BARRA DE COMPRESSÃO PARAFUSOS DA BARRA DE COMPRESSÃO CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 20 2016
  • 22. VÁLVULA GAVETA VALVULA GAVETA Válvula Aberta Válvula Fechada Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Válvula Estrangulada A partir daí acompanhe atentamente o fluxo da panela e o nível do distribuidor de modo que este seja o mais estável possível com jatos homogêneos e sem risco de acidentes. CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 21 2016
  • 23. REOXIDAÇÃO VALVULA LONGA O aço contido na panela começa a fluir por um orifício no fundo da panela, chamado de válvula e controlado por uma placa deslizante; o conjunto recebe o nome de válvula- gaveta . O aço que sai da panela é recebido num outro recipiente chamado de distribuidor. VÁLVULA LONGA Muitas usinas protegem o jato de aço com uma peça refratária chamada de válvula longa. Esta peça tem por objetivo reduzir as perdas térmicas do aço e evitar o contato do aço líquido com o oxigênio do ar, que provoca a reoxidação do mesmo. MANIPULADOR DE VALVULA LONGA Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 O aço líquido, após ser desoxidado, fica extremamente ávido pelo oxigênio, formando mais óxidos além dos já existentes. Isto se chama de reoxidação, e grandes aglomerados de óxidos são formados, chamados de macro inclusões. Estas macro inclusões são indesejáveis nos aços a serem solidificados, até porque não tem composição de aço, e sim de escória. REOXIDAÇÃO O manipulador é um dispositivo que serve para acoplar a válvula longa no cone externo da placa deslizante do sistema de válvula gaveta da panela e durante a troca de panela possibilita a remoção desta válvula para que seja feita uma limpeza do tudo de refratário com auxilio de Oxigênio CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 22 2016
  • 24. REOXIDAÇÃO POR QUE SE OXIDA O AÇO. Este desenho demonstra que o manganês e o silício metálico ( Si e Mn) existentes no aço oxidaram novamente, formando grandes aglomerados de óxidos. Eles não desaparecem e, sim, mudam para óxidos. Não se esqueça que desoxidar é retirar o oxigênio, enquanto que oxidar é adicionar o oxigênio. No forno se adiciona o oxigênio; quando se adicionam as ligas, se retira o oxigênio. Os compostos formados, chamados de óxidos, e produtos da reação das ligas com o oxigênio, vão para a escória ou ficam no aço. Quando se diz que os óxidos vão para a escória, é preciso entender que sem nada para ajudá-los,muitos óxidos vão muito lentamente, e outros, nem chegam na escória, permanecendo no aço . É preciso estimulá-los!Este estímulo é chamado de flotação ou rinsagem. Elemento Aço após desoxidado Aço em reoxidação Oxigênio Silício Manganês Óxidos Pequenos Grandes O mecanismo de formação destes óxidos poderia assim ser representado: Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 POR QUE SE OXIDA O AÇO. Se oxida para:  Gerar energia química e reduzir a elétrica,  Retirar do aço alguns elementos indesejáveis, como o fósforo (P). Durante o vazamento e no FP, se retira o oxigênio que existe no aço líquido, ao se adicionar as ligas e fluxantes (cal, alumina, fluorita, ...). Se o aço tivesse muito oxigênio ao ser lingotado, ele apresentaria pinholes ou macroinclusões no produto final, que poderiam afetar as características mecânicas exigidas no produto final. Lembre-se sempre que os óxidos são o mesmo que escória. Zerar a quantidade dos mesmos é impossível, porém, é preciso controlar! É indesejável, porém, em alguns casos, é impossível evitá-la, como é o caso de usinas que operam sem proteção dos jatos de aço. O que deve ser feito nestes casos é procurar não aumentar este efeito. Manter sob controle um efeito é atribuição da operação. POR QUE SE DESOXIDA. Ventiladores voltados para aço líquido (jatos) são causas de reoxidação E A REOXIDAÇÃO? CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 23 2016
  • 25. SUPORTE DE PANELAS CARRO PANELA E TORRE GIRATÓRIA Até início da década de 70 as trocas de panela eram realizadas através de carros panelas, que posteriormente foram modificadas pelas torres giratórias. Essas são constituídas de dois braços giratórios independentes, cada um com seu sistema de levantamento e pesagem. Os carros panela apresentam as seguintes desvantagens sobre a torre giratória: a estrutura das máquinas de lingotamento contínuo deve ser forte suficiente para suportar a carga adicional dos carros panela e o próprio peso da panela; a transferência do aço líquido se dá junto à máquina, sendo um risco operacional no caso de panelas cheias; o lingotamento seqüencial é praticável apenas pela coordenação de dois carros panela para uma máquina, gerando assim, altos investimentos e elevados custos de manutenção. As vantagens das torres giratórias são: a posição das torres se encontra distante da área ocupada pela máquina de lingotamento contínuo, possibilitando ainda facilidade nas operações de emergência, em caso de acidentes; a rotação de 90º da torre, permite o acesso à todas as partes da plataforma de lingotamento. Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Carro panela n° 1 com panela em operação (posição de lingotamento) 1 21 2 1 2 Carro panela n° 2 com panela recebimento (posição de recebimento) 1 21 2 CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 24 2016
  • 26. SUPORTE DE PANELAS TIPOS DE SUOPORTE DANIELI DANIELI DANIELI LIFTABLE SADDLES (Option) Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Fixed arms turret Indipendent arms turret "S" type arms turret Liftable arms type DANIELI DANIELI DANIELI Fixed Liftable Double type CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 25 2016
  • 27. DISTRIBUIDORES DISTRIBUIDOR O distribuidor é um recipiente intermediário que recebe o aço da panela e distribui este aço para os veios. Sua principal finalidade é permitir o controle da vazão do aço para o molde pois a pressão ferrostática é bastante diminuída em relação à pressão o jato da panela. Outra Vantagem é permitir a flotação de impurezas que tenha sido arrastadas. O distribuidor é revestido internamente com refratários e em seu fundo, são instaladas válvulas (que permitem a passagem do aço) de acordo com o numero de veios que a máquina possuir. A capacidade e o método de controle da vazão são dois fatores que devem ser tomados em consideração a estrutura do distribuidor. Levando em conta fatores como a flotação de materiais oriundos da desoxidação, estabilidade do jato de aço da panela e remoção de refratário no ponto de impacto do jato de aço da panela. Além disso é necessário um volume suficiente para permitir o lingotamentos seqüencial de corridas (troca de panelas). PANELA, Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Esquema transferência de aço da panela para o distribuidor e do distribuidor para os moldes; MOLDES DISTRIBUIDOR Principais funções do distribuidor: - Distribuir aço para os moldes; - Propiciar a flotação das inclusões; - Equalizar a temperatura do aço vazado da panela; - Permitir um melhor monitoramento da temperatura do aço; - Diminuir consideravelmente o jato de aço para abastecimento da máquina; - Permitir que os moldes sejam abastecidos com aço Durante a troca de panela; CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 26 2016
  • 28. DISTRIBUIDORES Controle de Temperatura Tipo de jato Superfície exposta ao ar Perdas térmicas Como se fosse um sólido – pouco oscilante e regular. Baixa Baixas Como se fosse uma corda – muito oscilante e irregular. Alta Altas Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 JATO REGULAR JATO IRREGULAR Até o início do lingotamento, não se quer perder energia. A temperatura do aço tem que ser dentro da faixa de temperatura de lingotamento, para se poder produzir produtos bons com o mínimo de gasto de energia CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 27 2016
