ES2215498T3 - Procedimiento de produccion de fundicion liquida en un horno electrico. - Google Patents
Procedimiento de produccion de fundicion liquida en un horno electrico.Info
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Abstract
Procedimiento para producir fundición líquida en un horno de arco eléctrico que comprende varios electrodos, equipado con una solera y que contiene un fondo de baño coronado por una escoria líquida no espumosa, comprendiendo el procedimiento las etapas siguientes: a) reducción de finos metálicos para formar unos finos metálicos prerreducidos que comprenden un exceso de carbono libre, b) traslado en caliente de los finos metálicos prerreducidos al interior de una cortina de un gas inerte en un fondo de baño contenido en el horno de arco eléctrico, c) agitación del fondo de baño mediante inyección de gas de manera que se evite la formación de costras, y d) fusión de los finos metálicos prerreducidos en el horno de arco eléctrico para obtener fundición líquida.
Description
Procedimiento de producción de fundición líquida
en un horno eléctrico.
La presente invención se refiere a un
procedimiento de producción de fundición líquida.
Desde hace numerosos años, se han desplegado
esfuerzos considerables para desarrollar procedimientos de
reducción/fusión que puedan remplazar el alto horno para la
producción de fundición líquida, especialmente en el marco de
unidades de producción de menor volumen y evitando la preparación de
las materias, es decir, utilizando directamente unos finos de
mineral y de carbón. Dichos procedimientos son interesantes puesto
que se pueden evitar, en principio, unas instalaciones que
representan una inversión consecuente tales como las instalaciones
de producción de coque y unas instalaciones de aglomeración del
mineral.
Los procedimientos de reducción directa (sin paso
por una fase líquida) que utilizan el carbón como reductor son los
más económicos y esto sobre todo en los países sin recursos de gas
natural. Sin embargo, una desventaja de estos procedimientos es que
dan un prerreducido con alto contenido de azufre
(0,3-0,6% p/p S).
Entre estos procedimientos, los que utilizan
mineral en partículas finas (tecnologías del lecho fluidizado o del
horno de niveles) son particularmente interesantes puesto que se
trata de la forma menos onerosa de mineral. Las partículas de hierro
prerreducido obtenidas también en forma de finos son utilizadas sin
problema en los hornos eléctricos que fabrican acero, por inyección
neumática en frío o a baja temperatura (<300ºC).
Sin embargo, la utilización masiva de este tipo
de partículas de hierro prerreducido en un horno eléctrico que
fabrica acero plantea dos problemas: - la misma aporta mucho azufre,
que no es eliminado en la metalurgia oxidante de los hornos
eléctricos que fabrican acero y disminuye la productividad del horno
eléctrico puesto que su reducción-fusión a partir
del estado frío consume aún más energía que la consumida por la
materia prima principal que es la chatarra. Esto implica un
sobreconsumo eléctrico y por consiguiente una pérdida de
productividad.
Estas desventajas pueden ser evitadas produciendo
fundición en lugar de acero. En efecto, cargando las partículas de
hierro prerreducido (los finos de prerreducido) directamente
provenientes del horno de reducción, a una temperatura del orden de
1000ºC, en un horno eléctrico que elabora fundición, es posible
eliminar el azufre. En efecto, la introducción en el horno de
partículas de hierro prerreducido a 1000ºC reduce en gran manera la
necesidad energética de la fusión. La fabricación de fundición
implica un medio reductor que permita eliminar el azufre en
aproximadamente un 90%. Creando una escoria adecuada, es posible
obtener una fundición que presente unos contenidos de azufre de
0,03-0,06%, lo que corresponde a una calidad de
fundición estándar, valorizable en todos los usos tradicionales de
la fundición, y en particular como fuente de hierro puro para el
horno eléctrico.
Todo esto es verdad particularmente para el
tratamiento por reducción de desechos en forma de finos, que da
siempre un prerreducido muy cargado de azufre. A continuación, se
entenderá por "finos metálicos" todos los tipos de productos
que comprenden hierro metálico oxidado parcialmente. Los finos
metálicos representan unas partículas de mineral de hierro, unas
partículas de desechos de todos los tipos que contienen hierro
oxidado parcialmente y en particular polvos de filtros de alto horno
o de hornos eléctricos, unas pajuelas o partículas de calamina
(óxidos de hierro formados en el recalentado o en el laminado),
barros de laminado o de mecanizado etc.
