23_clase siderurgia convertidor ld

8/17/2019 23_Clase Siderurgia Convertidor LD

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Convertidor LD


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1856: convertidor Bessemer

1950: Convertidor LD

1877: convertidor Thomas

Historia del Convertidor LD


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El procesamiento en el convertidor LD tiene por objeto afinar el metal caliente - arrabio producido en el alto horno – en acero líquido bruto.

Las principales funciones del Convertidor LD son:• La decarburación• La eliminación del fósforo del arrabio• La optimización de la temperatura del acero

Las composiciones y temperaturas típicas de la carga de arrabio y del acero colado son lassiguientes:

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Objetivo del convertidor LD


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Básicamente el método consiste en inyectar oxígeno gaseoso puro (99.5 %)

a alta presión, sobre un baño líquido de arrabio mediante una lanza que

penetra por la boca del convertidor.

El convertidor LD es un reactor abierto que se carga con un 80 % de arrabio

líquido a 1350°C y un 20 % de chatarra de acero a temperatura ambiente,

que son los aportadores del metal Fe.

La combustión de estos elementos con el oxígeno es la única fuente de

calor en el proceso LD

Descripción del proceso


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El recipiente está compuesto por una carcaza de acero , revestida internamente con ladrillos refractarios(magnesita o dolomita).

Volumen interno del recipiente: entre 7 a 12 veces mayor que el volumen del acero a procesar.

Capacidad típica: 200 a 300 toneladas métricas de acero líquido

Ciclo entre colada y colada: aproximadamente 30 minutos (período de soplado de oxígeno 15 minutos)

NarizLanza de oxígeno

Anillo de

muñones

Muñón

Piquera Mecanismo

basculante

Componentes de un convertidor LD


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Secuencia de Operaciones


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! Se utiliza una lanza que consta de tres tubos concéntricos.

! Los orificios de las toberas se disponen en forma de abanico, inclinados sus ejes en un ángulo de 6º a15º con respecto al eje de la lanza. Se obtienen de esta manera importantes mejoras:

• En el rendimiento metálico de la operación,• En el control de la formación de la escoria,• En la duración del revestimiento refractario,• En la homogeneidad de la composición química y de la temperatura del baño.

Diseño de la boquilla de la lanza


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! El oxígeno es inyectado a través del fondo del recipiente utilizando una serie de 14 a 22 toberas formadas por dos tubos concéntricos.

! Mezclada con el oxígeno, la cal pulverizada es inyectada usualmente a través del baño líquido paramejorar la disolución de la cal y, por lo tanto, la formación de escoria durante el soplado.

! Un hidrocarburo fluido (gas natural, propano, fuel-oil) es mezclado con el oxígeno puro en la punta de la

tobera para lograr un efecto de enfriamiento y de ese modo proteger la tobera. Más tarde, el C y el Hliberados se oxidan.

Diseño de la tobera de sopladopor el fondo

B k


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1.- Metal Caliente

El metal caliente es hierro líquido procedente del alto horno saturado conhasta 4,3% de carbono y que contiene 1% o menos de silicio.

2.- Chatarra

A) Chatarra Doméstica

B) Chatarra del Sistema

3.- Fundente

Los fundentes utilizados son la Cal y la dolomita

Materias Primas

B k


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4.- Ferro aleaciones

A) Ferromanganeso (80% Mn, 6% de C, el resto Fe)B) Silicomanganeso (66% de Mn, 16% de Si, 2% de C, el resto Fe)C) Ferrosilicio (75% de Si, el resto Fe).

Son adiciones que contienen hierro, en especial chatarra y mineral,calculadas para ajustar el balance térmico y obtener la temperatura de acerorequerida.

5.- Oxígeno puro

Es inyectado ya sea a través de una lanza con múltiples orificios o a travésde toberas en el fondo del convertidor

Materias Primas

B k


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Una vez completada la operación de soplado, los materialesproducidos son:

A) Acero líquido

B) Gas de escape rico en CO (entre 80 y 90%), recuperado a través

de la campana extractora cerrada o de combustión suprimida y esfrecuentemente usado en los quemadores de los hornos derecalentamiento

C) Escoria, vaciada del recipiente después del acero

Tanto el gas como la escoria constituyen valiosos sub-productos,siempre y cuando sean adecuadamente recuperados yalmacenados.

Productos obtenidos

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Zona 1: Es la zona sometida a la acción directa del chorro deoxigeno.

Zona 2: El oxigeno disuelto en la zona 1 se difunde hacia esta zonay donde el metal afinado se mezcla con el arrabio.

Zona 3: Es donde los óxidos formados se mezclan con la escoria.

Características metalúrgicas

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C +!

O2"

CO

Otras reacciones de oxidación que se producen durante el procesode afino incluyen:

Si + O2 " SiO2

2P + (5/2)O2 " P2O5

Mn + ! O2 " MnO

Fe + ! O2 " FeO

2Fe + (3/2)O2 " Fe2O3

Reacciones Químicas

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Materiales Refractarios

•

Estos materiales deben ser resistentes a distintassolicitaciones mecánicas, químicas y térmicas.• Para poder escoger el revestimiento refractario

adecuado para los convertidores, es preciso conocer con la mayor exactitud posible las características de losmateriales refractarios y las cargas del material enservicio.

• Hoy en dia el balanceamiento del revestimiento LD sehace exclusivamente por calidad

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Causas de desgaste en Refractarios

Desgaste físico: Por choque térmico o efectos mecánicos,el gradiente térmico crea dilataciones entre las capas delmaterial y se producen fisuras en su interior

Desgaste Químico: las escorias van degenerando elrefractario desgastándolo

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Zonas de máximo desgaste

Zona de carga del convertidor : la chatarra golpea confuerza el revestimiento, además del choque térmico causadopor el arabio.

Zona de Muñones: sufren ataque químico

Cono: se produce desgaste por efecto de la abrasión de loshumos.

Boca de carga: se produce desgaste mecánico, al cargar lachatarra.

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Factores que influyen en la vidadel revestimiento

Se pueden utilizar revestimientos de distintacalidades de refractarios según el desgaste al queesta expuesta cada zona del convertidor. Por elloes importante estudiar los perfiles de desgaste decada convertidor.

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Factores operacionales

Composición del arrabio (% Si): Si el % SI es muy alto, el desprendimiento de calor esmuy grande por oxidación del Si, con lo que es necesario agregar mas chatarra para queactúe como refrigerante, con lo cual el efecto del choque mecánico en la zona de cargaserá mayor.

Calidad del acero: Los niveles de oxidación de escoria y baño varían mucho en función ala calidad del acero que se desee fabricar.

Ritmo de producción: el revestimiento no esta sujeto a choques térmicos, si su ritmo deproducción es elevado.

Utilización de colada continua : disminuye mucho la vida del revestimiento debido a las

mayores temperaturas finales.

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Factores de tipo mecánico

Verticalidad de la lanza: si se produce una ligera inclinación, lasreacciones se localizan en una zona determinada aumentando en eselugar la temperatura.

Rampas de adición de fundentes : si se tiende a añadir la cal por lamisma rampa siempre, la zona de mayor desgaste en los muñones selocaliza en el muñón opuesto a donde caen las adiciones

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gd

Técnicas de protección derefractarios

Evitar escorias agresivas: evitar contenidos muy altos de FeO a altastemperaturas y utilizar cal dolomítica como material de aporte parasaturar la escoria de MgO.

Capa protectora de escoria: Mantener una escoria que contengaalrededor de un 20% de solidos durante el final del soplado ayuda a ladurabilidad del material.

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