  • 29. CONTROLE FLUXO DISTRIBUIDOR - MOLDES Controle de Fluxo DistribuidoresXMoldes Assim como o controle do fluxo de aço deve ser controlado da panela para o distribuidor, temos que controlar este fluxo do distribuidor para o molde, controlando a velocidade de lingotamento, garantindo assim a qualidade do material e a segurança operacional evitando overflows (transbordamentos) e break outs (perfurações). Dispositivos usados no controle de fluxo: • Válvula direta: consiste em uma válvula refrataria de diâmetro pré determinado que ao ser aberta só pode ser fechada com auxilio de um tampão; • Válvula Gaveta: consiste em uma válvula fixa e outra móvel sistema idêntico ao usados em controle de fluxo de panelas; • Válvula trocável: consiste em uma válvula interna fixa e outra abaixo desta inserida por acionamento de um cilindro onde se controla a velocidade de lingotamento alterando válvulas de diâmetro diferentes o veio neste sistema é encerrado com a inserção de uma placa sem orifício conhecida como placa cega ou por um tampão de cobre ou aço. • Tampão: consiste em um sistema mecânico de acionamento onde se movimenta um cilindro de refratário que controla o fluxo de aço obstruindo ou aumentando a passagem de aço para a válvula. Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 28 2016
  • 30. Tampão Acionamento mecânico Tampão refratário Distribuidor Aço Líquido CONTROLE FLUXO DISTRIBUIDOR - MOLDES Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Alavanca de movimentação Válvula interna Molde CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 29 2016
  • 31. Controle de Fluxo Válvula Convencional do Distribuidor VÁLVULA CONVENCIONAL CONTROLE FLUXO DISTRIBUIDOR - MOLDES Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 PEÇA TROCÁVEL PARTE FIXA DISPOSITIVO GUIA VÁLVULA NOVA VÁLVULA GASTA DISPOSITIVO GUIA Sistema de troca Rápida CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 30 2016
  • 32. Sistema de Troca Rapida 1 2Válvula a ser utilizada em posição Cilindro acoplado CONTROLE FLUXO DISTRIBUIDOR - MOLDES Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 43 Jato marcado pela troca da válvula Volta à posição de origem Onde Ti = temperatura ideal de lingotamento TL = temperatura liquidus TSA = temperatura de sobre-aquecimento Ti = TL + TSA Temperatura de Sobre-Aquecimento Altas Baixas  Má qualidade interna dos tarugos  Pode causar interrupções operacionais devido a perfurações (break outs).  Alto consumo energético, gastou energia além do necessário.  Má lingotabilidade, interrompendo seqüenciamento.  Não consegue lingotar nada, aço frio.  Alto consumo energético, gastou muita energia para não obter produto. A correta observação dos Padrões de Temperatura existente nos LCs é diferencial na qualidade e quantidade do aço produzido. Temperatura de Lingotamento CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 31 2016
  • 33. PROTEÇÃO DE JATO • Jato aberto: Onde não existe a exigência de aço com qualidade interna estes são materiais considerados com qualidade comercial, são usados em vergalhões e alguns tipos de laminação de perfis. • Jato protegido por selagem: consiste em um sistema que envolve o jato do SISTEMA INERTIZAÇÃO DO JATO Para fabricação de alguns tipos de aço existe ou não a necessidade de evitar a reoxidação controlando assim o nível de formação de inclusões garantindo maior qualidade interna. Esta necessidade vai de encontro a 2 fatores importantes, aplicação do aço e custo de fabricação. Basicamente são 3 situações distintas: Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 em um sistema que envolve o jato do distribuidor para o molde onde se injeta um gás inerte (argônio ou nitrogênio) que cria uma atmosfera livre de oxigênio evitando assim a reoxidação. • Jato protegido por Tubo Submerso : Este é o sistema mais eficiente e o mais caro também, normalmente não se aplica em fabricação de tarugos pois sua utilização em pequenas sessões no lingotamento são de difícil operação. São usados em aços mais nobres onde a exigência de controle da inclusões deve ser máxima. Aços especiais e aciaria de produtos planos utilizam muito este sistema; CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 32 2016
  • 34. SUPORTE DO DISTRIBUIDOR SUPORTE DO DISTRIBUIDOR Normalmente o distribuidor é colocado sobre um carro que se desloca ao longo da plataforma operacional. Esse carro tem a finalidade de posicionar o distribuidor para aquecimento ou para colocá-lo na posição de lingotamento para operação. Este sistema é similar ao carro panela, a diferença é que a máquina de lingotamento possui apenas um carro de distribuidor. Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Torre do distribuidor Os distribuidores também possuem um sistema de suporte tipo Torre que funciona da mesma maneira que as torres de panelas, este sistema é pouco usual e é um conceito que ficou para tras no final dos anos 80. Quando eram usados em maquinas de lingotamento de placa e de apenas 1 veio. CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 33 2016
  • 35. AQUECEDOR DO DISTRIBUIDOR AQUECEDOR DO DISTRIBUIDOR As unidades de aquecimento dos distribuidores possuem a função de secagem da massa e aquecimento do refratário através de um sistema de maçaricos, onde podem ser utilizados como combustível óleo diesel, Gás Natural, GLP, gás de Alto fornos e etc. Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Atualmente existem refratários de distribuidores que não utilizam a função de aquecedor, estes são apenas colocados na curva de secagem da massa para remoção de umidade presente dentro do distribuidor estas massas são conhecidas como “partida a frio”. Equipamento similares a este principio são utilizados para aquecer panelas. Aquecedor de panelas vertical Aquecedor de panelas horizontal CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 34 2016
  • 36. RESFRIAMENTO PRIMÁRIO (RESFRIAMENTO PRIMÁRIO) Os moldes empregados no lingotamento contínuo devem ser de material de boa condutividade térmica e boa resistência mecânica. Usa-se o cobre puro ou uma liga de cobre revestida com cromo ou níquel, como forma de aumentar a resistência a abrasão. Internamente os moldes são refrigerados pela passagem, em rasgos ou furos, da água a alta pressão. A forma do molde pode ser dividida em 3 tipos: Blocos, tubular e placas ajustáveis, na nossa máquina de lingotamento é utilizado o tipo tubular. As principais funções do molde são: promover a refrigeração primaria formando a primeira pele do veio, dar forma ao produto e sustentar o veio nos estágios iniciais de lingotamento. Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Desenho do molde abastecido com aço líquido e vista lateral do porta moldes. SENTIDO DA SOLIDIFICAÇÃO E DO CALOR CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 35 2016
  • 37. RESFRIAMENTO PRIMÁRIO Internamente, os moldes são invariavelmente cônicos para acomodar a contração do aço, mas o grau de conicidade depende da aplicação; Moldes de dupla e tripla conicidade e moldes de conicidade parabólica tem sido usados mais regularmente para aumentar a espessura da camada solidificada na saída do molde, permitindo assim aumentos de velocidade de mais de 50 % em relação ao molde convencional; Outros desenhos da geometria interna tem sido propostos pôr diferentes fabricantes de máquina, com sucesso em algumas aplicações, mas moldes de maior comprimento (~1000 mm ) e conicidades parabólicas adequadas, tem sido o suficiente para garantir ganhos significativos de velocidade, no que diz respeito à geometria do molde de cobre; Materiais que são feitos os moldes •O material do molde deve transmitir o calor do aço solidificado rapidamente para a água de refrigeração e, portanto, uma boa condutividade térmica é fundamental; • As ligas de cobre tem sido empregadas para minimizar as distorções devido às tensões térmicas. Neste sentido moldes em Cu-Ag tem tido uma aplicação mais ampla, bem como outras ligas; Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Composição Química Propriedades Mecânicas (mínimas) Cond. Elétrica Cu(%) Outros (%) Resistên ciaa Tração 0,2% “Proof” Resistên cia Alongam ento% Dureza (HB) %IACS (20°C) 99,9 - 200 40 40 45 98 Cu + Ag 99,9 Ag 0,07 / 0,12 250 200 10 80 98 Cu + Ag 99,9 P 0,004 / 0,915 Ag 0,07 / 0,12 250 200 15 80 85 98 Cr 0,5 / 1,5 350 280 10 110 80 98 Cr 0,5 / 1,50 Zr 0,08 / 0,30 350 280 10 110 70 98 Cr 0,5 / 1,50 Zr 0,08 / 0,30 300 240 15 100 70 bem como outras ligas; CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 36 2016