La fusión de este tipo de finos metálicos para la
producción de fundición se realiza tradicionalmente en un horno de
calentamiento resistivo de la escoria, denominado impropiamente
horno de arco sumergido (SAF). La carga de los finos en este tipo de
horno eléctrico se realiza por gravedad en general en frío. Sin
embargo, este tipo de horno eléctrico está limitado en potencia. En
efecto, la densidad de potencia de un horno de arco sumergido (SAF)
expresada en MW/m^{2} es inferior en un factor 5 a la del horno de
arco libre. Para obtener una producción equivalente, es preciso
emplear un horno de arco sumergido de un diámetro más de 2 veces
mayor que el de un horno de
arco.
arco.
Además, en los hornos eléctricos de arco, la
fusión de materiales finamente divididos no inyectables conduce a la
formación de aglomerados que se enganchan sobre las paredes que se
llaman comúnmente con guarnición o banquetas. Es el caso también
cuando tiene lugar la fusión de las chatarras finamente trituradas,
de virutas, de virutas de torno, etc...
La utilización masiva de estas materias obstruye
una parte del volumen de la cuba, impidiendo una carga correcta de
la chatarra, y que obliga al explotador a efectuar regularmente
fusiones de lavado por recalentado importante del horno, de lo que
resulta una pérdida de energía de producción. Por consiguiente, la
carga por gravedad de finos metálicos prerreducidos en el horno
eléctrico sin precaución particular conducirá forzosamente a unos
incrementos y a la formación de guarniciones.
En las condiciones de operación habituales del
horno eléctrico de arco, se trabaja con una escoria espumante; en
marcha clásica de fusión de chatarra, el espumado de la escoria se
obtiene por inyección conjunta de carbono y de oxígeno para formar
gas CO en la escoria. Cuando se utiliza un prerreducido rico en
carbono (>2%C), este espumado de la escoria es espontáneo, puesto
que el prerreducido aporta a la vez oxígeno y carbono. Por su baja
densidad, la escoria espumante es un obstáculo para la disolución de
finos de prerreducido debido a la baja densidad de la escoria y de
su carácter de aislante térmico. Los finos de prerreducido que caen
sobre la escoria se aglomeran rápidamente en una masa difícilmente
fusible, puesto que es poco densa y que da unas guarniciones en las
paredes.
Para fabricar fundición, es preciso carbono. Se
puede desde luego inyectar carbono separadamente pero el
procedimiento óptimo en el plano económico consiste en fabricar un
prerreducido con excedente de carbono. Este excedente de carbono
puede estar en pequeña proporción ligado al hierro. Pero cuando se
fabrican finos de prerreducido con 5-10%C para
obtener fundición, este carbono corresponde sobre todo a unas
partículas de carbono libre. Ahora bien, es difícil hacer pasar al
metal este carbono libre si no es inyectado en el baño. En efecto,
el horno eléctrico de arco libre (contrariamente al horno de arco
sumergido - que funciona de hecho sin arco, por calentamiento
resistivo) funciona bajo atmósfera ampliamente oxidante, en la cual
el carbono se oxida rápidamente. Sin precaución particular, la
aportación de carbono no inyectado será mayoritariamente perdida en
los gases y el metal se empobrecerá en carbono, y dará por tanto un
acero.
Sería ventajoso disponer de un procedimiento
optimizado que permita producir fundición directamente a partir de
partículas de finos metálicos prerreducidos en un horno eléctrico de
arco.
El objeto de la presente invención es proponer un
procedimiento de producción de fundición optimizado.
De acuerdo con la invención, este objetivo se
alcanza por un procedimiento de producción de fundición líquida en
un horno eléctrico de arco que comprende varios electrodos, equipado
con una solera y que contiene un fondo de baño coronado por una
escoria líquida no espumosa. El procedimiento comprende las etapas
siguientes:
- a)
- reducción de finos metálicos para formar unos finos metálicos prerreducidos que comprenden un exceso de carbono libre,
- b)
- traslado en caliente de los finos metálicos prerreducidos al interior de una cortina de un gas inerte en un fondo de baño contenido en el horno eléctrico de arco,
- c)
- agitación del fondo de baño por inyección de gas de manera que se evite la formación de costras,
- d)
- fusión de los finos metálicos prerreducidos en el horno eléctrico de arco para obtener fundición líquida.
