Horno doble de arco de corriente continua y bajo consumo de energía, para chatarra de baja calidad

Transcripción

1 Horno doble de arco de corriene coninua y bajo consumo de energía, para chaarra de baja calidad El horno de arco de corriene coninua con doble cuba de ABB, con consumo de energía opimizado, proporciona a las acerías una unidad de fusión que permie producir compeiivamene acero bruo a parir de chaarra de baja calidad. Una refinada écnica de quemadores complemenarios y lanzas de oxígeno permie precalenar la chaarra ahorrando una considerable canidad de energía y reduciendo la soliciación sobre el medio ambiene. L os rabajos de desarrollo del nuevo horno de arco de corriene coninua con doble cuba (EODCTEAF, Energy Opimized Direc Curren Twin Elecric Arc Furnace) 1 se han cenrado en la búsqueda de nuevas vías para opimizar el consumo oal de energía en la fabricación de acero y con él el porcenaje de corriene elécrica empleando la acrediada ecnología de corriene coninua de ABB. La maeria prima principal para la carga será chaarra de baja calidad (es decir, con bajo peso específico y alo conenido de impurezas orgánicas) y, en menor canidad, oros maeriales ferrosos, como el hierro-esponja, el arrabio y oros similares. Comparado con los hornos de consrucción convencional, el nuevo horno de ABB da resulados muy superiores con combusibles fósiles y con las susancias que de forma naural esán conenidas en el arrabio o en el hierro-esponja. Eso ha sido posible gracias a que el proceso de poscombusión iene lugar en el horno mismo y esá conrolado con gran precisión. La Tabla 1 muesra las posibilidades del horno de arco de corriene coninua con doble cuba. Balance energéico de los hornos de arco Los «gasos» en el balance de energía El balance energéico de un horno de arco volaico, y de cualquier oro horno de fusión, presena las res «posiciones principales de gasos» siguienes: las susancias a fundir, las pérdidas no esacionarias, las pérdidas esacionarias. Maerial a fundir El rendimieno de hierro y de susancias acompañanes, ano las deseables como las indeseables, varía según la clase de maerias primas uilizadas para la carga, Huber Trenkler ABB Indusrie AG pero en las condiciones normales de un horno de arco iene siempre un valor inferior a la unidad. El peso de la carga de chaarra se calcula con la fórmula siguiene: eso de la carga = (1) Considerando un rendimieno del 92%, para obener 100 de peso de colada es necesaria una carga de 109. ara calenar chaarra de calidad normal desde la emperaura ambiene hasa la emperaura de colada ( 1630 C), se necesian aproximadamene 380 kwh/ de carga. Energía de fusión = peso de colada rendimieno = 380 kwh 109 = kwh (2) La energía de fusión es idénica a la energía necesaria físicamene; es, por ano, el mínimo de energía necesaria. érdidas no esacionarias Las pérdidas no esacionarias son las pérdidas que se producen durane el proceso de fusión, es decir, que varían en función del iempo, pero que no se producen o si se producen son poco imporanes cuando el horno esá parado. Son las siguienes: pérdidas por los gases de escape (humos), calor exraído con la escoria, pérdidas por radiación del arco, pérdidas durane la carga del horno, pérdidas elécricas. Esas pérdidas son ineviables, pueso que dependen del proceso, pero el conrol del mismo permie reducirlas o incluso minimizarlas. ara los gases de escape y la escoria, eso significa que, fundamenalmene, hay que reducir el volumen oal de ambos. ara influir sobre las pérdidas por radiación, lo más sencillo es acorar el iempo con arco. La pérdida durane la carga del horno es la suma de las pérdidas por los gases de escape y por la radiación. Tiene un orden de magniud de kwh/m 2 aproximadamene (m 2 = superficie de la 18 Revisa ABB 9/

