Disminución del consumo de coque en los hornos cubilote de Paraná Metal

Transcripción

1 Disminución del consumo de coque en los hornos cubilote de Paraná Metal Alejandro Martín, Jorge Madías IAS G. García Díaz, E. Tognetti, J. Cenóz Paraná Metal 1 a Jornada CIFRA IAS. San Nicolás Argentina Noviembre de 2005

2 Paraná Metal Empresa productora de piezas y partes fundidas para la industria automotriz Dos líneas de moldeo Kunkel Wagner y Disamatic 5 máquinas Sutter de caja caliente, 14 Shalco Shell y 2 máquinas B&P de caja fría 2 hornos Lindberg 10 ton, 3 hornos Lindberg 15 ton y 2 hornos cubilote Línea 1: block de cilindros, línea 2: piezas chicas y 3 hornos Lee Wilson de tratamiento térmico Instituto Argentino de Siderurgia Centro de investigación de la siderurgia Argentina 50 personas 3 áreas: Procesos, servicios e institucionales 6 laboratorios: Minerales, químico, refractarios, modelo de agua, metalográfico y ensayos físicos

3 Objetivo Disminuir el consumo de coque de los hornos de cubilote Seguimientos en planta Metodología Balance de cargas, balance de escorias y evaluación de la desulfuración Análisis químicos y ensayos sobre coque y escorias Medición de gases de combustión de los hornos

4 Situación inicial Consumo excesivo de coque en la operación de los cubilotes Mermas en el contenido de carbono obtenido en baño Valores de azufre altos, en límite superior de norma Evolución de consumo de coque en Paraná metal Kg/Tn Meses Objetivo

5 Situación inicial Coque Análisis inmediato y humedad del Coque Análisis Humedad C fijo Volátiles Cenizas Azufre Promedio 3,17 94,9 2,2 2,8 0,69 Norma 3 máx 92,0 mín 3,0 máx 3-5 0,7 máx Análisis químico de las cenizas del Coque Al 2 O 3 FeO SiO 2 MnO MgO CaO Promedio 5,4 6,5 86,8 0,04 0,4 0,9

6 Situación inicial Ensayo de resistencia Half Micum según norma ISO Nº556 Determina la degradación del coque, sufrida por fisuración y abrasión, en las etapas previas a la carga y durante el descenso en el cubilote Coque M10=6,7 % Indica una muy buena resistencia a la abrasión M80= 30 % Determina una muy pobre resistencia a la fisuración

7 Situación inicial Coque Ensayo de reactividad según ASTM D-5341 Determina la degradación del coque en el cubilote, por reacción con CO2 a elevada temperatura, de acuerdo a la reacción C(s) + CO2(g) = CO(g) REACTIVIDAD Muestra Reactividad CRI A 27,5 B 25,9 Promedio 27 CRI recomendado: 25 % max. Por encima del límite superior recomendado, esto indica en presencia de CO2, el coque se degradará, perdiendo resistencia y generando finos que disminuyen su rendimiento

8 Situación inicial Coque Ensayo de Granulometría Muestra Retenido en malla 102x Promedio 66 Especificación 90 mínimo Granulometría promedio aproximadamente un 25 % menos de lo solicitado en especificación, para un tamaño mayor a 102 mm

9 Situación inicial Coque Resumen de propiedades del coque baja carburación en situación de alto consumo Variable Valor real Promedio Valor objetivo Carbono fijo 94,9 92 mín. Cenizas 2,8 3 a 5 Volátiles 2,2 3 máx. Humedad 3,1 3 máx. Azufre 0,69 0,59 0,70 máx. Granulometría (102x102mm) mín. R. Fisuración a 80 R. Abrasión 6,7 8 a 8,5 SiO 2 en cenizas Reactividad máx. Cumple

10 Situación inicial Escoria Análisis de escoria en periodo de alto consumo de coque SiO2 53,0 % CaO 21,0 % Al2O3 16,0 % FeO 2,5 % MgO 4,0 % MnO 2,6 % S 0,3 % IB (CaO/SiO 2 ) 0,3 µ (poise ) 14 Basicidad muy baja (IB: 0,3 a 1,0 ), viscosidad elevada y color oscuro

11 Discusión Granulometría inadecuada Baja resistencia a la fisuración Coque pequeño Mayor superficie activa Cama menos permeable Alto contenido de azufre Se quema rápido Altera el régimen de fusión Elevado consumo de coque

