� Proceso de fabricación del acero
� Hornos Industriales
72.02 – 92.02 INDUSTRIAS I
Ing. Jorge Ing. Jorge Nicolini Nicolini -- 2016 2016
� Hornos Industriales� Combustibles
� Procesos de Reducción� Coquería� Sinterización� Alto horno
Flujo General de Procesos y Productos SiderúrgicosFlujo General de Procesos y Productos SiderúrgicosFlujo General de Procesos y Productos SiderúrgicosFlujo General de Procesos y Productos SiderúrgicosFlujo General de Procesos y Productos SiderúrgicosFlujo General de Procesos y Productos SiderFlujo General de Procesos y Productos Sider úúrgicosrgicos
El AceroEl Acero :
Es una aleación de:
donde el Carbono se encuentra en una proporción men or al 1,7%.
Una aleaci ón es un producto homog éneo de propiedades Una aleaci ón es un producto homog éneo de propiedades metálicas compuesto por dos o mas elementos, uno de los cuales, al menos, debe ser un metal.
El Carbono determina las propiedades, y por lo tant o, los posibles usos del material.
El mineral de Hierro se encuentra en la naturaleza en forma de oxido, por lo tanto su conversión a hierro puro o m etálico para luego fabricar acero, requiere de un proceso invers o a la oxidación, llamado Reducción.
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 así para 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
VÍAS DE FABRICACI ÓN DEL ACERO - 1
COQUE MINERAL Y/O AGLOMERADO
GAS NATURAL CARBON
ALTOHORNO
REDUCCIÓNDIRECTA
ARRABIOFUNDIDO - ESCORIA
HIERRO ESPONJAPELLET METALICO
ACERIA ALOXIGENO
ACERIAELECTRICA
ACERO LÍQUIDO
VÍAS DE FABRICACI ÓN DEL ACERO - 2
COQUE MINERAL Y/O AGLOMERADO
GAS NATURAL CARBON
ALTOHORNO
REDUCCIÓNDIRECTA
CARBÓN
FUSIÓNREDUCCION
MINERAL Y/OAGLOMERADO
ARRABIOFUNDIDO - ESCORIA
HIERRO ESPONJAPELLET METALICO
ACERIA ALOXIGENO
ACERIAELECTRICA
ACERO LÍQUIDO
Flujo General de Procesos y Productos SiderúrgicosFlujo General de Procesos y Productos SiderúrgicosFlujo General de Procesos y Productos SiderúrgicosFlujo General de Procesos y Productos Siderúrgicos
Pellets Mineral calibrado y fundentes Alto Horno
Carbón
Coquería
Coque Metalúrgico
Arrabio Liquido
Flujo General del Proceso IntegradoFlujo General del Proceso Integrado
Finos de Mineral de Hierro
Finos de Caliza, dolomita, polvo y laminilla
Caliza y Dolomita
Chatarra
Calcinación
SinterizaciónCoquecillo
Fundentes
Arrabio Liquido
Convertidor LD
Horno Cuchara
Colada Continua
Desbastes
Hornos IndustrialesHornos Industriales
Cámara
QuemadorChimenea
Carga
Descarga
Material Piso / Solera
Hornos IndustrialesHornos Industriales
ClasificaciónClasificación ::
��Según fuente de energía térmica: Hornos a Combustió n Según fuente de energía térmica: Hornos a Combustió n –– Hornos EléctricosHornos Eléctricos
��Según principio de funcionamiento: Intermitentes Según principio de funcionamiento: Intermitentes –– ContinuosContinuos
��Según la posición relativa del material respecto de l combustible o de los Según la posición relativa del material respecto de l 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
Materias Primas: Mineral de HierroMaterias Primas: Mineral de HierroMaterias Primas: Mineral de HierroMaterias Primas: Mineral de Hierro
Producto: Arrabio LíquidoProducto: Arrabio LíquidoProducto: Arrabio LíquidoProducto: Arrabio Líquido
Esquema de Proceso de ReducciónEsquema de Proceso de ReducciónEsquema de Proceso de ReducciónEsquema de Proceso de Reducción
Producto: Arrabio LíquidoProducto: Arrabio LíquidoProducto: Arrabio LíquidoProducto: Arrabio Líquido
CLASIFICACIÓN DE COMBUSTIBLES
GASEOSOS
NATURALES GAS NATURAL 1000 0 Kcal/Nm 3
ARTIFICIALES
GAS DE HORNO DE COQUE 4500 Kcal/Nm 3
GAS DE GASÓGENO 1300 Kcal/Nm 3
GAS DE ALTO HORNO 900 Kcal/Nm 3
LÍQUIDOS
NATURALES PETRÓLEO 10000 Kc al/Kg
ARTIFICIALES
ALQUITRÁN DE HULLA 8500 - 9000 Kcal/Kg
ALCOHOLESARTIFICIALES ALCOHOLES
PRODUCTOS DESTILACIÓN PETRÓLEO 10000 Kcal /Kg
SÓLIDOS
NATURALES
MADERA 2000 – 3000 Kcal/ Kg
TURBA 3200 - 3800 Kc al/Kg
LIGNITO 5200 Kcal/Kg
BITUMINOSOS 7000 – 7500 Kcal/Kg
ANTRACITAS 7500 - 8200 Kcal/Kg
ARTIFICIALESCARBÓN VEGETAL 6000 – 7000 Kcal/Kg
COQUE 7000 – 7500 Kcal/Kg
COMBUSTIBLES SÓLIDOS
CARACTERÍSTICAS :� COMBUSTIÓN MÁS DIFÍCIL DE
CONTROLAR, LENTA Y SE REALIZA POR LA SUPERFICIE.
