Clases Siderurgia Reduccion Indirecta(AH)

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Ing. Jorge Nicolini Ing. Jorge Nicolini

Proceso de fabricación del acero

Hornos IndustrialesCombustibles

Procesos de ReducciónCoqueríaSinterizaciónAlto horno

72.02 INDUSTRIAS I

Pellets Mineral calibrado y fundentes Alto Horno

CarbónCoquería

Finos de Mineral de Hierro

Finos de Caliza, dolomita, polvo y laminilla

Caliza y Dolomita

Chatarra

Calcinación

SinterizaciónCoquecillo

Coque Metalúrgico

Fundentes

Arrabio Liquido

Convertidor LD

Horno Cuchara

Colada Continua

Desbastes

Flujo General del Proceso IntegradoFlujo General del Proceso Integrado

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Hornos IndustrialesHornos Industriales

Cámara

Quemador

Carga

Descarga

Chimenea

Material Piso / Solera


ClasificaciClasificacióónn::

SegSegúún fuente de energn fuente de energíía ta téérmica: Hornos a Combustirmica: Hornos a Combustióón n –– Hornos ElHornos Elééctricosctricos

SegSegúún principio de funcionamiento: Intermitentes n principio de funcionamiento: Intermitentes –– ContinuosContinuos

SegSegúún la posicin la posicióón relativa del material respecto del combustible o de los n relativa del material respecto del combustible o de los gases y llamas producidos:gases y llamas producidos:

Hornos de carga mixtaHornos de carga mixta

Hornos de calentamiento externo:Hornos de calentamiento externo:

Hornos a llama libreHornos a llama libre

Hornos a vasos cerradosHornos a vasos cerrados


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Horno de inducción

Crisol

Horno de inducción

Canal

Horno para fusión Eficiencia MedianaFrecuencias :50.... 1000 HZ

Horno para mantenimiento Eficiencia Alta Frecuencias :50 HZ, 60 HZ

Flujo General de Procesos y Productos SiderFlujo General de Procesos y Productos SiderúúrgicosrgicosFlujo General de Procesos y Productos SiderúrgicosFlujo General de Procesos y Productos SiderFlujo General de Procesos y Productos Siderúúrgicosrgicos

El AceroEl Acero:

Es una a leac ión de:

donde e l Carbono se encuentra en una proporción menor al 1,7%.

Una a leación es un producto homogéneo de propiedades metá licas compuesto por dos o mas elementos , uno de los cua les, al menos, debe ser un metal .

E l Carbono determina las propiedades , y por lo tanto, los posibles usos del material.

E l minera l de Hierro se encuentra en la naturaleza en forma de oxido, por lo tanto su convers ión a hie rro puro o metá lico para luego fabricar acero, requie re de un proceso inverso a la oxidación, llamado Reducc ión.

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Flujo General de Procesos y Productos SiderFlujo General de Procesos y Productos Siderúúrgicosrgicos

Esquema de Proceso de ReducciEsquema de Proceso de Reduccióónn

Producto: Arrabio LProducto: Arrabio Lííquidoquido

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DRIVERS TECNOLÓGICOS

•Reducción en costo de capital:– El proceso de fabricación de

acero requiere alto capital en relación al valor agregado a las materias primas.

•Escasez de materias primas:– Se ha pronosticado la

escasez de coque y chatarra en un futuro próximo (no asípara el mineral de hierro)

– La chatarra sería reemplazada por hierro esponja, arrabio y carburo de hierro.

•Cuestiones ambientales:– Grandes presiones para la

reducción de emisiones y reciclado de materiales

– Necesidad de desarrollar procesos de reciclado de polvos de hierro y de baja emisión en comparación con los procesos convencionales

•Demanda del cliente:Los clientes requieren mejoras en:

– Las propiedades del acero– Diseño de productos– Entrega más veloz y confiable

FUTURO DE LAS TECNOLOGÍAS SIDERÚRGICAS

Reducción directa:Uso de carbón y mineral de hierro en forma directa eliminará la necesidad de uso de coques y procesos de aglomeración, reduciendo así el capital requerido y contribuyendo a los fines ecológicos descriptos.

Procesos de reciclado de óxidos:Estos procesos reducirán el impacto ambiental, pudiendo realizarse directamente en el horno o tratado en dispositivos separados.

Purificación de chatarra:Utilizando materiales vírgenes, incluyendo procesos basados en carbón, lo que permitirá reducir el impacto de la escasez futura de chatarra.

Procesos de fusión avanzados:Combinando energía eléctrica y de combustibles fósiles, precalentamiento de chatarra y combustión posterior, lo cual permitiráreducir el consumo de energía y aumentar la productividad.