2 El nuevo horno de arco con doble cuba, para una producción anual de de acero 1 masa en fusión; min = iempo en minuos enre la aperura y el cierre de la bóveda). ara un horno de 100 eso significa unas pérdidas de 400 a 450 kw/min. La forma más sencilla de reducirlas es minimizar la duración del proceso de carga. ueso que los gases de escape no sólo producen pérdidas de energía, sino que durane su formación son fuenes de calor, se inena aprovechar en la medida de lo posible la energía que conienen, ano la sensible como la ligada químicamene, direcamene en la unidad de fusión. Las pérdidas elécricas en el ransformador, en el recificador, en la reacancia y en los componenes de ranspore de energía dependen fundamenalmene de la corriene y de la duración de funcionamieno. Al igual que las pérdidas por radiación, ambién esas pérdidas disminuyen sensiblemene al reducir la duración de funcionamieno del arco. érdidas esacionarias Las pérdidas esacionarias, o en régimen permanene, son las que se producen durane iempos prolongados, independienemene o casi independienemene del conrol del proceso. odemos ciar las siguienes: la pérdida de calor a ravés del revesimieno refracario del horno, pero sobre odo las pérdidas por refrigeración, es decir, el calor disipado en el agua de refrigeración de los paneles de las paredes y de la bóveda del horno. Esas pérdidas se producen independienemene de que el horno esé en funcionamieno o no. Son unas pérdidas especial- Revisa ABB 9/

3 Tabla 1: Caracerísica del horno de arco de corriene coninua con dos cubas (EODCTEAF) roducción anual > eso de colada 90 oencia elécrica 64 MW oencia del ransformador 100 MVA Diámero del elecrodo 28 inch Consumo de elecrodo 1,4 kg/ Consumo de: carbón 45 kg/ cal 50 kg/ fuel-oil 10 l/ oxígeno 60 Nm 3 / energía elécrica < 340 kwh/ «Ingresos» en el balance érmico Los «ingresos de energía» de un horno de arco provienen en primer lugar de la conversión de energía elécrica en energía érmica liberada por el arco. Además de la energía elécrica se uilizan oros poradores, que liberan energía química durane el proceso de funcionamieno del horno de arco. Esos procesos químicos de ransformación se pueden subdividir en dos grupos: procedimienos puramene mealúrgicos, procesos complemenarios de combusión. mene gravosas para los coses de operación si el horno esá parado, ya que es necesario compensarlas al ponerlo en marcha de nuevo. odemos ilusrar la siuación con un pequeño ejemplo de cálculo. Un horno de consrucción convencional para 100 de carga iene cerca de 50 m 2 de paneles refrigerados por agua en las paredes y unos 30 m 3 en la bóveda. or cada m 2 de superficie refrigerada deben circular 150 liros de agua por minuo. Si el agua de refrigeración iene una diferencia de emperaura de 5 C enre la enrada y la salida, la pérdida por enfriamieno iene el valor siguiene: l ( ) m m 2 min 5 kcal = l = kcal kwh = 70 min min (3) Las pérdidas esacionarias oales de un horno de ese ipo alcanzan un valor de unos 80 kwh/min. Con esa energía se podría calenar 1 de chaarra fría hasa casi 600 C. rocedimienos mealúrgicos Los procesos mealúrgicos, que por su propia nauraleza pueden ser exremadamene complejos, liberan grandes canidades de energía, dependiendo de los maeriales uilizados y de la calidad del acero que se quiera colar. or ejemplo, la oxidación de los elemenos acompañanes del arrabio libera una canidad de energía con la que se podría fundir un peso de chaarra equivalene a un ercio del peso propio del arrabio. Aunque esa aporación energéica del proceso mealúrgico reduce la necesidad de energía elécrica, no puede considerarse como susiución de energía propiamene dicha, pues se produce siempre, por la propia nauraleza del proceso. Diagrama de funcionamieno de un horno de arco oencia Tiempo 53 % 