• Author / Uploaded
• jean alva

Citation preview

[Escriba aquí] UNIVERSIDAD NACIONAL JOSÉ FAUSTINO SÁNCHEZ CARRIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y METALÚRGICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA METALÚRGICA

CURSO: Siderurgia II TRABAJO N° 5: Balance De Materia en un Horno Eléctrico CICLO: IX PRESENTADO POR: Alva Díaz, Fayro Carlos Alberto

Coaquira Meza, Kevin Kenjy

Apolinario Jaimes, Angyelo Marcos

Díaz Medrano, Aldair Felipe

Bedon Alvino, José Carlos

Estrada Espinoza, Emmanuel

Calero salgado, kevin

Fernandez Martinez. Carlos Daniel

Calixto Hermosilla, Alexa DIRIGIDO A: Msc. Ing. Minaya Huaman, Raúl HUACHO – PERÚ 2020 - I

[Escriba aquí]

DEDICATORIA

El

presente

trabajo

monográfico

está

dedicado a nuestros padres por darnos la capacidad de superarnos y desear lo mejor en cada paso de este camino difícil y arduo de la vida.

ii

[Escriba aquí] AGRADECIMIENTO Agradecemos a dios, por permitirnos estar presente en el trabajo el día de hoy, a nuestros padres por confiar en cada uno de nosotros, a nuestra casa mater “UNIVERSIDAD NACIONAL JOSÉ FAUSTINO SÁNCHEZ CARRIÓN” por tener las puertas abiertas, a nuestros ingenieros de la facultad de ing. Metalúrgica por brindarnos sus conocimientos previos para nuestros futuros, así mismo al ING. RAÚL MINAYA HUAMÁN por permitirnos ser partícipe de este presente trabajo e indagar más a fondo del curso de siderurgia, por sus palabras motivadoras siempre de aliento y entusiasmo para que iniciáramos y concluyéramos el trabajo, y por sus valiosos comentarios en la redacción del presente trabajo.

iii

[Escriba aquí] ÍNDICE GENERAL

DEDICATORIA................................................................................................................ii AGRADECIMIENTO......................................................................................................iii RESUMEN.......................................................................................................................ix CAPITULO I.....................................................................................................................1 INTRODUCCIÓN.............................................................................................................1 1.1.

OBJETIVOS....................................................................................................2

CAPITULO II....................................................................................................................3 MARCO TEÓRICO..........................................................................................................3 2.1.

HORNO DE ARCO ELÉCTRICO..................................................................3

2.2.

PARTES DEL HORNO DE ARCO ELÉCTRICO.........................................4

2.3. OPERACIÓN EN EL HORNO DE ARCO ELÉCTRICO........................................5 2.4. CONDICIONES SELECCIONADAS.......................................................................9 2.4.1. Hierro de reducción directa.....................................................................................9 2.4.2. Escoria.....................................................................................................................9 2.4.3. Gases y Polvos.......................................................................................................11 2.5. REACCIONES EN EL HORNO DE ARCO ELÉCTRICO...................................11 2.6. DESGASTE DE ELECTRODOS............................................................................12 2.7. REFRACTARIO DEL HORNO DE ARCO ELÉCTRICO.....................................12 Propiedades del refractario..............................................................................................13 Hierro esponja.................................................................................................................14 CAPITULO III................................................................................................................16 BALANCE DE MASA...................................................................................................16 3.1. CÁLCULOS.............................................................................................................16 3.1.1. Reacciones químicas:............................................................................................16 iv

[Escriba aquí] 3.1.2. Total de O 2 en el hierro esponja:..........................................................................18 3.1.3. Total, de escoria en el hierro esponja:...................................................................18 3.1.4. Total de 2 CO en el hierro esponja:.......................................................................18 3.1.5. Total de 2 CO 2 en el hierro esponja:.....................................................................18 3.2. CHATARRA............................................................................................................19 3.2.1. Cálculos: Para 450 Kg...........................................................................................19 3.2.2. Cálculos: Para 150 Kg...........................................................................................20 3.2.3. Reacciones químicas para las escorias..................................................................21 3.2.4. Reacciones químicas para obtener O2 en las chatarras.........................................22 3.2.5. Total de escoria saliente de la chatarra:.................................................................24 = 179,24 (O2) Kg............................................................................................................24 Total de 2 CO en la chatarra:...........................................................................................24 3.3. FUNDENTES...........................................................................................................25 3.3.1. Calculo...................................................................................................................25 3.3.2. Composición química de la cal..............................................................................26 3.3.3. Determinación de kg/tal de cada compuesto.........................................................27 3.3.4. Composición química del carbón..........................................................................27 3.3.5. Determinación de kg/tal de cada compuesto.........................................................27 SALIDA..........................................................................................................................27 3.3.6. Composición química magnesita...........................................................................28 3.3.7. Determinación de kg/tal de cada compuesto.........................................................28 3.3.8. Composición química de la cal dolomítica...........................................................28 3.3.9. Determinación de kg/tal de cada compuesto.........................................................29 3.3.10. Total, de O2 en la entrada:..................................................................................29 3.3.11. Total, de escoria saliente:....................................................................................29 3.3.12. Total de CO2:......................................................................................................29 3.3.13. Total de CO:........................................................................................................30 v

[Escriba aquí] 3.3.14. Acero...................................................................................................................30 3.4. ANÁLISIS DE OXÍGENO......................................................................................32 3.4.1. Calculamos la cantidad de gases...........................................................................32 3.5. SUMA DE GASES..................................................................................................32 3.5.1. Oxígeno en el HRD...............................................................................................32 3.5.2. Oxígeno en la chatarra...........................................................................................33 3.5.3. Fundentes:..............................................................................................................33 CAPITULO IV................................................................................................................35 4.1. DIAGRAMA DE BLOQUES DEL BALANCE DE MATERIA............................35 4.2. CONCLUSIONES....................................................................................................36 CAPITULO V.................................................................................................................37 BIBLIOGRAFÍA.............................................................................................................37  FUENTES BIBLIOGRAFICAS...............................................................................37

vi

[Escriba aquí]

ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1:Porcentaje de composición de los Compuestos.................................................9 Tabla 2: Composición del Hierro Esponja....................................................................14 Tabla 3: Chatarra Total.................................................................................................20 Tabla 4: Composición de la Chatarra............................................................................21 Tabla 5: Composición de Fundentes.............................................................................27 Tabla 6: Composición de la cal.....................................................................................27 Tabla 7: Composición del Carbón................................................................................28 Tabla 8: Composición de la Magnesita.........................................................................29 Tabla 9: Composición de la Dolomita..........................................................................29 Tabla 10: Composición del Acero................................................................................31 Tabla 11: Analisis de Oxígeno.....................................................................................32 Tabla 12: Cantidad de Componentes en el HRD..........................................................34 Tabla 13: Cantidad de Componentes en la Chatarra.....................................................34 Tabla 14: Cantidad de Componentes en la Cal.............................................................35 Tabla 15:Cantidad de Componentes en el Carbon........................................................35 Tabla 16: Cantidad de componentes en la Magnesita...................................................35

vii

[Escriba aquí]

ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1: Horno de Arco Eléctrico (HAE)......................................................................3 Figura 2: Partes del Horno de Arco Eléctrico.................................................................4 Figura 3: Operación en el HAE.......................................................................................9 Figura 4: Revestimiento del horno de Arco Eléctrico...................................................13 Figura 5: Hierro Esponja en forma de pellets...............................................................13 Figura 6: Fuente Estrella Digital...................................................................................19 Figura 7: Fundentes.......................................................................................................26 Figura 8: Aceros............................................................................................................31

viii

[Escriba aquí]

RESUMEN Los hornos son los equipos o dispositivos utilizados en la industria, en los que se calientan los materiales y las piezas o elementos colocados en su interior por encima de la temperatura ambiente. Además es un dispositivo que genera calor y que lo mantiene dentro de un compartimiento cerrado La energía calorífica utilizada para alimentar un horno puede obtenerse directamente, por combustión (leña, gas u otro combustible), radiación (luz solar), o indirectamente, por medio de electricidad (horno eléctrico). Los hornos de arco eléctrico son hornos alimentados con energía eléctrica de un uso muy extendido, en las cámaras de estos hornos se alojan, en unas zanjas o vías de las paredes, unas espirales de hilo conductor de energía eléctrica, que actúan como resistencia formadas por aleaciones de cromo-níquel y otros metales cuya característica es la buena conductividad Es el reactor principal que se usa para la fabricación de los aceros especiales. Utiliza el calor generado por un arco eléctrico para fundir la carga que se encuentra depositado en el crisol Los hornos son los equipos o dispositivos utilizados en la industria, en los que se calientan los materiales y las piezas o elementos colocados en su interior por encima de la temperatura ambiente. Además es un dispositivo que genera calor y que lo mantiene dentro de un compartimiento cerrado La energía calorífica utilizada para alimentar un horno puede obtenerse directamente, por combustión (leña, gas u otro combustible), radiación (luz solar), o indirectamente, por medio de electricidad (horno eléctrico).Los hornos de arco eléctrico son hornos alimentados con energía eléctrica de un uso muy extendido, en las cámaras de estos hornos se alojan, en unas zanjas o vías de las paredes, unas espirales de hilo conductor de energía eléctrica, que actúan como resistencia formadas por aleaciones de cromo-níquel y otros metales cuya característica es la buena conductividad. Es el reactor principal que se usa para la fabricación de los aceros especiales. Utiliza el calor generado por un arco eléctrico para fundir la carga que se encuentra depositado en el crisol.

ix

[Escriba aquí]

CAPITULO I INTRODUCCIÓN El acero se puede obtener a partir de dos materias primas fundamentales:  El arrabio, obtenido a partir de mineral en instalaciones dotadas de alto horno (proceso integral)  Las chatarras tanto férricas como inoxidables, El tipo de materia prima condiciona el proceso de fabricación. En líneas generales, para fabricar acero a partir de arrabio se utiliza el convertidor con oxígeno, mientras que partiendo de chatarra como única materia prima se utiliza exclusivamente el horno de arco eléctrico (proceso electro-siderúrgico). Los procesos en horno de arco eléctrico pueden usar casi un 100% de chatarra metálica como primera materia, convirtiéndolo en un proceso más favorable desde un punto de vista ecológico. Aun así, la media de las estadísticas actuales calcula que el 85% de las materias primas utilizadas en los hornos de arco eléctrico son chatarra metálica.

x

[Escriba aquí] Las aleaciones de acero se realizan generalmente a través del horno de arco eléctrico, incluyendo el acero inoxidable. En algunos tipos de acero inoxidable se añade a su composición molibdeno, titanio, niobio u otro elemento con el fin de conferir a los aceros distintas propiedades. Tras el proceso de reconversión industrial de la siderurgia en España se abandonó la vía del alto horno y se apostó de forma decidida por la obtención de acero a través de horno eléctrico. En este proceso, la materia prima es la chatarra, a la que se le presta una especial atención, con el fin de obtener un elevado grado de calidad de la misma. Para ello, la chatarra es sometida a unos severos controles e inspecciones por parte del fabricante de acero, tanto en su lugar de origen como en el momento de la recepción del material en fábrica. La calidad de la chatarra depende de tres factores:  Su facilidad para ser cargada en el horno.  Su comportamiento de fusión (densidad de la chatarra, tamaño, espesor, forma).  Su composición, siendo fundamental la presencia de elementos residuales que sean difíciles de eliminar en el proceso del horno.  Atendiendo a su procedencia, la chatarra se puede clasificar en tres grandes grupos: a) Chatarra reciclada: formada por despuntes, rechazos, etc. originados en la propia fábrica. Se trata de una chatarra de excelente calidad. b)Chatarra de transformación: producida durante la fabricación de piezas y componentes de acero (virutas de máquinas herramientas, recortes de prensas y guillotinas, etc.). c) Chatarra de recuperación: suele ser la mayor parte de la chatarra que se emplea en la acería y procede del desguace de edificios con estructura de acero, plantas industriales, barcos, automóviles, electrodomésticos, etc.

xi

[Escriba aquí] 1.1. OBJETIVOS Objetivos Generales:  Conocer más sobre el horno de arco eléctrico sobre todo su parte operacional y su forma de trabajo para transformar la chatarra en un acero nuevo. Objetivos Específicos:  Evaluar el balance de materia que lleva el horno de arco eléctrico.

