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Peças de Reposição para Plantas de Cimento: Ligas Resistentes ao Calor para a Linha de Piroprocessamento

A linha de piroprocessamento é o coração térmico de uma planta de cimento, convertendo a farinha crua em clínquer por meio de uma sequência de estágios de pré-aquecimento, calcinação e sinterização onde as temperaturas dos gases variam de 350 graus C no topo da torre do pré-aquecedor a mais de 1 450 graus C na zona de queima do forno rotativo. Cada componente neste circuito — desde tubos mergulhadores de ciclone até peças fundidas de nariz de forno e placas de grelha do resfriador de clínquer — deve suportar alguma combinação de alta temperatura, ciclagem térmica, fluxo de partículas abrasivas e ataque corrosivo de álcalis em fase gasosa. A ATF fabrica peças fundidas para toda a linha de piroprocessamento em ligas resistentes ao calor selecionadas para corresponder às condições térmicas e mecânicas específicas em cada ponto de instalação.

Os componentes de ciclone do pré-aquecedor operam a temperaturas de gás de 350–880 graus C e experimentam erosão contínua pela farinha crua carregada no fluxo de gás a velocidades de 15–25 m/s. Tubos mergulhadores, localizadores de vórtice e placas defletoras são fundidos em ligas austeníticas resistentes ao calor de cromo-níquel. A liga padrão para pré-aquecedor da ATF é uma classe 25Cr-12Ni (ASTM A297 Grau HH) que mantém resistência à oxidação até 1 000 graus C e resiste à corrosão quente induzida por sulfatos e cloretos. Para estágios inferiores de ciclones onde as temperaturas se aproximam de 900 graus C e a condensação de álcalis é mais agressiva, fornecemos fundidos 25Cr-20Ni (HK-30) com teor controlado de silício (1,5–2,0 % Si) para aumentar a resistência à penetração de sulfato alcalino ao longo dos contornos de grão.

As peças fundidas de nariz de forno e componentes da coifa do forno enfrentam as condições térmicas mais extremas da planta de cimento. O anel de nariz e o anel de retenção do forno estão posicionados na interface entre o forno rotativo e o resfriador de clínquer, onde as temperaturas dos gases excedem 1 350 graus C e a temperatura do leito de clínquer atinge 1 450 graus C. A ATF funde esses componentes em liga HK-40 (25Cr-20Ni, 0,40 % C) ou em uma liga proprietária 25Cr-35Ni-Nb com 1,0–1,5 % de nióbio que forma precipitados de NbC para estabilizar a matriz austenítica contra fragilização por fase sigma durante serviço prolongado acima de 900 graus C. Todas as peças fundidas de nariz de forno são fornecidas no estado bruto de fundição sem reparo por solda para preservar a integridade microestrutural.

As placas de grelha do resfriador de clínquer devem remover calor do clínquer a 1 400 graus C enquanto resistem à abrasão de nódulos de clínquer em tombamento e à fadiga térmica do ciclo contínuo de resfriamento por ar. A ATF fabrica placas de grelha em uma classe resistente ao calor 25Cr-12Ni para resfriadores de grelha reciprocantes padrão, e em uma classe 28Cr-15Ni com 2,0 % de tungstênio para resfriadores modernos de alta capacidade onde as temperaturas das placas de grelha rotineiramente excedem 1 100 graus C. As placas de grelha são fundidas por investimento ou em areia com bicos de ar integrais dimensionados para os requisitos específicos de distribuição de ar do resfriador. Cada placa é testada quanto à dureza (tipicamente 200–250 BHN à temperatura ambiente, mantendo estabilidade estrutural em temperatura elevada) e verificada dimensionalmente contra o padrão de encaixes OEM para garantir a intercambiabilidade.

Dutos de subida, dutos de ar terciário e câmaras de entrada do forno estão sujeitos a forte erosão por partículas em temperaturas moderadas (600–900 graus C). A ATF fornece a essas áreas placas de desgaste com revestimento de carbeto de cromo: um substrato de aço carbono com sobreposição depositada por solda alcançando 58–63 HRC. A microestrutura da sobreposição consiste em carbonetos primários de Cr7C3 em uma matriz martensítica, proporcionando resistência excepcional à abrasão por deslizamento. Para transições de dutos geometricamente complexas, fornecemos placas de sobreposição pré-formadas, cortadas a laser e calandradas para corresponder à curvatura do duto, possibilitando instalação por parafusos que elimina a soldagem em campo. A espessura padrão da sobreposição é de 8–10 mm sobre um substrato de 6–8 mm, proporcionando 3 000–5 000 horas de serviço dependendo da carga de poeira e da velocidade.