clases siderurgia reduccion indirecta(ah)
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Ing. Jorge Nicolini Ing. Jorge Nicolini
Proceso de fabricación del acero
Hornos IndustrialesCombustibles
Procesos de ReducciónCoqueríaSinterizaciónAlto horno
72.02 INDUSTRIAS I
Pellets Mineral calibrado y fundentes Alto Horno
CarbónCoquería
Finos de Mineral de Hierro
Finos de Caliza, dolomita, polvo y laminilla
Caliza y Dolomita
Chatarra
Calcinación
SinterizaciónCoquecillo
Coque Metalúrgico
Fundentes
Arrabio Liquido
Convertidor LD
Horno Cuchara
Colada Continua
Desbastes
Flujo General del Proceso IntegradoFlujo General del Proceso Integrado
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Hornos IndustrialesHornos Industriales
Cámara
Quemador
Carga
Descarga
Chimenea
Material Piso / Solera
Hornos IndustrialesHornos Industriales
ClasificaciClasificacióónn::
SegSegúún fuente de energn fuente de energíía ta téérmica: Hornos a Combustirmica: Hornos a Combustióón n –– Hornos ElHornos Elééctricosctricos
SegSegúún principio de funcionamiento: Intermitentes n principio de funcionamiento: Intermitentes –– ContinuosContinuos
SegSegúún la posicin la posicióón relativa del material respecto del combustible o de los n relativa del material respecto del combustible o de los gases y llamas producidos:gases y llamas producidos:
Hornos de carga mixtaHornos de carga mixta
Hornos de calentamiento externo:Hornos de calentamiento externo:
Hornos a llama libreHornos a llama libre
Hornos a vasos cerradosHornos a vasos cerrados
Hornos IndustrialesHornos Industriales
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Hornos IndustrialesHornos Industriales
Hornos IndustrialesHornos Industriales
Hornos IndustrialesHornos Industriales
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Hornos IndustrialesHornos Industriales
Horno de inducción
Crisol
Horno de inducción
Canal
Horno para fusión Eficiencia MedianaFrecuencias :50.... 1000 HZ
Horno para mantenimiento Eficiencia Alta Frecuencias :50 HZ, 60 HZ
Flujo General de Procesos y Productos SiderFlujo General de Procesos y Productos SiderúúrgicosrgicosFlujo General de Procesos y Productos SiderúrgicosFlujo General de Procesos y Productos SiderFlujo General de Procesos y Productos Siderúúrgicosrgicos
El AceroEl Acero:
Es una a leac ión de:
donde e l Carbono se encuentra en una proporción menor al 1,7%.
Una a leación es un producto homogéneo de propiedades metá licas compuesto por dos o mas elementos , uno de los cua les, al menos, debe ser un metal .
E l Carbono determina las propiedades , y por lo tanto, los posibles usos del material.
E l minera l de Hierro se encuentra en la naturaleza en forma de oxido, por lo tanto su convers ión a hie rro puro o metá lico para luego fabricar acero, requie re de un proceso inverso a la oxidación, llamado Reducc ión.
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Flujo General de Procesos y Productos SiderFlujo General de Procesos y Productos Siderúúrgicosrgicos
Esquema de Proceso de ReducciEsquema de Proceso de Reduccióónn
Producto: Arrabio LProducto: Arrabio Lííquidoquido
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DRIVERS TECNOLÓGICOS
•Reducción en costo de capital:– El proceso de fabricación de
acero requiere alto capital en relación al valor agregado a las materias primas.
•Escasez de materias primas:– Se ha pronosticado la
escasez de coque y chatarra en un futuro próximo (no asípara el mineral de hierro)
– La chatarra sería reemplazada por hierro esponja, arrabio y carburo de hierro.
•Cuestiones ambientales:– Grandes presiones para la
reducción de emisiones y reciclado de materiales
– Necesidad de desarrollar procesos de reciclado de polvos de hierro y de baja emisión en comparación con los procesos convencionales
•Demanda del cliente:Los clientes requieren mejoras en:
– Las propiedades del acero– Diseño de productos– Entrega más veloz y confiable
FUTURO DE LAS TECNOLOGÍAS SIDERÚRGICAS
Reducción directa:Uso de carbón y mineral de hierro en forma directa eliminará la necesidad de uso de coques y procesos de aglomeración, reduciendo así el capital requerido y contribuyendo a los fines ecológicos descriptos.
Procesos de reciclado de óxidos:Estos procesos reducirán el impacto ambiental, pudiendo realizarse directamente en el horno o tratado en dispositivos separados.
Purificación de chatarra:Utilizando materiales vírgenes, incluyendo procesos basados en carbón, lo que permitirá reducir el impacto de la escasez futura de chatarra.
Procesos de fusión avanzados:Combinando energía eléctrica y de combustibles fósiles, precalentamiento de chatarra y combustión posterior, lo cual permitiráreducir el consumo de energía y aumentar la productividad.
