SIMULAÇÃO - LD

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SIMULAÇÃO - LD
SIDERURGIA 2 – MET 130
PROFESSOR: CLÁUDIO BATISTA
UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO
DEMET - ESCOLA DE MINAS
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ÍNDICE
INTRODUÇÃO
OBJETIVOS DA SIMULAÇÃO
LAYOUT DA PLANTA E DESCRIÇÃO
OPÇÕES DE SIMULAÇÃO
PLANEJANDO A OPERAÇÃO
COMPOSIÇÃO
INTERFACE COM O USUÁRIO
RELACIONAMENTO CIENTÍFICO
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INTRODUÇÃO
-	Etapa principal da Aciaria;	
-	Tipo de forno, revestido com tijolos refratários e que transforma o ferro gusa e a sucata em aço;
-	Responsável por cerca 60% da produção de aço líquido mundial;
-	Permite elaborar uma enorme gama de tipos de aços, desde o baixo carbono aos média liga.
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OBJETIVO DA SIMULAÇÃO
-	O objetivo da simulação é fazer uma operação básica no LD, tratando o ferro gusa, através oxigênio e mais algumas adições necessárias com determinado tempo, composição, temperatura e custo.
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LAYOUT DA PLANTA E DESCRIÇÃO
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LAYOUT DA PLANTA E DESCRIÇÃO
-	No início da simulação, uma animação mostra como sucata de ferro e aditivos, como cal e dolomita (de acordo com a escolhas dos usuários) são colocados no LD, para posteriormente colocar-se o ferro gusa. A simulação termina quando o aço é vazado de dentro da panela.
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OPÇÕES DE SIMULAÇÃO
NÍVEIS DE USUÁRIOS:
	Há dois níveis diferentes, estudantes e profissionais da área, a principal diferença é que no caso dos profissionais, a simulação terá um número limitado de parâmetros supervisórios. 
VELOCIDADE DA SIMULAÇÃO:
	A simulação pode se executada em intervalos diferentes de velocidades, entre 1x e 32x. A velocidade pode ser alterada a qualquer momento durante a simulação, no entanto, quando eventos importantes ocorrem a simualação será trocada automaticamente para 1x.
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OPÇÕES DE SIMULAÇÃO
FAMÍLIAS DE AÇO:
	A simulação inclui um número de diferentes tipos de aço, para ilustrar uma variedade de diferentes opções de processamento.
		* Aços para construção civil - (CON)
		* Aços ultra baixo carbono (TiNb) – (ULC)
		* Aços para tubos – (LPS)
		* Aços para engenharia – (ENG)
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OPÇÕES DE SIMULAÇÃO
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PLANEJANDO A OPERAÇÃO
-	Antes de iniciar a simulação, é importante planejar com antecedência. A primeira coisa a fazer o cálculo do balanço de massa para determinar as quantidades de metal quente, sucata, minério de ferro, adições de escória e volume de oxigênio total necessário para decarburar o ferro gusa ao desejado teor de carbono e temperatura. Posteriormente,  pensar em como atingir o objetivo dentro dos prazos exigidos.
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COMPOSIÇÃO
-	Algumas adições serão necessários durante o processo, o que gera impacto no valor do aço final.
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COMPOSIÇÃO
TEMPERATURA:
	A fim de que o acerto de temperatura seja alcançado, é importante considerar o efeitos de adições diferentes sobre a temperatura do aço. 
	1. Em condições de exploração, como quando o gás de agitação foi desligado e não há sem injeção de oxigênio, o aço resfria em torno de 1 a 2 ° C min-1. 
	2. Para a maioria das adições, cada tonelada adicionada resulta em uma queda de cerca de 5 ° C.
	
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COMPOSIÇÃO
	3. Oxidação de fósforo e silício é altamente exotérmica e produz cerca de 26 MJ / tonelada por 0,1% por tonelada de metal quente oxidado, o equivalente a quase 3 ° C / tonelada por 0,1%. 
	4. Oxidação do carbono é também exotérmica e produz cerca de 13 MJ / tonelada por 0,1% oxidada, o equivalente a cerca de 1,4 ° C tonelada / por 0,1%.
	
