BR112019014620A2 - método de desfosforação de ferro fundido - Google Patents
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Abstract
a presente invenção refere-se a um método de desfosforação de ferro fundido com o qual é possível melhorar a eficiência de desfosforação de ferro fundido. esse método de desfosforação de ferro fundido é realizado adicionando-se um agente de refino de desfosforação ao ferro fundido, em que o agente de refino de desfosforação compreende um agente de desfosforação à base de cal em que a soma do volume de poro total de microporos que tem um diâmetro de poro está dentro da faixa de 0,1 a 0,2 µm é pelo menos 0,1 ml/g e em que r-co2 é responsável por pelo menos 1% em massa.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO DE DESFOSFORAÇÃO DE FERRO FUNDIDO.
CAMPO DA TÉCNICA [0001] A presente invenção refere-se a um método de desfosforação de metal quente com o qual é possível melhorar a eficiência de desfosforação.
ANTECEDENTES DA TÉCNICA [0002] Atualmente, visto que os requisitos de qualidade para materiais de aço estão se tornando cada vez mais rigorosos, existe uma demanda para diminuir a quantidade de elementos de impurezas tipificados por fósforo e enxofre. Para atender a tal requisito, geralmente, um tratamento de desfosforação é realizado no estágio de metal quente em um processo de fabricação de aço. Esse tratamento de desfosforação é realizado pela adição, ao metal quente, de uma fonte de oxigênio como oxigênio gasoso ou óxidos de ferro sólido como um agente de desfosforação para oxidar fósforo no metal quente através do uso de oxigênio nos agentes de desfosforação para formar um óxido (P2O5) e permitindo-se entulho (entulho para 0 refino de desfosforação) para absorver 0 óxido de fósforo gerado.
[0003] Como um agente de refino de desfosforação usado para formar entulho para 0 refino de desfosforação, um agente de 0 refino de desfosforação à base de cal é geral mente usado. Atualmente, existe uma demanda para diminuir a quantidade de entulho formada em um processo de produção de aço do ponto de vista de medidas de conservação ambiental. Visto que 0 tratamento de desfosforação do metal quente é realizado a uma temperatura baixa que é vantajosa para uma reação de desfosforação, é possível realizar esse tratamento com uma quantidade comparativamente pequena de entulho a ser formada. Exemplos de um método para realizar tal tratamento de desfosforação de metal quente incluem um em que um agente de refino
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2/25 de desfosforação é adicionado ao metal quente em um conversor enquanto o oxigênio gasoso é fornecido usando-se um método de sopro de topo e um em que um agente de desfosforação ou uma combinação de um agente de desfosforação e um agente de refino de desfosforação é soprada em metal quente em um carro torpedo ou em um cadinho de metal quente, e é usado um método apropriado para o equipamento e ambiente de uma usina de aço.
[0004] A Literatura de Patente 1 revela um método de desfosforação de metal quente no qual a eficiência de desfosforação é melhorada usando-se fluxos com base em CaF2 como fluorita como um agente para promover a formação de entulho de um agente de refino de desfosforação para melhorar a fluidez de entulho para o refino de desfosforação. No entanto, atualmente, visto que há uma tendência de fortalecimento dos padrões de controle para a quantidade de flúor eluído a partir do entulho do ponto de vista da conservação ambiental, é necessário minimizar a concentração de flúor em entulho para o refino de desfosforação. Portanto, há uma forte demanda por desenvolver um método para realizar um tratamento de desfosforação em metal quente com alta eficiência sem usar fluxos com base em CaF2, como fluorita.
[0005] Como exemplo de um método para realizar a desfosforação sem usar fluxos com base em CaF2 como a fluorita, a Literatura de Patente 2 revela um método para melhorar a capacidade de descarga de entulho após um tratamento de desfosforação, no qual o ponto de fusão do entulho formado é diminuído com o uso de um vaso do tipo conversor, usando-se fluxos para a desfosforação que não contém substancialmente flúor e formando-se entulho após um tratamento de desfosforação ter sido realizado conforme descrito abaixo.
[0006] 1. Quando um tratamento de desfosforação é realizado em metal quente, a basicidade do entulho, que é definida como a razão de concentração de massa de CaO para SÍO2 no entulho, após um trata
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3/25 mento de desfosforação foi controlada para ser de 2,5 ou mais e 3,5 ou menos.
[0007] 2. A temperatura do metal quente após um tratamento de desfosforação foi controlada para ser de 1320Ό ou mais e 1380 Ό ou menos.
[0008] 3. A concentração de T.Fe em entulho após um tratamento de desfosforação foi controlada para ser de 5% em massa ou mais, controlando-se a taxa de fluxo de um gás fornecido usando-se um método de sopro de fundo de 0,18 Nm3/min por tonelada de metal quente ou menos durante o período de tempo a partir de quando menos de 60% do tempo total de sopro tiver decorrido até a finalização do sopro. [0009] A Literatura de Patente 3 revela um método para realizar desfosforação, no qual um tratamento de desfosforação é realizado conforme descrito abaixo, quando o metal quente é submetido a um tratamento de desfosforação por adição de fluxos para desfosforação, fornecendo-se oxigênio gasoso usando-se uma agitação de sopro de topo e de sopro de fundo.
[0010] 1. A potência de agitação de sopro de fundo é controlada para ser de 1,0 kW/t ou mais.
[0011] 2. A basicidade ((% em massa CaO)/(% em massa de
S1O2)) de entulho depois do tratamento ter sido controlado é de 0,6 ou mais e 2,5 ou menos.
[0012] 3. A quantidade de fluxos para a desfosforação carregada e/ou a quantidade de gás fornecido usando-se um sopro de fundo é controlada de modo que a temperatura do ponto final do tratamento seja de 1250Ό ou maior e de 1400Ό ou menor.
[0013] A Literatura de Patente 4 revela um método para realizar um tratamento de desfosforação no qual fluxos para desfosforação que contêm principalmente fontes de CaO são adicionados a metal quente em um conversor e oxigênio gasoso é soprado para a superfí
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4/25 cie de banho do metal quente através de uma lança de sopro de topo, conforme descrito abaixo.