  • 38. RESFRIAMENTO PRIMÁRIO 1 2 4 5 6 3 1 – MOLDE 2 – CAMISA 3 – CAIXA DE MOLDE 4 – PLACA SUPORTE 5 – LUBRIFICAÇÃO 6 – PLACA DE COBERTURA 7 – ÁGUA DE REFRIGER. DO MOLDE 7 Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 CONJUNTO MOLDE AÇO LÍQUIDO CASCA GAP OU VÃO SOLIDIFICAÇÃO NO MOLDE O aço, ao cair dentro do molde, está todo líquido e entra em contato com a parede do molde, sofrendo um resfriamento brusco, pois a água na temperatura ambiente (25ºC), retira o calor que passa com facilidade pela parede do molde. CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 37 2016
  • 39. RESFRIAMENTO PRIMÁRIO Zona coquilhada e Zona Colunar Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 RESFRIAMENTO BRUSCO RESFRIAMENTO MODERADO CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 38 2016
  • 40. RESFRIAMENTO PRIMÁRIO O molde é dotado de um movimento de subida e descida chamado oscilação. Normalmente o tipo de oscilação empregada é o senoidal (como a de um pêndulo). O equipamento responsável por este trabalho é denominado Oscilador do molde. A principal razão da existência de tal oscilação é a de evitar que haja um colamento do aço com a parede do molde . A oscilação atua como uma bomba, fazendo com que o óleo fluxante penetre entre o aço e o molde, lubrificando e No presente módulo somente se mencionam as finalidades de lubrificar o molde. A principal função da lubrificação é reduzir o atrito entre a casca solidificada no molde e este, prevenindo a aderência da mesma ao molde. Outros benefícios são: • Reduzir o desgaste do molde; • Formar uma atmosfera protetora, reduzindo a reoxidação; • Formar uma superfície protetora contra a reoxidação. Lubrificação Oscilação Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 fazendo com que o óleo fluxante penetre entre o aço e o molde, lubrificando e impedindo o contato entre os dois. A combinação ideal do curso (amplitude) e a freqüência de oscilação tem como objetivo melhorar a lubrificação e a qualidade superficial da placa obtida, é feita levando-se em consideração o tipo de aço lingotado, a velocidade de lingotamento e o tipo de fluxante empregado. MOLDE NO PONTO INFERIOR MOLDE NO PONTO SUPERIOR POSIÇÃO PARADO CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 39 2016
  • 41. ZONA DE RESFRIAMENTO SECUNDÁRIO A espessura da pele do veio na saída do molde varia de 10 a 30 mm suficiente para suportar a pressão exercida pelo aço líquido em seu interior (pressão ferrostática). O resfriamento secundário que inicia-se abaixo do molde tem a finalidade de acelerar a solidificação do veio, evitando o seu rompimento. A zona de resfriamento é composta por rolos guias que sustentam e guiam a seção lingotada e numerosos bicos de spray (dispostos nas faces do tarugo) divididos em 3 zonas cuja a vazão é controlada a fim de que a solidificação se faça com rapidez sem contudo comprometer a qualidade superficial do tarugo. RESFRIAMENTO SECUNDÁRIO Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Bico de spray tipo jato cônico; Foto da câmara de spray com o veio em operação; CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 40 2016
  • 42. RESFRIAMENTO SECUNDÁRIO Resfriamento Secundário A zona de resfriamento secundário de um lingotamento contínuo é onde a retirada de calor é feita pela água, que incide diretamente sobre a superfície do tarugo em solidificação. Como o tarugo sai do molde com uma fina pele solidificada, a maior parte da solidificação se processa nesta zona, e ela tem grande influência na qualidade interna ( e, mesmo, externa) do tarugo. Os objetivos desta zona são: • Promover a solidificação total do aço, antes de entrar na zona de endireitamento / corte. Colocamos corte e endireitamento, pois apesar do ideal ser que a solidificação esteja completa até chegar ao endireitamento, muitas usinas o fazem no corte, pois as propriedades finais dos aços produzidos não são afetadas quando se realiza a solidificação um pouco antes do corte. • Promover a solidificação total controladamente, levando-se em consideração: Que a extração de calor deve ser o mais homogênea possível em toda a largura do tarugo, com as menores diferenças de temperaturas superficiais possíveis. Não permitir o reaquecimento da superfície do tarugo, devido à redução da retirada de calor. Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 O reaquecimento da superfície é um fenômeno de transmissão de calor existente no aço em solidificação, que ocorre ao mudar o meio de extração, como por exemplo, quando o aço passa do molde para a refrigeração secundária. O ponto importante de controle é a temperatura superficial do tarugo, para resistir as tensões mecânicas provocadas pelo endireitamento do tampo. Sumarizando:  Em temperaturas superficiais muito altas, acima de 1100°C, o tarugo não tem capacidade de resistir à deformação trincando. redução da retirada de calor.  Nas temperaturas superficiais compreendidas entre 700°C a 900°C, o tarugo também tem pouca capacidade de deformação. Isto é particularmente observado nos aços que possuem titânio, vanádio, boro, alumínio, nióbio e zircônio. Isto conduz ao aparecimento de trincas superficiais.  Em temperatura abaixo de 700°C, os esforços para endireitar são muito elevados, sendo inviável sob o ponto de vista de equipamentos e produção desejada.  Então, as temperaturas superficiais dos tarugos devem estar situadas na faixa de 1000°C a 1100°C, sendo controlada pela água de refrigeração. Por isso, a refrigeração secundária é dividida em zonas de refrigeração, sendo reduzida da saída do molde até o endireitamento. CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 41 2016
  • 43. Estrutura de solidificação na zona secundária No molde, formam-se dois tipos de estruturas: a coquilhada e a colunar. Durante a refrigeração secundária, a estrutura colunar continua a crescer até que começam a surgir grãos dispersos no aço líquido, crescendo de forma aleatória, formando o que se chama de grãos equi-axiais. A explicação mais simples para a formação desta zona é que a temperatura do aço líquido dentro do tarugo está tão próxima da temperatura liquidus, que ele é resfriado rapidamente, provocando a solidificação com grãos dispersos. Existem inúmeras teorias sobre a formação desta zona; o comprovado é que, quanto menor for a temperatura de sobre-aquecimento, maior será esta zona, o que é desejado! RESFRIAMENTO SECUNDÁRIO Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Crescimento Dendrítico Segregação dos solutos no desenvolvimento das dendrítas CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 42 2016
  • 44. RESFRIAMENTO SECUNDÁRIO ZONAS DE SOLIDIFICAÇÃO Zona Características Coquilhada Colunar Equiaxial Grãos Pequenos e dispostos sem regras (aleatórios). Zona compacta. Grãos alongados “puros” e afinado em direção ao centro do tarugo. Grãos pequenos esparsos. Homogeneidade Extremamente homogênea. Heterogênea, dendritas puras e zona interdendrítica impura. Zona em que os cristais e o líquido impuro estão misturados. Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Estrutura Desejada O que se deseja é diminuir a zona colunar, pois a mesma é formada somente por grãos alongados e puros, sendo os constituintes mais impuros expulsados para o meio do tarugo em solidificação, concentrando-se na ultima zona a solidificar, que é a equi-axial, e provocando concentrações grandes de elementos mais impuros no meio do tarugo. Como na zona equiaxial não existem os grãos alongados da colunar e concentrações de elementos impuros, o ideal seria que a zona equiaxial fosse a maior possível, com a distribuição de elementos impuros o mais aleatoriamente possível. Como se pode reduzir o efeito negativo da zona colunar Três formas são possíveis: • Reduzindo os elementos enxofre, fósforo e carbono, o que nem sempre é possível, devido, nas especificações de composição químicas, constarem estes elementos. Considere, também, o efeito custo. Baixar P e S do aço líquido não é de graça. • Reduzindo-se a temperatura de superaquecimento. Altas temperaturas de lingotamento propiciam estruturas colunares maiores, segregando mais no centro do tarugo em solidificação. impura. Local MOLDE MOLDE E REFRIGERAÇÃO SECUNDÁRIA CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 43 2016
