[en] DRI CARBURIZATION IN THE REDUCTION ZONE OF A MIDREX FURNACE

• Main Author: JAFET ISIDORO CARPIO VERA
• Other Authors: JOSE CARLOS D ABREU
• Language: pt
• Published: MAXWELL 2005
• Subjects: [pt] PROCESSO MIDREX; [en] MIDREX PROCESS; [pt] CARBURIZACAO; [en] CARBURIZATION; [pt] FERRO ESPONJA; [en] DRI; [pt] PELOTAS DE FERRO; [en] PELLETS
• Online Access: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=7597@1; https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=7597@2; http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.7597

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