ES2426455T3 - Método para producir acero inoxidable usando hornos de reducción directa para ferro cromo y ferroníquel en el lado primario de un convertidor - Google Patents

Método para producir acero inoxidable usando hornos de reducción directa para ferro cromo y ferroníquel en el lado primario de un convertidor Download PDF

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Abstract

Método para producir acero inoxidable a base de menas de cromo y menas de níquel en varias etapas delproceso ajustadas entre sí a través de productos intermedios de ferro cromo y ferroníquel las siguientes secuenciasde proceso realizadas en una línea de proceso (10): - producir acero líquido con ferro cromo y acero líquido con ferroníquel en dos procesos de reducción directaseparados usando mezclas de materia prima de menas de cromo (1) o de menas de níquel (2) en dos hornos dereducción directa (3, 4), por ejemplo hornos SAF, dispuestos en paralelo en el lado primario de un convertidor (6)para seguir el procesamiento, - trasegar el acero líquido de ambos hornos de reducción directa (3, 4) a un cazo de transporte (5), en cuyo casoprimeros se trasiega acero líquido con ferro cromo y después acero líquido con ferroníquel, - cargar la mezcla de metal de acero líquido con ferro cromo y de acero líquido con ferroníquel, contenidos en elcazo de transporte (5) a un convertidor (6) para procesamiento adicional, - producir el acero inoxidable en la calidad deseada en el convertidor (6) mediante des carburación típica de lamezcla de metales, reducción de escoria y ajuste fino del análisis químico objetivo, - trasegar el acero inoxidable líquido producido a un cazo de fundición (7) y transportar el acero inoxidable a unamáquina de fundición (8).

Description

Método para producir acero inoxidable usando hornos de reducción directa para ferro cromo y ferroníquel en el lado primario de un convertidor.
La invención se refiere un método para producir acero inoxidable a base de mena de cromo y mena de níquel en varias etapas del proceso ajustadas entre sí mediante los productos intermedios ferro cromo y ferroníquel.
Las líneas de proceso establecidas hasta ahora mundialmente comprenden de manera casi exclusiva una combinación de EAF - AOD-L (método dúplex) o EAF - AOD-L (MRP-L) - VOD (método tríplex).
El empleo de EAF está diseñado de manera diferente dependiendo de la disponibilidad de chatarra o la disponibilidad de chatarra y arrabio. El desarrollo del proceso en la actualidad va en la dirección de usar arrabio o cromo líquido conjuntamente con una porción reducida de aleación baja o aleación alta de chatarra, combinada con aleaciones.
La porción más grande entre los elementos de la aleación está formada por cromo y níquel. El níquel es el compromiso de más costoso. Los recursos limitados de níquel debido al permanentemente creciente mercado de consumo final y, por esta razón, la producción mundial son las razones principales para la demanda creciente de níquel y, por esta razón, los precios crecientes de níquel.
Se buscan nuevas tecnologías con el fin de hacer el material de acero efectivo en costos. N
De esta manera, en la EP 1 641 946 B1 se propone un método para producir un metal fundido en aleación, con el propósito de minimizar los costes de producción a la vez que se mantiene una alta calidad y reciclar al proceso de producción residuos como polvos y escorias que contienen Cr y que contienen Cr y Ni. El proceso se compone de las siguientes etapas realizadas sucesivamente en diversos convertidores con burbujas en la cima y sumergidas, en cuyo caso en cada etapa del proceso se carga arrabio líquido desde un mezclador de arrabio en el respectivo convertidor:
1.
Etapa de proceso: producir una masa fundida de pre-aleación con 20,3 % de Cr y 2 % de Ni y una temperatura de 1560 °C en un convertidor de reciclaje.
2.
Etapa del proceso: introducir un soporte de Cr y un agente de reducción adicional, un agente de formación de escoria y un combustible fósil a la primera masa fundida de pre aleación en un convertidor KMS-S y producir una masa pre-fundida de aleación para la tercera etapa del proceso con 25,9 % de Cr y 1, 38 % de Ni y una temperatura de 1500 °C.