  • 45. AGITADOR ELETROMAGNETICO Agitador eletromagnético Função do stirrer. O stirrer é um sistema eletromagnético que tem como função, promover uma agitação no aço líquido, durante o processo de solidificação. Esta agitação faz com que sejam eliminadas algumas impurezas, contribuindo para a melhoria da qualidade do tarugo. O aço líquido não pode ser movido magneticamente, visto que ele está sempre acima da temperatura Curie e conseqüentemente não é magnetizável. Nós não usamos agitação magnética, mas sim agitação eletromagnética. Em outras palavras, nós usamos as forças eletromagnéticas como em um motor elétrico assíncrono AC. Um agitador rotacional atua assim como o estator de um motor de AC. Possui alimentação trifásica ou às vezes bifásica em uma freqüência f e cria um campo magnético rotativo dentro do espaço vazio em seu interior. Métodos de instalação dentro do molde. Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 44 2016
  • 46. AGITADOR ELETROMAGNETICO Funcionamento Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Instalação CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 45 2016
  • 47. AGITADOR ELETROMAGNETICO Tipos de bobinas Local de instalações dos agitadores Dependendo das aplicações dos aços a serem fabricados na aciaria existem algumas empresas que desenvolveram sistema de agitação eletromagnética abaixo do molde também. E alem do sistema rotativo existe também o linear aplicado normalmente em usinas de placas. Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Agitador usado no final da câmara de Spray. Curiosidade Algumas usinas usam o principio do agitador eletromagnético para homogeneizar a composição química e a temperatura no forno panela, este equipamento pode ser usado como auxilio a rinsagem ou até mesmo substituindo a mesma. CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 46 2016
  • 48. AGITADOR ELETROMAGNETICO Teste com um sistema de Agitador usando diferentes correntes elétricas Resultados Os resultados serão apresentados na forma de vetores de velocidade, distribuição de temperaturas e fluxo de calor para dois casos em estudo: correntes de 340A e 680A. Campo de velocidades na altura do agitador Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Vetores de velocidade no plano central. Fluxo de calor nas paredes do molde Vetores de velocidade na região do menisco. CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 47 2016
  • 49. CONTROLE DE SOLIDIFICAÇÃO Nestas máquinas, a curvatura acompanha o processo de solidificação, sendo necessário endireitar o aço assim solidificado. A operação de endireitamento é executada através de rolos, chamados de endireitadores / extratores. A função destes rolos pode ser dupla, puxando a barra (tração) e endireitando (deformação). Para que haja a deformação, que propicia transformar o aço curvo em reto, precisa-se conhecer onde a solidificação final ocorre. Isto pode ser calculado, simplificadamente, através de uma fórmula, chamada de fórmula de cálculo do comprimento metalúrgico. D = K t1/2 Onde D = espessura da pele sólida (mm) t = tempo após o início da solidificação (min) K = constante de solidificação (mm / min1/2) O valor de K é aproximado 27 mm / min1/2 no cálculo expedito, consideradas as refrigerações normalmente usadas nos LCs. Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Com o objetivo de conhecer-se a que distância do menisco termina a solidificação, é analisada uma seção 120 x 120, operando com velocidade de 2 m / min. Você observou o conceito de velocidade de lingotamento expresso em metros por minuto. Isto é importante, pois é a velocidade que o aço tem durante o processo de solidificação. Voltando ao cálculo, quando a pele for de 60 mm, em uma seção de 120 mm, então ele estará completamente sólido. Substituindo os valores na equação anterior, tem-se 60 mm = 27 mm t1/2 t1/2 = 60 mm ou min1/2 27 mm min1/2 t1/2 = 2,22 min1/2  t  4,94 min Se a velocidade é de 2m / min, a distância será t = d v CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 48 2016
  • 50. onde t = tempo após solidificação d = distância do aço, desde a parte superior do aço no molde (menisco) até o final da solidificação d = 2 m / min x 4,94 min  10 m  A distância do menisco até os rolos de endireitamento,  A secção produzida,  As temperaturas superficiais da casca do aço em solidificação,  As quantidades de calor extraídas, principalmente na zona de refrigeração secundária. A velocidade de lingotamento é considerada variável. Esta velocidade, ao crescer, aumentará o comprimento metalúrgico, e isto poderá ter conseqüências nas trincas internas geradas no endireitamento, ou mesmo espirrar aço da barra, ao ser cortada no final. O que fazer? Em caso de necessitarmos aumentar a velocidade de lingotamento para obtermos CONTROLE DE SOLIDIFICAÇÃO Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Em caso de necessitarmos aumentar a velocidade de lingotamento para obtermos maior produção, vamos colocar seis alternativas, que certamente poderão ser implementadas.  Baixar o conteúdo energético do aço líquido, através da redução da temperatura de sobre-aquecimento.  Esta é a alternativa operacionalmente mais procurada e de melhores resultados na relação custo x benefício, porém exige um planejamento que envolve o forno, forno- panela e LC.  Alterar a geometria dos moldes, objetivando reduzir os gaps formados durante a solidificação entre a casca e o molde. Esta ação requer a implantação de moldes de vários tipos: parabólicos, de múltipla conicidade, etc...  Para execução desta alternativa, há necessidade de testes muito bem planejados, pois podem ocorrer problemas de atritos excessivos na casca do aço em solidificação com o molde.  Melhorar as condições de circulação da água de refrigeração do molde. Normalmente, o que se procura é aumentar a velocidade da água de refrigeração. Esta alternativa requer a participação de especialistas para, através de cálculos teóricos, viabilizar os ganhos. CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 49 2016
  • 51. GUIAMENTO DO RAIO Guiamento do raio O guiamento do raio tem a função de levar o veio até a unidade de extração e desempeno de maneira mais centralizada possível possibilitando um resfriamento homogêneo pelo alinhamento com os bicos dos sprays. Tipos de Guiamento Em máquinas de lingotamento de blocos e tarugos normalmente se utilizam guiamentos com rolos livre na parte inferior, algumas máquinas possuem um ou mais rolos superiores que também não possuem sistema de tração. Já nas maquinas de placas desde a saída do molde ate o final do guiamento existem rolos inferiores e superiores com múltiplos sistemas de extração. Guiamento do raio de uma maquina de placas Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Guiamento do raio de uma maquina de blocos e tarugos CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 50 2016
  • 52. GUIAMENTO DO RAIO Rolos Guias Rolos superiores: Algumas maquinas de lingotamento possuem um sistema de rolos guias na parte superior do veio a função deste é manter a centragem dos veios e impedir que em caso de uma parada da linha o veio já enrijecido venha a danificar as parte superiores dos bicos (raio interno). Este sistema normalmente exerce uma pressão sobre o veio podendo esta vir de origem pneumática, hidráulica e mecânica através de um sistema de contrapeso. Sem rolo guia superior Com rolo guia superior Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Porque o veio não encosta no rolo inferior? Possíveis agarramentos nos moldes devido a tapers muito acentuados fazem com que o veio não permaneça no raio da maquina assim como desalinhamento dos rolos guias também assim como excesso de água no resfriamento secundário contribuem para este problema. Sem rolo guia superior Molde UED Rolo Guia Veio Espaço veio x rolo Com rolo guia superior Molde UED Rolo Guia Veio Rolo Superior CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 51 2016
