MXPA00003480A - Proceso de fusion de hierro reducido en directo, de grano fino en un horno de arco electrico - Google Patents

Abstract

El hierro reducido en directo (DRI) que para al menos 80 por ciento en peso tiene un tamaño de grano de no más de 3 mm se funde en un arco eléctrico. El horno contiene un baño de hierro líquido. Durante la operación del horno, se forma una capa de escoria espumosa en el baño y el DRI cae por gravedad a través de al menos una lanceta movible hacia la capa de escoria espumosa en el baño de hierro. De manera preferente, la distancia de la abertura de la lanceta al baño de hierro se mantiene prácticamente constante.

Description

PROCESO DE FUSIÓN DE HIERRO REDUCIDO EN DIRECTO, DE GRANO FINO EN UN HORNO DE ARCO ELÉCTRICO Descripción Esta invención se refiere a un proceso de fusión de hierro reducido en directo (DRI, por sus siglas en inglés) , de grano fino, que para al menos 80 % en peso tiene un tamaño de grano de más de 3 mm, en un horno de arco eléctrico que contiene un baño de hierro liquido y en el hierro liquido una capa de escoria espumosa, donde durante la operación del horno, el DRI, se alimenta a través de al menos una lanceta desde arriba a través de la abertura de lanceta en la capa de escoria espumosa en el baño de hierro líquido, la lanceta que se introduce a través de la cubierta del horno. Entre los expertos, el hierro reducido en directo también se refiere como el hierro esponjoso o DRI (hierro reducido en directo) . Se describe un proceso de este tipo en la DE 196 08 530 Al, donde el DRI se sopla "sobre el baño de hierro a través de la lanceta con un gas portador que consiste principalmente de C02. Por este medio, se previene la formación del FeO provocado por el uso de aire y la formación pobre, relacionada de la escoria espumosa, así como la disminución de la calidad del acero, provocada por la inyección de aire que contiene nitrógeno. La Patente de los Estados Unidos Número 5,433,767 describe la reducción directa del mineral de hierro de grano fino en al menos dos lechos fluidizados, donde también se usa gas de reducción caliente como el gas de fluidización. Se produce DRI de grano fino que subsecuentemente se licúa en un reactor de fusión a temperaturas de 1500 a 1700°C y se reduce adicionalmente. La producción de DRI de grano fino también se describe en la Patente de los Estados Unidos Número 5, 603, 748. Es el objeto fundamental de la invención alimentar el hierro reducido en directo, de grano fino también en la condición caliente de una manera simple, en su mayor parte libre de la pérdida, al baño de hierro durante la operación del horno y al mismo tiempo formando una poca cantidad de descarga gaseosa. De acuerdo con la invención esto se logra en el proceso mencionado con anterioridad ya que el DRI cae a través de la lanceta o lancetas sobre el baño de hierro únicamente por gravedad y sin el uso de un gas portador. Aparte del DRI, también se puede adicionar al baño de hierro otro hierro granular o grumoso, por ejemplo chatarra o escombro de acero, hierro aglomerado en caliente por hierro colado. La porción de DRI alimentada a través de la lanceta o lancetas usualmente da cuenta del 85 a 100 por ciento en peso del material total de alimentación . Durante la operación del horno, los gases están ascendiendo constantemente del baño de hierro sin que se descargue a través de la cubierta del horno en la forma de una descarga gaseosa. Por la seguridad de economía, es deseable reducir al minimo la cantidad de descarga gaseosa. El DRI introducido entra antes que nada a la capa de escoria más o menos espumosa, donde ya sea se funde directamente o se hunde en el baño de hierro debido a su peso y al movimiento del baño liquido que se induce por las corrientes eléctricas. La capa de escoria espumosa impide que el DRI de grano fino introducido vía la lanceta se arrastre por los gases ascendentes y se descargue del horno, lo que conduciría a pérdidas crecientes de hierro. Al no usar un gas portador soplado a través de la lanceta, se mantienen bajas estas pérdidas. El hierro arrastrado también puede formar acumulaciones en la parte superior del horno o en los conductos de gas de desperdicio y de esta manera conducir a interrupciones en la condición del horno . El horno de arco eléctrico se puede operar de la manera conocida con corriente directa o corriente alterna. También se conoce diseñar los electrodos introducidos a través de la cubierta del horno como elec rodos - que se pueden mover de manera vertical y se levantan gradualmente igual durante la operación del horno de modo que su distancia desde el baño permanezca más o menos constante durante la operación del lote. El DRI de grano fino se suministra en el baño de hierro a través de la cubierta del horno a través de una o varias lancetas que se pueden proporcionar con enfriamiento de agua, si es necesario. Se impide, de manera expedita que la abertura de la lanceta o lancetas entren en contacto con el hierro líquido o el baño de hierro. Por lo tanto, cada lanceta se puede mover de manera vertical, y la abertura de la lanceta se mantiene con una distancia prácticamente constante por arriba de la superficie del baño de hierro. Una posibilidad es que la lanceta tipo electrodo se levante dependiendo del nivel de elevación del baño de hierro. De manera expedita, la distancia de la abertura de cada lanceta desde la superficie del baño de hierro es de 3 a 100 cm, y en su mayor parte de 