Fabricacion De Acero 3

Procesos de reducción directa Los procedimientos utilizados para reducir el mineral de hierro son muchos, pero se pueden clasificar del siguiente modo:

Tipo de agente reductor

Procesos con reductor gaseoso Más del 90% de las instalaciones de reducción directa que operan a nivel industrial utilizan el gas como reductor.

1. HORNOS Los métodos que utilizan el gas como reductor, se diferencian entre sí por el estado del material de carga (óxidos de hierro) y por el tipo de horno que se utiliza. • Horno de lecho fijo (H y L) • Horno de lecho fluidizado. (FIOR, HIB, NOVALFER) • Horno de cuba. (MIDREX, ARMCO, PUROFER)

Procesos con reductor gaseoso 1.1 Hornos de lecho FLUIDIZADO y lecho FIJO Un LECHO consiste en una columna formada por partículas sólidas, a través de las cuales pasa un fluido (líquido o gas).

Si el fluido se mueve a velocidades bajas a través del lecho no produce movimiento de las partículas, pero al ir incrementando gradualmente la velocidad llega un punto donde las partículas no permanecen estáticas sino que se levantan y agitan, dicho proceso recibe el nombre de fluidización. fluidización La velocidad del fluido promoverá distintas condiciones en el lecho.

Procesos con reductor gaseoso 1.1 Hornos de lecho FLUIDIZADO y lecho FIJO Etapas por las que atraviesa un LECHO al incrementar la VELOCIDAD DEL FLUIDO: Lecho Fijo: las partículas permiten el paso tortuoso del fluido sin separarse una de otras, esto hace que la altura del lecho se mantenga constante y por tanto la fracción de vacío en el lecho (porosidad) se mantiene constante. En esta etapa el fluido experimenta la mayor caída de presión del proceso. Lecho prefluidizado : (fluidización incipiente), estado de transición entre el lecho fijo y el fluidizado. Una de las características que presenta esta etapa es que la velocidad en este punto recibe el nombre de velocidad mínima de fluidización. También se caracteriza porque la porosidad comienza a aumentar.

Procesos con reductor gaseoso Fluidización discontinua: (fase densa) cuando el movimiento de las partículas se hace más turbulento formándose torbellinos. Dentro de esta etapa se pueden distinguir dos tipos de fluidización: •Particulada: se manifiesta en sistemas líquido-sólido, con lechos de partículas finas en los cuales se manifiesta una expansión suave. •Agregativa: se presenta en sistemas gas-sólido. La mayor parte del fluido circula en burbujas que se rompen en la parte superior dando origen a la formación de aglomerados. Fluidización continua: todas las partículas son removidas por el fluido, por lo que el lecho deja de existir como tal, mientras que la porosidad tiende a uno. http://www.monografias.com/trabajos27/lecho-fijo/lecho-fijo.shtml

Procesos con reductor gaseoso 1.2 Hornos de cuba, Proceso Midrex

El proceso MIDREX® Etapas: 1)Reducción 2) Reformado 3) Recuperación de calor

Procesos con reductor gaseoso 1.2 Hornos de cuba, Proceso Midrex El proceso MIDREX utiliza un flujo continuo de gases reductores (H2 y CO). Los gases reductores se producen en el reformador y se introducen en el horno con una concentración y temperaturas controladas. La porción superior del horno se llama zona de reducción. reducción Las reacciones químicas principales que ocurren en la zona de reducción son: Fe2O3 + 3H2 ---- 2 Fe + 3 H2O Fe2O3 + 3 CO --- 2 Fe + 3 CO2 La velocidad a la cual estas reacciones ocurren determina el tiempo de residencia necesario para metalizar el producto ( 3 a 6 horas). Este periodo de reacción, es suficiente para reducir la alimentación de óxido de hierro entrante a niveles uniformes de metalización de 92%, o mayores.

Procesos con reductor gaseoso 2. MINERAL El mineral que entra en el aparato de reducción directa deberá estar formado únicamente por óxidos y su tamaño depende del tipo de horno utilizado, de acuerdo con el siguiente cuadro.

Debe evitarse la presencia de extrafinos de 40 ó 100 micrones, con objeto de evitar el atascamiento en los hornos giratorios y los arrastres por los gases.

Procesos con reductor gaseoso 2. GAS ¿CÓMO SE OBTIENE EL GAS REDUCTOR DEL GAS NATURAL? El gas reductor se obtiene por la conversión del principal componente del gas natural: el metano. metano El gas que se obtiene mediante un proceso de reformación con vapor de agua, oxígeno o dióxido de carbono, de acuerdo a las siguientes reacciones: CH4 + H2O = CO + 3H2 CH4 + O = CO + 2H2 CH4 + CO2 = 2CO + 2H2 El CO y H reducen al mineral de hierro de acuerdo a las siguientes reacciones: FemOn + nH2 = mFe + nH2O FemOn + nCO = mFe + nCO2

Procesos con reductor gaseoso 3. PRODUCTO DE LA RD Los productos de reducción directa tienen diversos destinos, principalmente como reemplazo de la utilización de chatarra de acero en:  Acerías con hornos eléctricos de arco  Carga para cubilotes de fundición  Reemplazo de la chatarra de acero en la cementación de cobre.  Como carga de reemplazo de la chatarra para bajar la temperatura en los convertidores L.D. L.D

CONVERTIDORES……

Fabricación del acero.