Procesos de colada avanzadosReducirán costos de capital, costos operativos y tiempos de proceso
CLASIFICACIÓN DE COMBUSTIBLES
GAS DE ALTO HORNO 900 Kcal/Nm3
GAS DE GASÓGENO 1300 Kcal/Nm3ARTIFICIALES
GAS DE HORNO DE COQUE 4500 Kcal/Nm3
GAS NATURAL 10000 Kcal/Nm3NATURALES
GASEOSOS
PRODUCTOS DESTILACIÓN PETRÓLEO 10000 Kcal /Kg
ALCOHOLESARTIFICIALES
ALQUITRÁN DE HULLA 8500 - 9000 Kcal/Kg
PETRÓLEO 10000 Kcal/KgNATURALES
LÍQUIDOS
BITUMINOSOS 7000 – 7500 Kcal/Kg
LIGNITO 5200 Kcal/Kg
TURBA 3200 - 3800 Kcal/Kg
MADERA 2000 – 3000 Kcal/Kg
COQUE 7000 – 7500 Kcal/Kg
CARBÓN VEGETAL 6000 – 7000 Kcal/KgARTIFICIALES
ANTRACITAS 7500 - 8200 Kcal/Kg
NATURALES
SÓLIDOS
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COMBUSTIBLES SÓLIDOS
CARACTERÍSTICAS :COMBUSTIÓN MÁS DIFÍCIL DE CONTROLAR, LENTA Y SE REALIZA POR LA SUPERFICIE.El EXCESO DE AIRE ES MAYOR, SE GENERAN POLVOS.RENDIMIENTO TÉRMICO ES MENOR Y LOS EQUIPOS SON MÁS COSTOSOS.IMPOSIBILIDADS DE PRECALENTAMIENTO.ALMACENAMIENTO Y MANIPULEO DIFICULTOSO.
CARBÓN VEGETAL:COMBUSTIBLE SÓLIDO.SE OBTIENE A PARTIR DE LA DESTILACIÓN SECA DE LA MADERA. SE REALIZA EN AMBIENTE SIN OXÍGENO Y CON APORTE DE CALOR.CALENTAMIENTO DESDE 150 - 180°C A 450 – 500°C.RESTO SÓLIDO: CARBÓN Y GASES Y HUMOS.SUBPRODUCTOS.
COQUE
COMBUSTIBLE SÓLIDO.DESTILACIÓN SECA DE HULLAS
CON UN 22 – 26% DE MATERIALES VOLÁTILES. CÁMARAS CERRADAS FUERA DEL CONTACTO CON EL AIRE.CARBONES A 900 – 1250°C.
RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN.ELEVADA POROSIDAD.RESISTENCIA A LA ABRASIÓN Y DESGASTE. 40 Y 60 mm.COMBUSTIBLE Y GENERADOR DE GAS REDUCTOR ( CO )
COMPOSICIÓN TÍPICA:CARBONO 85 – 90%VOLÁTILES 2%CENIZAS 8%AZUFRE 1%
COMPOSICIÓN DEL GAS EN BATERÍA DE COQUE:
HIDRÓGENO 57%METANO 27%CO 6%Poder Calorífico: 4200 Kcal/m3Hidrocarburos como etano, etileno,
amoníaco, alquitrán, etc.
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REDUCCIÓN DEL CONSUMO DE COQUE
SE HA REDUCIDO DE UN VALOR DE 1000 KG/TON DE ARRABIO A UN VALOR APROXIMADO DE 500 KG/TON DE ARRABIO.
MEJORANDO LA MEZCLA DE LA CARGA
INYECCIÓN DE HIDROCARBUROS POR TOBERAS
INYECCIÓN DE AIRE CALENTADO A ALTAS TEMPERATURAS (1000 –1300 °C)
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CoquerCoquerííaa
CoquerCoquerííaa
CoquerCoquerííaa
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CoquerCoquerííaa
CoquerCoquerííaa
CoquerCoquerííaa
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SinterizaciSinterizacióónn
Materias Primas utilizadas en la elaboraciMaterias Primas utilizadas en la elaboracióón del n del SinterSinter
SinterizaciSinterizacióónn
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Alto HornoAlto Horno
TIPO DE HORNO:Horno de cuba a carga mixta
OBJETIVOS:Reducir los óxidos de hierro y fundir el mineral de hierro ingresante
PRODUCTIVIDAD:Funcionamiento continuo6 A 8 Horas para el descenso del materialProducción hasta 13000 tons. por día.
PRINCIPALES REACCIONES:3Fe2O3 + CO = CO2 + 2Fe3O4Fe3O4 + CO =CO2 +3FeO (exot.)FeO + CO =CO2 +Fe (endot.)
C +O2 =CO2 + QCO2 +C =2CO
CaCO3 =Ca + CO2 (endot)Fe +CaO + C =CaS + Fe0 + COEscoria: CaS, Al2O3, MgO, CaO
ALTO HORNO
ALTO HORNO
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Alto HornoAlto Horno
Alto HornoAlto Horno
Entradas y salidas del Alto HornoEntradas y salidas del Alto Horno
Alto HornoAlto Horno
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Alto HornoAlto Horno
CO2
Alto HornoAlto Horno
El CO toma oxígeno del monóxido de hierro volviéndose a transformar en CO2. De esta manera, se libera hierro puro.
El proceso se regenera nuevamente
Al encontrarse el CO2 con el carbono del coque, este se transforma en 2 moléculas de monóxido de carbono.
Detalle de reacciones quDetalle de reacciones quíímicasmicas
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Alto HornoAlto Horno
Alto HornoAlto Horno