CAPITULO II MARCO TEÓRICO 2.1. HORNO DE ARCO ELÉCTRICO En estos tipos de hornos, el calentamiento del material se da por medio de un arco eléctrico, en los tipos industriales pueden alcanzar temperaturas internas muy altas de hasta 3800 °C y pueden controlarse eléctricamente con un alto grado de precisión. (Leyensetter.A, 2006) En estos tipos de hornos, el calentamiento del material se da por medio de un arco eléctrico, en los tipos industriales pueden alcanzar temperaturas internas muy altas de hasta 3800 °C y pueden controlarse con un alto grado de precisión [CITATION ALe73 \l 10250 ] Los hornos de arco eléctrico generalmente están compuestos por un crisol

de

un material conductor (grafito) y de materiales aislantes como ladrillos

refractarios que rodean al horno para generar la mayor cantidad de concentración del calor y evitar pérdidas. El calor es añadido a la carga a través de la energía eléctrica suministrada por electrodos de sección redonda generalmente de grafito, formándose el arco eléctrico que funde la carga. xii

[Escriba aquí]  Ventaja:  Instalación sencilla y menos costosa que cualquier otro horno utilizado para la fabricación de aceros.  Desventaja:  Requiere un alto consumo energético lo cual no permite la instalación donde no haya la suficiente corriente eléctrica.

Figura 1: Horno de Arco Eléctrico (HAE) 2.2. PARTES DEL HORNO DE ARCO ELÉCTRICO  Cuba: Está hecha generalmente de grafito, es la parte que contiene la colada y la puerta de carga.  Bóveda: Es la tapa del horno, está revestido de material refractario y en algunos casos contiene anillos metálicos refrigerados. Contiene agujeros para los electrodos.  Paredes del horno: Esta parte está en contacto con la masa liquida, está formado por ladrillos refractarios. Son de diferente material según la masa fundida que este en contacto, para formar las paredes se usan ladrillos refractarios de alúmina, magnesita, cromo-sita o de sílice, etc.

xiii

[Escriba aquí]  Solera: Es la parte inferior

de la cámara

de reacción, tiene forma cóncava y esta

revestida con ladrillos refractarios de magnesita o dolomita que contiene al metal fundido.  Mecanismo de basculación: Este mecanismo sirve para vaciar el material fundido a la cuchara o a los moldes, puede ser mediante un sistema hidráulico o un sistema mecánico con engranes de volteo.  Electrodos: Son de grafito, en algunos casos están enriquecidos con potasio para mejorar su conductividad, entre ellos se produce el arco eléctrico con la ayuda de un transformador que generan la potencia necesaria para fundir la carga. Los electrodos se sujetan a las barras longitudinales con mordazas de cobre refrigeradas por agua.  Transformador: Es el elemento principal del equipo eléctrico, genera la potencia que alimenta al horno y reduce la tensión de entrada a la requerida en el horno, tiene un circuito secundario enfriado por agua y un sistema de aceite y agua forzada para mantener su temperatura dentro de los límites seguros de operación.

Figura 2: Vista corte del HAE

xiv

[Escriba aquí] Otras partes: 1. Plataforma. 2. Brazos porta electrodos y columnas. 3. Mecanismo de accionamiento de electrodos. 4. Puerta de carga. 5. Conexión de cable flexible. 6. Interruptor general. 7. Sistema de refrigeración. 8. Circuito hidráulico. 2.3. OPERACIÓN EN EL HORNO DE ARCO ELÉCTRICO La chatarra se entrega a una bahía chatarra, situado junto a la acería. Generalmente viene en dos grandes grupos: triturar y fundir pesada, junto con un poco de hierro de reducción directa o arrabio para el equilibrio químico. Algunos hornos funden casi el 100% de DRI. La chatarra se carga en grandes cubos llamados canastas, con puertas de "concha de almeja" para una base. Se tiene cuidado de que la capa de la chatarra en la cesta para asegurar un buen funcionamiento del horno; fusión pesada se coloca en la parte superior de una capa ligera de fragmento de protección, en la parte superior de la cual se coloca más pizca. Estas capas deben estar presentes en el horno después de la carga. Después de la carga, la cesta puede pasar a un pre-calentador de chatarra, que utiliza horno caliente los gases residuales para calentar la chatarra y recuperar energía, el aumento de eficiencia de la planta. La cesta de la chatarra se lleva luego a la acería, el techo se abrió fuera del horno y el horno se carga con chatarra de la cesta. La carga es una de las operaciones más peligrosas para los operadores de EAF. Una gran cantidad de energía potencial se libera xv

[Escriba aquí] por múltiples toneladas de metal cayendo; cualquier metal líquido en el horno a menudo se desplaza hacia arriba y hacia el exterior por la chatarra sólida, y la grasa y el polvo en la chatarra se enciende si el horno está caliente, lo que resulta en una bola de fuego en erupción. En algunos hornos de doble concha, la chatarra se carga en la segunda cáscara, mientras que el primero está siendo fundido, y pre-calentado con gas de escape de la cáscara activo. Los electrodos se bajaron a la chatarra, un arco se golpea y los electrodos se establecen a continuación, para perforar en la capa de fragmento en la parte superior del horno. Voltajes más bajos son seleccionados para esta primera parte de la operación para proteger el techo y las paredes del calor excesivo y el daño de los arcos. Una vez que los electrodos han alcanzado la masa fundida pesada en la base del horno y los arcos están protegidos por la chatarra, la tensión se puede aumentar y los electrodos elevan ligeramente, alargar los arcos y aumentar el poder de la masa fundida. Esto permite a un baño de fusión para formar más rápidamente, reduciendo un conmutador a veces. El oxígeno se inyecta en la chatarra, quemar o cortar el acero, y el calor químico adicional es proporcionado por murales quemadores de combustible y oxígeno. Ambos procesos aceleran la fusión de chatarra. Boquillas de los jets supersónicos permiten oxígeno penetren espuma de escoria y llegar al tanque de líquido. Una parte importante de la fabricación de acero es la formación de escoria, que flota sobre la superficie del acero fundido. Escoria por lo general consiste en óxidos metálicos, y actúa como un destino para las impurezas oxidadas, como una manta térmica y ayuda a reducir la erosión del revestimiento refractario. Para un horno con los refractarios básicos, que incluye la mayor parte de acero al carbono-producción de hornos, los formadores de escoria habituales son el óxido de calcio y óxido de magnesio. Estos formadores de escoria o bien se encargan de la chatarra o soplado en el horno xvi