12 Discusión Aumento de coque Aumento de cenizas Aumento de azufre Mayor % de SiO2 Mayor viscosidad Menor basicidad Menor desulfuración Elevado consumo de coque Alto contenido de azufre

13 Efectos del consumo de coque Desarrollo Se realizó un programa, basado en un balance de masas, para predecir el comportamiento aproximado de ciertas variables según variaban la condiciones de operación % SiO2 CaO Kg coque/tn metal

14 Desarrollo Basicidad 0,88 0,86 0,84 0,82 0,80 0,78 0,76 0,74 0,72 0,70 0,68 0,66 0,64 0,62 0,60 0,139 0,144 0,133 0,129 0,123 0,119 0,114 0,104 0,108 0,098 0,094 0,088 IB % S metal % S de norma Kg coque/tn metal 0,20 0,18 0,16 0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00 % S m etal A medida que aumenta el consumo de coque, disminuye la basicidad y como consecuencia aumenta el azufre final en metal fundido

15 Acciones Por problemas en carburación y altos niveles de azufre en metal líquido Coque de alta carburación Proveedor Paraná Metal Realizar correcciones de adición de caliza en carga Eliminar el carbón de Río Turbio de la mezcla de fabricación Mejorar la granulometría

16 Resultados Variable Baja carb. Alta carb. Carbono fijo 94,9 98,1 Cenizas 2,8 0,9 Volátiles 2,2 0,8 Humedad 3,1 No se midió Azufre 0,59 0,51 Granulometría (102x102mm) R. Fisurasión MICUM R. Abrasión 6,7 6,3 SiO 2 en cenizas Reactividad Se puede apreciar los cambios en carbono fijo, cenizas y volátiles debido al cambio en la mezcla de carbones El índice de fisuración y la granulometría mejoraron levemente, la reactividad y la SiO2 de las cenizas permanecen practicamente igual

17 Resultados Menor cantidad de SiO2 introducida provocando basicidades mas altas y menores viscosidades Escoria con alto consumo de coque IB2: 0,4 Viscosidad: 12 Poise Escoria con bajo consumo de coque IB2: 0,8 Viscosidad: 4 Poise

18 Resultados Medición de gases de salida del cubilote Puerta de carga Cubilote Lanza Componente Muestra Muestra Muestra Promedio N ,6 CO ,0 CO ,2 10,8 O ,5 CO 2/ /CO ,55 Valores de oxígeno muy bajos (0,5 %), lo que indica que no se estaría soplando aire de mas Los valores de CO 2 son altos (17 %) Eficiencia de 73 % (valor alto), teniendo en cuenta que el ideal teórico sería sólo CO 2 en gases de salida (24 %)

19 Resultados A partir de comenzar a operar con coque de alta carburación: Resistencia a la fisuración M80: 30 % M80: 53 % Granulometría 66 % > 102 mm 73 % > 102 mm Escoria IB: 0,3 IB: 0,8 Azufre en baño 0,012% - 0,015% 0,008% - 0,010% Consumo de coque 178 kg/t 135 kg/t Reducción costo 36 pesos/t. fundida

20 Evolución de consumo de coque en Paraná metal Resultados Prome dio Promed io 2001 Promedio 2002 e ne-03 feb-03 mar-03 abr-03 may-03 jun-03 jul- 03 ago-03 s ep-03 oc t-03 nov-03 dic-03 ene-04 f eb-04 mar-04 abr-04 may-04 jun-04 Meses Asistencia IAS Coque baja carburación Asistencia IAS Coque alta carburación Consumo de coque objetivo Kg/Tn

21 Conclusiones El elevado consumo de coque, está vinculado principalmente a la utilización de coque de baja carburación, agravado por una baja resistencia a la fisuración y mala granulometría, hecho que disminuía su rendimiento, provocando mayores adiciones en la carga y/o cargas falsas. Por otro lado genera una escoria de baja basicidad, con una pobre capacidad de desulfuración, originando contenidos de azufre altos en metal líquido. A partir de comenzar a operar con coque de alta carburación y eliminar de la mezcla de fabricación al carbón de Río Turbio, la carburación mejoró notablemente, además de una leve mejora en el resto de las propiedades, como consecuencia de esto, el consumo disminuyó de 178 a 135 kg/t fundida. Se observó también un notable descenso el contenido final azufre en metal líquido (0,08% - 0,11%), esto se explica a partir de una escoria de basicidad mas alta (IB: 0,8), menos viscosa y con mayor capacidad de desulfuración.

22 FIN DE LA PRESENTACIÓN Muchas gracias