  • 53. GUIAMENTO DO RAIO Rolos Guias Rolos Verticais Os roletes verticais servem para manter o alinhamento do veio no sentido lateral da maquina mantendo a Centragem do aço em relação as bananas laterais o melhor possível. O fator importante neste sistema é verificar a regulagem para cada tipo de sessão pois caso o espaçamento esteja regulado para uma sessão maior que a da produção provavelmente irão gerar defeitos como Romboidade e Abaulamento. Sem rolete lateral Com rolete lateral Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Rolete lateral desregulado Rolete lateral regulado CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 52 2016
  • 54. EXTRAÇÃO E DESEMPENO Extração e Desempeno A unidade de extração e desempeno é o equipamento responsável pela extração do tarugo sendo lingotado e pelo endireitamento do tarugo em máquinas curvas. Esta unidade está conectada ao sistema automático de controle de nível, ou potenciômetro em máquinas com controle de nível manual, para definir a velocidade de extração do tarugo em cada veio. Durante o endireitamento dos veios, tensões de tração e compressão são geradas na superfície e interface líquido/sólido do tarugo, sendo função do raio de curvatura da máquina e da seção lingotada. No passado a definição do raio da máquina era função das seções a serem lingotadas e dos tipos de aço à produzir. Historicamente a relação Raio/Seção se situava entre 25 e 50, com grande concentração de máquinas com relação na faixa de 30 e 40 Posteriormente com o desenvolvimento de sistemas de endireitamento de 2 pontos, multi-pontos e até progressivo, as tensões de deformação foram divididas ao longo do tarugo e graus mais críticos puderam ser lingotados em máquinas com menor altura, diminuindo o investimento global Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 53 2016
  • 55. EXTRAÇÃO E DESEMPENO Existem dois tipos básicos de desenho de máquinas de LC: • Curvas com raio único; • Curvas com raio múltiplo. CURVA COM RAIO ÚNICO CURVA COM RAIO MÚLTIPLO Extração e Desempeno Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 A função dos rolos extratores é suportar a seção lingotada e extraí-la com velocidade determinada pelo nível de aço no molde. A velocidade da unidade de extração é em função do controle automático do nível de aço no molde. Cada veio possui uma unidade de extração e unidade é formada por um par de rolos extratores. A unidade de desempeno tem a função de desconectar a barra falsa nos estágios iniciais do lingotamento e realizar a função de endireitar a seção lingotada. Fotos da unidade de extração e desempeno do veio; CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 54 2016
  • 56. BARRA FALSA Na partida do lingotamento de aço ou no reinicio de veio(s) eventualmente interrompido(s) por algum motivo é indispensável que algo auxilie na condução do aço a partir dos moldes. Este papel é exercido pelas barras falsas que tem a função de criar um fundo falso no molde ate que o mesmo seja preenchido de aço durante a abertura do veio e após um certo nível preenchido a extração se inicia onde a barra tem a função de levar o veio ate as unidades de Extração e Desempeno. Barra falsa As Barras falsas podem ser articuladas, semi rígidas ou rígidas. Tipos de Barra falsa Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Foto – Barra falsa rígida Foto – Barra falsa articulada CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 55 2016
  • 57. BARRA FALSA A barra falsa rígida é coletada e inserida por um equipamento apelidado de Gôndola que se consiste em uma estrutura metálica que articula posicionando a barra no raio da maquina quando esta se encontra em uma área de estocagem . Este acionamento pode ser pneumático, hidráulico ou elétrico. São importantes para evitar que o calor dos veios venha a danificar a barra falsa. Vantagem da Barra Falsa rígida: • Fácil guiagem; • Menor desgaste do molde durante sua introdução; • Partidas dos veios sem trancos e movimentações fora do raio; • Menor tempo de recuperação dos veios e armazenagem; • Fácil sistema de desconexão; • Baixa manutenção; • Pode servir de gabarito de alinhamento do veio e dos sistema de sprays. Barra falsa Rígida Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Parking position Working position Esquema de introdução da barra falsa rígida por meio da gôndola CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 56 2016
  • 58. BARRA FALSA A cabeça da barra falsa deve ser preparada com materiais que solidifiquem o aço liquido ao entrar no molde após a abertura do veio. A cabeça também pode ser preparada por um conseal ou a chamada cabeça pronta. Preparação da cabeça da Barra falsa MATERIAL RESFRIANDO O AÇO FORMANDO ADERINDO A CABEÇA DA BARRA FALSA JATO DE AÇO DO DISTRIBUIDOR. MOLDE PRONTO PARA PARTIDA BARRA FALSA INTRODUZIDA CABEÇA COM MATERIAL REFRIGERANTE. MOLDE BARRA FALSA MOLDE BARRA FALSA INTRODUZIDA NO MOLDE Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 DA BARRA FALSABARRA FALSA INTRODUZIDA NO MOLDE Esquema de introdução da barra falsa e partida de máquina JATO DE AÇO DO DISTRIBUIDOR. PELE SOLIDIFICADA TRACANDO CALOR COM A PAREDE DO MOLDE AÇO SOLIDIFICADO NA CABEÇA DA BARRA FALSA JATO DE AÇO DO DISTRIBUIDOR. PELE SOLIDIFICADA TRACANDO CALOR COM A PERADE DO MOLDE AÇO SOLIDIFICADO NA CABEÇA DA BARRA FALSA BARRA FALSA SENDO EXTRAIDA DANDO INICIO AO LINGOTAMENTO Modelos de tipos de cabeças prontas CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 57 2016
  • 59. CONTROLE AUTOMATICO DE NÍVEL Como o próprio nome diz este sistema é responsável por controlar automaticamente a altura do nível do molde no distribuidor. Nos primórdios da siderurgia este controle era feito manualmente ao longo to tempo algumas tentativas de controle foram sendo aprimoradas ate que desenvolveram algumas alternativas, as mais conhecidas e utilizadas são o sistema magnético e o sistema radioativo . Em distribuidores com tampão ou válvula gaveta o sistema trabalha no controle do fluxo de aço do distribuidor para o molde variando a vazão e mantendo a velocidade estável na extração, já nos distribuidores com válvulas convencionais ou troca rápida onde a vazão tende a ser controladas pelo diâmetro e altura do aço dentro do distribuidor o sistema trabalha variando a velocidade da EUD, porem a tabela abaixo mostra os diversos tipos de tecnologias aplicadas a este sistema: Sistema de Controle automático de Nível no molde Método Detecção Sistema Comentários Ótico  Emissão infravermelho do aço Fotodiodo Fotodiodo Poncet CEDA Mais viável para lingotamento aberto sem pó Necessita alguma Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 aço  Reflexão de feixe Laser Fotodiodo (Time of flight) CEDA Ladar Necessita alguma reflexão do pó de lingotamento Radioativo  Fonte Radioativa Cs137, Co60 Contador de cintilação Vários Alguma interferência do pó de lingotamento Térmicos  Termopares na parede do molde Posição de máxima temperatura NSC USEC Resposta lenta Sistema Eddy Current  Bobinas de emissão e Detecção Sofisticado sistema eletrônico de Detecção Uso de componentes especiais de bobinas NKK Conem Alcem  Não é afetado pelo pó;  Resposta rápida;  Alguns sistemas exigem cuidados no set-up para eliminar distorções, etc. Mecânicos  Bóias de refratário Diferença de nível Vida limitada CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 58 2016
  • 60. CONTROLE AUTOMATICO DE NÍVEL SISTEMA MAGNÉTICO Uma bobina no interior do sensor gera um campo eletromagnético, penetrando profundamente para dentro do molde. Como resultado correntes de Foucault são induzidos na camada superior do metal fundido. Estas correntes de Foucault, por sua vez gerar um campo eletromagnéticos neutralizante - a sua força é proporcional à distância entre o sensor e o metal fundido no interior do molde. Desta forma, o nível de molde pode ser determinada muito precisamente e independentemente da lubrificação por óleo, pó ou escória . Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Esquema do sistema de controle de nível magnético externo. Mas este também possui uma instalação fixa no molde em algumas maquinas de Lingotamento Continuo. Sensor do sistema de controle de nível CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 59 2016