Haciendo abstracción de la cortina de gas inerte,
el documento WO-A-00 79012 divulga
todas estas caracterís-
ticas.
ticas.
El procedimiento propuesto utiliza el horno
eléctrico y de arco libre en un procedimiento muy particular, que
consiste en cargar los finos metálicos prerreducidos calientes
(preferentemente directamente a la salida del horno de reducción, es
decir a una temperatura superior a 500ºC y de forma particularmente
preferida entre 800 y 1100ºC) y en trabajar sobre un fondo de baño
de fundición coronado por una capa de escoria líquida no espumosa.
La agitación del fondo de baño puede efectuarse por inyección de un
gas neutro (nitrógeno, argón) a través de la solera del horno y/o
por inyección de gas que contiene oxígeno por medio de una o varias
lanzas.
El fondo de baño es fuertemente agitado por
inyección de gas. Esta agitación muy enérgica permite homogeneizar
en temperatura el baño metal+escoria y renovar la superficie de la
capa de escoria a fin de que permanezca recalentada y bien líquida y
capaz de absorber los finos metálicos prerreducidos sin que estos se
solidifiquen y formen una costra infranqueable.
En el caso en que la agitación del fondo de baño
se realiza por inyección de gas neutro o inerte a través de la
solera del horno eléctrico de arco, el caudal del gas inerte en el
procedimiento propuesto está preferentemente comprendido entre 50
l/min. t. (litros por minuto y por tonelada de metal líquido del
baño) y 150 l/min. t. De forma particularmente preferida el caudal
de agitación se sitúa entre 80 y 120 l/min. t. Estos caudales deben
ajustarse en función de la altura del fondo de baño y del número y
de la posición de puntos de inyección. Ese caudal elevado de
agitación no tiene relación con la práctica corriente en un horno
eléctrico de arco. En efecto, el caudal de agitación en los
procedimientos clásicos de producción de acero en un horno eléctrico
de arco se sitúa en la gama de 1 a 10 l/min. t. y está destinado
solamente a homogeneizar el baño y a regularizar los resultados
metalúrgicos y la temperatura.
Para garantizar la eficacia óptima de la
agitación, el fondo de baño metálico debe tener una cierta altura
mínima, preferentemente una altura de por lo menos 0,3 m, con el fin
de garantizar una agitación enérgica del baño de metal en fusión. Es
preciso vigilar evitar que la inyección de gas de agitación por la
solera del horno haga simplemente un "orificio" a través del
baño de metal, sin ponerlo enérgicamente en movimiento. Desde luego,
esta altura mínima puede variar en función de la configuración del
horno eléctrico de arco y del emplazamiento de los medios de
inyección de gas que son preferentemente unos ladrillos porosos o
bien unas toberas.
De manera particularmente preferida, unos medios
de inyección de gas de agitación están posicionados cerca del borde
exterior de la solera del horno eléctrico de arco, es decir
lateralmente al fondo del baño, de manera que lleve hacia la zona
central más caliente, situada entre los electrodos, las partículas
de finos metálicos prerreducidos que quedan o que tienden a
aglomerarse en el borde del horno.
Alternativamente o complementariamente a la
agitación del fondo de baño por inyección de gas inerte a través de
la solera del horno eléctrico de arco, la agitación del fondo de
baño se realiza por inyección de gas que contiene oxígeno por medio
de uno o varios inyectores. Inyectando este gas que contiene
(llamado a continuación "oxígeno primario") en el fondo de baño
por medio de un chorro penetrante, se forman unas burbujas de CO
gaseoso por reacción con el C de la fundición. Este desprendimiento
de CO en el metal líquido crea unas turbulencias que aseguran una
agitación vigorosa del fondo de baño y de la escoria.
