Tecnologia de Fabricacion Acero

Procesos de conformado tema: 2.5 nuevas tecnologías de fabricación del acero

Introducción: El  proceso Demag   – Humboldt se caracteriza por emplear en la carga del horno briquetas producidas con menudos y finos de hullas no coquizables y con minerales también en forma de menudos y finos. El  proceso Basset   consiste en efectuar la carga por el extremo superior del horno rotativo y atraviesa lentamente el horno bajo el efecto de la inclinacin y de la rotacin. El calentamiento se realiza por la parte inferior del horno! la carga es a base de mineral! carbn como agente reductor y caliza cuidadosamente molidos! pesados y molidos. El  proceso Stürzelberger   consiste en que el calentamiento se realiza quemando carbn pulverizado y todo el aire de la combustin se calienta previamente a "##$% en un recuperador met&lico con ayuda de los humos que salen del horno. Estos gases de la combustin! a la salida del horno de reduccin tienen temperaturas superiores de '!(##$% y atraviesan un horno giratorio de precalentar el mineral y la cal antes de llegar  al referido recuperador met&lico. El  proceso Dored   comienza cargando un material carbonoso! que se calienta a una temperatura de '!)*# $% y luego se a+ade continuamente mineral mezclado con un carbn barato o coque en trozos peque+os y con los elementos formadores de escoria.  ,l mismo tiempo se inyecta ox-geno! que se encarga de quemar el monxido de carbono producido. El  proceso Bouchet   caracter-stica principal es que sustituye por gas natural una parte del agente carbonoso empleado en la reduccin. Ha habido tres métodos o procesos principales de Hornos eléctricos de reducción fabricando arrabio. Estos son 1. Horno alto eléctrico 2. Horno eléctrico de cuba baja 3. Horno eléctrico abierto

En la actualidad ya no funcionan los hornos altos eléctricos! son contados los hornos abiertos o de solera. /in embargo! el horno eléctrico de cuba baja merece cierta atencin actual por las importantes realizaciones logradas en los 0ltimos a+os.

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Hornos de cuba baja: Proceso Demag – Humboldt El proceso 1emag – Humboldt se caracteriza por emplear en la carga del horno briquetas producidas con menudos y finos de hullas no coquizables y con minerales también en forma de menudos y finos. Esto hace interesante el proceso cuando se disponga de carbn no coquizable y de mineral en tama+o fino con aprovechamiento en los altos hornos porque no exista la planta de sinterizar-an adecuada. Para la fabricacin de las briquetas se emplea una proporcin de brea! como aglomerante2 que se obtiene de la recuperacin del gas de tragante! ya que se produce en el horno una gasificacin de las hullas empleadas! desprendiendo.  ,l estar -ntimamente mezclado el combustible con el mineral! las reacciones de reduccin es directa y ocurren las misma condiciones que en el proceso de horno de cuba baja.

Hornos rotativos: Proceso Basset  En su origen se realiz como un proceso de horno rotativo an&logo a los utilizados en la fabricacin del cemento! buscando la reduccin del mineral para obtener directamente acero. Pero! en las primeras pruebas se observ que el revestimiento de refractario se acataba fuertemente2 esto se pod-a evitar bajando la temperatura de marcha y fabricando arrabio en vez de acero pero! no se obtuvieron los resultados deseados. Por lo que se pens sustituir la escoria liquida por una slida! consider&ndose la composicin (/i3( ,4(3) – 5 %a3! muy parecida a la del cemento Portland artificial por  lo que se dio origen a un proceso simultaneo de fabricacin del arrabio y cemento.

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El procedimiento consiste en efectuar la carga por el extremo superior del horno rotativo y atraviesa lentamente el horno bajo el efecto de la inclinacin y de la rotacin 6figura '7. El calentamiento se realiza por la parte inferior del horno! la carga es a base de mineral! carbn como agente reductor y caliza cuidadosamente molidos! pesados y molidos. 1urante su paso por el horno! la carga se ve sometida a un calentamiento progresivo hasta llegar a alta temperatura! por los gases en contracorriente y sufre diversas transformaciones.  , partir de **#$ % se desprende de la caliza el %3 ( que se forma en %3 con el carbn de la carga. Este %3 comienza la reduccin del mineral. El carbn que se emplea no necesita ser coque! se puede usar finos de antracita! de coque! de carbn vegetal! etc. Para el calentamiento se disponen quemadores de carbn pulverizado! también es factible colocar quemadores feul8oil! de gas natural! etcétera2 es decir que conviene que el combustible de una llama suficientemente caliente y no demasiadas cenizas. 9n lingote de hierro t-pico fabricado por este proceso responde al siguiente an&lisis carbn total de " a ".*:2 silicio #.'# a #.(#:2 manganeso y fosforo dependen del mineral y azufre #.#' a trazas. En razn de la composicin muy b&sica de la escoria 6basicidad ( a )7 se concibe que el arrabio resulte perfectamente desulfurado. El silicio también es muy bajo porque la s-lice no se reduce y se combina para dar lugar a un silicato hidr&ulico. 

