1. Separata N_ 12 Refrigeración Refractarios

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1 1 1 SEPARATA N° 12 REFRIGERACION .REFRACTARIOS. INSTRUMENTOS PARA EL CONTROL Y REGULACIÓN CURSO DE SIDERURGIA I FECHA CONTENIDO: 14.0 REFRIGERACION. REFRACTARIOS.INSTRUMENTOS PARA EL CONTROL Y REGULACIÓN DE LA MARCHA DEL ALTO HORNO 14.1 REVESTIMIENTO INTERNO DE LOS HORNO 14.2 RESISTENCIA AL ATAQUE POR ESCORIAS 14.3 FORMACION DE CAPAS DE HIERRO EN REACTORES DESARROLLO 14.0 REFRIGERACION .REFRACTARIOS.INSTRUMENTOS PARA EL CONTROL Y REGULACIÓN DE LA MARCHA DEL ALTO HORNO Las economías de mercado han generado la necesidad de aumentar la productividad y la vida útil y optimizar la estabilidad de los procesos de Reducción en Altos Hornos. Danieli Corus: Con una vasta experiencia en el diseño y operación de altos hornos de alta productividad y larga vida útil y en la extensión de la campaña por medio del reemplazo del revestimiento o de reparaciones locales. Las operaciones seguras y confiables son garantizadas por diseños de refrigeración y revestimientos para alto horno de la mayor calidad y modernas técnicas de gestión. A lo largo de más de 50 proyectos de altos hornos, Danieli Corus ha implementado gran cantidad de sistemas de revestimiento de placas refrigerantes en altos hornos, logrando largas campañas y minimizando las inversiones de capital. También están disponibles tecnologías de duelas de cobre y hierro fundido. Se usan en canales de escoria, elementos enfriadores Duelas de cobre y hierro fundido, son componentes metalúrgicos diseñados, usados ampliamente en hornos y fundiciones para producción de hierro y acero: Mg. ING°. METALURGISTA CIP N° 144416 NICANOR MANUEL VEGA PEREDA

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SEPARATA N 12 REFRIGERACION .REFRACTARIOS. INSTRUMENTOS PARA EL CONTROL Y REGULACIN CURSO DE SIDERURGIA I FECHACONTENIDO:14.0 REFRIGERACION. REFRACTARIOS.INSTRUMENTOS PARA EL CONTROL Y REGULACIN DE LA MARCHA DEL ALTO HORNO14.1 REVESTIMIENTO INTERNO DE LOS HORNO 14.2 RESISTENCIA AL ATAQUE POR ESCORIAS 14.3 FORMACION DE CAPAS DE HIERRO EN REACTORESDESARROLLO14.0 REFRIGERACION .REFRACTARIOS.INSTRUMENTOS PARA EL CONTROL Y REGULACIN DE LA MARCHA DEL ALTO HORNOLas economas de mercado han generado la necesidad de aumentar la productividad y la vida til y optimizar la estabilidad de los procesos de Reduccin en Altos Hornos. Danieli Corus: Con una vasta experiencia en el diseo y operacin de altos hornos de alta productividad y larga vida til y en la extensin de la campaa por medio del reemplazo del revestimiento o de reparaciones locales. Las operaciones seguras y confiables son garantizadas por diseos de refrigeracin y revestimientos para alto horno de la mayor calidad y modernas tcnicas de gestin. A lo largo de ms de 50 proyectos de altos hornos, Danieli Corus ha implementado gran cantidad de sistemas de revestimiento de placas refrigerantes en altos hornos, logrando largas campaas y minimizando las inversiones de capital. Tambin estn disponibles tecnologas de duelas de cobre y hierro fundido. Se usan en canales de escoria, elementos enfriadores Duelas de cobre y hierro fundido, son componentes metalrgicos diseados, usados ampliamente en hornos y fundiciones para produccin de hierro y acero:Durante la reciente reparacin del alto horno, se observ que el revestimiento del etalaje, vientre y cuba se encontraba en excelente estado despus de una campaa de 16 aos. Estas zonas tienen una campaa remanente estimada de 20 aos sin reparaciones adicionales.