Con el fin de proteger los finos metálicos
prerreducidos durante su caída en el horno, estos están rodeados por
una cortina de gas inerte, preferentemente nitrógeno o argón. La
cortina de gas inerte, preferentemente de forma anular, permite
minimizar el vuelo lateral de las partículas por la aspiración del
horno y la reoxidación de los finos metálicos prerreducidos antes de
que estos alcancen la capa de escoria respectivamente el fondo de
baño. Se utiliza preferentemente un caudal de nitrógeno del orden de
50 Nm^{3}/h a 200 Nm^{3}/h para formar la cortina de protección
y para así proteger la transferencia de aproximadamente 10 a 60 t/h
de finos metálicos prerreducidos que comprenden del orden de 50% Fe
metalizado a un porcentaje comprendido entre 60 y 100%. Estos
valores dependen de numerosos factores tales como la geometría del
horno, la altura de caída de los finos, las turbulencias en el
interior del horno eléctrico de arco etc. y deben ser adaptados en
consecuencia.
Preferentemente, el traslado de los finos
metálicos prerreducidos se realiza en la región central del horno
eléctrico de arco, situada entre los electrodos.
Según un modo de realización preferido, se mezcla
carbón, que tiene preferentemente un diámetro comprendido entre 2 y
20 mm, con los finos metálicos muy reducidos antes de su
introducción en el horno eléctrico de arco. La cantidad de carbón
utilizada depende de la cantidad de carbono contenida en los finos
metálicos prerreducidos. Se prevé tener un exceso de carbono
comprendido entre 7% y 15% y preferentemente próximo a 10%. De esta
manera, es posible obtener una fundición con
3-3,5%C, 0,01-0,05%Si y
0,03-0,06%S según el contenido S del carbón.
Según otro modo de realización preferido, la
etapa a) comprende las etapas siguientes:
- a1)
- se introducen en un horno de múltiples niveles, que comprende varios niveles superpuestos, los finos metálicos y se depositan sobre el nivel superior del horno de múltiples niveles,
- a2)
- se trasladan los finos metálicos gradualmente a los niveles inferiores,
- a3)
- se añade en uno o varios niveles inferiores un reductor carbonado en una cantidad suficiente para reducir los finos metálicos y para asegurar un exceso de carbono libre,
- a4)
- se calienta el horno de múltiples niveles y se reducen los finos metálicos en contacto con el reductor carbonado y de los gases producidos por el reductor carbonado a temperaturas adecuadas,
- a5)
- se quema el excedente de gas producido por el reductor carbonado en el interior del horno de múltiples niveles y se aprovecha el calor resultante para secar y precalentar los finos metálicos.
Según otro modo de realización preferido, se
añaden además unos agentes de formación de escoria durante la etapa
a) y/o la etapa b). Estos agentes de formación de escoria se eligen,
preferentemente, entre el grupo constituido por la cal, la castina y
la magnesia así como sus mezclas.
El exceso de carbono al final de la etapa a) está
ventajosamente comprendido entre 7% y 15% y preferentemente próximo
a 10%.
El reductor carbonado sólido se elige de entre el
carbón o los productos petrolíferos líquidos o sólidos. Las
fracciones volátiles contenidas en el reductor carbonado son
eliminadas durante su permanencia en el interior del horno de
múltiples niveles, y el azufre también en parte.
Una parte del carbono en exceso es consumida
durante la etapa d). Además, el carbono libre en exceso es útil para
acabar las reacciones de reducción y para carburar la fundición.
Según otro aspecto de la presente invención, se
trata de aumentar la producción del horno eléctrico de arco sabiendo
que la potencia de los arcos eléctricos está limitada por la tensión
de arco a causa de la longitud de arco "sumergido"
realizable.
En lugar de dejarlo "quemar inútilmente" con
unas entradas de aire espontáneas en el horno eléctrico de arco y
corriendo el riesgo de que los finos metálicos se solidifiquen y
formen una costra infranqueable, es ventajoso utilizar el excedente
de carbono de los finos metálicos prerreducidos con una eficacia
energética máxima para aumentar la productividad del horno eléctrico
de arco.
Desde luego, si se quiere aumentar la capacidad
de producción de fundición por hora del horno eléctrico de arco, es
preciso aumentar el caudal de finos metálicos introducidos en el
horno eléctrico de arco. Este aumento del caudal de finos metálicos
aumenta también el riesgo de formación de costras.