Proceso Stürzelberger 

Este proceso se desarroll en ';)5 con la colaboracin de la casa 1E<,=! en la regin de ,lemania del >jo ?hin. 3bteniendo como subproducto residuos tostados en cantidades importantes y en forma de menudos y finos que contiene hasta un *#: de @e! pero que no pueden ser empleados en los hornos altos por su contenido en azufre. Este proceso utiliza combustibles de poco valor. 1espués de hacer pruebas con grandes hornos rotativos! an&logos a los del cemento! se mont en /tArzlberger! cerca de 1usseldorf! un horno de menos tama+o que produce '*!### toneladas. anuales de lingotes de hierro.

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4a instalacin consta de un horno de reduccin tipo tromel! de ') metros de longitud y cuatro metros de di&metro! es rotatorio pero! a su vez puede bascular y ponerse vertical para facilitar su descarga y vaciado 6figura (7. El calentamiento se realiza quemando carbn pulverizado y todo el aire de la combustin se calienta previamente a "##$% en un recuperador met&lico con ayuda de los humos que salen del horno. Estos gases de la combustin! a la salida del horno de reduccin tienen temperaturas superiores de '!(##$% y atraviesan un horno giratorio de precalentar el mineral y la cal antes de llegar al referido recuperador met&lico. 1espués los gases pasan por un secador de carbn o coque utilizados en la operacin! antes de ser expulsados al exterior por una chimenea de tiro forzado. El revestimiento del horno reduccin se hace con una capa de dolom-a aglomerada con alquitran de unos )## mm de espesor! que dura unas )*# coladas! lo cual se puede considerar muy satisfactorio para un horno que trabaja a alta temperatura y que tiene diversos movimientos.   4os residuos que se emplean presentan por ejemplo @e (3) B5#: 2 /i3(  B'#: 2 %a3B(:2 /B(.*:2 Cn3B'#:.

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Proceso Dored

4a empresa sueca /D3?, 3PP,?>E?= ha tenido en funcionamiento una planta piloto para producir arrabio a base de un horno giratorio de la forma de su convertidor aldo 6figura )7. /e comienza por cargar un material carbonoso! que se calienta a '.)*# $% y luego se a+ade continuamente mineral mezclado con un carbn barato o coque en trozos peque+os y con los elementos formadores de escoria. ,l mismo tiempo se inyecta ox-geno! que se encarga de quemar el monxido de carbono producido. En esta combustin se logra el calor necesario para la reaccin entre el carbn en polvo y el mineral de hierro. 4a rotacin del hierro permite enfriar el revestimiento por medio del arrabio y ayuda a alcanzar un buen rendimiento térmico. >ajo condiciones normales se gastan por tonelada de arrabio producida *## Fgs. de coque y )## Gm ) de 3 (. El horno funciona en forma continua y se cuela el metal y la escoria en intervalos regulares. 

Proceso Bouchet 

El proceso utiliza un horno rotativo y ox-geno. Existe una planta experimental en Douluse 6@rabcia7. /u caracter-stica principal es que sustituye por gas natural una parte del agente carbonoso empleado en la reduccin. Para ello delante del horno se dispone de una instalacin para craquizar el gas natural 6figura "7. El consumo es de "# m ) de gas natural y "## m ) de oxigeno por tonelada de acero.

Hornos eléctricos de reducción: 

Horno alto eléctrico

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En '; /tassano! en Italia! desconociendo las leyes del horno alto2 se pensara aplicar  la energ-a eléctrica! colocando dos electrodos en lugar de las toberas. Pero! no dio resultado! ya que el suministro térmico es por energ-a eléctrica! el consumo y la aportacin de coque es mucho menor ya que solo emplea para reducir y carburar! provocando a su vez un volumen de gases mucho menor. Estos gases son solo producidos por la reduccin directa del mineral y la descomposicin de la caliza! por lo tanto la corriente ascendente no puede cumplir su papel de recuperador térmico y por  ello el crisol se manten-a frio. 4a primera reaccin fue calentar este crisol a base de aplicarle los electrodos! aument&ndolo de tama+o para poder introducirlos adecuadamente! aunque sin modificar el perfil superior del horno. =ronJall busco la recirculacin de los gases para proteger la bveda de crisol 6figura *7.

Fig.5 horno eléctrico de reducción de

En ';(*! ,osta se modific el perfil del horno de tal forma que se adopt una seccin continua tronco8cnica con la seccin menor en la parte superior 6figura 57. Estos hornos altos eléctricos as- dise+ados han funcionado con marcha an&loga a la de los hornos altos de coque pero! diferenci&ndose en que no necesitan aire de combustin! por lo que carecen de soplantes y de estufas. Por otra parte como el coque solo tiene que asegurar la reduccin directa de @e (3) y la Fig. 6 horno alto carburacin del producto obtenido su consumo no ha sido superior a los "## Fgs por  electico de Aosta tonelada de arrabio. El horno alto eléctrico tiene el inconveniente de la poca reduccin indirecta que alcanza debido a no haber suficientes gases en la columna ascendente.