  • 61. CONTROLE AUTOMATICO DE NÍVEL SISTEMA RADIOATIVO A radiação gama é atenuada, uma vez que passa através do molde. Esta atenuação é medida por um detector. O grau em que a radiação é atenuada depende do nível do molde. Quanto maior o nível de metal fundido no molde, a menos radiação irá atingir o detector. Desta maneira, o nível de molde pode ser fiavelmente monitorizada - independentemente de poeiras, a temperatura e vibrações, ou seja o sistema que utiliza radiação funciona com um cintilômetro que capta a variação do campo de Raios Gama convertendo esta variação em altura do nível. Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Esquema do sistema de controle automático de nível no molde 1 2 3 4 Shielding Source Transmitter dual channel Junction Box Cable (optional) 5 6 7 2 3 1 Typical Mold Level System Layout Detector Transmitter single channel 7 45 CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 60 2016
  • 62. MESA INTERMEDIÁRIA Mesa Intermediaria Para que o veio chegue as unidades de corte (que veremos a seguir) este passa um uma mesa de rolos, nas maquina de LC com barra falsa articuladas servem também para guiar a barra falsa ate as unidade de extração para que seja introduzida no molde, esta mesa de rolos pode ser tracionada ou não, dependendo do conceito adotado pelo fabricante normalmente estas mesas são concebidas com sistemas de rolos e guias individuais por veio, no passado tentou-se construir mesas com rolos comuns mas não foi um conceito bem aplicado . SENTIDO DE LINGOTAMENTO VISTA SUPERIOR VISTA LATERAL ROLOS DA MESA GUIAS DE TARUGOS GUIAS DE TARUGOS Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 ROLOS DA MESA CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 61 2016
  • 63. PINCH ROLL PINCH ROLL A função deste equipamento é auxiliar a extração do veio durante o lingotamento aliviando a pressão exercida pela unidade de extração e desempeno e no final de lingotamento remover o veio até as máquina de corte assim que o mesmo sai dos rolos extratores. O Pinch roll é posicionado antes das máquinas de corte e são dotados de movimento de elevação; Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Fotos de Pinch Rolls com base de acionamento dos rolos superior e inferior CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 62 2016
  • 64. UNIDADES DE CORTE A função deste equipamento é cortas a seção lingotada (veio) em comprimentos pré 3 tipos de maquinas de corte utilizados em processos de Lingotamento Contínuo: - Corte a Plasma; - Tesoura; - Máquina de oxicorte; (maçarico oxicorte). O corte normalmente é feito por maçaricos que empregam uma chama feita com oxigênio/Acetileno ou oxigênio/GLP (utilizado na SINOBRAS). Máquina de oxicorte. Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Tesoura hidráulica. Tesouras Mecânicas vs Oxicorte • Os sistemas mais utilizados são as tesouras mecânicas e os sistemas de corte utilizando maçaricos automáticos a oxigênio; • Os sistemas de tesouras mecânicas tem sido substituídos pelas unidades oxicorte devido ao alto grau e custo de manutenção requeridos pôr aqueles sistemas; • No passado acreditava-se que as perdas em rendimento com o oxicorte não justificavam o investimento. Entretanto hoje, observa-se que a confiabilidade do sistema supera as perdas; CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 63 2016
  • 65. UNIDADES DE CORTE OXICORTE O processo de oxicorte, nas linhas de lingotamento contínuo, tem como objetivos: • Cortar, automaticamente, as barras no tamanho determinado; • Efetuar o corte emergencial (manualmente), caso o corte automatizado falhe; • Recolher amostras ao longo da produção do lingotamento. O processo tem como princípio a aplicação de uma chama de pré- aquecimento com posterior injeção de um jato de oxigênio puro que, por reação química, promoverá a oxidação de ferro na sua temperatura de ignição (870 oC) e, conseqüentemente, o corte. O balanço das reações de oxidação : ( 1 ) Fe + O  FeO + calor (267 kJ) ( 2 ) 3Fe + O2  Fe3O4 + calor (1120 kJ) ( 3 ) 2Fe + 1,5O2  Fe2O3 + calor (825 kJ) Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 calor (825 kJ) CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 64 2016
  • 66. UNIDADES DE CORTE INFLUENCIA DOS ELEMENTOS DE LIGA NO PROCESSO DE OXICORTE • Alumínio - Sua influência só é verificada em teores acima de 10%. • Carbono - Não se observam problemas até níveis de 0,25 a 0,30%. A partir deste nível, carbono pode impedir a reação do oxigênio com o ferro e prejudicar o corte . Teores de carbono mais elevados requerem pré- aquecimento para evitar aumento de dureza e possíveis trincas. • Cobre - Teores acima de 2% prejudicam o corte. • Cromo - Teores acima de 5% prejudicam sensivelmente o corte e requerem técnica e equipamentos especiais (ver corte de aços inoxidáveis). • Enxofre - A presença de pequenos teores, como os existentes nos aços, não produz efeitos prejudiciais. Em percentuais elevados, no entanto, reduz a velocidade de corte além de aumentar a geração de fumos. • Fósforo - Em teores normais, não afeta o oxi-corte. Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 • Manganês - Teores normais encontrados nos aços não provocam efeitos sensíveis. No entanto, teores acima de 14% combinados com teores acima de 1,5% de carbono tornam o corte difícil, além de necessitar de pré- aquecimento. • Molibdênio - Os efeitos deste elemento são semelhantes ao do cromo e também necessitam de técnica especiais. • Níquel - Teores acima de 3% prejudicam sensívelmente o corte e requerem técnica e equipamentos especiais (ver corte de aços inoxidáveis). • Silício -Teores normais encontrados nos aços não provocam efeitos sensíveis. Teores elevados, no entanto, provocam escória rica em sílica, que possue baixa fluidez, dificultando sua retirada pelo jato de corte. • Tungstênio - Teores até 14% não afetam o oxi-corte sensivelmente, o que não se torna possível, no entanto, se os teores ultrapassarem 20%. • Vanádio - Teores normais encontrados nos aços podem melhorar o corte ao invés de prejudicá-lo. CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 65 2016
  • 67. UNIDADES DE CORTE TIPOS DE BICO Bico de sede planaBico de sede cônica No tipo “mistura no punho” a mistura é feita no interior do maçarico junto ao punho, fato esse que aumenta consideravelmente o risco de um retrocesso de chama. O maçarico de “mistura na cabeça”, a mistura combustível/oxigênio é feita no ponto de montagem do bico de corte , diminuindo sensivelmente a quantidade da mistura inflamável. Considerado como o mais seguro, o maçarico de “mistura no bico” tem a mistura combustível/oxigênio feita dentro do próprio bico, em várias câmaras independentes envolvendo, portanto um pequeno volume de mistura inflamável. Maçarico de Corte Manual Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Por serem maçaricos de corte emergencial, não é raro algumas usinas optarem por mantê-los permanentemente acesos durante o processo de lingotamento, para não colocar o veio em risco de parada caso o corte principal falhe e o maçarico de emergência apresente algum problema ao ser colocado em operação. De um modo geral, os maçaricos manuais não são arrefecidos a água, apesar de existir esta opção. Por serem longos e por requerem maneabilidade na área de trabalho, seu peso, mangueiras extras e um sistema adicional de controle, tornam a opção praticamente inviável; CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 66 2016
  • 68. UNIDADES DE CORTE O maçarico automático é instalado diretamente na máquina de lingotamento contínuo realizando o corte transversalmente à peça. Sua “cabeça” é montada em 180o no sentido do maçarico, utilizam de forma geral o bico tio sede plana, e seu movimento de corte pode ser linear, recomendado para cortes de chapas ou barras de grande dimensão, ou de movimento pendular. Por estarem submetidos a temperaturas elevadas sobre o veio, além de possuírem uma grande potência de chama, os maçaricos automáticos são arrefecidos a água, além de serem consideravelmente robustos. Em geral, cada linha apresenta um maçarico independente, sendo que algumas linhas contêm maçaricos aos pares, permitindo o corte simultâneo da barra, assim como de amostras. Seu distanciamento é de acordo com o tamanho padrão de amostras, sendo ambos montados no mesmo dispositivo de transporte. MAÇARICO AUTOMÁTICO Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 67 2016