27 % 100 % min 2 Diagrama de funcionamieno de un horno de arco oencia Tiempo 100 % 3.5 min 3 rocesos complemenarios de combusión Se puede conseguir una susiución en senido esrico de energía elécrica uilizando poradores suplemenarios de energía fósil, conjunamene con el aire u oxígeno. La ecnología acual de acerías ofrece un gran número de sisemas disinos para realizar lo anerior. Mencionaremos sólo algunos: quemadores complemenarios, lanzas de oxígeno o de oxígeno y carbón en polvo, oberas en el fondo del baño, inyecores de oxígeno. Mas adelane se raarán los sisemas relevanes para el horno de arco de corriene coninua con doble cuba. 20 Revisa ABB 9/

4 Diagramas de funcionamieno Las relaciones enre el modo de exploación de un horno y las pérdidas que se producen, en régimen permanene o no, pueden represenarse fácilmene de forma gráfica 2. ara nuesras consideraciones ienen poca imporancia los «ingresos de energía», por ejemplo por quemadores suplemenarios. Con el fin de proeger la cubiera, la poencia plena (100 %) se alcanza sólo después de 1,4 minuos, después de pasar por dos niveles inermedios, del 27% y del 53%, de la poencia oal. El iempo que se maniene la poencia del 100% depende de la canidad de maeria prima uilizada. Si se raa sobre odo de chaarra, la poencia se maniene en el valor 100% hasa que se ha fundido cerca del 70% de la masa en cuesión. Cuando ya se ha fundido casi oda la carga, la poencia se reduce al 66%. Eso equivale a reducir la ensión e implica, por ano, una reducción de la longiud del arco. Esa reducción es necesaria para proeger los elemenos laerales refrigerados por agua, ahora libres, conra la radiación del arco. La figura 3 es una simplificación de 2, reduciendo el eje emporal para la duración de la poencia de 100%. Sólo la fase de sobrecalenamieno (66% de alimenación de poencia) esá represenada por un bloque, más pequeño pero a escala correca. De una duración de ciclo de 60 min, cerca de 15,5 min son iempos de parada (dedicados, por ejemplo, a cargar las disinas cesas) y iempos de sangrado y preparación 4. En la Tabla 2 puede verse un resumen de las pérdidas que se producen en un horno de 100. En ese modo de funcionamieno, cerca de 15,5 min de cada ciclo es iempo improducivo, un iempo perdido que además provoca la pérdida de unos 5500 kwh, que hay que compensar más arde, durane la exploación. En realidad, las pérdidas provocadas por ese modo de funcionamieno son mucho más alas, ya que para una poencia de conexión dada se ardan varios minuos en compensar las pérdidas. Durane ese iem- 100 % 100 % 100 % I II III min po se producen ambién pérdidas no esacionarias que hay que compensar. Una primera medida para mejorar la siuación es inroducir un horno con dos cubas, alimenado alernaivamene por el mismo sisema elécrico 5. Si se maniene el ciclo que se muesra en 4, se produce la siuación siguiene: reducción del iempo de colada de 60 a 54,5 min, gracias al desplazamieno de los iempos mueros al horno que no esá fundiendo; como resulado, la producción aumena hasa el 111%; aumeno de las pérdidas por el horno vacío, hasa el 152%. En cualquier caso, la siuación ilusrada en la figura 4 no puede proyecarse direcamene sobre 5. ara cubrir las pérdidas suplemenarias es necesario aumenar la poencia oal. Diagrama de funcionamieno de un horno de arco con res cesas de carga oencia Tiempo I, II, III 1a, 2a y 3a cargas Tabla 2: érdidas en un horno de arco de 100 El incremeno de la poencia oal reduce la duración del ciclo, con lo que ambién disminuyen las pérdidas en régimen permanene del horno vacío. Se raa de un proceso ieraivo que, conjunamene con la adapación de la poencia oal, permie conseguir en ese caso un ciclo ópimo de min con un incremeno de la producción de hasa el 140%. Simuláneamene, las pérdidas aumenan en el mismo orden de magniud. En consecuencia, la aplicación de ese concepo iene como resulado un considerable aumeno de la producción, pero en realidad no ahorra energía. Y, además, aumenan los coses de inversión y de exploación debido a la segunda cuba. Tipo de pérdida Duración érdidas erdidas érdidas oales min de carga kwh esacionarias kwh kwh 1 a carga 3, a carga 3, a carga 3, Colada 3, Trabajos complemenarios 2, Σ 15, Revisa ABB 9/