3.
Etapa de proceso: tratamiento final en un convertidor K-OBM-S con adición de ferro aleaciones principalmente, y la realización de un proceso de descarburación y ajuste de una masa fundida de acero con aleación con el análisis químico predeterminado de 18,14 % de Cr y 8,06 % de Ni y una temperatura predeterminada de 1680 °C.
Otra tecnología para producir acero inoxidable se describe en la US 5,514, 331. En este método se realizan las siguientes etapas del proceso con los siguientes resultados ejemplares:
-
producir ferro cromo líquido con un contenido de 52% de Cr en un horno de arco,
-
cargar el ferro cromo líquido a un convertidor de ferro cromo en el que se produce acero fundido con un contenido de cromo de 35% adicionando chatarra de acero de carbono en trozos (Carbon Steel Scrap),
-
envasar esta masa fundida de acero en un cazo de transporte y adicionar una segunda masa de acero que se funde en otro horno de arco con un contenido de 13% de níquel y algo de cromo,
-
envasar la masa fundida mezclada, con un contenido de 19% de Cr y 6,6% de Ni, en el cazo de transporte en un convertidor AOD, donde finalmente se produce un producto final que tiene un contenido de 18% de Cr y 8 % de Ni.
WO-A 03/106 716 se refiere a un proceso de un equipo de producción para producir productos de acero-C o acero inoxidable en un equipo convertidor-horno de arco de luz eléctrica con dos recipientes metalúrgicos.
A partir de estado de la técnica descrita previamente con los procedimientos conocidos hasta ahora para la producción de acero inoxidable con los elementos de aleación cromo y níquel, el objetivo de la invención es mostrar un método que permita una reducción significativa de los costes de producción de acero mediante el uso directo de mena de cromo y mena de níquel.
El objetivo planteado se logra mediante la invención con las características distintivas de la reivindicación 1 según el proceso de tal manera que las etapas del proceso ajustadas entre sí, previamente mencionadas, se caracterizan por el siguiente procedimiento realizado en una línea de proceso:
*
producir acero líquido con ferro cromo y acero líquido con ferroníquel en dos procesos de reducción directa separados empleando mezclas de materias primas de mena de cromo y mena de níquel en los hornos de reducción directa dispuestos en paralelo al lado primario de un convertidor de procesamiento adicional, por ejemplo horno SAF,
*
trasegar el acero líquido de ambos hornos de reducción directa a un cazo de transporte, en cuyo caso primero se trasiega acero líquido con ferro cromo y después acero líquido con ferroníquel,
*
cargar la mezcla de metales, de acero líquido con ferro cromo y acero líquido con ferroníquel, contenida en el cazo de transporte, a un convertidor de procesamiento adicional,
*
producir el acero inoxidable en calidad deseada en el convertidor mediante descarburación típica de la mezcla de metal, reducción de escoria y ajuste fino del análisis químico objetivo,
*
trasegar el acero inoxidable líquido producido a un cazo de fundición y transportar el acero inoxidable a una máquina de fundición.
Mediante la división según la invención de la producción de ferrocromo y ferroníquel en dos procesos de reducción directa paralelos en la línea de proceso antes de un convertidor de procesamiento adicional, en cuyo caso como convertidor pueden usarse, por ejemplo, un AOD, AOD-L o MRP, MRP-L, utilizando directamente las dos menas de cromo y de níquel se logra una reducción significativa de los costes de producción de acero. No obstante, los costes de inversión de los hornos de reducción (horno de arco sumergido) con las instalaciones apropiadas son aproximadamente 9 x más altos que la línea clásica EAF-AOD-L, pero los costes de materia prima en aproximadamente la misma proporción es más ventajosa. Por esta razón, la inversión es amortizable más rápidamente. Además, el proceso es más fácil de controlar en el convertidor debido a la exclusiva DRI (reducción directa del hierro) o adicción de chatarra de hierro.