  • 69. UNIDADES DE CORTE OXICORTE AÇOS INOXIDAVEIS Para sobrepor o efeito refratário dos óxidos formados em aços alta liga, é necessária a adição de uma fonte adicional de ferro à região a ser cortada, permitindo o início do processo de oxidação e de sua conseqüente geração de calor. Isto é permitido pela adição de um fluxo de pó-de-ferro (eventualmente acrescentado de alumínio) na extremidade do bico de corte, na região da chama; Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 68 2016
  • 70. SISTEMA DE TRANSFERÊNCIA DE TARUGOS SISTEMA DE TRANSFERÊNCIA DE TARUGOS A ala de saída das máquinas de lingotamento de tarugos ou blocos é formada pelos seguintes equipamentos: • Mesa de saída; • Batente móvel; • Mesa de transferência; • Batente fixo; • Marcadores de tarugos; • Elevadores; • Leito de resfriamento; • Mesas de enforcamento à quente Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 69 2016
  • 71. SISTEMA DE TRANSFERÊNCIA DE TARUGOS SISTEMA DE TRANSFERÊNCIA DE TARUGOS MESA DE ROLOS Após as máquinas do corte os tarugos são transportados por uma mesa de rolos, onde no final desta mesa se inicia a transferência de tarugos para o pátio de estocagem. Esta mesa possuem “rolos comuns”, ou seja, um rolos que atendem a todos os veios com um único acionamento. SENTIDO DE LINGOTAMENTO VISTA SUPERIOR VISTA LATERAL ROLOS DA MESA GUIAS DE TARUGOS GUIAS DE TARUGOS Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 ROLOS DA MESA CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 70 2016
  • 72. SISTEMA DE TRANSFERÊNCIA DE TARUGOS SISTEMA DE TRANSFERÊNCIA DE TARUGOS SISTEMA DE BATENTES No final da mesa de rolos existem batentes que tem a finalidade de separar os tarugos ( cortados com menos de 6 m) em duas baterias e impedir que outros tarugos entrem na mesa de transferência, onde por sua vez possui um equipamento chamado de transferidor de tarugos. VISTA LATERAL Transferência de tarugos de 6 m (duas baterias) Batentes retrateis (móveis)Batentes final (fixo) Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 SENTIDO DE LINGOTAMENTO VISTA SUPERIOR ROLOS DA MESA CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 71 2016
  • 73. SISTEMA DE TRANSFERÊNCIA DE TARUGOS SENTIDO DE LINGOTAMENTO VISTA SUPERIOR VISTA LATERAL Transferência de tarugos de 12 m (uma baterias) Batentes 2 fica inativo Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 FOTOS DO BATENTE RECOLHIDO E ELEVADO; CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 72 2016
  • 74. SISTEMA DE TRANSFERÊNCIA DE TARUGOS SISTEMA DE TRANSFERÊNCIA DE TARUGOS TRANSFERIDOR As mesas de transferências devem ser ágeis, atendendo as diversas lógicas de transferências automaticamente. O transferidor de tarugos é responsável pelo deslocamento dos tarugos da mesa de rolos para o Leito de Resfriamento, este sistema funciona acionado por um motor elétrico, que rotaciona um eixo conectado a um sistema de cabos de aço que por sua vez movimentam o transferidor. VISTA FRONTAL DO SISTEMA DE TRANSFERÊNCIA Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Transferidor Transferidor de tarugos em acionamento. Tarugos na rampa de inicio do leito de resfriamento. CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 73 2016
  • 75. SISTEMA DE TRANSFERÊNCIA DE TARUGOS TIPOS DE TRANSFERIDOR DANIELI DANIELI Side comb transfer Bidirectional side comb transfer Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 DANIELI DANIELI Lifting transfer Eccentric lifting transfer CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 74 2016
  • 76. SISTEMA DE TRANSFERÊNCIA DE TARUGOS TIPOS DE TRANSFERIDOR Pusher transfer Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Lateral pawl transfer Chain transfer CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 75 2016
  • 77. SISTEMA DE TRANSFERÊNCIA DE TARUGOS LEITO DE RESFRIAMENTO Os leitos de resfriamento devem ser projetados para assegurar a retilineidade dos tarugos, assegurar a retirada homogênea do calor remanescente dos tarugos e assim possibilitar sua estocagem sem problemas, e um mínimo de manutenção. O leito de resfriamento é constituído por um sistema de réguas dentadas sendo que uma é fixa e a outra é móvel acionada por cilindros hidráulicos. Estas réguas fazem com que os tarugos caminhem para o leito fixo que possam ser retiradas para o pátio de estocagem. Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Réguas do leito de resfriamento; Mesa de transferência e entrada do leito de resfriamento; CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 76 2016
  • 78. SISTEMA DE TRANSFERÊNCIA DE TARUGOS ESQUEMA FUNCIONAL DO LEITO DE RESFRIAMENTO Régua móvel (amarela) na posição inicial. 1 2 3 4 5 Régua móvel (amarela) na iniciando a elevação do tarugo. Régua móvel iniciando o avanço do tarugo no sentido do leito fixo. Régua móvel descendo e depositando o tarugo na régua fixa 6 Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Régua móvel iniciando o avanço do tarugo no sentido do leito fixo retornando a posição inicial para repetir o ciclo. 7 8 Repetição do clico d o leito 9 Observem que o Leito desloca o Tarugo para frente, porém o mesmo gira em sentido contrario ao avanço. SENTIDO DE TRANFERÊNCIA DO LEITO DE RESFRIAMENTO CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 77 2016
  • 79. SISTEMA DE TRANSFERÊNCIA DE TARUGOS Walking beam Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Pusher collecting bed CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 78 2016
  • 80. PATIO DE ESTOCAGEMDE TARUGOS PTL No PTL (Pátio de Tarugos Lingotados), os tarugos lingotados são estocados em baias e separados por tipo de aço com identificação, do número da corrida e a quantidade de peças que a mesma produziu. Neste local é feito a inspeção a frio dos tarugos. Após inspecionados e identificados os tarugos são transportados para o forno de reaquecimento da laminação para serem laminados, porém existe a possibilidade que estes sejam enviados por carretas até os clientes. Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Os tarugos são retirados do leito fixo e empilhados nas Baias do PTL com o auxilio de uma ponte rolante do eletroímã. No PTL é feito a checagem da qualidade do material a frio e a verificação da produção das corridas. CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 79 2016
  • 81. QUALIDADE Qualidade Os requisitos de qualidade aplicáveis a produtos siderúrgicos tem aumentado, não apenas em rigor, como em complexidade. Paralelamente, a indústria siderúrgica enfrenta um ambiente de extrema competição tanto interna, como proveniente de ameaças de materiais alternativos. Dentro deste cenário, é natural que grande ênfase seja dedicada a medidas a) destinadas a garantir o atendimento sistemático das características de qualidade requeridos pelo mercado e b) que visam o aumento da produtividade e da eficiência da indústria. Naturalmente, todas as ações e atividades devem ser executadas no nível do pessoal, que deve ter metas e responsabilidades bem definidas e receber treinamento adequado. Assim, uma organização somente poderá produzir resultados otimizados se sua organização, processos e pessoal forem adequadamente geridos. Sistema de Gestão Os sistemas de gestão tem uma face voltada para o controle do desempenho da empresa e outra voltada para o ambiente externo, que visa a assegurar a algum stakeholder (cliente ou órgãos reguladores, p.ex.) uma visão crível da empresa, sob um aspecto determinado. Ao mesmo tempo, a necessidade de assegurar interna e externamente o atendimento aos requisitos de qualidade e, em escala mais ampla, a satisfação do cliente deram grande ênfase a formalização de alguns aspectos dos sistemas de gestão empresarial. Assim surgiram os sistemas de garantia da qualidade, de gestão pela, ou da, qualidade, etc. Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 pela, ou da, qualidade, etc. Quem é responsável pela qualidade? Uma das constatações básicas de qualquer esforço para o aumento da eficiência ou melhoria da qualidade é que as pessoas envolvidas no processo são os principais agentes capazes de produzir estas mudanças. Pessoas dedicadas e comprometidas com os objetivos da organização são parte essencial do esforço para melhoria da qualidade e eficiência. De forma geral, um sistema de gestão da qualidade eficiente deve ter uma visão que englobe toda a companhia e reflita sua organização, processos e cultura, assim como seus esforços para melhoria contínua. Metas A gestão de uma empresa siderúrgica depende da fixação de metas e objetivos claros. O desdobramento destas metas por unidade organizacional, processo e até o nível das pessoas que executam as tarefas é crítico para que se atinja as metas globais. Uma meta de faturamento ou lucratividade deve ser desdobrada até o nível, por exemplo, de percentual de corridas fora de faixa, desvios dimensionais na laminação, etc. Metas gerais, com as quais as pessoas não se identificam, são um exemplo de falha de gestão. Para a equipe de um forno elétrico, por exemplo, pode ser difícil se comprometer com a meta de produção ou de qualidade global da aciaria. Entretanto, metas que estabeleçam limites para número de corridas fora de faixa, consumo de energia, mudanças de programação etc., são fáceis de compreender e cumprir. Compete a gerência, o desdobramento das metas em todos os níveis operacionais. CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 80 2016
