INDUSTRIAS I. Acería Eléctrica. Proceso Siderúrgico: Overview Materias Primas EAF: Estructura EAF: Operación

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Antonia Cruz Vega
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1 INDUSTRIAS I Acería Eléctrica Proceso Siderúrgico: Overview Materias Primas EAF: Estructura EAF: Operación Ing. Jorge Nicolini

3 Procesos electro térmicos Fusión: Mantenimiento Colada Aleación Calentamiento : Secado Templado Recocido Precalentamiento Revestimiento Forjado Aplicación de calor sin llama Mayor seguridad Menor riesgo de contaminación ambiental Mayor rapidez en el calentamiento Posibilidad de calentar hacia el interior del material Mayor flexibilidad y posibilidad de su introducción en líneas de proceso existentes. Laminación

4 Calentamiento por Resistencia: Directo Pieza a calentar pertenece al circuito eléctrico Temperatura depende de las propiedades del material Calentamiento directo de alambre

5 Calentamiento por Resistencia: Indirecto Horno de calentamiento a resistencia

6 Calentamiento por inducción: Principios PRINCIPIOS: Fusión y mantenimiento de metales. Calentamiento para deformación. Tratamientos térmicos como templado, etc.

7 Calentamiento por inducción: Hornos Horno de inducción Crisol Horno de inducción Canal Horno para fusión Eficiencia Mediana Frecuencias : HZ Horno para mantenimiento Eficiencia Alta Frecuencias :50 HZ, 60 HZ

8 Calentamiento por arco eléctrico: EAF

9 ACERÍA ELÉCTRICA: Carga de chatarra

10 ACERÍA ELÉCTRICA: Carga de arrabio sólido - HRD

cumplen la función de transferir las distintas propiedades de cada uno de

11 ACERÍA ELÉCTRICA: Carga de ferroaleaciones Ferroaleaciones: Aleaciones de Fe con otros elementos metálicos como manganeso, cromo silicio. cumplen la función de transferir las distintas propiedades de cada uno de estos metales al acero. Tienen una influencia sensible sobre el costo final del acero

12 ACERÍA ELÉCTRICA: Carga de fundentes

13 ACERÍA ELÉCTRICA: EAF estructura

14 ACERÍA ELÉCTRICA: EAF estructura

15 ACERÍA ELÉCTRICA: EAF circuito electrico

16 ACERÍA ELÉCTRICA: EAF bóveda

17 ACERÍA ELÉCTRICA: EAF carcasa

18 ACERÍA ELÉCTRICA: EAF solera

Sistema de extracción de humo El horno eléctrico genera gases y partículas que deben ser evacuadas por razones de

19 ACERÍA ELÉCTRICA: EAF sistemas complementarios Sistema de regulación eléctrica Controla y regula los movimientos verticales de los electrodos y mantener una longitud de arco eléctrico adecuada. Sistema de extracción de humo El horno eléctrico genera gases y partículas que deben ser evacuadas por razones de seguridad y salubridad. El sistema de extracción transporta gases y partículas del horno a un sistema de enfriamiento y limpieza antes de ser evacuados a la atmósfera.

20 ACERÍA ELÉCTRICA: EAF sistemas complementarios

ACERÍA ELÉCTRICA: EAF sistemas complementarios Mecanismo robotizado para toma de muestras y temperatura del acero Extrae muestras del acero líquido para su análisis, toma la temperatura y determina

Ésta puede girar desde una posición de espera hasta colocarse sobre la bóveda del horno.

21 ACERÍA ELÉCTRICA: EAF sistemas complementarios Mecanismo robotizado para toma de muestras y temperatura del acero Extrae muestras del acero líquido para su análisis, toma la temperatura y determina el valor de oxígeno libre del baño (acero líquido). Columna vertical fija (2 metros más alta que el horno) que en su parte superior tiene una viga rotativa. Ésta puede girar desde una posición de espera hasta colocarse sobre la bóveda del horno. En el extremo libre de la viga rotativa hay una lanza que se introduce dentro del horno y lleva las cápsulas de toma de temperatura, oxígeno o para la extracción de muestra. Esta lanza se introduce en el horno por un orificio que posee la bóveda. Cápsulas para toma de muestras del baño líquido Pequeño molde de acero forjado de forma circular, rodeado de material cerámico.