[Escriba aquí] durante la crisis. Otro componente importante de la escoria de horno eléctrico de arco es el óxido de hierro de combustión de acero con el oxígeno inyectado. Más tarde, en el calor, de carbono se inyecta en esta capa de escoria, la reacción con el óxido de hierro para formar hierro metálico y gas monóxido de carbono, que a continuación, hace que la escoria de espuma, lo que permite una mayor eficiencia térmica, y una mejor estabilidad del arco y la eficiencia eléctrica. La manta escoria también cubre los arcos, la prevención de daños en el techo del horno y las paredes laterales del calor radiante. Una vez que la chatarra se haya derretido completamente y se llegó a un baño plana, otro cubo de chatarra se puede cargar en el horno y se funde, aunque el desarrollo EAF se está moviendo hacia diseños de una sola carga. Después de la segunda carga se derrita por completo, las operaciones de refinación se realizan para comprobar y corregir la química del acero y el sobrecalentamiento de la masa fundida por encima de su temperatura de congelación en la preparación para el roscado. Más formadores de escoria se introducen y más oxígeno se sopla en el baño, la quema de las impurezas tales como el silicio, azufre, fósforo, aluminio, manganeso y calcio, y la eliminación de los óxidos de la escoria. La eliminación de carbono se lleva a cabo después de que estos elementos han quemado primero, ya que tienen una mayor afinidad por el oxígeno. Los metales que tienen una afinidad para el oxígeno más pobre que el hierro, tal como el níquel y el cobre, no se pueden eliminar a través de la oxidación y deben ser controlados a través de la química de chatarra solos, tales como introducir el hierro de reducción directa y arrabio se mencionó anteriormente. Una escoria espumante se mantiene a lo largo, y con frecuencia se desborda el horno para verter fuera de la puerta de escoria en el pozo de escoria. Una vez que la temperatura y la química son correctas, el acero se golpea ligeramente hacia fuera en una cuchara de colada precalentado a través de la inclinación xvii

[Escriba aquí] del horno. Para los hornos de acero liso-carbono, tan pronto como escoria se detecta durante el roscado del horno se inclina rápidamente hacia atrás hacia el lado de eliminación de escoria, reduciendo al mínimo el arrastre de escoria en la cuchara de colada. Para algunos tipos de acero especiales, incluyendo el acero inoxidable, la escoria se vierte en la cuchara, así, a ser tratado en el horno cuchara para recuperar valiosos elementos de aleación. Durante tocando algunas adiciones de aleación se introducen en la corriente de metal, y más cal se añade en la parte superior de la cuchara de colada para comenzar la construcción de una nueva capa de escoria. A menudo, algunos de toneladas de acero líquido y la escoria se dejan en el horno con el fin de formar un "talón caliente", lo que ayuda a precalentar la siguiente carga de la chatarra y acelerar su colapso. Durante y después de la grabación, el horno se "volteó": la puerta de escoria se limpia de escoria solidificada, las reparaciones pueden llevarse a cabo, y los electrodos son inspeccionados por los daños o prolongado con la incorporación de nuevos segmentos, la piquera se llena de arena en la finalización de tapping.

Figura 2: Operación en el HAE

2.4. CONDICIONES SELECCIONADAS xviii

[Escriba aquí] Para realizar un balance de energía es necesario primero efectuar un balance de materia, lo que requiere decidir las composiciones y las temperaturas de los reactantes y productos a ser usados en el cálculo. 2.4.1. Hierro de reducción directa. La composición del Hierro de Reducción Directa (HRD), excepto carbono y metalización, depende de la composición química del mineral cargado al reactor de reducción directa. El contenido de carbono y la metalización dependen de las condiciones operativas del reactor de reducción. Pudiendo oscilar el contenido del carbono desde 4% hasta 5 % en peso y la metalización desde 90 hasta 94 %, La temperatura del HRD cargado al homo puede variar desde 25 hasta 600 °C. 2.4.2. Escoria Es esencial escoger las relaciones adecuadas que definen la composición química de la escoria apropiada y representativa para el proceso, puesto que ésto afecta los cálculos del peso de la escoria y la cantidad de fundentes que deben de ser agregados al HEA. El contenido del hierro de la escoria es una considerable fuente de pérdidas de hierro y su calor de oxidación tiene un importante efecto en el balance de energía. La práctica común parece tender hacia escorias en las cuales la relación de CaO a SÍO2 es cerca de 2, y con un 15 a 20 (% de FeO). Aproximadamente un 14 % de MgO es deseado en la escoria para saturarla con respecto a este óxido con el propósito de disminuir el ataque al refractario del horno6 . Esto resulta en un punto de fusión de la escoria de cerca de 1900°K, y con una actividad de CaO de casi uno. Cualquier aproximación más cercana a la saturación con CaO requiere reducir el porciento de SÍO2, lo cual conduce a más grandes pesos de escoria al mantener el volumen de S1O2 constante. Con contenidos bajos de fósforo en el HRD, como es lo usual en la mayoría de xix

[Escriba aquí] los minerales utilizados en reducción directa, la contribución de P2O5 a los constituyentes ácidos de la escoria es pequeña y puede ser despreciada. La relación de CaO a S1O2 de 2 es suficiente para suministrar la base de su neutralización.