5 El horno en fase de no fusión iene, sin embargo, una función suplemenaria deci- 100 % 100 % 100 % I II III min I II III 100 % 100 % 100 % siva para el procedimieno general: el precalenamieno de la chaarra. De ello resulan dos venajas imporanes de ese horno de doble cuba frene a cualquier oro del mismo ipo: El precalenamieno cubre las pérdidas producidas durane los iempos de parada. El precalenamieno de la chaarra iene como consecuencia, además de un mejor comporamieno de fusión, una drásica reducción de la necesidad de energía elécrica y del iempo de fusión. Diagrama de funcionamieno de un horno de arco con doble cuba 5 oencia Tiempo I, II, III 1a, 2a y 3a cargas Minimización del consumo de energía aumenando al mismo iempo la producción Consideraciones generales Se puede reducir el consumo oal de energía, y ambién el de elecricidad, haciendo unas pocas pero imporanes modificaciones consrucivas, aplicando modernas ecnologías de apoyo y modificando el modo de carga. Si la fase de fusión esá consiuida por un solo bloque, el sisema de carga única del horno que no esá en funcionamieno elimina casi por compleo los iempos improducivos 6. El giro del elecrodo es, enonces, el único facor que prolonga el iempo de producción. El sangrado, la preparación y la carga única se siguen realizando cuando el agregado esá en fase de no fusión. Diagrama de funcionamieno de un horno de arco de corriene coninua con doble cuba, con consumo de energía opimizado oencia I 1a carga Tiempo r recalenamieno de la chaarra 100 % I r I 100 % r min 6 Descripción de las insalaciones En abril de 1997 enrará en servicio en Malasia el primer horno de arco de corriene coninua con doble cuba opimizado energéicamene 7. Las cubas ienen un diámero inerior de 6,1 m y el peso de colada esará enre 85 y 95. En función del peso de esa, el horno podrá funcionar con un pie de baño de 20 a 30. La pare inferior de la cuba iene una consrucción prácicamene idénica a la de un horno de arco normal, de corriene coninua, del mismo diámero. or el conrario, la pare superior del horno iene una gran alura, de 6,5 m por encima de la superficie de rabajo 8. El eje del codo de gases de escape se encuenra a 8,5 m por encima de dicho nivel. La gran alura de la pare superior del horno y el incremeno del volumen oal favorecen el sisema de carga única, incluso si se uilizan los ipos de chaarra más desfavorables, con densidades del orden de 0,6 /m 3, lo cual ya produce ahorro de iempo y energía. ero además, las impurezas de origen orgánico, en principio indeseables, ienen como consecuencia un imporane aumeno de la producción. or supueso, es posible emplear oros maeriales ferrosos en lugar de la chaarra, maeriales como arrabio líquido o sólido y/o hierro-esponja. De odos modos, considerando que la chaarra ha de formar una columna de suficiene alura y que ha de ser correcamene precalenada, el peso de las mencionadas susancias fe- 22 Revisa ABB 9/