22 ACERÍA ELÉCTRICA: EAF bóveda y carcasa

23 ACERÍA ELÉCTRICA: EAF electrodos

24 EAF : Aceración Primaria

25 EAF : Reacciones químicas y balance térmico Las reacciones químicas que tienen lugar en el horno eléctrico son: 1. Descarburación 2. Remoción de fósforo (P). 3. Remoción de azufre (S) 4. Oxidación y eliminación de otros elementos químicos (Si, Mn, Cr, etc.) 5. Formación de escoria espumosa

26 EAF : Reacciones Descarburización: ( Eliminación del carbono contenido en la carga metálica) 90% C + ½ 0 2 C0 10% C C0 2 Fuentes del carbón: Carbono contenido en la chatarra, HDR y arrabio sólido Carbono inyectado por lanza o agregado en la carga (coke) Otras reacciones de oxidación: Si + O 2 SiO 2 Mn + 1 O 2 MnO. 2 2Al + 3 O 2 Al 2 O P + 5 O 2 P 2 O 5 2 Fe + 1 O 2 2 FeO.

27 EAF : Inyección de Oxígeno y Carbono

28 EAF : Formación de Escoria espumosa Trabajar con escoria espumosa es fundamental : aumentar la eficiencia térmica del horno cuando las paredes laterales están totalmente expuestas a la radiación del arco. La escoria espumosa crecerá y cubrirá los arcos eléctricos, permitiendo de esta forma el uso de mayor potencia sin necesidad de aumentar la carga térmica en las paredes del horno. Un arco eléctrico cubierto por una escoria espumosa tendrá una eficiencia mayor en la transferencia de energía a la fase Acero. Las operaciones necesarias para la formación de una buena escoria espumosa : Agregado de cales: comienza a realizarse desde la etapa de fusión y permite obtener la composición adecuada de la escoria. Inyección de Oxígeno y de Carbón: Estas inyecciones son necesarias para generar el Monóxido de Carbono (CO), componente crítico para la formación de una buena escoria espumosa.

29 EAF : Datos Operativos ETAPAS DEL PROCESO TI EMPO (M in.) Carga de chatarra y HDR 3 Fusión 40 Afinación 8 Colada del acero 4 Total 55 HORNO: CARGA METÁLICA: 1132 KGS. % HDR en carga: 60% Tons. Acero /colada: 77 T/C CHATARRA Y HDR: Elementos Oxidables: C, Mn, Si, P, Al, Fe. Carga promedio del horno: Componente cantidad/colada cantidad/tal Hierro esponja 52,3 t 679 kg/tal Chatarra 34,9 t 453 kg/tal Cal mezcla 3,6 t 47 kg/tal Carbón insuflado 0,35 t 4,5 kg/tal Carbón por cinta 0,35 t 4,5 kg/tal Finos 1 t 13 kg/tal Acero 77 t 1000 kg/tal Escoria 9,9 t 129 kg/tal ENERGÍA ELÉCTRICA: Consumo: 610 Kwh / Ton acero ESCORIFICANTE: Cal OPERACIÓN: 1590 ºC a 1640 ºC ( Temperatura de Colada)

30 Componentes Chatarra Hierro esponja Acero líquido Escoria Finos Fe T Fe metálico FeO C SiO Si 0.2 EAF : Datos Operativos Al 2 O Al 0.02 CaO MgO MnO Mn P P 2 O S

31 Acería Eléctrica : EAF corriente continua Componentes: Transformador principal que reduce la tensión de entrada a la requerida en el arco Rectificador que convierte la corriente alterna en prácticamente corriente continua Cables y conductores eléctricos desde el rectificador al electrodo y desde el ánodo al rectificador Horno propiamente dicho, con mecanismos de regulación, basculación, elevación y giro de bóveda Ventajas: Un electrodo que simplifica el sistema de cables secundarios, columnas, brazos y bóveda Reducción del consumo de electrodos Menor consumo de energía eléctrica y refractarios Menor nivel de ruido en funcionamiento normal Menos impacto en línea de suministro

32 Acería Eléctrica : EAF corriente continua

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