Este objetivo es alcanzado por un procedimiento
de producción de fundición líquida en un horno eléctrico de arco
descrito más arriba en el cual están dispuestas una o varias lanzas
de postcombustión, -eventualmente asociadas a uno o varios
inyectores de oxígeno primario- que constituyen unos quemadores de
una potencia comparable a las de los arcos eléctricos. Estos
inyectores suministran unos chorros de gas de postcombustión
preferentemente entre los arcos eléctricos, de forma particularmente
preferida sobre el círculo de electrodos ("electrode pitch
cercle").
Es ventajoso orientar los chorros de gas de
postcombustión de manera que empujen la escoria hacia la parte
central del horno eléctrico de arco entre los electrodos. Esto
refuerza la agitación de la escoria de una forma apreciable y
permite mantener de forma permanentemente la escoria sobrecalentada
muy agitada en la región que recibe los finos metálicos. Las fuertes
turbulencias en la escoria recalentada en esta región permiten
incrementar el caudal de finos metálicos sin correr el riesgo de la
formación de costras. En efecto, sin esta inyección de gas de
postcombustión, las turbulencias en la escoria se crean más bien
indirectamente por la agitación del fondo de baño por la inyección
de gas neutro a través de la solera del horno eléctrico de arco y/o
por la inyección de oxígeno primario en el fondo de baño por medio
de uno o varios inyectores. El hecho de inyectar gas de
postcombustión directamente en la capa de escoria permite controlar
mejor y orientar los movimientos de la escoria en el horno eléctrico
de arco, acelerar la fusión de los finos metálicos y minimizar el
riesgo de que los finos metálicos no fundidos sean empujados y
pegados a la
pared.
pared.
Una de las ventajas del presente procedimiento es
que el funcionamiento de los dos reactores está optimizado. En
efecto, el hecho de producir un prerreducido que comprende un exceso
de carbono libre incrementa la velocidad de reducción y aumenta el
porcentaje de metalización.
Para obtener este exceso de carbono libre, es
necesario añadir una cantidad apropiada de reductor carbonado
durante la etapa de reducción.
Otra ventaja del carbono libre en exceso en el
hierro prerreducido reside en el hecho de que en las etapas de
reducción del reactor de reducción, las temperaturas son muy
elevadas y por consiguiente, el reductor carbonado, en este caso el
carbón, es desvolatilizado y desulfurado en una amplia medida. Ha
resultado que, durante la etapa de fusión, el carbón desvolatilizado
era más fácilmente soluble en el baño de fundición que el carbón no
desvolatilizado. Además, como el reductor carbonado es sometido a
temperaturas muy altas durante su permanencia en el interior del
reactor de reducción, el contenido de azufre disminuye
considerablemente. La fundición así obtenida presenta unos
contenidos de azufre más bajos. Desde luego, se habría podido
utilizar coque en lugar de carbón durante la fusión de las
partículas de hierro prerreducido con el fin de obtener una mejor
solubilidad del carbono. Sin embargo, el hecho de utilizar coque en
lugar de carbón aumenta los costes de producción y no resuelve el
problema del azufre. En efecto, el coque no contiene materias
volátiles; sin embargo contiene sensiblemente la misma cantidad de
azufre que el carbón utilizado cuando tiene lugar su producción.
El exceso de carbono es quemado en el horno de
fusión y permite por tanto economizar energía eléctrica durante la
fusión de las partículas.
El hecho de añadir el reductor carbonado a nivel
de los últimos niveles del horno multiniveles permite aprovechar el
calor residual de los gases para secar y precalentar las partículas
de mineral de hierro y quemar completamente el monóxido de carbono.
No es necesaria una postcombustión separada. Además, la temperatura
más elevada de estos últimos niveles reduce aún más el contenido de
azufre en el carbono libre.
No se trata por tanto de una yuxtaposición de los
procedimientos conocidos sino de una interacción entre los dos
procedimientos que conduce a unas ventajas inesperadas.
Otras particularidades y características de la
invención resaltarán de la descripción detallada de un modo de
realización ventajoso presentado a continuación, a título de
ilustración, y que se refiere al plano anexo. Éste muestra:
Fig. 1 Vista en sección de un horno eléctrico de
arco para la producción de fundición líquida según un primer modo de
realización de la invención.
Fig. 2 Vista en sección de un horno eléctrico de
arco para la producción de fundición líquida según un segundo modo
de realización de la invención,
Fig. 3 Vista por encima de un horno eléctrico de
arco según la Fig. 2.