[0014] 1. A taxa de fornecimento de gás oxigênio através da lança de topo é controlada para ser de 1,5 Nm3/(min . t de metal quente) a 5,0 Nm3/(min-t de metal quente).
[0015] 2. Pós e fluxos granulares para desfosforação são soprados através da lança de sopro de topo sobre a superfície de banho do metal quente, de modo que pelo menos parte dos fluxos para desfosforação seja soprada sobre um ponto quente, que é formado na superfície de banho do metal quente, como resultado do gás oxigênio a ser soprado sobre o mesmo.
[0016] 3. A basicidade ((% em massa de CaO)/(% em massa de
S1O2)) de entulho após 0 tratamento ter sido realizado é controlada para ser 1,0 ou mais e menos que 2,5.
[0017] A Literatura de Patente 5 revela um método para realizar um tratamento de desfosforação, conforme descrito abaixo.
[0018] 1. O metal quente é submetido a um tratamento de desfosforação adicionando-se óxidos de ferro acima da superfície de banho do metal quente que é mantido em um vaso de metal quente e soprando-se um agente de refino de desfosforação no metal quente sob a superfície de banho.
[0019] 2. Os óxidos de ferro são adicionados de maneira que uma área de sobreposição entre a região de carregamento de óxido de ferro na superfície de banho do metal quente e a região de sopro do agente de refino de desfosforação na superfície de banho do metal quente seja 40% ou mais da área da região de estouro.
LISTA DE CITAÇÕES
LITERATURA DE PATENTE [0020] PTL 1: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada número JP 8-3611
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5/25 [0021] PTL 2: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada número JP 2008-106296 [0022] PTL 3: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada número JP 7-70626 [0023] PTL 4: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada número JP 2008-266666 [0024] PTL 5: Publicação de Pedido de Patente Não Examinada número JP 2001-288507
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
PROBLEMA DA TÉCNICA [0025]
Embora seja possível diminuir significativamente a quantidade de fluxos com base em CaF2 usados usando-se os métodos re velados na Literatura de Patente 2 a Literatura de Patente 5, conforme descrito acima, há uma diminuição na taxa de desfosforação comparada com o caso em que fluxos com base em CaF2 são usados. Ou seja, no caso dos métodos revelados na Literatura de Patente 2 a Literatura de Patente 5, há espaço para melhoria a partir do ponto de vista de realizar eficientemente a desfosforação em metal quente. A presente invenção foi completada em vista da situação descrita acima, e um objetivo da presente invenção é fornecer um método de desfosforação de metal quente com o qual é possível melhorar a eficiência da desfosforação de metal quente.
SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA [0026] As características da presente invenção para resolver tais problemas são as seguintes.
[0027] (1) Um método de desfosforação de metal quente, sendo que o método inclui adicionar um agente de refino de desfosforação ao metal quente, em que o agente de refino de desfosforação contém um agente de desfosforação à base de cal que tem microporos com um diâmetro de 0,1 pm ou mais e 2,0 pm ou menos em um volume total
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6/25 de 0,1 ml_/g ou mais e um R-CO2 de 1% em massa ou mais.
[0028] (2) O método de desfosforação de metal quente, de acordo com 0 item (1), no qual 0 agente de refino de desfosforação contém ο agente de desfosforação à base de cal em uma quantidade de 50% em massa ou mais.
[0029] (3) O método de desfosforação de metal quente, de acordo com 0 item (1), no qual 0 agente de refino de desfosforação consiste apenas no agente de desfosforação à base de cal.
EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO [0030] No caso do método de desfosforação de metal quente, de acordo com a presente invenção, é usado um agente de desfosforação à base de cal com um volume total de microporos dentro de uma faixa predeterminada e um teor de R-CO2 dentro de uma faixa específica. Usando-se tal agente de desfosforação à base de cal, é possível produzir 0 efeito de resfriamento de um ponto quente e 0 efeito de promover a dissolução de CaO em entulho, 0 que resulta em uma melhoria na eficiência da desfosforação de metal quente.
BREVE DESCRIÇÃO DO DESENHO [0031] A Figura 1 é um diagrama esquemático seccional que ilustra um estado em que metal quente é submetido a um tratamento de desfosforação usando-se um conversor.
DECRIÇÃO DAS MODALIDADES [0032] Os presentes inventores revelaram que é possível melhorar a eficiência da desfosforação do metal quente usando-se um agente de desfosforação à base de cal com microporos, cada um com um diâmetro de 0,1 pm ou mais e 2,0 pm ou menos, em um volume total de 0,1 mL/g ou mais e um R-CO2 de 1% em massa ou mais, que resulta na conclusão da presente invenção. A seguir, 0 método de desfosforação de metal quente, de acordo com a presente invenção, será descrito de acordo com modalidades que são implementadas usando-se
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7/25 um vaso de reação do tipo conversor que tem uma ventaneira de sopro de fundo. No entanto, o método de desfosforação de metal quente, de acordo com a presente invenção pode ser usado não apenas por um vaso de reação como um conversor, mas também um vaso de transporte de metal quente como um carro torpedo ou um cadinho de metal quente.
[0033] A Figura 1 é um diagrama esquemático seccional que ilustra um estado em que metal quente é submetido a um tratamento de desfosforação usando-se um conversor. Um vaso de reação 10 é um vaso de reação do tipo conversor. O vaso de reação 10 tem um corpo principal de vaso 12, que retém o metal quente 20 e uma lança de sopro de topo 14, através da qual uma fonte de oxigênio gasoso 24 como gás oxigênio, uma fonte de oxigênio sólido 26 como óxidos de ferro e um agente de refino de desfosforação 28 são adicionados ao metal quente 20. Um orifício de torneira de metal quente 16, através do qual o metal quente 20 é drenado após um tratamento de desfosforação ser realizado, está disposto no lado lateral do corpo principal do vaso 12. As ventaneiras de sopro de fundo 18, através das quais um gás inerte 30 é soprado para o metal quente 20, estão dispostas no fundo do corpo principal do vaso 12. O metal quente 20, que é preso no corpo principal do vaso 12, pode ser metal quente, que foi drenado de um alto-forno, ou metal quente que foi drenado a partir de um alto-forno e submetido a um tratamento de desiliconização soprando-se oxigênio sobre o metal quente na casa de ferro fundido de um alto-forno, em um vaso de transporte de metal quente ou em um conversor.