Kg/TAL

%

Cao

19.64

26,94

SiO2

8.61

11,81

FeO

18.93

25,97

Fe2O3

10.65

14.61

MgO

7.70

10,57

Cr2O3

1.53

2.09

MnO

2.00

2,75

Al2O3

3.38

4,63

P2O5

0.47

0,63

Tabla 1: Porcentaje de composición de los Compuestos

2.4.3. Gases y Polvos. Los análisis reportados de gas en el codo del horno tienen una relación de CO/CO2 de 85/153. De hecho, esta relación de gases varía durante la colada, y sin duda alguna también de colada a colada, más, sin embargo, se fijará esta relación a este valor con el propósito de efectuar cálculos, reconociendo que éste puede variar para una práctica de horno dada. Esto es lo mejor que puede ser hecho en el estado presente de conocimiento; investigación adicional es necesaria sobre lo que controla este importante factor. 2.5. REACCIONES EN EL HORNO DE ARCO ELÉCTRICO

xx

[Escriba aquí]  Carbono

2C + O2 = 2CO 2CO + O2 = 2CO2  Manganeso

2Mn + O2 = 2MnO MnO + SiO2 = Silicatos  Silicio

Si + O2 = SiO2 SiO2 + óxidos = Silicatos  Eliminación del fósforo

2P + 5FeO + 3CaO = P2O5.3CaO + 5Fe

 Interfase metal-escoria

C + O = CO(g)  Desulfuración

3 FeS + Ca C2 + 2 CaO => 3 Fe + 3 CaS + 2 CO(g)

2.6. DESGASTE DE ELECTRODOS El desgaste lateral por oxidación influencia indirectamente el consumo total de electrodos a través de la disminución de la sección de la punta, provocando un aumento del consumo lineal, el consumo aproximado del electrodo seria 2.3 kg/TAL. Sin embargo, un aumento del consumo lineal conduce a una disminución del tiempo de exposición a la oxidación y, en consecuencia, a un nuevo aumento del diámetro de la punta. Efectos continúan en forma iterativa hasta que la punta del electrodo alcanza su sección definitiva, correspondiente a las condiciones de operación existentes. El hecho del desgaste lateral ser proporcional al tiempo de exposición y, por xxi

[Escriba aquí] tanto, inversamente proporcional al consumo lineal, sirve como base para relacionar el diámetro de la punta con los factores: densidad de corriente, calidad de los electrodos y altura del horno. 2.7. REFRACTARIO DEL HORNO DE ARCO ELÉCTRICO Una parte del éxito del horno eléctrico como unidad de fusión en la siderurgia se debe a la posibilidad de introducir alta energía, eléctrica y química, por unidad de tiempo. Un factor importante para esto es la calidad de los refractarios, para alcanzar una frecuencia de mantenimiento de entre 3 y 6 meses. Los principales ladrillos utilizados en el revestimiento del horno son de magnesia fundida o de sínter de óxido de magnesio (MgO) de alta calidad, y láminas de grafito de alta pureza, con resinas fenólicas como ligante típico. Se adicionan metales como aluminio y/o silicio para aumentar la resistencia a la oxidación. Los ladrillos basados en magnesia fundida (96-98% MgO y 1215% C) han dado buenos resultados en los puntos calientes, regiones intermedias y línea de escoria. Con el propósito de obtener el mayor provecho de operar con longitudes de arco largo para aumentar la potencia promedio operativa, se logró la implementación de los bloques enfriados con agua en la coraza del horno, evitándose así el uso de refractarios de entrada (1.75kg/TAL) y por lo tanto su alto desgaste, se apoyó este desarrollo con el uso de escoria espumosa para mantener cubierto el arco eléctrico y aumentar la transferencia de la energía al baño líquido. Una serie de ayudas a la producción han sido analizadas y posteriormente desarrolladas para optimizar la operación de los hornos de alta potencia.

xxii

[Escriba aquí]

Figura 3: Revestimiento del horno de Arco Eléctrico

Existe un gran problema en el material refractario que constituye las paredes del horno ya que las paredes laterales aguantan 1000 coladas, mientras que las bóvedas solo 400. Esto es así debido a que la bóveda también sufre la erosión del polvo arrastrado hacia el sistema de escape.  Los crisoles que sirven para miles de hornadas se construyen de ladrillo impregnados con alquitrán.  La coraza de las paredes se hace de chapa de acero. Por debajo de la línea de escorias se emplea cobre debido a su conductividad. Propiedades del refractario El refractario seleccionado es de magnesita magnesio - ôxido de calcio, el cual les señala para el punto de transformación eutética una temperatura de 2.400°y una composición aproximada de 65 % de magnesita. Esta temperatura garantiza una gran estabilidad del refractario, ya que en la fabricación de los aceros, no se alcanzaran éstas temperaturas. El conocimiento de éste sistema binario permite realizar una serie de ensayos de composición; que más habrá de convenir según el tipo de aleación a fabricar. Otro aspecto fundamental en este tipo de refractario, es el de que por su gran estabilidad a altas temperaturas como en el caso del hierro que su punto de fusión es 1.535 °y su punto de ebullición es 3.000 , permite la reducción fácil de los óxidos básicos, en especial los fósforos y sulfuros tan nocivos en la estructura del acero. xxiii

[Escriba aquí]

Hierro esponja El Hierro de Reducción Directa (HRD), también conocido como "Hierro Esponja" por su apariencia superficial porosa o Direct Reduced Iron (DRI) en inglés, es un producto de alto contenido de hierro metálico, que se utiliza como materia prima para la fabricación del acero y que se obtiene al remover el oxígeno del mineral de hierro previamente preparado, cuando este se hace reaccionar químicamente a alta temperatura con gases reductores como el Hidrógeno (H2) o el Monóxido de Carbono (CO), los cuales circulan en contracorriente al material cargado en un reactor.

Figura 4: Hierro Esponja en forma de pellets

xxiv

[Escriba aquí] Hierro esponja nacional: El hierro esponja nacional este compuesto con 0.04 % de carbono en su composición. Tabla 2: Composición del Hierro Esponja Composición del Hierro Esponja para 400 Kg/TAL Material % Cantidad Kg/TAL Carbono 0.04 0.16 Manganes 2.00 8 o Silicio Fosforo Fierro Azufre TOTAL

1.00 0.99 95.00 0.97 100

4 3.96 380 3.88 400

25

[Escriba aquí] CAPITULO III BALANCE DE MASA 3.1. CÁLCULOS Calculo para 400 Kg: Carbono: (C (0.04%)* 400) / 100 = 0.16 Kg/TAL Manganeso: (Mn (2%)*400) /100 = 8 Kg/TAL Silicio: (Si (1 %)*400) /100 = 4 Kg/TAL Fosforo: (P (0.99%)*400) / 100= 3.96 Kg/TAL Fierro: (Fe (95.00%)*400) / 100 = 380 Kg/TAL Azufre: (S (0.97%)*400) / 100 = 3.88 Kg/TAL 3.1.1. Reacciones químicas: Para los 400 Kg Carbono:  2 C+O 2 →2 CO 24 + 32 → 56 0.16 + x 1 → x 2 O2 =

