proceso siderúrgico: overview materias primas eaf...
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�Acería Eléctrica
72.02 – 92.02 INDUSTRIAS I
Ing. Jorge Ing. Jorge Nicolini Nicolini -- 2016 2016
� Proceso Siderúrgico: Overview
� Materias Primas
� EAF: Estructura
� EAF: Operación
Procesos electro térmicos
Fusión:
•Mantenimiento
•Colada
•Aleación
Calentamiento :
� Aplicación de calor sin llama
� Mayor seguridad
� Menor riesgo de contaminación ambientalCalentamiento :
• Secado
•Templado
•Recocido
Precalentamiento
•Revestimiento
•Forjado
•Laminación
� Mayor rapidez en el calentamiento
� Posibilidad de calentar hacia el interiordel material
� Mayor flexibilidad y posibilidad de suintroducción en líneas de proceso existentes.
Calentamiento por Resistencia: Directo
• Pieza a calentar pertenece al circuito eléctrico•Temperatura depende de las propiedades del material
Calentamiento directo de alambre
Calentamiento por Resistencia: Indirecto
Horno de calentamiento a resistencia
Calentamiento por inducción: Principios
PRINCIPIOS:
� Fusión y mantenimiento de metales.
� Calentamiento para deformación.� Tratamientos térmicos como
templado, etc.
Calentamiento por inducción: Hornos
Horno de inducción
Crisol
Horno de inducción
Canal
�Horno para fusión
�Eficiencia Mediana
�Frecuencias :50.... 1000 HZ
�Horno para mantenimiento
�Eficiencia Alta
�Frecuencias :50 HZ, 60 HZ
Calentamiento por arco eléctrico: EAF
ACERÍA ELÉCTRICA: Carga de chatarra
ACERÍA ELÉCTRICA: Carga de arrabio sólido - HRD
ACERÍA ELÉCTRICA: Carga de ferroaleaciones
Ferroaleaciones: Aleaciones de Fe con otros elementos metá licos comomanganeso, cromo silicio. cumplen la función de transferir las distintaspropiedades de cada uno de estos metales al acero.
Tienen una influencia sensible sobre elcosto final del acero
ACERÍA ELÉCTRICA: Carga de fundentes
ACERÍA ELÉCTRICA: EAF estructura
ACERÍA ELÉCTRICA: EAF estructura
ACERÍA ELÉCTRICA: EAF circuito electrico
ACERÍA ELÉCTRICA: EAF bóveda
ACERÍA ELÉCTRICA: EAF carcasa
ACERÍA ELÉCTRICA: EAF solera
Sistema de regulación eléctrica•Controla y regula los movimientosverticales de los electrodos y manteneruna longitud de arco eléctricoadecuada.
ACERÍA ELÉCTRICA: EAF sistemas complementarios
Sistema de extracción de humo El hornoeléctrico genera gases y partículas quedeben ser evacuadas por razones deseguridad y salubridad. El sistema deextracción transporta gases y partículasdel horno a un sistema de enfriamiento ylimpieza antes de ser evacuados a laatmósfera.
ACERÍA ELÉCTRICA: EAF sistemas complementarios
Mecanismo robotizado para toma de muestras y temperatura del acero •Extrae muestras del acero líquido para su análisis, toma la temperatura y determina el valor de oxígeno libre del baño (acero líquido). •Columna vertical fija (2 metros más alta que el horno) que en su parte superior tiene una viga rotativa. Ésta puede girar desde una posición de espera hasta colocarse sobre la bóveda del horno.
ACERÍA ELÉCTRICA: EAF sistemas complementarios
horno. •En el extremo libre de la viga rotativa hay una lanza que se introduce dentro del horno y lleva las cápsulas de toma de temperatura, oxígeno o para la extracción de muestra. Esta lanza se introduce en el horno por un orificio que posee la bóveda. Cápsulas para toma de muestras del baño líquido Pequeño molde de acero forjado de forma circular, rodeado de material cerámico.