[0034] A fonte de oxigênio gasoso 24 tal como gás oxigênio, a fonte de oxigênio sólido 26 tal como óxidos de ferro (mais adiante nesse documento, a fonte de oxigênio gasoso 24 e a fonte de oxigênio sólido 26 também serão coletivamente denominadas fontes de oxigênio) e um agente de refino de desfosforação 28 são adicionados através da
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8/25 lança de sopro de topo 14 ao metal quente 20, que foi drenado de um alto-forno e mantido no vaso de reação 10. Ao adicionar as fontes de oxigênio ao metal quente 20 através da lança de sopro de topo 14, o fósforo no metal quente 20 é oxidado para formar óxidos de fósforo.
[0035] Como resultado dos óxidos de fósforo transferidos para o entulho 22 para o refino de desfosforação (mais adiante nesse documento, o entulho 22 para o refino de desfosforação será também denominado entulho 22) formado a partir dos agentes de refino de desfosforação 28, que foram adicionados através da lança de sopro de topo 14 e semelhantes, um tratamento de desfosforação é realizado no metal quente 20. Em seguida, o tratamento de desfosforação é terminado parando-se a adição das fontes de oxigênio através da lança de sopro de topo 14, depois de realizar um tratamento de desfosforação de modo a que a concentração de fósforo do metal quente 20 fique dentro da faixa alvo, adicionando-se fontes de oxigênio através da lança de sopro de topo 14 em uma quantidade, que é calculada a partir da concentração determinada de fósforo do metal quente 20 drenado de um alto-forno, a eficiência de oxigênio de desfosforação obtida empiricamente das fontes de oxigênio e a concentração de fósforo alvo do metal quente 20 após o tratamento de desfosforação foi realizado.
[0036] No método de desfosforação de metal quente, de acordo com a presente modalidade, o agente de refino de desfosforação 28 que contém o agente de desfosforação à base de cal que tem microporos com um diâmetro de 0,1 μιτι ou mais e 2,0 μιτι ou menos em um volume total de 0,1 mL/g ou mais entre microporos, o agente de desfosforação à base de cal e um R-CO2 de 1% em massa ou mais é usado. Exemplos de um agente de refino de desfosforação 28 que não 0 agente de desfosforação à base de cal que tem microporos com um diâmetro de 0,1 μιτι ou mais e 2,0 μιτι ou menos em um volume total
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9/25 de 0,1 ml_/g ou mais e um R-CO2 de 1 % em massa ou mais incluem ferrita de cálcio e aluminato de cálcio.
[0037] Devido à cal ter um diâmetro de microporos dentro da faixa descrita acima, visto que existe uma melhoria física na molhabilidade entre 0 metal quente e 0 agente de refino, a penetração do metal quente nos microporos na superfície do agente de refino é promovida. Com isso, visto que há um aumento na área de uma superfície de contato do agente de refino com 0 metal quente, a desintegração da CaO descrita a seguir é promovida, 0 que resulta em uma melhoria na eficiência de desfosforação. Além disso, quanto maior a quantidade de cal com microporos com um diâmetro de 0,1 μτη ou mais e 2,0 μτη ou menos, maior é a promoção da formação de entulho. Quanto maior 0 volume total de microporos, maior a promoção da formação de entulho e maior a melhoria na eficiência de desfosforação. Portanto, não é necessário definir um limite superior do volume total de microporo. No caso em que um agente de refino de desfosforação 28 é adicionado ao metal quente 20, visto que 0 CaO se desintegra devido à geração de gás CO2 que é expresso na equação química (1) abaixo em um agente de desfosforação à base de cal contido no agente de refino de desfosforação 28, a dissolução de CaO no entulho 22 é promovida.
CaCOs -> CaO + CO2 (1) [0038] A distribuição do diâmetro de microporo do agente de desfosforação à base de cal foi determinada usando-se 0 seguinte método. Depois de ter realizado a secagem isotérmica em cal a uma temperatura de 1200 por 4 horas como pré-tratamento, a distribuição de microporos na faixa de 0,0036 μτη a 200 μτη é determinada usando-se uma técnica de intrusão de mercúrio com um AutoPore IV 9520, produzido pela Micromerities Corp., para calcular uma curva de volume de microporos integrada. A partir desta curva de volume de microporos integrada, foi calculado 0 volume total de microporos com um diâmetro
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10/25 de 0,1 μιη ou mais e 2,0 pm ou menos. O diâmetro dos microporos foi calculado usando-se a equação (2) abaixo, ou seja, a equação de Washburn.
Ρχϋ = -4χσχ cosO (2) [0039] Na equação (2) acima, P denota pressão (Pa), D denota diâmetro de microporo (pm), σ denota a tensão de superfície de mercúrio (= 0,000048 N/m (480 dinas/cm)), e Θ denota o ângulo de contato entre mercúrio e uma amostra (= 140°).