La fig. 1 ilustra una vista en sección
esquemática de un horno eléctrico de arco para la producción de
fundición líquida según un primer modo de realización de la presente
invención.
Se ve en la misma un horno eléctrico de arco 10
que comprende una cuba 12 coronada por una tapa 14 por la cual
penetran tres electrodos 16. Estos electrodos 16 son capaces de
producir unos arcos eléctricos de una veintena de centímetros y de
una potencia de 4 MW aproximadamente cada uno. En el centro de estos
tres electrodos 16 está dispuesto el dispositivo de transferencia 18
de los finos metálicos prerreducidos. Este dispositivo 18 comprende
por una parte una caída para transferir los finos metálicos
prerreducidos al horno 12 y por otra parte una boquilla de inyección
que permite inyectar una cortina de nitrógeno 20 que rodea los finos
metálicos prerreducidos durante su caída en el horno.
El punto de impacto de los finos metálicos
prerreducidos se encuentra entre los tres electrodos 16, es decir en
el punto más caliente del horno eléctrico de arco 12. En el momento
del impacto sobre la capa de escoria 22 no espumosa que sobrenada el
baño de metal líquido 24, los finos metálicos prerreducidos son a
continuación integrados en éste y funden rápidamente.
La solera 26 de la cuba 12 está provista de
varios ladrillos porosos 28 por los cuales es inyectado un caudal
elevado de gas de agitación 30. Las turbulencias creadas por la
inyección de este gas 30 a través del baño líquido 24 impiden que
los finos metálicos prerreducidos se aglomeren y formen costras.
La fig. 2 muestra una vista en sección de un
horno eléctrico de arco para la producción de fundición líquida
según un segundo modo de realización de la invención. La fig. 3
muestra una vista por encima de este horno eléctrico de arco.
En este horno eléctrico de arco 10' de carga
central por gravedad están dispuestas tres lanzas de postcombustión
32 asociadas a tres inyectores de oxígeno primario 32' que
constituyen unos quemadores de potencia comparable a la de los
arcos, entre los arcos eléctricos 33, sobre el círculo de electrodos
("electrode pitch cercle"). Los chorros de oxígeno primario 34
salidos de los inyectores 32' son unos chorros penetrantes y están
orientados hacia el fondo de baño 24. Cuando tiene lugar la
penetración del oxígeno en el metal líquido, el oxígeno reacciona
con el carbono contenido en el baño para liberar CO gaseoso. Esta
emanación de CO crea fuertes turbulencias en el interior del fondo
de baño y en la capa de escoria sobrenadante.
Las lanzas de postcombustión 32 inyectan cada una
un chorro de oxígeno de postcombustión 36 u oxígeno secundario en la
capa de escoria 22. Estos chorros de oxígeno secundario 36 son más
blandos, menos penetrantes que los chorros de oxígeno primario 34 y
permiten quemar el CO que emana del fondo de baño 24 a consecuencia
de la inyección del oxígeno primario. El CO es por tanto quemado en
el interior de la capa de escoria 22. Este conduce a un
sobrecalentamiento local de la escoria. Los chorros de oxígeno de
postcombustión 36 están orientados de manera que impriman a la
escoria unos impulsos opuestos a los de los arcos, a fin de reforzar
la agitación de la escoria y refluir la escoria hacia el centro del
horno eléctrico de arco. El movimiento de la escoria causado por los
arcos eléctricos 33 por una parte y por los chorros de oxígeno de
postcombustión 36 por otra parte, está representado en la fig. 3 por
medio de las flechas 38. Esto permite acelerar la fusión de los
finos metálicos prerreducidos, evitando así que estos se aglomeren y
sean empujados y pegados a la pared del horno eléctrico de arco.
Para la potencia eléctrica dada, por ejemplo
limitada a 12 MW, la utilización de carbono libre complementario y
de oxígeno permite por tanto:
- -
- o bien fundir un caudal de finos metálicos o (DRI) por lo menos doble,
- -
- o bien introducir en el horno unos finos metálicos o (DRI) menos metalizados, y así incrementar la productividad del horno de reducción -cualquiera que sea la tecnología empleada.