Los dos procesos de reducción directa, con la materia prima de mena de níquel o de cromo, que tienen lugar en el lado primario de la línea de proceso, proporcionan en un ciclo de aproximadamente una hora, por ejemplo, aproximadamente340 kg/tacero de ferro cromo líquido con aproximadamente 55 % de Cr y aproximadamente 540 kg/tacero de ferroníquel líquido con aproximadamente 15 % de Ni respectivamente con aproximadamente 1600 °C. Ambos metales se trasiegan a un cazo de transporte en la secuencia ferro cromo primero y después ferroníquel se transforman con este hacia un convertidor de procesamiento adicional en el cual se realiza la descarburación típica de la mezcla de metales con un desarrollo del peso por medio de reducción directa del hierro (DRI) por medio de chatarra de carbono en una cantidad de aproximadamente 160 kg/tacero. La DRI o la chatarra de carbono también asumen en este caso la función de enfriar la masa fundida para compensar la alta evolución de energía por las reacciones de oxidación de carbono, silicio y, en parte, de cromo y de hierro. El proceso de convertidor finaliza con una reducción de escoria y un ajuste fino del análisis químico objetivo.
El fósforo se presenta en el proceso de la invención solamente en cantidades bajas de tal modo que este elemento puede considerarse no problemático para los aceros inoxidables los contenidos superiores de azufre se eliminan en el proceso de convertidor con eficiencia suficiente.
A continuación el proceso de la invención se ilustra con mayor detalle en un ejemplo de realización de una línea de proceso representada esquemáticamente a modo de ejemplo.
En la figura del dibujo está representada de manera esquemática una línea de proceso 10 con componentes individuales seleccionados a manera de ejemplo, con los cuales puede realizarse el proceso de la invención. La dirección del flujo de materiales entre los componentes individuales, la cual está marcada respectivamente por una flecha doble, comienza en la figura del dibujo en la parte de arriba a la izquierda y fluye hacia abajo a la derecha.
El inicio de la línea del proceso 10 forma dos horno de reducción directa, un SAF 4 para producción de ferrocromo y un SAF 4 para producción de ferroníquel. Cada uno de estos hornos de reducción directa las mezclas de materia prima 1, 2 que van a ser empleadas se marcan en forma de acumulaciones de diferente tamaño.
Las composiciones promedio de las mezclas de materia prima 1, 2 para realizar la reducción directa primaria según la invención son tal como sigue:
*
mezcla de materia prima-mena de cromo 1 = coque, mena de cromo con 24 - 37 % de Cr, aproximadamente 30 % de Fe
*
mezcla de materia prima-mena de níquel 2 = coque, mena de níquel con 1,2 - 1,5 % de Ni, aproximadamente 15 % de Fe.
Los procesos de reducción realizados con estas mezclas de materia prima 1, 2 en los SAF 3, 4 proporcionan en un ciclo de aproximadamente una hora, por ejemplo:
5 SAF 3 aproximadamente 340 kg/tacero de ferro cromo líquido con aproximadamente 55 % de Cr a aproximadamente 1600 °C así como
SAF 4 aproximadamente 540 kg/tacero de ferroníquel líquido con aproximadamente 15 % de Ni a aproximadamente la misma temperatura de aproximadamente 1600 °C. Después de trasegar estas masas fundidas en un cazo de carga 5, en cuyo caso primero el ferro cromo y luego el 10 ferroníquel se envasan en el cazo de transporte 5, para la mezcla de metales obtenida resulta, por ejemplo, la
siguiente composición típica: C % Si % P % S % Cr % Ni % Temperatura °C 2,92 1,36 0,032 0,035 21,31 9,2 1600
15 La mezcla de metales se carga luego con el cazo de transporte 5 al convertidor 6 de procesamiento adicional; en el ejemplo de realización representado éste es un AOD-L, en el cual las dos últimas etapas del proceso requeridas se realizan para producir el acero inoxidable con el análisis químico predeterminado. El último componente de la línea proceso 10 es una máquina de fundición continua (CCM) 8 que se encuentra dispuesta detrás del AOD-L 6 con una estación de tratamiento de cazo (LTS por Ladle Treatment Station) 7 que está interpuesto.