6 lana de horno de arco de corriene coninua con doble cuba. El pueso de conrol esá dispueso de modo que el jefe de horno enga visa sobre las pueras de escoria y sobre los operadores de lanzas. 7 1 Horno de arco de corriene coninua 2 ueso de mando del horno de arco 3 Transformador y recificador 4 Transformador del horno de cuchara 5 Horno de cuchara 6 ueso de mando del horno de cuchara rrosas no debería superar el 30 a 35% del peso de chaarra. Las paredes laerales, formadas por paneles refrigerados por agua, de la pare superior del horno esán subdivididas en dos secciones de igual alura consruciva, separadas enre si, una medida consruciva que permie susiuir con más rapidez los elemenos que puedan esar dañados y, además, apora una flexibilidad operaiva mucho mayor cuando el uso de maerias primas disinas no jusifica el gran volumen de la cuba. Debido a la gran alura consruciva, la carrera de los elecrodos alcanza 8,5 m. ara eviar valores demasiado alos de los momenos, el brazo porador de los elecrodos, de aluminio, es auoporane. El másil de elecrodos es una esrucura muy rígida de acero. Como complemeno de la consrucción, un sisema propio de enclavamieno impide el movimieno solidario de la cuba y de los elecrodos. Con esas medidas se obiene el mismo grado de seguridad de exploación que en los hornos normales. Un conrol ópimo del proceso exige presar aención especial a la alimenación de chaarra. ara eviar que durane la exploación se produzcan daños en los elemenos de pared refrigerados por agua y en las lanzas de oxígeno y de carbón en polvo, la chaarra densa (de más de 0,7 /m 3 ) sólo puede cargarse hasa la alura de la puera de escoria. Y en al caso habrá que añadir a la cuba un ercio del carbón oal necesario y un ercio de la canidad oal de cal viva o de dolomía. Las demás susancias se añaden de forma coninua o discrea durane el proceso de fusión por una aberura especial de la bóveda. El calenamieno de la cuchara con acero iene lugar en el horno-cuchara, que dispone de columna de elecrodos giraoria 7. Unidos a él se encuenran dos sisemas de vías, separados enre sí, que unen las zonas de fusión y de posraamieno. Como consecuencia lógica del principio de horno de dos cubas, ese modo de rabajo permie simplificar y mejorar la logísica, desde la fase líquida hasa la máquina de colada coninua. Maerias primas El uso de chaarra como maeria prima, además del arrabio y del hierro-esponja, iene especial imporancia en ese ipo de horno. Conra odo lo acosumbrado, la mejor maeria prima es la chaarra baraa de baja densidad (<0,6 /m 3 ) con gran conenido de susancias orgánicas. Esas dos propiedades, la baja densidad y/o las impurezas orgánicas, influyen Revisa ABB 9/

7 a b Comparación enre un horno de arco normal de corriene coninua (a) y un horno con consumo de energía opimizado (b) 8 decisivamene sobre los resulados del proceso de precalenamieno. La fala de maeria orgánica puede compensarse con susancias combusibles fósiles, como pueden ser los neumáicos viejos. Chaarra de baja densidad Los mejores resulados de precalenamieno se consiguen con un alo valor de la relación superficie/volumen de chaarra. En el precalenamieno de la chaarra se presenan cuaro fenómenos físicos: radiación érmica, convección de gases, ransmisión de calor, conducción érmica. La radiación érmica de las llamas es muy eficiene en principio, pero cuando acúa sobre la chaarra amononada su efeco es meramene local. La ransmisión de calor por convección de gases calienes no es an eficaz como la radiación, pero su efeco no es sólo local. La eficacia de la ransmisión de calor esá influenciada por la duración del conaco del gas (mayor cuano más ala es la columna de chaarra) y por el gradiene de emperaura (si la chaarra esá fría, la ransmisión de calor es mayor). Además de la inensidad de la radiación y de la duración del conaco con el gas (o del gradiene de emperaura enre gas y Comparación enre las superficies de dos cuerpos de dimensiones disinas (Ac) pero igual masa (m) y volumen (V) c 1 A 1 V = A 1 c 1 = A 2 c 2 m 1 = m 2 c 2 A 2 9 chaarra), la inensidad de la ransmisión de calor depende fundamenalmene de la superficie del cuerpo en cuesión. Cuano mayor es la