En el caso del horno de niveles, la producción de
54 ó 57 t/h de DRI al 60% de metalización podría estar asegurada por
un horno de una capacidad del 50% de la capacidad que sería
necesaria para producir 50 t/h de DRI metalizados al 90%.
Por otra parte, la última línea de la tabla 1
ilustra la posibilidad de aportar carbono suplementario en forma de
carbono libre en exceso en el DRI.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
- 10
- Horno eléctrico de arco
- 12
- Cuba
- 14
- Bóveda
- 16
- Electrodos
- 18
- Dispositivo de transferencia
- 20
- Cortina de nitrógeno
- 22
- Capa de escoria
- 24
- Baño de metal líquido
- 26
- Solera
- 28
- Ladrillos porosos
- 30
- Gas inerte
- 32
- Lanzas de postcombustión
- 32'
- Inyectores de oxígeno primario
- 33
- Arcos eléctricos
- 34
- Chorros de oxígeno primario
- 36
- Chorro de oxígeno de postcombustión
- 38
- Movimiento de la escoria
Claims (14)
1. Procedimiento de producción de fundición
líquida en un horno eléctrico de arco que comprende varios
electrodos, equipado con una solera y que contiene un fondo de baño
coronado por una escoria líquida no espumosa, comprendiendo el
procedimiento las etapas siguientes:
- a)
- reducción de finos metálicos para formar unos finos metálicos prerreducidos que comprenden un exceso de carbono libre,
- b)
- traslado en caliente de los finos metálicos prerreducidos al interior de una cortina de un gas inerte en un fondo de baño contenido en el horno eléctrico de arco,
- c)
- agitación del fondo de baño mediante inyección de gas de manera que se evite la formación de costras, y
- d)
- fusión de los finos metálicos prerreducidos en el horno eléctrico de arco para obtener fundición líquida.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el traslado de finos metálicos
prerreducidos se realiza por gravedad.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el traslado de los finos metálicos
prerreducidos se realiza en una zona situada entre los electrodos
del horno eléctrico de arco.
4. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
agitación del fondo de baño se realiza por inyección de gas neutro a
través de la solera del horno eléctrico de arco a un caudal
comprendido entre 50 l/min. t y 150 l/min. t. y preferentemente a un
caudal comprendido entre 80 y 120 l/min. t.
5. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
agitación del fondo de baño se realiza mediante una inyección de gas
que contiene oxígeno en el fondo de baño por medio de uno o varios
inyectores.
6. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la etapa a)
comprende las etapas siguientes:
- a1)
- se introducen en un horno de múltiples niveles, que comprende varios niveles superpuestos, los finos metálicos y son depositados sobre el nivel superior del horno de múltiples niveles,
- a2)
- se trasladan los finos metálicos gradualmente a los niveles inferiores,
- a3)
- se añade a uno o a varios de los niveles inferiores un reductor carbonado en una cantidad suficiente para reducir los finos metálicos y para asegurar un exceso de carbono libre,
- a4)
- se calienta el horno de múltiples niveles y se reducen los finos metálicos en contacto con el reductor carbonado y con los gases producidos por el reductor carbonado a unas temperaturas adecuadas, y
- a5)
- se quema el excedente de gas producido por el reductor carbonado en el interior del horno de múltiples niveles y se aprovecha el calor resultante para secar y precalentar los finos metálicos.
7. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque durante la
etapa a) o la etapa b), se añaden unos agentes de formación de
escoria.
8. Procedimiento según la reivindicación 7,
caracterizado porque los agentes de formación de escoria se
seleccionan entre el grupo constituido por cal, castina y magnesia
así como sus mezclas.
9. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el exceso
de carbono está comprendido entre 7% y 15% y preferentemente cerca
de 10%.
10. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el reductor
carbonado es carbón.
11. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se
desvolatiliza el reductor carbonado durante la etapa a).
12. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el carbono
en exceso se consume durante la etapa d).
\newpage
13. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el carbono
en exceso se consume mediante la inyección de un chorro de gas de
postcombustión que contiene oxígeno en la escoria por medio de una o
de varias lanzas.
14. Procedimiento según la reivindicación 13,
caracterizado porque el (los) chorro(s) de gas de
postcombustión está(n) orientado(s) de manera que
cree(n) un movimiento de la escoria hacia los electrodos del
horno eléctrico de arco.
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