[0040] R-CO2 é um valor que representa 0 teor de CO2 (% em massa) devido ao CaCCb remanescente em cal viva, e a quantidade de CaCCh diminui com um aumento no grau de cozimento, 0 que resulta em uma diminuição no R-CO2. R-CO2 foi calculado determinando-se a concentração de C na cal usando-se um analisador de carbono-enxofre em sólido (analisador CS) e convertendo-se a concentração de C em uma quantidade de CO2. Quando 0 agente de refino de desfosforação 28 é adicionado ao metal quente 20, é preferível que 0 agente de refino de desfosforação 28 seja adicionado à mesma posição na superfície de banho do metal quente conforme àquela a qual a fonte de oxigênio gasoso 24 é adicionada. Ou seja, visto que a reação expressa na equação química (1) acima é uma reação endotérmica, a reação é efetiva para 0 resfriamento de um ponto quente. Quanto menor a temperatura, maior a promoção da reação de desfosforação em perspectivas termodinâmicas. Portanto, a reação de desfosforação é promovida pelo efeito do resfriamento de um ponto quente e 0 efeito de promover a dissolução de CaO no entulho 22 devido ao agente de desfosforação à base de cal. Para aumentar a reatividade do agente de desfosforação à base de cal, aumentando-se a área de superfície do agente de desfosforação à base de cal, é preferível que seja usado um agente de desfosforação à base de cal com um diâmetro médio de partícula de 1 mm ou menos quando 0 agente de desfosforação à ba
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11/25 se de cal é adicionado à superfície de banho do metal quente em conjunto com um gás portador através da lança de sopro de topo 14. O diâmetro médio de partícula é determinado usando-se o seguinte método. Um agente de desfosforação à base de cal de 1 kg foi coletado e classificado usando-se um método de peneira em 13 grupos, ou seja, 0,100 mm ou menos, mais de 0,100 mm e 0,150 mm ou menos, mais de 0,150 mm e 0,212 mm ou menos, mais de 0,212 mm e 0,250 mm ou menos, mais de 0,250 mm e 0,300 mm ou menos, mais de 0,300 mm e 0,355 mm ou menos, mais de 0,355 mm e 0,425 mm ou menos, mais de 0,425 mm e 0,500 mm ou menos, mais de 0,500 mm e 0,600 mm ou menos, mais de 0,600 mm e 0,710 mm ou menos, mais de 0,710 mm e 0,850 mm ou menos, mais de 0,850 mm e 1,000 mm ou menos, e mais de 1,000 mm, e um diâmetro médio de partícula ponderado pela fração de massa foi calculado usando-se a equação (3) abaixo.
[MATEMÁTICA 1]
Σ(«;)
Diâmetro médio de partícula = “-7----- -(3)
Σ () l [0041] Na equação (3) acima, Wi denota a fração de massa de um diâmetro de partícula di, e 0 diâmetro de partícula di denota 0 valor intermediário das redes de peneira.
[0042] No caso em que 0 agente de desfosforação à base de cal é adicionado a partir de cima de um vaso como um conversor, é preferível que seja usado um agente de desfosforação à base de cal com um diâmetro médio de partícula de aproximadamente 5 μιτι a 30 μιτι em que foi adicionado a partir de cima do vaso, porque há uma deterioração significativa no rendimento adicional no caso em que 0 diâmetro médio de partícula é pequeno.
[0043] Um agente de refino de desfosforação 28 preparado mistu
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12/25 rando-se adequadamente a cal viva com um R-CO2 de 2% em massa ou menos de um agente de desfosforação à base de cal com microporos com um diâmetro de 0,1 μιτι ou mais e 2,0 μιτι ou menos em urn total de volume de 0,1 mL/g ou mais e pode ser usado um R-CO2 de 1% em massa ou mais. No entanto, para aumentar 0 efeito de resfriamento de um ponto quente e 0 efeito de promover a dissolução de CaO no entulho 22 devido ao agente de desfosforação à base de cal, é preferível que 0 agente de refino de desfosforação 28 contenha 0 agente de desfosforação à base de cal em uma quantidade de 50% em massa ou mais, e é mais preferível que 0 agente de refino de desfosforação 28 contenha 0 agente de desfosforação à base de cal em uma quantidade de 100% em massa.
[0044] Convencionalmente, no caso em que a concentração de Si no metal quente 20 é 0,4% em massa ou mais, visto que existe um risco de abalo do entulho 28 através de um gargalo do vaso devido à formação de espuma no entulho, é necessário diminuir a taxa de fornecimento de fontes de oxigênio que são adicionadas ao metal quente 20, 0 que resulta em uma diminuição da produtividade. No entanto, no caso do método de desfosforação de metal quente, de acordo com a presente modalidade, visto que a formação de espuma no entulho é inibida pelo efeito de desgaseificação devido ao CO2 ser gerado na reação expressa na equação química (1) acima, não é necessário diminuir a taxa de fornecimento de oxigênio. Portanto, no caso do método de desfosforação de metal quente, de acordo com a presente modalidade, é possível realizar um tratamento de desfosforação sem diminuir a produtividade, mesmo no caso em que 0 metal quente com uma concentração de Si de 0,4% em massa ou mais seja submetido à desfosforação.
[0045] É preferível que a basicidade ((% em massa de CaO)/(% em massa de S1O2)) do entulho 22 após um tratamento de desfosfora
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13/25 ção tenha sido realizada seja aproximadamente 1,8 a 3,5. Não é preferível que a basicidade do entulho 22 após um tratamento de desfosforação tenha sido inferior a 1,8, porque isso resulta na reação de desfosforação de metal quente que é inibida a partir de processamento. Não é preferível que a basicidade do entulho 22 após um tratamento de desfosforação tenha sido superior a 3,5, porque isso resulta em um aumento dos custos de cal sem um aumento na taxa de desfosforação.
[0046] Através da ventaneira de sopro de fundo 18, o gás inerte 30 é soprado para o metal quente 20 para agitar o metal quente 20. Com isso, é possível aumentar ainda mais a eficiência da desfosforação do metal quente 20. Para produzir o efeito de agitar o metal quente 20, é preferível que a taxa de sopro do gás inerte 30 seja de 0,02 Nm3/(min-t de metal quente) ou mais. Por outro lado, não é preferível que o metal quente 20 seja agitado excessivamente forte, porque isso resulta em uma diminuição na concentração de FeO, o que contribui para uma reação de desfosforação, devido a um aumento na taxa de redução em que FeO no entulho 22 é reduzida com C no metal quente. Portanto, é preferível que a taxa de sopro do gás inerte 30 seja de 0,5 Nm3/(min-t de metal quente) ou menos. Embora um exemplo no qual o gás inerte 30 é soprado através da ventaneira de sopro de fundo 18 seja descrito no método de desfosforação de metal quente, de acordo com a presente modalidade, a presente invenção não está limitada a esse exemplo, e oxigênio gasoso pode ser soprado do gás inerte 30 ou junto com o gás inerte 30. O termo tonelada de metal quente na unidade da taxa de insuflação do gás inerte 30 se refere à quantidade de gás inerte 30 insuflado por tonelada de metal quente mantida no vaso de reação 10.