	5. Aumentar ao temperatuda do ferro gusa ou a do aço requer 9,0 ou 9,4 MJ / tonelada.
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COMPOSIÇÃO
CÁLCULO DA TEMPERATURA DE LIQUIDUS:
	A temperatura de Liquidus é extramente dependente da composição.
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COMPOSIÇÃO
ESTÁGIOS DO PROCESSO:
1.	OXIDAÇÃO DO SILÍCIO: Durante o primeiro terço o do Si é oxidado, juntamente com um pouco de Fe. Uma boa prática é aumentar o teor de FeO e obter uma boa formação de escórias no início , e em seguida estabilizá-lo, abaixando a lança até que a espuma pare de subir. É também durante este período que a maioria dos P e Mn são oxidados. O restante da oxigênio fornecido reage com o carbono.
2.	DESCARBURAÇÃO COMPLETA: Em condições normais, todo o oxigênio reage com o carbono fornecido. No entanto, se a lança estiver posicionada muito alta, uma parte do oxigênio vai oxidar Fe. Por outro lado, quando a lança esta muito baixa, o FeO previamente formado é reduzida e o oxigênio reage com C.
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COMPOSIÇÃO
3.	PERÍODO DE DIFUSÃO DO CARBONO No final do processo, quando o teor de carbono é inferior a 0,8% C, a taxa descarburação diminui substancialmente, e agora está cada vez mais limitada pela difusão do carbono no aço.
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INTERFACE COM O USUÁRIO
Durante a simulação o usuário tem acesso a diversas variáveis como: Composição do aço ao longo do tempo, Composição da escória ao longo do tempo, fazer adições e etc.
-	Ao final da operação, é possível ter uma análise destas variáveis.
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RELACIONAMENTO CIENTIFICO
CÁLCULO DAS ADIÇÕES:
	Escória, sucata e adições de minério de ferro são feitas por  uma variedade de razões: 	*Para ajustar a temperatura do metal líquido 	
		*Para ajustar a composição do metal líquido 	
		*Para alterar a composição da escória e, assim, suas 		 propriedades
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RELACIONAMENTO CIENTÍFICO
Através da fórmula abaixo é possível determinar o quanto deve ser adicionado ao banho de um elemento. para se atingir determinada porcentagem deste no total:
-	Através da fórmula abaixo é possível determinar o pickup de outros elementos:
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RELACIONAMENTO CIENTÍFICO
-	TEMPO DE MISTURA:
	Nota-se que a adição não resulta em mudanças instantâneas para a composição do aço. Na simulação, é importante deixar um tempo para que as adições derretam e dissolvam, observando as seguintes tendências:
 * Adições de sucata dissolvem mais rapidamente do que as outras
	
	* O sopro de oxigênio acelera o processo de dissolução, pois a reações de oxidação acrescenta calor ao sistema. 
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RELACIONAMENTO CIENTÍFICO
-REAÇÕES IMPORTANTES:
	A carga de ferro gusa é refinada por reações de oxidação rápida em contato com a injeção de oxigênio e outros elementos no banho. As três reações mais importantes são:
	
	
	A reação de CO em CO2 é apenas parcial, ou seja, apenas uma parte do presente CO oxida em CO2, estes produtos de reação gasosos  são evacuados através do exaustor. A relação CO2 / (CO + CO2) de PCR.
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RELACIONAMENTO CIENTÍFICO
Outras reações importantes são:
	Esses óxidos formados se combinam com cal e dolomita, para formar a escória, que flutua na superfície do banho de metal. A composição da escória é de extrema importância, uma vez que controla diferentes propriedades.
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RELACIONAMENTO CIENTIFICO
- 	Parâmetros como a distribuição de fósforo, enxofre e silício no banho podem ser controlados pela escória.
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FIM