Perforamos un agujero que servir para el eje entre las dos. Repetimos el procedimiento con dos duelas ms.Una vez perforadas a la medida de un perno, es conveniente forrar internamente el agujero con un segmento de tubo de cobre o bronce, pues as tendr mucha ms resistencia que la madera.Y finalmente introducimos el perno por el agujero, uniendo las dos duelas para que formen la equis.Repetimos el procedimiento para el segundo par de patas, como se puede ver en las fotos de arriba. Luego cortamos losextremos de las patas en ngulo de 45 (se puede hacer con una escuadra o utilizando una plantilla)REFRACTRARIOSMaterial con alta resistencia, estabilidad mecnica e inerte qumicamente a temperaturas del orden de 1400 C y superiores.Caractersticas generales: Soportan altas temperaturas sin fundir y descomponerse (elevada estabilidad trmica). Elevada resistencia a fluencia. Qumicamente inertes bajo medios agresivos. baja conductividad trmica (aislantes trmicos).APLICACIONES: Industria siderrgica (65% produccin). Industria cermica y del vidrio (16% produccin). Industria del cemento (8% produccin).

INTRUMENTOS PARA EL CONTROL Y REGULACION DE LA MARCHA DEL ALTO HORNOControl de carga del alto hornoPara configurar la distribucin ptima del lecho de fusin y de la capa de coque, se necesita la medicin de nivel. A causa de las duras condiciones de explotacin en el alto horno, hasta ahora se empleaban generalmente sistemas mecnicos pesados por plomada, donde se hacen descender pesos palpadores macizos encadenados sobre la superficie del producto, determinando de esta forma la distancia. Los sensores de radar modernos como VEGAPULS 68 solucionan esta tarea de medicin de una forma mucho ms elegante.INYECCIN DE CARBN PULVERIZADOLa inyeccin de carbn pulverizado (PCI) reduce la cantidad necesaria de coque metalrgico, que constituye un insumo ms caro. Basndonos en la experiencia obtenida en la instalacin de ms de 35 sistemas de PCI. Se debe evaluar los beneficios y necesidades de proceso PCI antes de la instalacin, como en el caso de altos hornos existentes en operacin

14.1 REVESTIMIENTO INTERNO DE LOS HORNOSA pesar de las dificultades y crisis surgidas, la produccin de acero a escala mundial, sigue aumentando lentamente, en algunas importantes zonas productoras, particularmente en el rea del Pacfico.La globalidad en la siderurgia mundial es hacia la reduccin progresiva de costos e incremento de la productividad. LA PRODUCTIVIDAD; En el mbito de desarrollo profesional se le llama productividad (P) al ndice econmico que relaciona la produccin con los recursos empleados para obtener dicha produccin, expresado matemticamente como: , es la relacin entre la cantidad de productos obtenida por un sistema productivo y los recursos utilizados para obtener dicha produccin. Calidad: La calidad del producto y del proceso se refiere a que un producto se debe fabricar con la mejor calidad posible segn su precio y se debe fabricar bien a la primera, o sea, sin re-procesos. . Es la relacin de eficiencia del sistema, ya sea de la mano de obra o de los materiales.

En todo caso proceso globalidad - productividad slo es posible si va acompaado de una mejora en el rendimiento de los materiales refractarios utilizados. Los refractarios requeridos deben poseer tres cualidades esenciales:1. Elevada resistencia ante la corrosin. 2. Buenas propiedades termomecnicas.3. Costo reducido.El desarrollo de materiales teniendo en cuenta estos factores de modo equilibrado exige un conocimiento profundo de los procesos de desgaste de cada tipo de material en cada instalacin siderrgica, con objeto de poder dimensionar y planificar correctamente la composicin qumica, mineralgica y microestructural de los mismos.En una planta global el consumo total de refractarios, incluyendo todas sus unidades llega a alcanzar el valor de 20.997 t/ao, que se distribuyen de la siguiente forma:EQUIPAMIENTOCONSUMO DE REFRACTARIO

SINTERIZACIONES120 ton/ao

HORNOS ALTOS3.618 ton/ao

CANAL DE COLADO1.309 ton/ao

DESULFURACIN600 ton/ao

CUCHARAS2,18 Kg refr../ton de acero 10.900 t/ao

CONVERTIDOR LD0,89 kg refr../ton de acero 4,450 t/ao

TOTAL20.997 t/ao

Con el objetivo de mejorar el rendimiento de los materiales refractarios utilizados en plantas Siderrgicas, por medio de laboratorio se desarrollaron desde 1989 Proyectos de investigacin, buscando la optimizacin del uso de los revestimientos refractarios en las distintas reas de produccin, as como, integrar cada vez ms la seleccin y el control de dichos materiales dentro de la marcha operativa de las distintas unidades.