[0047] Conforme a fonte de oxigênio gasoso 24, que é adicionada através da lança de sopro de topo 14, o gás oxigênio (que inclui oxigê
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14/25 nio puro industrial), ar, ar enriquecido com oxigênio, ou um gás misto de gás oxigênio e um gás inerte podem ser usados. É preferível que seja usado gás oxigênio no caso em que o metal quente 20 é submetido a desfosforação. No caso em que o gás oxigênio é usado, há um aumento na taxa de reação de desfosforação em comparação com o caso em que outro tipo de gás é usado. No caso em que o gás misto é usado, é preferível que a concentração de oxigênio do mesmo seja maior do que a do ar para aumentar a taxa de reação de desfosforação.
[0048] Conforme a fonte de oxigênio sólido 26 que é adicionada através da lança de sopro de topo 14, uma fonte de óxido de ferro como minério de ferro, carepas de esmerilhamento, areia de ferro ou pó coletado (pó que contém ferro recolhido de um gás de escape de, por exemplo, um alto-forno, um conversor ou um processo de sinterização) pode ser usada. No método de desfosforação de metal quente, de acordo com a presente modalidade, essas fontes de oxigênio sólido 26 são adicionadas soprando-se sobre a superfície de banho do metal quente 20 através da lança de sopro de topo 14. Com isso, é possível melhorar o potencial de oxigênio do entulho 22 e produzir o efeito de promover a desfosforação devido ao resfriamento do ponto quente.
[0049] Quando as fontes de oxigênio sólido 26 são adicionadas através da lança sopradora 14, é preferível que as fontes de oxigênio sólido 26 sejam adicionadas, através de um sistema de fornecimento diferente de um sistema de fornecimento através do qual a fonte de oxigênio gasoso 24 é adicionada para uma posição na superfície de banho do metal quente 20 que se encontra na proximidade de uma posição na qual a fonte de oxigênio gasoso 24 é soprada.
[0050] No ponto quente, que é uma posição na superfície de banho do metal quente 20 ao qual a fonte de oxigênio gasoso 24 é adicionado, visto que ocorre uma reação de descarbonetação devido à fon
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15/25 te de oxigênio gasoso 24, a temperatura do ponto quente é alta, ou seja, acima de 2.000Ό devido ao calor gerado pela reação de descarbonetação e similares. Por outro lado, quanto menor a temperatura, maior a promoção da reação de desfosforação em perspectivas termodinâmicas. Portanto, uma reação de desfosforação ocorre substancialmente na periferia do ponto quente que está a uma pequena distância do ponto quente e na qual a temperatura é de aproximadamente 1.800Ό ou inferior.
[0051] Portanto, quando as fontes de oxigênio sólido 26 são adicionadas através da lança de sopro superior 14, é preferível que as fontes de oxigênio sólido 26 sejam adicionadas, usando-se um gás portador que tem uma baixa concentração de oxigênio e através de um sistema de fornecimento diferente de um sistema de fornecimento através do qual a fonte de oxigênio gasoso 24 adicionada, a uma posição na periferia do ponto quente no qual a fonte de oxigênio gasoso 24 é soprada. Como resultado da adição de fontes de oxigênio sólido 26, usando-se um gás portador com uma baixa concentração de oxigênio, até uma posição na periferia do ponto quente em que a temperatura é 1800Ό ou inferior, a desfosforação do metal quente é ainda promovida pela boa reatividade de desfosforação das fontes de oxigênio sólido 26 sem que a temperatura da posição seja excessivamente aumentada. Uma razão de distribuição de fósforo (a razão da concentração de fósforo no entulho para a concentração de fósforo no aço fundido) a uma temperatura de 1550Ό, que é um índice para representar a capacidade de desfosforação, é aproximadamente duas vezes maior que a temperatura de 1600Ό como uma estimativa termodi nâmica aproximada.
[0052] Em relação à estrutura da lança de sopro de topo 14 que também tem um sistema de fornecimento diferente de um sistema de fornecimento através do qual a fonte de oxigênio gasoso 24 é adicio
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16/25 nada, é suficiente que a lança tenha pelo menos uma estrutura de tubo duplo na qual um dos dois tubos na estrutura de tubo duplo é usado como o canal de fluxo da fonte de oxigênio gasoso 24 e o outro é usado como o canal de fluxo da fonte de oxigênio sólido 26. Além disso, é suficiente que as várias portas de lança sejam dispostas ao longo da circunferência de um círculo virtual em torno do eixo geométrico central da lança de sopro de topo 14 e que uma porta de lança esteja disposta no eixo geométrico central da lança de sopro de topo 14 e que a fonte de oxigênio gasoso 24 pode ser adicionada através das várias portas de lança dispostas ao longo da circunferência do círculo virtual e a fonte de oxigênio sólido 26 é adicionada através da porta de lança disposta no eixo geométrico central. É mais preferível que a fonte de oxigênio gasoso 24 e a fonte de oxigênio sólido 26 sejam adicionadas de tal maneira, porque isso torna possível adicionar a fonte de oxigênio sólido 26 à posição na superfície de banho que está circundada por vários pontos quentes formados pela adição da fonte de oxigênio gasoso 24 e na qual a temperatura é mantida alta, mas inferior à dos pontos quentes. É também suficiente que as portas de lança plurais sejam dispostas ao longo da circunferência de um círculo virtual em torno do eixo geométrico central da lança de sopro de topo 14 e que a fonte de oxigênio gasoso 24 e a fonte de oxigênio sólido 26 sejam adicionadas alternativamente em diferentes períodos de tempo das várias portas de lança.
