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Habilitation Thesis
DOI
10.11606/T.3.2017.tde-01082017-145920
Document
Author
Full name
Marcelo Breda Mourao
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 1997
Committee
Silva, Paulo Sergio Carvalho Pereira da (President)
Adamian, Rupen
Assis, Paulo Santos
Silva Neto, Paulo Pinheiro da
Wolynec, Stephan
Title in Portuguese
Redução de óxidos de ferro por carbono dissolvido em ligas ferro-carbono líquidas.
Keywords in Portuguese
Carbono dissolvido
Fusão-redução
Ligas metálicas
Redução de óxidos de ferro
Redução em fase líquida
Abstract in Portuguese
Estudou-se a redução de óxidos de ferro por carbono contido em ligas ferro-carbono líquidas quando o óxido de ferro é adicionado na forma de pelotas, a temperaturas na faixa 1523 K-1973 K. A técnica experimental empregada para medir tempos de reação foi a de aumento de pressão a volume constante do reator. Em todas as experiências empregou-se cadinhos de grafita, de forma que o banho inicial sempre estava saturado em carbono. As variáveis estudadas foram tipo e peso de óxido, temperatura do ensaio, área externa de óxido, densidade da pelota e área da superfície livre do banho. Foram também realizadas experiências de interrupção da reação para exame de pelotas parcialmente reduzidas, que foram examinadas através de microscopia eletrônica de varredura e análise por dispersão de energia. Verificou-se que o tempo de reação aumenta com o aumento do peso da pelota, e diminui com o aumento da temperatura, com o aumento da área externa do óxido e com o aumento da área da superfície livre do banho, ao passo que a densidade da pelota não afeta este tempo. Pelotas de óxido de ferro contendo óxido de magnésio reagem mais lentamente que aquelas obtidas com óxidos puros. Verificou-se ainda que a variação da velocidade de reação com a temperatura apresenta transição de comportamento a temperaturas em torno do ponto de fusão da wustita, quando o óxido de ferro contém baixo teor de impurezas. A análise dos resultados permitiu que diversos aspectos relacionados à fenomenologia e cinética destas reações fossem esclarecidos.
Title in English
Reduction of iron ore by carbon dissolved in liquid iron-carbon alloys.
Keywords in English
Dissolved carbon
In-bath reduction
Smelting-reduction of iron oxide
Abstract in English
This work is an investigation of the reduction of iron oxides by carbon dissolved in liquid iron-carbon alloys; the iron oxides were added as pellets, in the temperature range 1523 K-1973 K. The experimental technique employed was that of constant volume pressure increase (CVPI). Graphite crucibles were used in all the experiments; in this way the initial bath was carbon satured. The parameters studied were: oxide type and weight, temperature, oxide outer area, free surface area of the bath and pellet´s density. Experiments were also performed in order to obtain partially reduced pellets. The samples obtained were examined through scanning electron microscopy and energy dispersive analysis. It has been determined that the reaction time increases with the increase in the pellet weight and decreases with the increase in temperature, with the increases in the oxide outer area and with the increase in the bath free surface area, whereas the pellet density has no effect on the reaction time. Iron oxide pellets containing magnesium oxide reacts slower then purer pellets. It has also been determined that the effect of temperature on the reaction rate depends on the temperature range: at temperatures below the melting point of wustite the rate is more affected by temperature than above the wustite melting point. Analysis of the obtained results lead to a better understanding of the reaction mechanism.
 
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Publishing Date
2017-09-22
 
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