REVESTIMIENTO INTERNO DE LOS HORNOS ALTOSEl estudio post mortem de los refractarios del horno alto permiti comprobar la existencia de diversos mecanismos de ataque (fig. 2), que se producen individualmente, bien, de forma combinada, siendo los ms relevantes:

Fig. 2 - Importancia relativa de los distintos mecanismos de desgaste en las diferentes regiones del horno alto.Ataque por ZnO:Formacin de fases de bajo punto de fusin por reaccin entre el xido de zinc, proveniente del mineral de hierro y la slice libre presente en los refractarios aluminosos y silico aluminosos.Formacin in situ de la espnela de zinc, por reaccin entre el ZnO (gas) y almina presente en el refractario. Esta reaccin va asociada a un notable incremento de volumen, que origina tensiones en el material y el desprendimiento de lascas, en su superficie.(Lasca s. f. Fragmento plano y delgado desprendido de una piedra: en el Paleoltico, los ncleos de slex eran golpeados para obtener lascas cuyas caras, lisas y cortantes, se emplearon para fabricar instrumentos)

Ataque por CO:Oxidacin de los materiales refractarios de SiC y Si3N4, por el monxido de carbono, presente en la atmsfera del horno alto y la subsiguiente cristalizacin expansiva de silicio metlico y carbn.Ataque por alcalinos:Los xidos alcalinos, procedentes de la carga del horno, reaccionan con los refractarios de almina o silicoaluminosos, originando la formacin de compuestos de bajo punto de fusin y baja densidad. Ambos fenmenos conducen a la destruccin y corrosin del revestimiento.En el horno se producen tambin importantes procesos de desgaste (en ausencia de agentes qumicos agresivos), debidos a la erosin producida por el descenso de la carga y su presin sobre la pared. Como consecuencia de los resultados obtenidos de los estudios post mortem, se introdujeron algunas innovaciones que permitieron reducciones significativas del coste del refractario en el horno alto que generaron una economa de 450.000 US$/ao, de las cuales cabra destacar:Caracterizacin del hormign refractario a emplear en el interior del horno, por medio de una planta robotizada.Control de recepcin de los materiales refractarios a utilizar en el horno alto. La implantacin de ambas medidas supuso una economa para la CSN.

3. REVESTIMIENTO DE LAS LNEAS DE TRASFERENCIA DE AIRE CALIENTE AL HORNO ALTOEl estudio post mortem del revestimiento refractario de slice y silico-aluminoso del horno, ha permitido identificar el mecanismo de desgaste, caracterizado por la formacin de fases de baja densidad, ricas en zinc, que originan fracturas en el material refractario.Se han efectuado tambin simulaciones de trasferencia de calor, fsica y numrica, mediante termografa monitorizada.Ambos ensayos permiten concluir que el proceso de corrosin de las lneas de transferencia de aire caliente, es causado por la presencia de xidos de zinc y hierro en los slidos en suspensin contenidos en el gas de tragante del horno alto. La implantacin en fabrica de los resultados desarrollados en el circuito global de aire caliente del horno, unidos a los estudios realizados sobre el aumento de la vida til de los quemadores cermicos de las estufas de los hornos altos generaron una economa del orden de 300.000,00 US$/ao.

5. REVESTIMIENTOS REFRACTARIOS DE LAS PIQUERAS DE ARRABIO DE LOS HORNOS ALTOSLa reparacin parcial del horno alto, incluy la sustitucin de las cuatro piqueras de arrabio. Para ello se realizaron ensayos comparativos en laboratorio de una serie materiales. La principal conclusin obtenida de estos ensayos fue:- La necesidad de integrar la seleccin de la masa de piqueras a los materiales de taponamiento dada la interdependencia existente entre estos. La evaluacin de estos materiales no puede limitarse a la comprobacin de la resistencia a los alcalinos, de acuerdo con la Norma ASTM C-454- 77, porque es insuficiente, siendo necesario complementarse con la evaluacin de la degradacin de sus propiedades mecnicas, que va asociada a la presencia de dichos alcalinos.- Los refractarios basados en sillimanita, mostraron el peor comportamiento ante el ataque alcalino, debido a la formacin de silicoaluminatos potsicos (caliofilita, y leucita), de bajo punto de fusin y baja densidad.- Los materiales con grafito, dada su mayor conductividad trmica, presentaron un mejor comportamiento al choque trmico.- La resistencia al choque trmico requiere tambin de una serie de estudios complementarios, de tipo microestructural y de medida de propiedades trmicas: conductividad, dilatometra etc.- La implantacin de los resultados del proyecto de mejora en la composicin de las piqueras de arrabio para las condiciones operatorias del horno alto produjo un ahorro de 150.000,00 US$/ao. Importancia relativa de los distintos mecanismos de desgaste en las diferentes regiones del horno alto.