Procesos de colada avanzadosReducirán costos de capital, costos operativos y tiempos de proceso

CLASIFICACIÓN DE COMBUSTIBLES

GAS DE ALTO HORNO 900 Kcal/Nm3

GAS DE GASÓGENO 1300 Kcal/Nm3ARTIFICIALES

GAS DE HORNO DE COQUE 4500 Kcal/Nm3

GAS NATURAL 10000 Kcal/Nm3NATURALES

GASEOSOS

PRODUCTOS DESTILACIÓN PETRÓLEO 10000 Kcal /Kg

ALCOHOLESARTIFICIALES

ALQUITRÁN DE HULLA 8500 - 9000 Kcal/Kg

PETRÓLEO 10000 Kcal/KgNATURALES

LÍQUIDOS

BITUMINOSOS 7000 – 7500 Kcal/Kg

LIGNITO 5200 Kcal/Kg

TURBA 3200 - 3800 Kcal/Kg

MADERA 2000 – 3000 Kcal/Kg

COQUE 7000 – 7500 Kcal/Kg

CARBÓN VEGETAL 6000 – 7000 Kcal/KgARTIFICIALES

ANTRACITAS 7500 - 8200 Kcal/Kg

NATURALES

SÓLIDOS

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COMBUSTIBLES SÓLIDOS

CARACTERÍSTICAS :COMBUSTIÓN MÁS DIFÍCIL DE CONTROLAR, LENTA Y SE REALIZA POR LA SUPERFICIE.El EXCESO DE AIRE ES MAYOR, SE GENERAN POLVOS.RENDIMIENTO TÉRMICO ES MENOR Y LOS EQUIPOS SON MÁS COSTOSOS.IMPOSIBILIDADS DE PRECALENTAMIENTO.ALMACENAMIENTO Y MANIPULEO DIFICULTOSO.

CARBÓN VEGETAL:COMBUSTIBLE SÓLIDO.SE OBTIENE A PARTIR DE LA DESTILACIÓN SECA DE LA MADERA. SE REALIZA EN AMBIENTE SIN OXÍGENO Y CON APORTE DE CALOR.CALENTAMIENTO DESDE 150 - 180°C A 450 – 500°C.RESTO SÓLIDO: CARBÓN Y GASES Y HUMOS.SUBPRODUCTOS.

COQUE

COMBUSTIBLE SÓLIDO.DESTILACIÓN SECA DE HULLAS

CON UN 22 – 26% DE MATERIALES VOLÁTILES. CÁMARAS CERRADAS FUERA DEL CONTACTO CON EL AIRE.CARBONES A 900 – 1250°C.

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN.ELEVADA POROSIDAD.RESISTENCIA A LA ABRASIÓN Y DESGASTE. 40 Y 60 mm.COMBUSTIBLE Y GENERADOR DE GAS REDUCTOR ( CO )

COMPOSICIÓN TÍPICA:CARBONO 85 – 90%VOLÁTILES 2%CENIZAS 8%AZUFRE 1%

COMPOSICIÓN DEL GAS EN BATERÍA DE COQUE:

HIDRÓGENO 57%METANO 27%CO 6%Poder Calorífico: 4200 Kcal/m3Hidrocarburos como etano, etileno,

amoníaco, alquitrán, etc.

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REDUCCIÓN DEL CONSUMO DE COQUE

SE HA REDUCIDO DE UN VALOR DE 1000 KG/TON DE ARRABIO A UN VALOR APROXIMADO DE 500 KG/TON DE ARRABIO.

MEJORANDO LA MEZCLA DE LA CARGA

INYECCIÓN DE HIDROCARBUROS POR TOBERAS

INYECCIÓN DE AIRE CALENTADO A ALTAS TEMPERATURAS (1000 –1300 °C)

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CoquerCoquerííaa

CoquerCoquerííaa

CoquerCoquerííaa

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CoquerCoquerííaa

CoquerCoquerííaa

CoquerCoquerííaa

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SinterizaciSinterizacióónn

Materias Primas utilizadas en la elaboraciMaterias Primas utilizadas en la elaboracióón del n del SinterSinter

SinterizaciSinterizacióónn

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Alto HornoAlto Horno

TIPO DE HORNO:Horno de cuba a carga mixta

OBJETIVOS:Reducir los óxidos de hierro y fundir el mineral de hierro ingresante

PRODUCTIVIDAD:Funcionamiento continuo6 A 8 Horas para el descenso del materialProducción hasta 13000 tons. por día.

PRINCIPALES REACCIONES:3Fe2O3 + CO = CO2 + 2Fe3O4Fe3O4 + CO =CO2 +3FeO (exot.)FeO + CO =CO2 +Fe (endot.)

C +O2 =CO2 + QCO2 +C =2CO

CaCO3 =Ca + CO2 (endot)Fe +CaO + C =CaS + Fe0 + COEscoria: CaS, Al2O3, MgO, CaO

ALTO HORNO

ALTO HORNO

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Entradas y salidas del Alto HornoEntradas y salidas del Alto Horno


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CO2


El CO toma oxígeno del monóxido de hierro volviéndose a transformar en CO2. De esta manera, se libera hierro puro.

El proceso se regenera nuevamente

Al encontrarse el CO2 con el carbono del coque, este se transforma en 2 moléculas de monóxido de carbono.

Detalle de reacciones quDetalle de reacciones quíímicasmicas

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