�Acería Eléctrica

72.02 – 92.02 INDUSTRIAS I

Ing. Jorge Ing. Jorge Nicolini Nicolini -- 2016 2016

� Proceso Siderúrgico: Overview

� Materias Primas

� EAF: Estructura

� EAF: Operación

Procesos electro térmicos

Fusión:

•Mantenimiento

•Colada

•Aleación

Calentamiento :

� Aplicación de calor sin llama

� Mayor seguridad

� Menor riesgo de contaminación ambientalCalentamiento :

• Secado

•Templado

•Recocido

Precalentamiento

•Revestimiento

•Forjado

•Laminación

� Mayor rapidez en el calentamiento

� Posibilidad de calentar hacia el interiordel material

� Mayor flexibilidad y posibilidad de suintroducción en líneas de proceso existentes.

Calentamiento por Resistencia: Directo

• Pieza a calentar pertenece al circuito eléctrico•Temperatura depende de las propiedades del material

Calentamiento directo de alambre

Calentamiento por Resistencia: Indirecto

Horno de calentamiento a resistencia

Calentamiento por inducción: Principios

PRINCIPIOS:

� Fusión y mantenimiento de metales.

� Calentamiento para deformación.� Tratamientos térmicos como

templado, etc.

Calentamiento por inducción: Hornos

Horno de inducción

Crisol

Horno de inducción

Canal

�Horno para fusión

�Eficiencia Mediana

�Frecuencias :50.... 1000 HZ

�Horno para mantenimiento

�Eficiencia Alta

�Frecuencias :50 HZ, 60 HZ

Calentamiento por arco eléctrico: EAF

ACERÍA ELÉCTRICA: Carga de chatarra

ACERÍA ELÉCTRICA: Carga de arrabio sólido - HRD

ACERÍA ELÉCTRICA: Carga de ferroaleaciones

Ferroaleaciones: Aleaciones de Fe con otros elementos metá licos comomanganeso, cromo silicio. cumplen la función de transferir las distintaspropiedades de cada uno de estos metales al acero.

Tienen una influencia sensible sobre elcosto final del acero

ACERÍA ELÉCTRICA: Carga de fundentes

ACERÍA ELÉCTRICA: EAF estructura

ACERÍA ELÉCTRICA: EAF estructura

ACERÍA ELÉCTRICA: EAF circuito electrico

ACERÍA ELÉCTRICA: EAF bóveda

ACERÍA ELÉCTRICA: EAF carcasa

ACERÍA ELÉCTRICA: EAF solera

Sistema de regulación eléctrica•Controla y regula los movimientosverticales de los electrodos y manteneruna longitud de arco eléctricoadecuada.

ACERÍA ELÉCTRICA: EAF sistemas complementarios

Sistema de extracción de humo El hornoeléctrico genera gases y partículas quedeben ser evacuadas por razones deseguridad y salubridad. El sistema deextracción transporta gases y partículasdel horno a un sistema de enfriamiento ylimpieza antes de ser evacuados a laatmósfera.

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.

ACERÍA ELÉCTRICA: EAF sistemas complementarios

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.

ACERÍA ELÉCTRICA: EAF bóveda y carcasa

ACERÍA ELÉCTRICA: EAF electrodos

EAF : Aceración Primaria

EAF : Reacciones químicas y balance térmico

Las reacciones químicas que tienen lugar en el horn o eléctrico son: 1. Descarburación2. Remoción de fósforo (P). 3. Remoción de azufre (S)

4. Oxidación y eliminación de otros elementos quím icos (Si, Mn, Cr, etc.) 5. Formación de escoria espumosa

EAF : Reacciones

Descarburización:( Eliminación del carbono contenido en la carga met álica)90% C + ½ 02 C010% C + 02 C02

Fuentes del carbón:Carbono contenido en la chatarra, HDR y arrabio sól idoCarbono inyectado por lanza o agregado en la carga (coke)

Otras reacciones de oxidación:Si + O2 ⇒ SiO2

Mn + 1 O2 ⇒ MnO. 2

2Al + 3 O2 ⇒ Al 2O3. 2

2P + 5 O2 ⇒ P2O52

Fe + 1 O2 ⇒ FeO. 2

EAF : Inyección de Oxígeno y Carbono

EAF : Formación de Escoria espumosa

•Trabajar con escoria espumosa es fundamental : aum entar la eficiencia térmica del horno cuando las paredes lat erales están totalmente expuestas a la radiación del arco.

•La escoria espumosa crecerá y cubrirá los arcos el éctricos, 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 espumos a tendrá una •Un arco eléctrico cubierto por una escoria espumos a tendrá una eficiencia mayor en la transferencia de energía a l a 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 escor ia.

•Inyección de Oxígeno y de Carbón: Estas inyeccione s son necesarias para generar el Monóxido de Carbono (CO), component e crítico para la formación de una buena escoria espumosa.

EAF : Datos Operativos

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:

ETAPAS DEL PROCESO TIEMPO (M in.)

Carga de chatarra y HDR 3 Fusión 40 Afinación 8 Colada del acero 4 Total 55

ENERGÍA ELÉCTRICA:

Consumo: 610 Kwh / Ton acero

ESCORIFICANTE:

Cal

OPERACIÓN:

1590 ºC a 1640 ºC

( Temperatura de Colada)

Componente cantidad/colada cantidad/talHierro esponja 52,3 t 679 kg/talChatarra 34,9 t 453 kg/talCal mezcla 3,6 t 47 kg/talCarbón insuflado 0,35 t 4,5 kg/talCarbón por cinta 0,35 t 4,5 kg/talFinos 1 t 13 kg/talAcero 77 t 1000 kg/talEscoria 9,9 t 129 kg/tal

Carga promedio del horno:

Componentes Chatarra Hierro esponja Acero líquido Escoria Finos

FeT 92.4 29.16 61.9

Femetálico 90 87.8 3.19 4.6

FeO 5.7 25.97 13.2C 0.2 2.3 0.07 - 1.56

SiO2 1.55 11.81 4.15

Si 0.2

Al2O3 0.76 4.63 0.8

EAF : Datos Operativos

Al2O3 0.76 4.63 0.8

Al 0.02CaO 0.47 26.94 12.5MgO 0.2 10.57 5.9MnO 0.1 2.75 2.55Mn 0.6 0.04P 0.023 0.007 -

P2O5 0.048 0.63

S 0.003 - 0.32

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

Ventajas:� Un electrodo que simplifica el

sistema de cables secundarios, columnas, brazos y bóveda

� Reducción del consumo de electrodos

� Menor consumo de energía 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

� Menor consumo de energía eléctrica y refractarios

� Menor nivel de ruido en funcionamiento normal

� Menos impacto en línea de suministro

Acería Eléctrica : EAF corriente continua