superficie, mas energía érmica puede absorber el cuerpo por unidad de iempo. La figura 9 muesra cómo varía la superficie de dos cuerpos con igual masa pero formas disinas. ero no sólo la ransmisión de calor depende esrechamene de la forma del cuerpo, sino ambién la conducción de calor en el inerior del mismo. En el cuerpo 2 puede verse que la disancia de la superficie laeral a la línea cenral es mucho más cora que en el caso de la sección cuadrada. Impurezas orgánicas Las impurezas orgánicas son indeseables en un horno de arco normal, ya que a las emperauras de reacción, muy alas, se originan algunas susancias exremadamene óxicas, como óxidos de nirógeno, furanos o dioxinas. ara reducir el coneni- 24 Revisa ABB 9/

8 do de esas susancias en los gases de combusión es necesario disponer de cososas insalaciones de refrigeración y purificación. or ejemplo, si se quiere eviar la formación de dioxinas o reducir la canidad de las mismas, hay que insalar un sisema de enfriamieno de 1200 a 500 C para los gases de combusión, con una velocidad de enfriamieno de varios cienos de grados por segundo. or el conrario, precalenando la chaarra se puede influir sobre el perfil de emperauras reinanes en un monón de chaarra (fría) y conseguir que ni siquiera lleguen a formarse dichas susancias indeseables, muy óxicas. La aplicación de esa ecnología hace que las maerias orgánicas dejen de ser problemáicas y se convieran en valioso combusible para la fase de precalenamieno de la chaarra. El proceso El horno funciona en ciclos de 80 minuos, divididos en dos fases de 40 minuos cada una: rimera fase: sangrado; manenimieno si es necesario, carga (una o dos); precalenamieno de la chaarra Segunda fase: fusión elécrica, apoyada por el calor químico de combusión; procedimieno de la escoria espumosa. rimera fase del proceso: calenamieno de la chaarra El precalenamieno se realiza de modo que la carga oal de chaarra alcance una emperaura media de 550 C anes de que comience la fusión «elécrica». Esa emperaura media corresponde a un conenido de energía de 70 a 80 kwh/ de chaarra. La energía necesaria para el precalenamieno la aporan, direcamene en la cuba, combusibles fósiles y/o susancias orgánicas, con la correspondiene adición de oxígeno. ara ello se dispone de lanzas, quemadores e inyecores de oxígeno, dispuesos en cuaro niveles perpendicularmene al eje del horno 10. El nivel inferior, la zona de la puera de escoria, esá calenado por medio de lanzas de oxígeno y de polvo de carbón conroladas por un operador. En el nivel inmediaamene superior (juso por encima del revesimieno refracario, en la pare inferior de la cuba), se han dispueso cuaro quemadores de poca poencia y baja velocidad de flujo. Más arriba hay dos niveles disinos con inyecores de oxígeno siuados al resbolillo. Al igual que los quemadores, insuflan angencialmene el oxígeno a baja velocidad en la cámara del horno. Las lanzas y los quemadores calienan la pare de chaarra que se encuenra juso frene a ellos y aporan el monóxido de carbono necesario para la poscombusión. A parir de la escoria presene, las lanzas de oxígeno y de polvo de carbón forman la llamada escoria espumosa, un maerial que ransmie el calor a la chaa- Esquema de las lanzas de oxígeno y de carbón en polvo (1), de los quemadores (2) y de los inyecores de oxígeno (3) para precalenar la chaarra 10 La disposición angencial de los quemadores proporciona una buena mezcla de los gases de escape, ricos en CO, con el oxígeno de los inyecores Revisa ABB 9/