INNOVACIONES EN LA GESTIN Y CALIDAD DE LOS REVESTIMIENTOS REFRACTARIOS EN LA COMPAA SIDERRGICA REVESTIMIENTO DE LOS CANALES DE COLADA DE LOS HORNOS ALTOSDebido al aumento de productividad de los hornos altos como resultado de los diferentes proyectos realizados y de las modificaciones introducidas, fue necesario mejorar el funcionamiento de los canales de colada, para permitir circular, sin interrupciones ni cadas en la calidad, este mayor volumen de produccin, para ello se analizaron las condiciones de trabajo y el proceso de corrosin de los refractarios del canal de colada.Las escorias del horno alto incluyen, CaO y SiO2, entre otros componentes que atacan el refractario. El proceso de corrosin pasa por la formacin de compuestos de bajo punto de fusin, como gelhenita, anortita, pseudo wollastonita y slice. Las fases lquidas formadas, son fcilmente removidas por la mezcla de escoria y metal lquido, generndose as una nueva superficie de reaccin.Este proceso es el principal responsable del desgaste del revestimiento; no obstante, existen otros factores que pueden alterar sensiblemente el comportamiento del refractario, como son: las condiciones de flujo metal/escoria, la forma del canal y el grado de control de las curvas de secado y coccin de las masas refractarias que forman el Canal de Colada.La identificacin de los Mecanismos de Desgaste y Especificaciones de los Refractarios para el Canal de Colada y el Desarrollo de Hormigones Refractarios con Bajo Contenido en Cemento para ser utilizados en los canales de colada del horno alto, han permitido un ahorro anual estimado en 300.000,00 US$

REVESTIMIENTO REFRACTARIO PARA CRISOL DE HORNO ALTOLos principales mecanismos de desgaste de los crisoles de los hornos altos son: oxidacin por agua, ataque por zinc, ataque por lcalis, ataque por escorias, sobrecalentamiento y penetracin de arrabio.La oxidacin por agua reduce el contenido de carbono en el refractario. La incorporacin de zinc y alcalinos degrada el refractario, tambin el calcio procedente de las escorias ejerce el mismo efecto. El sobrecalentamiento conduce a un incremento en la generacin grietas, lo que supone notables modificaciones de la microestructura, incrementos de la porosidad y reduccin global de las propiedades mecnicas.

REVESTIMIENTO DE LA CUCHARA TORPEDOLa utilizacin, de un nuevo agente desulfurante basado en CaO y esponja de aluminio, alter las condiciones de servicio de los refractarios de la lnea de escorias de la cuchara torpedo, originando un incremento en el grado de corrosin, fenmeno que puede observarse en las microfotografas recogidas El mecanismo de desgaste se estudi mediante anlisis post mortem de los refractarios de Al2O3/SiC/C empleados en dicha zona y confirmado mediante simulaciones realizadas en un horno de induccin de alta frecuencia.Los estudios complementarios efectuados por anlisis qumico, porosimetra de Hg, microscopa ptica y microsonda acoplada al MEB, permiten justificar el siguiente mecanismo de desgaste: Oxidacin del grafito y del carburo de silicio por los gases existentes en la cuchara torpedo y por la accin del xido de sodio presente en la escoria. El proceso de oxidacin origina un incremento en la permeabilidad del refractario, que va acompaado de la precipitacin de slice en la matriz del refractario. La matriz del refractario, rica en mullita, reacciona con el xido de calcio de la escoria y con la slice originada por la oxidacin del SiC.Este conjunto de reacciones generan de fases de bajo punto de fusin que aceleran el proceso global de desgaste del revestimiento.El uso de refractario ms complejos, compuestos de: Al2O3, SiC, C y Mg2Al2O4 ms resistentes a la accin del nuevo agente desulfurante, mejor el comportamiento de los revestimientos de las 22 cucharas torpedo, asegurando la continuidad en el transporte del arrabio.

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