  • 82. CONTROLE DE PROCESSO E OPERAÇÃO Técnicas para uma Operação Consistente A confiabilidade do processo é composta de uma produção consistente, qualidade assegurada e tempo de lingotamento previsível. Nos últimos anos, o tempo de lingotamento em termos de percentagem sobre o tempo de calendário tem aumentado muito. Conseqüentemente, atrasos de produção devido às falhas de equipamento têm um grande impacto na produtividade, especialmente em máquinas de alta produtividade. A produtividade do lingotamento contínuo é diretamente influenciada pelo seqüencial médio aplicado. Uma coordenação eficiente de aciaria, uma boa qualidade de refratários e um domínio do processo de refino são condições básicas para atingir um patamar elevado de corridas no seqüencial. Baixa temperatura de Lingotamento A forte correlação entre superaquecimento e a proporção de estrutura equiaxial é bem conhecida mas, a baixas temperaturas, o bloqueio de válvulas e o resfriamento são mais propensos a ocorrer. Existem técnicas em desenvolvimento para vencer esta dificuldade. Em algumas usinas uma quantidade controlada de refrigerante é adicionada ao distribuidor quando o superaquecimento é alto, mas esta técnica não é amplamente utilizada. Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 utilizada. O controle de superaquecimento deve levar em consideração o pré- aquecimento da panela e a prática de borbulhamento por gás inerte ou agitação eletromagnética do aço na panela, quando uma temperatura precisa é objetivada. Com o advento do Forno Panela ou de algum outro processo de metalurgia secundária que permite o controle da temperatura, podemos dizer que este fator está sob um melhor controle CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 81 2016
  • 83. CONTROLE DE PROCESSO E OPERAÇÃO Bore Hole. Perfuração: A perfuração ocorre quando o aço líquido, que está no centro do tarugo, rompe a primeira casca ou pele que está solidificada e escorre para fora. Este fluxo de aço é tão forte que o tarugo, ao sair do molde, continua ainda a escorrer aço líquido pela superfície. Quando o tarugo sai do molde, esta situação tende a se agravar, pois no molde as deformações externas da casca não passam das folgas de contração, e na refrigeração secundária, elas estão livres para aumentar. Em outras palavras, no molde existe a limitação física do mesmo, enquanto que, na refrigeração secundária, os limites físicos (rolos endireitadores) são menores. Porém, a incidência de agarramentos, que é a aderência ou colagem do aço em solidificação ao molde era muito grande. Estes agarramentos provocavam perfurações, peles duplas e sangrias no aço na solidificação, que são defeitos superficiais, pois causam refugos em outras etapas do processo siderúrgico (laminações, trefila,...), os mesmos precisam ser eliminados na operação de Lingotamento Contínuo (LC). Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 PERFURAÇÃO Características importantes: • A perfuração é um rompimento da pele do tarugo chegando a parar o processo. • A parte não refundida se fixa na pele récem solidificada, incorporando as escórias eventualmente presentes no menisco. O excesso de óleo se queima e produz poros. CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 82 2016
  • 84. CONTROLE DE PROCESSO E OPERAÇÃO Controle de perfurações Para controlar as perfurações, uma grande variedade de parâmetros devem ser controlados com precisão. Alguns deles são: • A escolha correta do lubrificante; • Certas composições químicas; • Carbono até 0,10% e entre 0,16 e 0,25% são susceptíveis de perfuração por aderência; • Carbono entre 0,10% e 0,12% são susceptíveis de perfuração por trincas transversais na aresta; • Mudanças de condições constantes de lingotamento, tais como redução de velocidade; • Parâmetros de oscilação do molde. Pequenos tempos de estripagem negativa aumentam o risco; • Ambas precisões de oscilação do molde vertical e radial e diferença entre ciclos; • Conicidade incorreta do molde; • Controle de nível deficiente; • Alto superaquecimento; • Alta velocidade de lingotamento; • Distribuição inadequada do jato no molde; • Falta de uniformidade no resfriamento do molde; Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 • Falta de uniformidade no resfriamento do molde; • Danos às faces internas do molde de cobre; • Erros operacionais; • Distorção dos moldes; • Controle de reoxidação para evitar formação de escória. Bananas de Spray Zonas 1 e 2 após ocorrência de perfuração de veio CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 83 2016
  • 85. CAUSAS DA PERFURAÇÃO MEDIDAS PREVENTIVAS Falta de lubrificantes ou lubrificante incorreto · Adicionar óleo com uma almotolia no veio até que haja uma parada no veio, quando deverá ser feita limpeza da placa de lubrificação e busca de possíveis obstruções dos canais de alimentação do óleo ao veio. · O óleo deve formar um filme uniforme sobre as paredes do molde, ter boa decomposição durante a pirólise, permitir boa visão do menisco, formar pouca faísca, respingos, sujeira nas paredes do molde, etc. · Viscosidade cinética adequada (30 a 35 cSt a 50ºC e 400 a 600 cSt a 0ºC). Ponto de fluidez (-20 a -30ºC). Mudanças bruscas das condições de lingotamento · Corrigir o mais breve possível. Parâmetros de oscilação do molde · Trabalhar com o tempo de estripagem negativa sempre no máximo para uma dada velocidade e comprimento de curso. Valores próximos a 0,11s são indicados. CONTROLE DE PROCESSO E OPERAÇÃO Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 oscilação do molde indicados. · Manter a precisão de oscilação em pequenas tolerâncias (movimento vertical e radial). Conicidade incorreta · Ver capítulo 12 Controle de nível deficiente · Fazer ajustes na parada da máquina. Alto superaquecimento e alta velocidade · Ajustar para as velocidade e temperaturas prescritas para o grau de aço em lingotamento. Partida antecipada da máquina · Esperar que o nível de aço no molde atinja, no mínimo, 2/3. CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 84 2016
  • 86. CONTROLE DE PROCESSO E OPERAÇÃO Distribuição inadequada do jato no molde · Buscar uma melhor centragem no distribuidor. · Eliminar possíveis obstruções na válvula do distribuidor. Danos às faces internas do molde de cobre ou distorções · Substituir o molde Falta de uniformidade no resfriamento do molde · Verificar vazões e pressões de água. · Verificar espaçamento entre molde e camisa d’água. Inclusões de · Melhorar a qualidade dos materiais refratários do Aciaria GGRJ-ACI-LC-020 Preparação do Distribuidor para Partida ‹nº› 17/05/03 Inclusões de escória · Melhorar a qualidade dos materiais refratários do distribuidor. · Melhorar a desoxidação do aço e proteção do jato. Refrigeração deficiente na zona secundária · Verificar vazões e pressão da água e existência de obstrução dos bicos de spray. Alinhamento defeituoso da lingoteira · Calibrar. Falha operacional · Corrigir com treinamentos CURSO BÁSICO DE LINGOTAMENTO CONTINUO CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA 85 2016