20 Listado de números de referencia 1 Mezcla de materia prima-mena de cromo 2 Mezcla de materia prima-mena de níquel 3 Ferro cromo-horno de reducción directa (SAF) 4 Ferroníquel-horno de reducción directa (SAF)
25 5 Cazo de transporte (Charging Ladle) 6 Convertidor AOD-L 7 Cazo de fundición (LTS) 8 Máquina de fundición (CCM) 10 Línea de proceso

Claims (7)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Método para producir acero inoxidable a base de menas de cromo y menas de níquel en varias etapas del proceso ajustadas entre sí a través de productos intermedios de ferro cromo y ferroníquel las siguientes secuencias de proceso realizadas en una línea de proceso (10):
    *
    producir acero líquido con ferro cromo y acero líquido con ferroníquel en dos procesos de reducción directa separados usando mezclas de materia prima de menas de cromo (1) o de menas de níquel (2) en dos hornos de reducción directa (3, 4), por ejemplo hornos SAF, dispuestos en paralelo en el lado primario de un convertidor (6) para seguir el procesamiento,
    *
    trasegar el acero líquido de ambos hornos de reducción directa (3, 4) a un cazo de transporte (5), en cuyo caso primeros se trasiega acero líquido con ferro cromo y después acero líquido con ferroníquel,
    *
    cargar la mezcla de metal de acero líquido con ferro cromo y de acero líquido con ferroníquel, contenidos en el cazo de transporte (5) a un convertidor (6) para procesamiento adicional,
    *
    producir el acero inoxidable en la calidad deseada en el convertidor (6) mediante des carburación típica de la mezcla de metales, reducción de escoria y ajuste fino del análisis químico objetivo,
    *
    trasegar el acero inoxidable líquido producido a un cazo de fundición (7) y transportar el acero inoxidable a una máquina de fundición (8).
  2. 2. Método de acuerdo con la invención 1, caracterizado porque las mezclas de materia prima (1, 2) cargadas en los hornos de reducción directa (3, 4) tienen las siguientes composiciones promedio:
    *
    Mezcla de materia prima-mena de cromo (1) = coque, mena de cromo con 24 - 37 % Cr, aproximadamente 30 % Fe
    *
    mezcla de materia prima-mena de níquel (2) = coque, mena de níquel con 1,2 -1,5 % Ni, aproximadamente 15 % Fe.
  3. 3. Método de acuerdo con la invención 2, caracterizado porque los procesos de reducción realizados con las mezclas de materia prima (1, 2) en los hornos de reducción directa (3, 4) proporcionan en aproximadamente un ciclo de una hora:
    cerca de 340 kg/acero de ferro cromo líquido con aproximadamente 55 % de Cr a aproximadamente 1600 °C y
    aproximadamente 540 kg/tacero de ferroníquel líquido con aproximadamente 15% de Ni a aproximadamente la misma temperatura de cerca de 1600 °C.
  4. 4. Método de acuerdo con la invención 2 o 3, caracterizado porque la mezcla de metal alimentada conjuntamente al cazo de transporte (5) desde los dos hornos de reducción directa (3, 4) comprende la siguiente composición típica:
    C% Si% P% S% Cr% Ni% Temperatura °C
  5. 2.92 1.36 0.032 0.035 21.31 9.2 1600
  6. 5.
    Método de acuerdo con la invención 1, 2, 3 o 4, caracterizado porque como convertidor (6) para procesamiento adicional se usa AOD, AOD-L o MRP, MRP-L.
  7. 6.
    Método de acuerdo con la invención 5, caracterizado porque la descarburación típica de la mezcla de metales en el convertidor (6) se realiza con un desarrollo de peso por medio de reducción directa del hierro (DRI) o por medio de chatarra de carbono en una cantidad de aproximadamente 160 kg/tacero con enfriamiento simultáneo de la masa fundida para compensación de la alta salida de energía por las reacciones de oxidación del carbono, silicio y en parte de cromo y hierro.
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