9 rra fría mucho más eficazmene que los gases calienes o de escape. La disposición angencial de los quemadores y posquemadores (inyecores de oxígeno) 11 permie conseguir una mezcla más ínima de gases ricos en CO con el oxígeno inyecado. La poscombusión del monóxido de carbono, producida por las lanzas y los quemadores, iene durane la fase de precalenamieno de la chaarra una función compleja pero muy imporane: La energía de reacción (enalpía) de la poscombusión), CO + 1 /2 O 2 CO 2, es mayor que la enalpía de la reacción C+ 1 /2 O 2 CO. C + 1 /2 O 2 CO 26,4 kcal/mol CO + 1 /2 O 2 CO 2 67,6 kcal/mol C + O 2 CO 2 94,0 kcal/mol La poscombusión en el horno mejora el aprovechamieno de energía, reduciendo a la vez el consumo de combusible y el volumen de gases de combusión. La consecuencia es una mejora del rendimieno global. Debido a la poscombusión, el calor se produce en el inerior de la chaarra a calenar. El calor de los gases de combusión, absorbido por la chaarra, ya no iene que expulsarse al medio ambiene. Eso es ambién válido para el calor de poscombusión que, en los procedimienos convencionales, ha de ser eliminado en gran pare por el agua de refrigeración, como sucede con el reso del calor residual, un procedimieno que, indirecamene, solicia el medio ambiene. ara prevenir una sobreoxidación (local) de la chaarra por causa del oxígeno, es necesario cargar ciera canidad de carbón o coque en función de las impurezas orgánicas, como ya se ha descrio más arriba. Un quemador de puera suplemenario garaniza el auoencendido del oxígeno en esa zona. La duración de funcionamieno de ese quemador esá limiada a 4 5 minuos por colada, mienras que la de los demás quemadores unos 30 minuos depende del modo de carga. Segunda fase del proceso: la fusión El proceso de fusión no iene grandes diferencias con la fusión en un horno de arco Esquema del conrol de gases de combusión 12 1 Codo de gases de combusión 2 Alimenación de aire fresco 3 Exracción de muesras (CO, CO 2, O 2, T...) Aparao de análisis y de conrol 5 Hacia las lanzas de oxígeno y de polvo de carbón, los quemadores y los inyecores de oxígeno convencional de corriene coninua. Los quemadores apoyan la fase de fusión durane 10 a 12 minuos, mienras que las lanzas de oxígeno y de carbón en polvo permanecen funcionando durane oda la fase. Sin embargo, el nuevo horno iene cinco caracerísicas significaivas que ienen efecos muy posiivos y permien un funcionamieno muy razonable. La poscombusión durane la fusión y el sobrecalenamieno reducen el consumo de energía elécrica. La escoria espumosa proporciona una ransmisión de calor a la chaarra muy superior a la de los gases a la misma emperaura, debido a que el conaco es más ínimo y mucho más prolongado. El rabajo bajo la escoria espumosa reduce las pérdidas de enfriamieno en los elemenos refrigerados por agua y prolonga al mismo iempo la vida úil de los mismos. La escoria espumosa iene un efeco refrigerane claramene mejor; en el inerior de la escoria, el arco elécrico funciona con la miad de longiud. La escoria espumosa proege los elecrodos de grafio conra la oxidación: el consumo de elecrodos se reduce noablemene. Dependiendo de la canidad de CO que se produce, la poscombusión sigue eniendo lugar durane la fase de fusión y por ano apora energía de combusión suplemenaria en el inerior de la cuba. Ese calor se aprovechará mienras haya chaarra en el horno, aunque de forma decreciene: de un lado se reduce la ransmisión de calor de los gases calienes a la chaarra, que va calenándose progresivamene; del oro lado, el proceso de fusión elécrica hace que se vaya reduciendo el volumen oal de chaarra. Cuando ya se ha fundido casi oda la chaarra, la energía complemenaria procedene de la poscombusión cubre las pérdidas que se producen por la superficie de escoria no calenada, que emie energía hacia el enorno (aproximadamene 10 kwh/ de acero). Hasa ahora, la escoria espumosa se producía fundamenalmene hacia el final 26 Revisa ABB 9/