5 a 50 cm . Se asegura que la abertura de la lanceta se mantenga siempre dentro de la capa de escoria espumosa de modo que el DRI no se arrastre a la cubierta del horno por los gases ascendentes. Al adicionar de manera separada carbono y oxigeno, se puede asegurar de una manera conocida per se que se forme una capa de escoria espumosa, estable en el baño de hierro y se mantenga ahí durante la operación del horno. Esta capa constituye una zona de reacción, que protege al DRI de grano fino de la re-oxidación. Al mismo tiempo, proporciona la inmersión del (los) elect odo ( s ) , para protegerlo o protegerlos de la oxidación y mejora la transferencia de calor de la flama del arco hacia la fusión. Se suministran medios que contienen carbono y gas que contiene 02 al baño de hierro a través de toberas sumergidas. Los medios que contienen carbono pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos, y como el gas que contiene 02 se usa comúnmente oxigeno técnicamente puro. Las toberas sumergidas se pueden arreglar como se desea, por ejemplo, en el fondo del horno o en las paredes laterales. De manera expedita, el espacio de gas por arriba de la escoria espumosa comprende uno o varios inyectores para introducir gas que contiene 02, para efectuar una combustión retarda, parcial del CO . El baño de hierro del horno consiste usualmente de al menos 90 por ciento en peso de hierro líquido. El horno se puede usar para producir metal caliente o acero líquido. El metal líquido se retira del horno a temperaturas en el intervalo desde 1300 a 1700°C y de manera preferente a una temperatura de al menos 1350°C en el caso de metal caliente y al menos 1550°C en el caso del acero. Las modalidades del proceso se explicarán con referencia a los dibujos, en donde: La Figura 1 muestra una sección vertical a lo largo de la línea I-I de la Figura 2 a través de un horno de arco eléctrico de CD en una representación esquemática. La Figura 2 muestra una sección horizontal a lo largo de la línea II-II de la Figura 1. La Figura 3 muestra un horno de arco eléctrico de CA en una representación análoga a la Figura 1 en una sección a lo largo de la línea lililí de la Figura 4, y La Figura 4 muestra una sección horizontal a lo largo de la línea IV-IV de la Figura 3. El horno de arco eléctrico (1) de la Figura 1 y 2 comprende un fondo (2) forrado de ladrillos y una cubierta removible (3) . El fondo se proporciona con al menos un electrodo de fondo (4) . Habiendo sido introducido a través de los agujeros en la cubierta (3) un electrodo superior (5) y 3 lancetas huecas (6) sobresalen desde la parte superior hacia el interior del horno, de las cuales las lancetas solo se muestran 2 en la Figura 1. El número de los electrodos superiores (5) y las lancetas (6) también se puede elegir diferente de aquellos del dibujo. Las lancetas (6) se proporcionan con un enfriamiento de agua, que no se representa en el dibujo. Durante la operación, el horno (1) contiene un baño de hierro (8) que alcanza hasta el nivel de baño (8a) . Durante la operación del horno se forma una capa (9) de escoria espumosa por arriba del nivel del baño (8a) , que se desea. A través de toberas sumergidas (10) y (11) se introducen los medios que contienen carbono y/o gas que contiene 02 hacia el baño de hierro (8) . A través de una lanceta doble (12), ver Figura 2, se pueden soplar oxigeno y los medios que contiene carbono a través de la puerta (13) del horno hacia la capa (9) de escoria, como viendo de este modo la formación de espuma de una manera conocida per se. Por medio de inyectores laterales (14) colocados en un ángulo por arriba del baño, se puede soplar oxígeno sobre el baño de una manera conocida per se. Se usan inyectores horizontales (15) de una manera igualmente conocida para suministrar oxígeno, para una combustión retardada de CO . El electrodo superior (5) se puede ajustar de manera vertical, como se conoce igualmente, de modo que su distancia desde el nivel del baño (8a) se mantenga prácticamente constante con el nivel creciente de líquido del baño de hierro. A través de las lancetas (6) y el DRI de grano fino cae desde un depósito de almacenamiento, no representado hacia el horno (1) , de modo que se absorbe por el baño de hierro (8) sin ninguna pérdida notable. Para este propósito, se colocan las aberturas (6a) de las lancetas (6) a una distancia relativamente corta por arriba del nivel del baño (8a) y en una capa (9) de escoria espumosa. Igual que el electrodo superior (5), las lancetas (6) también se pueden mover de manera vertical hacia arriba, de modo que se mantenga la distancia deseada de las aberturas (6a) de las lancetas (6) desde el nivel del baño (8a) . Esta distancia usualmente está en el intervalo de 3 a 100 cm, y de manera preferente de 5 a 50 cm, y se mantiene de manera preferente constante durante la operación del horno. El DRI también se puede introducir caliente hacia el horno a través de las lancetas (6), por ejemplo, originándose de una planta de reducción en directo a temperaturas de 300 a 1000°C. El horno (1) se opera por lotes, y al final de una fase de fusión, se retiran metal o acero lXquido caliente a través de una piquera (16) sellable, ver Figura 2. El horno (la) de arco eléctrico de CA mostrado en las Figuras 3 y 4 comprende tres electrodos superiores (5) de los cuales solo se muestra uno en la Figura 3. Además, los números de referencia tienen el significado ya explicado en unión con las Figuras 1 y 2.