ACERÍA ELÉCTRICA: EAF bóveda y carcasa
ACERÍA ELÉCTRICA: EAF electrodos
EAF : Aceración Primaria
EAF : Reacciones químicas y balance térmico
Las reacciones químicas que tienen lugar en el horn o eléctrico son: 1. Descarburación2. Remoción de fósforo (P). 3. Remoción de azufre (S)
4. Oxidación y eliminación de otros elementos quím icos (Si, Mn, Cr, etc.) 5. Formación de escoria espumosa
EAF : Reacciones
Descarburización:( Eliminación del carbono contenido en la carga met álica)90% C + ½ 02 C010% C + 02 C02
Fuentes del carbón:Carbono contenido en la chatarra, HDR y arrabio sól idoCarbono inyectado por lanza o agregado en la carga (coke)
Otras reacciones de oxidación:Si + O2 ⇒ SiO2
Mn + 1 O2 ⇒ MnO. 2
2Al + 3 O2 ⇒ Al 2O3. 2
2P + 5 O2 ⇒ P2O52
Fe + 1 O2 ⇒ FeO. 2
EAF : Inyección de Oxígeno y Carbono
EAF : Formación de Escoria espumosa
•Trabajar con escoria espumosa es fundamental : aum entar la eficiencia térmica del horno cuando las paredes lat erales están totalmente expuestas a la radiación del arco.
•La escoria espumosa crecerá y cubrirá los arcos el éctricos, permitiendo de esta forma el uso de mayor potencia sin necesidad de aumentar la carga térmica en las paredes del horno.
•Un arco eléctrico cubierto por una escoria espumos a tendrá una •Un arco eléctrico cubierto por una escoria espumos a tendrá una eficiencia mayor en la transferencia de energía a l a fase Acero.
Las operaciones necesarias para la formación de una buena escoria espumosa :
•Agregado de cales: comienza a realizarse desde la etapa de fusión y permite obtener la composición adecuada de la escor ia.
•Inyección de Oxígeno y de Carbón: Estas inyeccione s son necesarias para generar el Monóxido de Carbono (CO), component e crítico para la formación de una buena escoria espumosa.
EAF : Datos Operativos
HORNO:
CARGA METÁLICA: 1132 KGS.
% HDR en carga: 60%
Tons. Acero /colada: 77 T/C
CHATARRA Y HDR:
Elementos Oxidables:
C, Mn, Si, P, Al, Fe.
Carga promedio del horno:
ETAPAS DEL PROCESO TIEMPO (M in.)
Carga de chatarra y HDR 3 Fusión 40 Afinación 8 Colada del acero 4 Total 55
ENERGÍA ELÉCTRICA:
Consumo: 610 Kwh / Ton acero
ESCORIFICANTE:
Cal
OPERACIÓN:
1590 ºC a 1640 ºC
( Temperatura de Colada)
Componente cantidad/colada cantidad/talHierro esponja 52,3 t 679 kg/talChatarra 34,9 t 453 kg/talCal mezcla 3,6 t 47 kg/talCarbón insuflado 0,35 t 4,5 kg/talCarbón por cinta 0,35 t 4,5 kg/talFinos 1 t 13 kg/talAcero 77 t 1000 kg/talEscoria 9,9 t 129 kg/tal
Carga promedio del horno:
Componentes Chatarra Hierro esponja Acero líquido Escoria Finos
FeT 92.4 29.16 61.9
Femetálico 90 87.8 3.19 4.6
FeO 5.7 25.97 13.2C 0.2 2.3 0.07 - 1.56
SiO2 1.55 11.81 4.15
Si 0.2
Al2O3 0.76 4.63 0.8
EAF : Datos Operativos
Al2O3 0.76 4.63 0.8
Al 0.02CaO 0.47 26.94 12.5MgO 0.2 10.57 5.9MnO 0.1 2.75 2.55Mn 0.6 0.04P 0.023 0.007 -
P2O5 0.048 0.63
S 0.003 - 0.32
Acería Eléctrica : EAF corriente continua
Componentes:� Transformador principal que
reduce la tensión de entrada a la requerida en el arco
� Rectificador que convierte la corriente alterna en prácticamente corriente continua
Ventajas:� Un electrodo que simplifica el
sistema de cables secundarios, columnas, brazos y bóveda
� Reducción del consumo de electrodos
� Menor consumo de energía continua� Cables y conductores eléctricos
desde el rectificador al electrodo y desde el ánodo al rectificador
� Horno propiamente dicho, con mecanismos de regulación, basculación, elevación y giro de bóveda
� Menor consumo de energía eléctrica y refractarios
� Menor nivel de ruido en funcionamiento normal
� Menos impacto en línea de suministro
Acería Eléctrica : EAF corriente continua