24 0.16 = =0.21 Kg x1 32

2 CO :

24 0.16 = = 0.37 Kg x2 56

26

[Escriba aquí]

 2 C 0+O 2 →2 C O 2 56 + 32 → 88 0.37 + x 1 → x 2 O2 =

56 0.37 = = 0.21 Kg x1 32

2 C O2 =

56 0.37 = = 0.58 Kg x2 88

Manganeso:  2 Mn+O 2 → 2 MnO 110 + 32 → 142 8 + x1 → x2 O2 =

110 8 = = 2.33 Kg 32 x1

2 MnO =

110 8 = = 10.33 Kg 142 x2

Silicio:  Si+ O 2 → SiO2 28 + 32 → 60 4 + x 1 → x2 O2 =

28 4 = = 4.57 Kg 32 x1

SiO2=

28 4 = = 8.57 Kg 60 x2

Fosforo:  P+O2 → PO 2 31 + 32 → 63 3.96 + x 1 → x 2 27

[Escriba aquí] O2 =

31 3.96 = = 4.09 Kg x1 32

PO 2=

31 3.96 = = 8.05Kg x2 63

Fierro:  2 Fe+O 2 →2 FeO 112 + 32 → 144 380 + x 1 → x 2 O2 =

112 380 = = 108.57 Kg x1 32

2 Fe= 380 Kg Azufre:  S+O 2 → SO 2 32 + 32 → 64 3.88+ x 1 → x 2 O 2=

32 3.88 = = 3.88 Kg x1 32

S O 2=

32 3.88 = = 7.76 Kg x2 64

3.1.2. Total de O2 en el hierro esponja: O2= 0.42 Kg del C + 2.33 Kg del Mn + 4.57 Kg del Si + 4.09 Kg del P + 108.57 Kg del Fe + 3.88 Kg del S = O2= 123.86 Kg 3.1.3. Total, de escoria en el hierro esponja: Escoria = 10.33 Kg de MnO + 8.57 Kg de SiO2 + 8.05 Kg de PO 2 + 7.76 Kg de S O2= Escoria = 34.71 Kg 3.1.4. Total de 2 CO en el hierro esponja: 28

[Escriba aquí]

2 CO= 0.37 Kg 3.1.5. de 2 C O2 hierro esponja: 2 C O2 = 3.2.

CHATARRA C Mn Si P Fe Cu Ni Mo Cr S

CHATARRA TOTAL 600 Kg/ TAL % (450) Kg 1,20 5,4 0,69 3,11 0,20 0,9 0,06 0,27 96 432 1,28 5,76 0,15 0,68 0,12 0,54 0,07 0,30 0,23 1,04

Pesada 01

Total en el

0.58 Kg

CHATARRA Tabla 3: Chatarra Total

Se trabajará con chatarra de acero (productos reciclados). Otras formas de materia prima producidos a partir de mineral de hierro. Incluyen Hierro de reducción directa (DRI) y carburo de hierro. Chatarra de acero (u otro material ferroso) son cargados por grúa puente (Liscano Zulaica Carlos)

29

[Escriba aquí]

Figura 5: Fuente Estrella Digital 3.2.1. Cálculos: Para 450 Kg Carbono = (C (1,20%) * 450) /100 = 5,4 Kg Manganeso = (Mn (0,69%) *450) / 100 = 3,11 Kg Silicio = 450) / 100 = Fosforo = 450 / 100 = Hierro = 450 / 100 = Cobre =

CHATARR A C Mn Si P Fe Cu Ni Mo Cr S

% 1,20 0,69 0,20 0,06 96 1,28 0,15 0,12 0,07 0,23

(150) Kg 1,8 1,04 0,3 0,09 144 1,90 0,23 0,18 0,11 0,35

450 / 100 =

Pesada (Si (0,20%) * 02 0,9 Kg (P (0,06%) * 0,27 Kg (Fe (96%) * 432 Kg (Cu (1,28%) * 5,76 Kg

Níquel = (Ni (0,15) * 450 / 100 = 0,68 Kg Molibdeno = (Mo (0,12) * 450 / 100 = 0,54 Kg Cromo = (Cr (0,07) * 450 / 100 = 0,30 Kg Azufré = (S (0,23) * 450 / 100 = 1,04 Kg Tabla 4: Composición de la Chatarra

30

[Escriba aquí]

3.2.2. Cálculos: Para 150 Kg Carbono = (C (0,37%) * 150) /100 = 1,8Kg Manganeso = (Mn (0,47%) *150) / 100 = 1,04 Kg Silicio = (Si (0,22%) * 150) / 100 = 0,3 Kg Fosforo = (P (0,02%) * 150 / 100 = 0,09 Kg Hierro = (Fe (93%) * 150 / 100 = 144 Kg Cobre = (Cu (0,50%) * 150 / 100 = 1,90 Kg Níquel = (Ni (0,13) * 150 / 100 = 0,23 Kg Molibdeno = (Mo (0,04) * 150 / 100 = 0,18 Kg Cromo = (Cr (0,07) * 150 / 100 = 0,11 Kg Azufré = (S (0,02) * 150 / 100 = 0,35 Kg

3.2.3. Reacciones químicas para las escorias Para los 600 Kg de Pesada  2 C+O 2→ 2 CO 24 + 32 → 56 7,2kg → 16,8 Kg (2CO) 

2 CO+O 2→ 2 CO 2 56 + 32 → 88 16,8kg → 26,4 Kg (2CO2) 

2 Mn+O 2→ 2 MnO 110 + 32 → 142 → 5,36 Kg (MnO)

4,15kg 

Si+O 2 → SiO 2 28 + 32 → 60 1,2kg

→ 2,57 Kg (SiO2)

31

[Escriba aquí] 

4 P+ 302→ 2 P 2 O3 124 + 96 → 220 → 0,64 Kg (P2O3)

0,36kg 

2 Fe+O2 → 2 FeO 112 + 32

→ 144 → 740,57 Kg (FeO)