[0053] Não é necessário que toda a fonte de oxigênio sólido 26 adicionada ao metal quente 20 seja adicionada à posição na superfície de banho do metal quente que se encontra na vizinhança de uma posição na qual a fonte de oxigênio gasoso 24 é adicionada. No entanto, no caso em que a quantidade da fonte de oxigênio sólido 26 que é adicionada à posição na superfície de banho do metal quente, que está na vizinhança de uma posição à qual a fonte de oxigênio gasoso 24
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17/25 é adicionada, é pequena, existe diminuição da concentração de FeO no entulho 22. Visto que o FeO no entulho 22 contribui para uma reação de desfosforação, há uma diminuição na eficiência de desfosforação no caso em que a concentração de FeO no entulho 22 é diminuída. Para evitar que a concentração de FeO no entulho 22 diminua, é preferível que a fonte de oxigênio sólido 26 com uma quantidade para assegurar uma concentração de FeO predeterminada no entulho 22 seja adicionada à posição na superfície de banho do metal quente que está na vizinhança de uma posição na qual a fonte de oxigênio gasoso 24 é adicionada.
[0054] Por outro lado, é suficiente que o limite superior da quantidade da fonte de oxigênio sólido 26, que é adicionada à posição na superfície de banho do metal quente, que se encontra na vizinhança de uma posição na qual a fonte de oxigênio gasoso 24 é adicionada de modo que a quantidade de calor removido do metal quente 20 não seja excessivamente grande, de acordo com a especificação do equipamento. Por exemplo, no caso em que um tratamento de desfosforação é realizado usando-se um vaso de reação tipo conversor que tem uma capacidade de 100 a 350 toneladas, é preferível que a fonte de oxigênio sólido 26 de 0,1 kg ou mais e 2,0 kg ou menos ou mais preferencialmente, 0,3 kg ou mais e 2,0 kg ou menos, para a fonte de oxigênio gasoso 24 (pureza do gás oxigênio em um estado padrão) de 1 Nm3, que é adicionado à superfície de banho do metal quente, à posição na superfície de banho do metal quente que está na vizinhança de uma posição à qual a fonte de oxigênio gasoso 24 é adicionada.
[0055] Não é preferível que a fonte de oxigênio sólido 26 de menos que 0,1 kg seja adicionada, para a fonte de oxigênio gasoso 24 de 1 Nm3 que é adicionada à superfície de banho do metal quente, para a posição na superfície de banho do metal quente que está na vizinhança de uma posição à qual a fonte de oxigênio gasoso 24 é adicionada,
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18/25 porque isso resulta em uma diminuição na concentração de FeO no entulho 22. Não é preferível que seja adicionada a fonte de oxigênio sólido 26 de mais que 2,0 kg, para a fonte de oxigênio gasoso 24 de 1 Nm3 que é adicionada à superfície de banho do metal quente, na posição na superfície de banho do metal quente que está na vizinhança de uma posição à qual a fonte de oxigênio gasoso 24 é adicionada, porque isso resulta na formação insuficiente de entulho 22 devido a um aumento na quantidade de calor removido através da posição da superfície de banho do metal quente para que a fonte de oxigênio sólido 26 seja adicionada, o que resulta em uma diminuição da eficiência de desfosforação. A fonte de oxigênio sólido que é adicionada a posições diferentes das que a posição na superfície de banho do metal quente que se encontra na vizinhança de uma posição à qual a fonte de oxigênio gasoso 24 é adicionada, pode ser adicionada ao metal quente 20 usando-se um método como a adição do topo acima de um vaso ou um método de injeção.
[0056] Há um aumento na temperatura do metal quente devido ao calor da reação de oxidação no caso em que a fonte de oxigênio gasoso 24 é usada. Existe uma diminuição na temperatura do metal quente no caso em que a fonte de oxigênio sólido 26 é usada, devido ao calor sensível, o calor latente e o calor de decomposição da fonte de oxigênio sólido 26 são maiores do que o calor da reação de oxidação do mesmo. Portanto, a relação entre a quantidade da fonte de oxigênio gasoso 24 usada e a quantidade da fonte de oxigênio sólido 26 usada pode ser ajustada de acordo com a temperatura-alvo do metal quente 20 depois de ter sido realizado um tratamento de desfosforação, enquanto a quantidade da fonte de oxigênio gasoso 24 adicionada e a quantidade da fonte de oxigênio sólido 26 adicionada à posição na superfície de banho do metal quente que se encontra na vizinhança de uma posição à qual a fonte de oxigênio gasoso 24 é adicionada es
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19/25 tão dentro das faixas descritas acima.
[0057] É preferível que a quantidade da fonte de oxigênio sólido 26 adicionada à posição na superfície de banho do metal quente que está na vizinhança de uma posição à qual a fonte de oxigênio gasoso 24 é adicionada seja controlada de modo que a concentração de FeO no entulho 22 seja de 10% em massa ou mais e 50% em massa ou menos. Com isso, é possível aumentar a eficiência de desfosforação do metal quente 20. É mais preferível que a concentração de FeO no entulho 22 seja controlada para ser 10% em massa ou mais e 30% em massa ou menos, porque isso resulta em um aumento adicional na eficiência da desfosforação do metal quente 20.
[0058] Embora um exemplo no qual o gás inerte 30 é soprado através da ventaneira de sopro de fundo 18 para agitar o metal quente 20 seja descrito no método de desfosforação de metal quente, de acordo com a presente modalidade, a presente invenção não está limitada a esse exemplo. Por exemplo, no caso em que a desfosforação é realizada no metal quente usando-se um vaso de transporte de metal quente como um carro torpedo ou um cadinho de metal quente, o gás inerte 30 pode ser soprado para o metal quente 20 embora uma lança de injeção imersa no metal quente 20 para agitar o metal quente 20.
EXEMPLOS [0059] Após o metal quente drenado a partir de um alto-forno ter sido dessiliconado em uma casa fundida do alto-forno, o metal quente foi transportado usando-se um cadinho de metal quente com capacidade de 250 toneladas, submetida a dessulfuração usando-se um método de agitação mecânica e, em seguida, submetido a um tratamento de desfosforação usando-se uma lança de sopro de topo em um conversor.