Ejem lo Se emplea un horno de arco eléctrico operado con una corriente alterna trifásica, como se representa en las figuras 3 y 4. El horno es capaz de ser inclinado. El fondo (2) tiene una capacidad de 150 y de hierro líquido, la corriente se suministra por un transformador 100 MVA . Los tres Electrodos (5) consisten de grafito, su distancia desde el baño de hierro se mantiene constante a 5 cm . Antes de que se cargue primero el DRI en el horno después de un retardo prolongado, primero que todo se produce un baño de metal a 1560°C mediante la fusión parcial de 40 t de escombros de acero. A través de tres lancetas (6) enfriadas con agua se carga el DRI con un límite superior de tamaño de grano de 1.2 mm en este baño, que se deriva de una planta de reducción en directo, de mineral fino que tiene una temperatura de 650°C. El DRI contiene 7 por ciento en peso de FeO, 4 por ciento en peso de Si02, 2 por ciento en peso de A1203 y 1 por ciento en peso de C a parte del hierro metálico. Las aberturas (6a) de las lancetas (6) tienen una distancia de 8 cm desde el nivel del baño (8a) que controla y mantiene constante durante la fase completa de fusión. La velocidad de alimentación del hierro reducido indirecto es de 1.2 t/minuto por lanceta. A través de las toberas sumergidas (11) , se introducen en el horno 5 Nm3/min de oxígeno técnicamente puro y 25 kg/min en la forma de aceite comestible, ligero, y además se suministra cal a una velocidad de 300 kg/minuto. Adicionalmente, a través de la lanceta doble (12) que se puede ajustar de una manera conocida per se y se sumerge en la capa (9) de escoria espumosa, se soplan cantidades menores de oxigeno y carbono, para dar soporte a la formación de una capa de escoria, espumosa, estable. Se produce una fusión de acero de 1630°C que se retira del horno después de un tiempo de operación de 1 hora. A una temperatura de 1630°C, las cantidades de DRI, carbono, oxígeno y cal suministradas al horno proporcionan una cantidad de acero de 150 t con un contenido de carbono de 0.1 por ciento en peso. La escoria formada tiene una basicidad (relación en peso de CaO/Si02) de 2.5. En la derivación, 30 t de acero permanecen en el horno, de modo que con el próximo calor, el suministro de DRI se puede iniciar inmediatamente sin tener que fundir la chatarra de acero .

Claims (5)

1. REIVINDICACIONES 1. Un proceso de fusión de hierro reducido en directo (DRI) de grano fino, que para al menos 80 por ciento en peso tiene un tamaño de grano de no más de 3 mm, en un horno de arco eléctrico que contiene un baño de hierro liquido y en el hierro liquido una capa de escoria espumosa, donde durante la operación del horno, el DRI se alimenta a través de al menos una lanceta desde arriba a través de la abertura de la lanceta hacia la capa de escoria espumosa y sobre el hierro liquido, la lanceta que se introduce a través de la cubierta del horno, caracterizado en que el DRI cae a través de la lanceta o lancetas sobre el baño de hierro solamente por gravedad y sin el uso de un gas portador, con cada abertura de lanceta que se coloca en la capa de escoria espumosa, y el contenido de DRI alimentado al baño de hierro a través de la lanceta o lancetas en la carga total del material de hierro es de 85 a 100 por ciento en peso .
2. 2. El proceso según la reivindicación 1, caracterizado en que la lanceta se puede ajustar de manera vertical y su abertura se mantiene a una distancia prácticamente constante de 3 a 100 cm por arriba de la superficie del baño de hierro durante la operación del horno.
3. 3. El proceso según la reivindicación 1 , caracterizado en que el horno tiene toberas para introducir medios que contiene carbono y gas que contiene 02.
4. 4. El proceso según la reivindicación 1, caracterizado en que el DRI se introduce en el horno a temperaturas en el intervalo de 300 a 1000°C.
5. 5. El proceso según la reivindicación 1, caracterizado en que el baño de hierro tiene la calidad del hierro colado o acero.