576kg

Fe→ 576 Kg 

2 Cu+O 2 →2 CuO 128 + 32 → 160 → 9,56 Kg (CuO)

7,66kg 

4 ∋+3 O2 →2∋2 O3 236 + 96 → 332 0,91kg



4 Mo+3 O 2→ 2 Mo 2O 3 384 + 0,72kg



96

→ 480 → 0,96 Kg (MO2O3)

4 Cr+3 O 2→ 2 Cr 2 O3 208 + 0,41kg



→ 1,28 Kg (Ni2O3)

96

→ 304 → 0,56 Kg (Cr2O3)

S+O 2→ SO 2 32 + 32 → 64 1,39kg → 2,78 Kg (SO2)

3.2.4. Reacciones químicas para obtener O2 en las chatarras 2 CO+O 2→ 2 CO 2



56

+ 32

→

X

88 26,4

Hallando O2 X2 = 32*26,4/88=9,6 (O2) 

O 2+ 2C → 2 CO 32

[Escriba aquí] 32 + 24

→

X

56 16,8

Hallando O2 X1 = 32*16,8/56=9,6 (O2) 

O 2+ 2 Mn→ 2 MnO 32 + 110

→

X

142 5,36

Hallando O2 X1 = 32*5,36/142=1,21 (O2)



O 2+ Si → SiO 2 32 + 28

→

X

60 2,57

Hallando O2 X1 = 32*2,57/60=1,37 (O2)



3 O2+ 4 P →2 P 2O 3 32 + 124 → X

156 0,73

Hallando O2 X1 = 32*0,73/156=0,15 (O2)



O 2+ 2 Fe → 2 FeO 32 + 112 → X

144 740,57

Hallando O2 33

[Escriba aquí] X1 = 32*740,57/144=164,57 (O2)



O 2+ Cu→ CuO 2 32 + 64

→

X

96 11,49

Hallando O2 X1 = 32*11,49/96=3,83 (O2)



O 2+ 2∋→ 2 NiO 2 32 + 118

→ 150

X

1,40 Hallando O2 X1 = 32*1,40/150=0,30 (O2)



3 O2+ 4 Mo → 2 Mo 2O 3 96

+ 384 →

480

X

0,96

Hallando O2 X1 = 96*0,96/480=0,19 (O2) 

3 O2+ 4 Cr → 2 Cr 2 O3 96 + 208 → X

304 0,66

Hallando O2 X1 = 96*0,66/304=0,21 (O2) 

O 2+ S → SO 2 32 + 32

→

64 34

[Escriba aquí] X

2,78 Hallando O2 X1 = 32*2,78/64=1,39 (O2)

3.2.5. Total de escoria saliente de la chatarra: Escorias: 5,36Kg (MnO)+ 2,57Kg (SiO2)+ 0,64Kg (P2O3)+11,49 Kg (CuO2)+1,28 Kg (NiO2)+0,96 Kg (MO2O3)+0,56 Kg (Cr2O3)+2,78 Kg (SO2) = 25,64 Kg 3.2.6. Total de 02 entrante en la chatarra : Oxígeno: 9,6 Kg (O2)+1,21 Kg (O2)+1,37Kg (O2)+ 0,15Kg (O2)+164,57 Kg (O2)+0,30 Kg (O2)+0,19Kg (O2)+0,21Kg (O2)+0,25 Kg (O2)+1,39 Kg (O2) = 179,24 (O2) Kg Total de 2 CO en la chatarra: 2 CO= 16,8 Kg

3.3. FUNDENTES El proceso de calcular los requerimientos de fundentes es este trabajo nos arrojan los siguientes datos que para cada kg de SÍO2 cargado del sistema requiere de 2.00 kg de CaO para su neutralización. Además, la escoria debe contener MgO con el propósito de reducir su ataque corrosivo en los refractarios del homo; la cantidad de MgO de saturación depende de la composición química de la escoria y su temperatura.

Figura 6: Fundentes 35

[Escriba aquí]

Como se puede ver en el siguiente cuadro se esta trabajando con 5 aditivos (CAL, CARBON, DOLOMITA, MAGNESITA, CAL DOLOMITICA) estos son agregados en la fase media del proceso para obtener un buen producto y escoria espumante para la protección del metal y la parte interna refractaria del horno de arco eléctrico. Antes que nada como dato principal en la reacción hemos tomado como referencia una muestra de caliza para obtener 16 kg de cal. 3.3.1. Calculo CaCO3 + calor → CaO + CO2 100 56 = =30kg CaCo3 X 16.8

56 44 = =13.2 kg CO2 16.8 x

De los cuales usaremos 16 kilogramos como cal y 13.2 pasan al gas

Tabla 5: Composición de Fundentes ADITIVO CAL

FORM A polvo

KG/T

ESTRUCTU RA QUIMICA CaO

16 kg

CARBON

polvo

1.50kg

C

MAGNESIT A CAL-DOL

polvo

3.50kg

MgCO3

polvo

10.30k

CaMg (CO3)2

g

3.3.2. de la cal Tabla 6:

CAL

%

A L2 O 3

3

MgO

3.18

SiO 2

2

P

0.01

S

0.01

CaO

91.8 100%

TOTAL=

31.3

Composición química Composición de la cal.

36

[Escriba aquí]

3.3.3. Determinación de kg/tal de cada compuesto Alumina= ( A L2 O3 (3%) *16) / 100 = 0.480 Kg/TAL Oxido de magnesio= (MgO (3.18%) *16) / 100 = 0.500 Kg/TAL Oxido de silicio= ( SiO2 (2%) *16) / 100 = 0.320Kg/TAL Fosforo=(P(0.01%) *16) / 100 = 0.0016 Kg/TAL Azufre=(S(0.01%) *16) / 100 = 0.0016 Kg/TAL Oxido de calcio= (CaO(91.8%) *16) / 100 = 14.700Kg/TAL 3.3.4. Composición química del carbón Tabla 7: Composición del Carbón CARBÓN C

% 96.9%

S

0.1%

O2

3% 100%

37

[Escriba aquí]

3.3.5. Determinación de kg/tal de cada compuesto Carbono= (C(96.9%) *1.50) / 100 = 1.4535Kg/TAL MAGNESIT A Mg C O

Azufre= (S(0.1%) Kg/TAL Oxígeno=

%

*1.50) / 100 = 0.0015

38.83 22..33 38.84 100%

(O2(3%)*1.50)/100=0.045kg/TAL. SALIDA 2C+O2 = 2CO 24 +32 =56 24 32 = = 2kg O2 1.5 x