Acería (CAP S.A) Arrabio: 70 – 75% Chatarra: 12 – 25% Ferro aleaciones: 2 – 5% (Fe-Mn, Fe-Si-Mn, Fe – Si)

Las actuales instalaciones consisten en dos convertidores al oxígeno L.D. de 100 ton (CONOX) que reemplazaron los cuatro hornos SIEMENS MARTIN de 200 ton cada uno. Este reemplazo fue factible, pues los hornos SIEMENS MARTIN demoran 4.5 horas cada hornada mientras que este tiempo es reducido a solo 50 minutos en el convertidor.

Acería (CAP S.A)

VACIADO: Cuando el acero en los hornos cumple con las especificaciones requeridas se procede a su extracción, fluyendo éste por gravedad a través de un canal que lo lleva hasta una cuchara receptora de más de 100 t de capacidad, revestida interiormente con ladrillos refractarios. En ese momento pueden agregarse las FERROALEACIONES que imparten las características principales en diversos tipos de aceros.

Colada Continua El proceso CC se desarrolló en Europa en los años cincuenta para producir secciones de acero directamente a partir de acero líquido

La CC produce un ahorro considerable de trabajo y energía con respecto a los procesos menos recientes que producen lingotes con el acero líquido, los cuales se calientan posteriormente al rojo vivo y se laminan para formar las palanquillas.

Colada Continua Ventajas de la CC:  Eliminación de la etapa de creación de lingotes, se producen planchones y palanquillas. Eliminación de primera etapa de laminado (reducción de etapas) Produce mejor calidad superficial y grano más fino con respecto a procesos anteriores. La solidificación direccional evita defectos producidos por rechupes y porosidades que se presentan en los lingotes obtenidos por otros procesos.

Lingotes…..

Desoxidación (Lingotes) Desoxidación: Después del proceso de refinación el acero queda saturado de oxigeno: A menor %C en el acero más alto será su %O. Para cualquier % C el %O es mayor en el acero en estado liquido que en estado sólido. Aceros Efervescentes: La manufactura de este acero consiste en vaciar el acero liquido, con alto %O, en lingoteras (moldes). El acero forma un lingote que empieza a solidificarse desde afuera hacia dentro comenzando por las paredes y fondo de la lingotera. Al solidificar, la expulsión de gases produce un efecto de “efervescencia”. El lingote final tiene porosidad en su centro, zona de última solidificación.

Desoxidación (Lingotes) Acero Calmado: Este acero se fabrica eliminando o convirtiendo completamente el oxigeno antes de la solidificación para prevenir la acción efervescente; Esto se logra generalmente agregando silicio en forma de ferro silicio en el horno, el silicio se combina con el oxigeno para formar sílice (SiO2) la cual es expulsada con la escoria, dejando un metal denso y homogéneo. Acero Desoxidado al vacío: El objeto de la desoxidación al vacio es eliminar el oxigeno sin dejar inclusiones de compuestos no metálicos, de esta manera se obtienen aceros muy limpios para usos especiales. La estructura de los lingotes es relevante pues muchas características metalúrgicas de ellos persisten a través de todo el proceso de elaboración.

Acería (CAP S.A)

VACIADO: Cuando el acero en los hornos cumple con las especificaciones requeridas se procede a su extracción, fluyendo éste por gravedad a través de un canal que lo lleva hasta una cuchara receptora de más de 100 t de capacidad, revestida interiormente con ladrillos refractarios. En ese momento pueden agregarse las FERROALEACIONES que imparten las características principales en diversos tipos de aceros.

Acería (CAP S.A) COLADA CONTINUA de Planchones El acero líquido de la cuchara es vaciado a una artesa que se comunica por el fondo con un molde vertical en constante movimiento, que es enfriado por agua; en él se inicia el proceso de solidificación del acero, que se acero completa a lo largo del trayecto por el interior de la máquina. El planchón que se produce es una cinta continua con un espesor de 156 mm, con un ancho que varía entre 800 y 1.050 mm y que a la salida se va cortando a los largos requeridos.

Acería (CAP S.A) COLADA CONTINUA de Palanquillas La máquina de colada continua de palanquillas, cuenta con 5 líneas conformadas por tubos de cobre de sección cuadrada con refrigeración interna por agua, con sistema de enfriamiento controlado a lo largo de la hebra y un agitador electromagnético al final de la hebra para prevenir segregación en aceros alto carbono. Una vez que se ha formado una piel suficientemente gruesa dentro del molde, la hebra inicia su recorrido curvo dentro de la máquina, sometida a la acción de rociadores de agua controlados en función de la velocidad de la máquina.

Acería (CAP S.A) COLADA CONTINUA de Palanquillas La palanquilla terminada de 150 x 150 mm. de sección y 6,70 metros de largo, largo es trasladada mediante mesas de empuje, mesas de rodillos y una mesa galopante hasta la zona de despacho desde donde es cargada mediante una grúa dotada de electroimanes a carros de ferrocarril o camiones según su destino final.