[0060] Conforme uma fonte de oxigênio sólido, areia de ferro que tem um diâmetro médio de partícula de 500 pm foi adicionada em uma
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20/25 quantidade de 10 kg/(tonelada de metal quente). Essa areia de ferro foi adicionada através de uma lança de sopro de topo com um gás portador e adicionada a partir do topo, ou seja, a partir de uma tremonha acima do vaso. Conforme uma fonte de oxigênio gasoso, o oxigênio foi adicionado através de uma lança de sopro de topo a uma taxa de fornecimento de oxigênio de 25.000 Nm3/h. Conforme um agente de refino de desfosforação, um agente de refino de desfosforação que tem um diâmetro médio de partícula de 2 mm ou menos foi adicionado através do sistema de fornecimento da fonte de oxigênio gasoso em uma quantidade de 10 kg/(tonelada de metal quente).
[0061] O diâmetro médio de partícula do agente de refino por desfosforação foi determinado usando-se o método seguinte. O agente de refino de desfosforação foi coletado em uma quantidade de 1 kg e classificado usando-se um método de peneira em 13 grupos, ou seja, 0,100 mm ou menos, mais de 0,100 mm e 0,150 mm ou menos, mais de 0,150 mm e 0,212 mm ou menos, mais de 0,212 mm e 0,250 mm ou menos, mais de 0,250 mm e 0,300 mm ou menos, mais de 0,300 mm e 0,355 mm ou menos, mais de 0,355 mm e 0,425 mm ou menos, mais de 0,425 mm e 0,500 mm ou menos, mais de 0,500 mm e 0,600 mm ou menos, mais de 0,600 mm e 0,710 mm ou menos, mais de 0,710 mm e 0,850 mm ou menos, mais de 0,850 mm e 1,000 mm ou menos, e mais de 1,000 mm, e um diâmetro médio de partícula ponderado pela fração de massa foi calculado usando-se a equação (3) acima. Antes de iniciar a desfosforação, foi controlada a concentração de Si no metal quente para 0,15% em massa, foi controlada a concentração de C para 4,5% em massa, foi controlada a basicidade do entulho para 2,0 e a razão entre a quantidade de CaO e a quantidade de oxigênio, ou seja, CaO/O foi controlada para ser 1,5 (kg/Nm3).
[0062] Na Tabela 1, o teor (% em massa) de um agente de desfosforação à base de cal, os volumes totais (mL/g) de microporos com um
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21/25 diâmetro de 0,1 μιτι ou mais e 2,0 μιτι ou menos do agente de desfosforação à base de cal, e o teor (% em massa) de R-CO2 nos agentes de refino de desfosforação usados nos Exemplos Comparativos 1 a 6 e nos Exemplos 1 a 28, a concentração de fósforo (% em massa) do metal quente antes de um tratamento de desfosforação foi realizada, a concentração de fósforo (% em massa) do metal quente após um tratamento de desfosforação foi realizada, a razão de desfosforação (%) e a temperatura do ponto final (Ό) são dadas. Conforme um agente de refino de desfosforação diferente do agente de desfosforação à base de cal descrito acima, foi usado ferrita de cálcio. A razão de desfosforação é calculada usando-se a concentração de fósforo do metal quente antes de um tratamento de desfosforação foi realizada, a concentração de fósforo do metal quente após um tratamento de desfosforação foi realizada e a equação (4) abaixo.
[MATEMÁTICA 2] concentração de fósfo- concentração de fósforo razão de ro antes de desfosfo- - depois de desfosforação (% desfosfo- = ração (% em massa) em massa) x100...(4) ração (%) concentração de fósforo antes de desfosforação (% em massa)
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TABELA 1
| Agente de refino de desfosforação | Composição química de metal quente | Temperatura | |||||
| Agente de desfosforação à base de cal | Antes da desfosforação | Depois da desfosforação | Razão de desfosforação | Temperatura de ponto de extremidade | |||
| Teor de agente de desfosforação à base de cal (% em massa) | volume total de microporos que tem um diâmetro de 0,1 pm a 2,0 μιτι (mL/g) | R-CO2 (% em massa) | Concentração de fósforo (% em massa) | Concentração de fósforo (% em massa) | (%) | (°C) | |
| Exemplo Comparativo 1 | 50 | 0,33 | 0,2 | 0,124 | 0,055 | 56 | 1380 |
| Exemplo Comparativo 2 | 50 | 0,05 | 10,0 | 0,120 | 0,052 | 57 | 1365 |
| Exemplo Comparativo 3 | 70 | 0,33 | 0,2 | 0,124 | 0,052 | 58 | 1378 |
| Exemplo Comparativo 4 | 70 | 0,34 | 0,8 | 0,121 | 0,047 | 61 | 1375 |
| Exemplo Comparativo 5 | 70 | 0,01 | 19,0 | 0,124 | 0,052 | 58 | 1358 |
| Exemplo Comparativo 6 | 70 | 0,05 | 20,0 | 0,125 | 0,050 | 60 | 1357 |
| Exemplo 1 | 50 | 0,21 | 20,0 | 0,125 | 0,038 | 70 | 1359 |
| Exemplo 2 | 50 | 0,41 | 10,0 | 0,121 | 0,037 | 69 | 1361 |
| Exemplo 3 | 50 | 0,40 | 20,0 | 0,123 | 0,038 | 69 | 1348 |
| Exemplo 4 | 70 | 0,33 | 2,0 | 0,122 | 0,040 | 67 | 1372 |
| Exemplo 5 | 70 | 0,35 | 5,0 | 0,124 | 0,036 | 71 | 1365 |
| Exemplo 6 | 70 | 0,34 | 14,0 | 0,123 | 0,038 | 69 | 1358 |
| Exemplo 7 | 70 | 0,35 | 21,0 | 0,121 | 0,034 | 72 | 1350 |
| Exemplo 8 | 70 | 0,35 | 29,0 | 0,122 | 0,039 | 68 | 1348 |
| Exemplo 9 | 70 | 0,34 | 33,0 | 0,124 | 0,040 | 68 | 1358 |
| Exemplo 10 | 70 | 0,34 | 39,0 | 0,125 | 0,041 | 67 | 1343 |
| Exemplo 11 | 70 | 0,12 | 20,0 | 0,124 | 0,043 | 65 | 1356 |
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23/25
| Exemplo 12 | 70 | 0,19 | 21,0 | 0,125 | 0,043 | 66 | 1354 |