10 de la fase de fusión y durane el sobrecalenamieno. Acualmene empieza ya a formarse en la fase de precalenamieno. En ese procedimieno se poencian los efecos, ya descrios, de la mejora de la ransmisión de calor de una emulsión a una susancia sólida (comparada con la de un gas a la misma emperaura sobre una susancia sólida); pues, gracias al precalenamieno inicial de la chaarra, la escoria espumosa puede ascender a más alura en la columna de chaarra, conribuyendo así a calenarla. La chaarra de baja densidad, es decir, con un valor elevado de la relación superficie/volumen, favorece -o compensa- la ransmisión de calor. El arco elécrico siuado bajo la escoria uilizada inicialmene para proeger los paneles de pared refrigerados por agua conra la radiación del arco funciona con la misma poencia, pero su longiud se reduce aproximadamene a la miad. Al mismo iempo se reducen las pérdidas érmicas en los elemenos refrigerados por agua. Cuano anes comience a formarse la escoria espumosa, anes se noarán sus efecos. Además, ese modo de rabajo iene la venaja de que los elecrodos esán mucho menos iempo expuesos a la amósfera oxidane y su consumo, por lo ano, se reduce noablemene. Con ese modo de funcionamieno se pueden conseguir pesos de colada de 85 a 97, en ciclos menores de 40 minuos. Eso equivale a una producción anual de más de oneladas de acero líquido. Sisema de mando para la combusión y la poscombusión Cada horno esá equipado con un pueso de válvulas, separado, para los quemadores e inyecores de oxígeno. La alimenación del manipulador de lanzas se regula por medio de la presión del oxígeno en una ubería apare. La regulación de los quemadores iene lugar por medio de la emperaura de reorno del agua de refrigeración de los mismos. Así, si se produce un bloqueo o cualquier oro ipo de perurbación, se puede Temperaura CO Medición Objeivo Regulación CO 2 Oxígeno Temperaura min. CO 2 / CO Oxígeno desconecar independienemene cada uno de los quemadores. ara garanizar el correco funcionamieno de los quemadores en siuaciones normales, esos deberán recibir en odo momeno ciera canidad de combusible y de oxígeno, ambién cuando esén fuera de servicio. El sisema de regulación de la combusión y de la poscombusión esá consiuido por un exracor de muesras, una ubería flexible, el aparao de análisis CO/CO 2 /O 2 propiamene dicho y una caja de conrol 12, 13. El aparao exracor de muesras, de hecho una ubería con mecanismo de auolimpieza, se encuenra en el inerior del flujo de gases de combusión, inmediaamene al inicio del colecor esacionario de gases de combusión refrigerado por agua. Esa ubería de muesras ha de esar insalada con el máximo cuidado para garanizar que no pueda penerar aire parásio. En el ubo de muesras se recoge de forma coninua gas de combusión caliene que se refrigera y que, por medio de un ubo flexible, es conducido hasa el aparao de análisis, en el cual se deermina su conenido de oxígeno y de monóxido y dióxido de carbono. El sisema de regulación ransforma los resulados de la medición en valores de consigna y los lleva uno a uno a las disinas válvulas del pueso de válvulas. Sin embargo, eso presupone que, después de insalados los quemadores suplemenarios, se deermine la caracerísica del horno y que a coninuación se ajusen dichos quemadores. máx. min. Opimización de Quemadores Inyección de oxígeno Lanzas de oxígeno y de carbón Esquema de la regulación de los procesos de combusión y poscombusión 13 El desarrollo de ese nuevo procedimieno de fusión de horno de arco de corriene coninua con doble cuba permie a ABB ofrecer a las acerías la posibilidad de producir acero bruo a buen precio, uilizando chaarra de baja calidad. El primer horno con dos cubas de ese ipo enrará en servicio en Malasia en abril de Dirección del auor Huber Trenkler ABB Indusrie AG osfach CH-5401 Baden, Suiza Telefax: +41 (0) Revisa ABB 9/