� El EXCESO DE AIRE ES MAYOR, SE GENERAN
CARBÓN VEGETAL:� COMBUSTIBLE SÓLIDO.� SE OBTIENE A PARTIR DE
LA DESTILACIÓN SECA DE LA MADERA. SE REALIZA MAYOR, SE GENERAN
POLVOS.� RENDIMIENTO TÉRMICO ES
MENOR Y LOS EQUIPOS SON MÁS COSTOSOS.
� IMPOSIBILIDADS DE PRECALENTAMIENTO.
� ALMACENAMIENTO Y MANIPULEO DIFICULTOSO.
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.
COMPOSICIÓN TÍPICA:CARBONO 85 – 90%VOLÁTILES 2%CENIZAS 8%AZUFRE 1%
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 DEL GAS EN BATERÍA DE COQUE:
HIDRÓGENO 57%METANO 27%CO 6%Poder Calorífico: 4200 Kcal/m3Hidrocarburos como etano, etileno,
amoníaco, alquitrán, etc.
REDUCCIÓN DEL CONSUMO DE COQUE
SE HA REDUCIDO DE UN VALOR DE 1000 KG/TON DE ARRABI O A UN VALOR APROXIMADO DE 500 KG/TON DE ARRABIO.
� MEJORANDO LA MEZCLA DE LA CARGA� MEJORANDO LA MEZCLA DE LA CARGA
� INYECCIÓN DE HIDROCARBUROS POR TOBERAS
� INYECCIÓN DE AIRE CALENTADO A ALTAS TEMPERATURAS (1 000 –1300 °C)
Materias Primas utilizadas en la elaboración del SinterMaterias Primas utilizadas en la elaboración del Sinter
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 material
ALTO HORNO
6 A 8 Horas para el descenso del materialProducción hasta 13000 tons. por díaDiámetro en vientre: 14/15 metrosAltura 35 metros (80 metros total)
PRODUCTOS:ARRABIO: .Fe.94.5%, C4.5%, Si 0.40%,Mn 0.30%, S 0.03%,P 0.07%. Temperatura: 1480 – 1500ªCESCORIA:96% del total compuesta por SiO2 36%, CaO 40%, MgO 10%,Al2O3 10%GAS DE TOPE:Combustible
ALTO HORNO
Reacciones de Reducción Directas
FeO + CO ======= Fe+ CO2CO2 + C ===== 2CO
FeO + C ======== Fe + CO
Reacciones de Reducción Indirectas (Reducción por g as)
3Fe2O3 + CO (H2 ) ======= 2Fe3O4 + CO2 (H2O )Fe3O4 + CO (H2 ) ======= 3FeO + CO2 (H2O )
FeO + CO (H2 ) ======= Fe+ CO2 (H2O )
C + 1/2O2 ==== CO
El CO toma oxígeno del monóxido dehierro volviéndosea transformaren
El proceso se regenera nuevamente
Detalle de reacciones químicasDetalle de reacciones químicas
hierro volviéndosea transformarenCO2. De esta manera, se libera hierropuro.
Al encontrarse el CO2 con el carbonodel coque, este se transforma en 2moléculas de monóxido de carbono.