| Exemplo 13 | 70 | 0,25 | 19,0 | 0,124 | 0,041 | 67 | 1358 |
| Exemplo 14 | 70 | 0,34 | 19,0 | 0,126 | 0,035 | 72 | 1356 |
| Exemplo 15 | 70 | 0,51 | 20,0 | 0,123 | 0,034 | 72 | 1355 |
| Exemplo 16 | 70 | 0,70 | 21,0 | 0,125 | 0,034 | 73 | 1353 |
| Exemplo 17 | 100 | 0,35 | 1,1 | 0,120 | 0,029 | 76 | 1371 |
| Exemplo 18 | 100 | 0,33 | 1,9 | 0,122 | 0,027 | 78 | 1370 |
| Exemplo 19 | 100 | 0,35 | 5,0 | 0,123 | 0,025 | 80 | 1361 |
| Exemplo 20 | 100 | 0,34 | 14,0 | 0,125 | 0,023 | 82 | 1353 |
| Exemplo 21 | 100 | 0,35 | 21,0 | 0,121 | 0,021 | 83 | 1355 |
| Exemplo 22 | 100 | 0,35 | 29,0 | 0,124 | 0,020 | 84 | 1341 |
| Exemplo 23 | 100 | 0,12 | 20,0 | 0,120 | 0,024 | 80 | 1346 |
| Exemplo 24 | 100 | 0,19 | 21,0 | 0,131 | 0,023 | 82 | 1344 |
| Exemplo 25 | 100 | 0,25 | 19,0 | 0,132 | 0,022 | 83 | 1341 |
| Exemplo 26 | 100 | 0,31 | 19,0 | 0,129 | 0,021 | 84 | 1340 |
| Exemplo 27 | 100 | 0,51 | 20,0 | 0,121 | 0,019 | 84 | 1342 |
| Exemplo 28 | 100 | 0,70 | 21,0 | 0,117 | 0,016 | 86 | 1343 |
[0063] Nos exemplos comparativos 1 a 6, foi realizado um tratamento de desfosforação usando-se um agente de refino de desfosforação que contém um agente de desfosforação à base de cal com microporos com um diâmetro de 0,1 μτη ou mais e 2,0 μτη ou menos em um volume total menor que 0,1 mL/g ou um agente de refino de desfosforação que contém um agente de desfosforação à base de cal com um R-CO2 menor que 1% em massa. Nos Exemplos 1 a 28, foi realizado um tratamento de desfosforação usando-se agentes de refino de desfosforação que contêm um agente de desfosforação à base de cal com microporos com um diâmetro de 0,1 μτη ou mais e 2,0 μτη ou menos em um volume total de 0,1 mL/g ou mais e um R-CO2 de 1% em massa ou mais. As razões de desfosforação dos Exemplos Comparativos 1 a 6 foram inferiores às dos Exemplos 1 a 28. A partir desse fato, esclarece-se que, com 0 uso de agentes de refino de desfosforação que contêm um agente de desfosforação à base de cal com microporos com diâmetro de 0,1 μτη ou mais e 2,0 μτη ou menos em um volu
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24/25 me total de 0,1 ml_/g ou mais e R-CO2 de 1% em massa ou mais em uma quantidade de 50% em massa ou mais, é possível melhorar a razão de desfosforação de metal quente.
[0064] Nos Exemplos 17 a 28, os agentes de refino de desfosforação que consistem apenas em um agente de desfosforação à base de cal com microporos com um diâmetro de 0,1 μιτι ou mais e 2,0 μιτι ou menos em um volume total de 0,1 mL/g ou mais e um R-CO2 de 1% em massa ou mais foram usados. As razões de desfosforação dos Exemplos 17 a 28 foram superiores às dos Exemplos Comparativos 1 a 6 e dos Exemplos 1 a 16. A partir desse fato, esclarece-se que existe uma melhoria adicional na eficiência da desfosforação do metal quente no caso de agentes de refino de desfosforação que consiste apenas em um agente de desfosforação à base de cal com microporos com um diâmetro de 0,1 μιτι ou mais e 2,0 μιτι ou menos em um volume total de 0,1 mL/g ou mais e um R-CO2 de 1% em massa ou mais.
[0065] Conforme descrito acima, usando-se um agente de desfosforação à base de cal com microporos com um diâmetro de 0,1 μιτι ou mais e 2,0 μιτι ou menos em um volume total de 0,1 mL/g ou mais e um R-CO2 de 1% em massa ou mais, é possível melhorar a eficiência da desfosforação do metal quente devido ao efeito de resfriar um ponto quente e 0 efeito de promover a dissolução de CaO no entulho. Portanto, pode-se dizer que, realizando-se a desfosforação em metal quente usando-se um agente de refino de desfosforação que contém um agente de desfosforação à base de cal, com 0 qual é possível melhorar a eficiência da desfosforação de metal quente, é possível melhorar a eficiência de desfosforação comparada com 0 caso em que a desfosforação é realizada em metal quente usando-se um agente de refino de desfosforação que não contém tal agente de desfosforação à base de cal.
LISTA DE REFERENCIAS NUMÉRICAS
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25/25 vaso de reação corpo principal de vaso lança de sopro de topo orifício de torneira de metal quente ventaneira de sopro de fundo metal quente entulho fonte de oxigênio gasoso fonte de oxigênio sólido agente de refino de desfosforação gás inerte
Claims (3)
- REIVINDICAÇÕES1. Método de desfosforação de metal quente, caracterizado pelo fato de que compreende adicionar um agente de refino de desfosforação ao metal quente, em que o agente de refino de desfosforação contém um agente de desfosforação à base de cal que tem microporos com um diâmetro de 0,1 pm ou mais e 2,0 pm ou menos em um volume total de 0,1 mL/g ou mais e um R-COz de 1 % em massa ou mais.
- 2. Método de desfosforação de metal quente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o agente de refino de desfosforação contém o agente de desfosforação à base de cal em uma quantidade de 50% em massa ou mais.
- 3. Método de desfosforação de metal quente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o agente de refino de desfosforação consiste apenas no agente de desfosforação à base de cal.
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