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Horno abierto eléctrico

4os electrodos no est&n sumergidos en la carga slida! sino en contacto con la escoria liquida! produciéndose por la resistencia eléctrica que ofrece est&! la mayor parte del calor necesario. /e alcanza una zona isotérmica de alta temperatura! donde se realiza la directa reduccin de los xidos! la formacin de la escoria y la mayor o menor  carburacin del ba+o. El ba+o libre permite controlar f&cilmente el contenido en % y /i del arrabio. Este tipo de hornos se ha empleado en la fabricacin de ferroaleaciones.

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Procedimientos /trategic 9dy

%onsiste en la combinacin de un horno rotativo especial con un horno abierto eléctrico 6figura K7. El horno rotativo interpreta el papel de la cuba del horno alto cl&sico! es decir! secado y precalentamiento de la carga! calcinacin de la caliza y reduccin parcial del mineral hasta formar una mezcla del hierro met&lico y xidos inferiores. /e emplean carbones de baja calidad! permitiendo el movimiento de rotacin una mezcla m&s -ntima y por lo tanto! una menor  duracin de las reacciones deseadas. En cuanto al horno eléctrico! representa la parte interior y el crisol del horno alto cl&sico! o sea la reduccin final de los xidos y la fusin o separacin del metal escoria 4as principales ventajas de este proceso son el permitir la utilizacin de materias primas sin ninguna preparacin! con una granulometr-a fina y de calidad muy diversa y prestarse a la carga continua! con lo que el rendimiento eléctrico8térmico se mejora. /e logra una reduccin sensible de fosforo y azufre! y se puede regular el contenido de % entre #.( y ).5 :. /e dice que consume alrededor de "*# Fgs de carbn y '.(## Lh por tonelada de arrabio. •

Procedimientos 4ubati

El horno trabaja con tres capas. 9na en el fondo arrabio fundido! m&s o menos carburado. 3tra encima de escoria fundida. M sobre la anterior! mineral pulverulento con un espesor de '* a (# cent-metros.

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4a escoria esta calentada por electrodos especiales y calienta a su vez! el mineral que reacciona con los gases reductores a alta temperatura en la superficie de contacto con la escoria! origin&ndose una reduccin indirecta de los xidos. /e forman gotas de mineral semi8reducido! que atraviesan la capa de escoria y se acumulan en el fondo! provocando entonces su reduccin directa con el %! su fusin y su carburacin.

Hornos eléctricos de cuba baja: /e trata de un horno eléctrico con electrodos y de cuba cil-ndrica! o croquis se puede observar en la figura . @unciona en marcha continua! y para una unidad con un transformador de ))
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El revestimiento suele ser generalmente de dolom-a alquitranada! apisonada con ladrillos s-lico8aluminosos en la bveda. Dambién se han empleado materiales de carbono en forma de bloques o apisonado. •

Proceso 1848< Este proceso llamado 1Jight84loyd
En esta operacin parte del mineral se reduce al escapar m&s del *# : de ox-geno y asimismo la caliza se calcina. El producto obtenido! que es autofundente! a0n caliente! se carga en el horno eléctrico y as- se obtiene en marcha intermitentemente el arrabio. El consumo de energ-a eléctrica es de '.(## Jh. por tonelada de arrabio.

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Proceso de /M

Este proceso est& en fase experimental y emplea materiales muy puros. /e lleva a cabo en un horno eléctrico de induccin! dividido en dos partes 6@igura '(7! que est&n comunicadas por el fondo por medio de canales dispuestos debajo del nivel del metal.

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En la 9na de los /e de una %uando un crisol y disolucin en el reduccin mineral  , del lleno se cantidad

operacin metal0rgica hay dos fases diferentes. de ellas es la carburacin y otra es la reduccin xidos de hierro. parte! en el horno experimental de una tonelada donde se han hecho los ensayos! carga de "*" gs. de fundicin de hierro. est& fundida se comienza a a+adir mineral a carbn al otro. Este carbn hace la carburacin por crisol ' y se consume en el crisol ( por la reaccin de directa entre el carbono disuelto y el xido del cargado! formando en la superficie del ba+o una escoria l-quida! rica en xido de hierro. medida que transcurre la operacin! el peso metal en el horno aumenta! y cuando éste est& cuela! cuidando de dejar en el horno una de metal l-quido suficiente para que llene los canales y permita una nueva operacin.

/i se para la carburacin y se sigue slo la fase de reduccin de mineral! se puede conseguir la fabricacin de un acero. ,dem&s! si se hacen adiciones de cal! se puede alcanzar cierta desfosforacin.

Bibliogra!a: •

Ooaquin de Pedro /an =il y Oosé <. Palacios ?ep&raz! revista 1yna2 t-tulo del art-culo Procesos de reduccin del mineral de hierro! distintos del horno altoQ2 p&ginas que contienen el art-culo (#) – ('"2 n0mero de revista "! editorial Editorial.

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