32 56 = = 3.5 kg CO 2 x

2CO+O2=2CO2 56+32=88 56 32 32 88 = = = 2 Kg O2 = 5.5 kg CO2 3.5 x 2 x 3.3.6. Composición química magnesita Tabla 8: Composición de la Magnesita

38

[Escriba aquí]

3.3.7. Determinación de kg/tal de cada compuesto Magnesio= (Mg(38.83%)*3.50/100= 1.360kg/TAL Carbono=(C(22.33%)*3.50/100= 0.780kg/TAL Oxígeno = (0(38.84%)*3.50/100= 1.360 kg/TAL SALIDA MgCO3 + CALOR= MgO + CO2 84 40 = = 1.66kg MgO 3.5 x

40 44 = = 1.87 kg CO2 1.6 x

3.3.8. Composición química de la cal dolomítica Tabla 9: Composición de la Dolomita CAL-DOL O MgO CaO

% 48 26 26

3.3.9. Determinación de kg/tal de cada compuesto Oxígeno= (O (48%)*10.30/100= 4.944kg/TAL CaO= (CaO (26%)*10.30/100= 2.678kg/TAL Mg0= (Mg(26%)*10.30/100=2.678 kg/TAL. SALIDA CaMg (CO3)2 → CaCo3+MgO3

184 100 = =5.60 kg CaCo3 10.3 x

100 84 = = 4.7kg MgCO3 5.6 4.7

CaCO3+ CALOR= CaO+CO2

39

[Escriba aquí] 100 56 = = 3.1 kg Cao 5.6 x

56 44 = = 2.47kg CO2 3.136 x

MgCO3+CALOR=MgO+CO2 84 40 = = 2.2 Kg MgO 4.7 x

40 44 = = 2.47g CO2 2.238 x

O2 TOTAL: 2Kg(CO2)+ 2kg (2CO2) +1Kg ( Magnesita)+ 0.045kg( carbón) =5 kg CO2 TOTAL:5.5KG (2CO2)+1.87KG ( magnesita)+2.47kg (CaCO3)+2.47kg (MgCO3)= 12.31Kg ESCORIA TOTAL: 1.66kg (Magnesita) +5.60kg (CAL-DOL)+3.1 kg (CaO)+2.2kg (MgO) =12.56Kg 3.3.10. Total, de O2 en la entrada: Total de O2 = 5Kg + 37,96 Kg + 123.434 Kg = 166.394 Kg 3.3.11. Total, de escoria saliente: Total de escoria = 50. 74 Kg + 12.56 Kg + 25.95 Kg = 89.25 Kg 3.3.12. Total de CO2: C O 2 = 12.31 Kg + 29.01 Kg + 26.4 Kg = 67.72 Kg 3.3.13. Total de CO: CO= 0.47 Kg + 16.8 Kg + 3.5 Kg = 20.77 Kg La fuente de CaO y MgO es una mezcla de cal siderúrgica y cal dolomítica. Estos fundentes invariablemente contienen SiO. Entonces, parte del contenido de CaO y MgO es necesario para neutralizar esta impureza. La porción disponible, útil para fluidificar el SÍO2 de otras fuentes, es entonces el residuo después de utilizar lo requerido para la impureza. 3.3.14. Acero

40

[Escriba aquí] Es una aleación metálica constituida por Hierro y una proporción especialmente reducida de Carbono (entre 0,02 y2%) más algunos metales adicionados (Cromo, cobre, fósforo, manganeso, molibdeno, níquel, silicio, vanadio titanio, entre otros) que le otorgan a la aleación propiedades específicas.

Figura 7: Acero

41

[Escriba aquí]

Tabla 10: Composición del Acero Carbono

Material

Cantidad Kg/TAL

Manganeso



1000

Fosforo

Fierro

%

Kg/ TAL

%

Kg/ TAL

%

Kg/ TAL

%

Kg/ TAL

%

Kg/ TAL

0.60

6

0.06

0.6

0.01

0.10

0.01

0.10

98.0

980

Cobre

Acero

Silicio

Níquel

%

Kg/ TAL

%

0.05

0.5

0.50

Molibdeno

Kg/ TAL

%

Cromo

Azufre

Kg/ TAL

%

Kg/ TAL

%

Kg/ TAL

5

0.50

5

0.01

0.1

5 0.50

Calculo para 1000 Kg:

Carbono: (C (0.60%)* 1000) / 100 = 6 Kg/TAL Manganeso: (Mn (0.06%)*1000) /100 = 0.6 Kg/TAL Silicio: (Si (0.01%)*400) /100 = 0.1 Kg/TAL Fosforo: (P (0.01%)*1000) / 100= 0.1 Kg/TAL Fierro: (Fe (98%)*1000) / 100 = 98 Kg/TAL Cobre: (Cu (0.5%)*1000) /100 = 5 Kg/TAL Níquel: (Ni (0.5%)*1000) /100 = 5 Kg/TAL Molibdeno: (Mo (0.5%)*1000) /100 = 5 Kg/TAL Cromo: (Cr (0.5%)*1000) /100 = 5 Kg/TAL Azufre: (S (0.01%)*1000) / 100 = 0.1 Kg/TAL

3.4. ANÁLISIS DE OXÍGENO Oxígeno: 328.89 kg/TAL (entrada) 42

[Escriba aquí] SALIDA Tabla 11: Análisis de Oxígeno Kg/TAL

Oxígeno

%

carbon

%

57.11

12.26

42.89

72.70

5.33

27.30

o CO

28.61

CO2

19.53

O2

1.00

16.35 (1.53%) 14.20 (1.33%) 1.00 (0.09%)

3.4.1. Calculamos la cantidad de gases La cantidad de oxígeno para los gases será Oxígeno total – Oxígeno consumido en la escoria Oxígeno para la creación de gases será = 45937.5 kg – 42751.63 kg= 3185.87 kg de O. Sabemos que del total de gases se producen 85 % de CO y 15 % de CO2 3.5. SUMA DE GASES. 3.5.1. Oxígeno en el HRD. O2: 0,27 + 0.27 + 1.15 + 8,87 + 0.124 + 108.57+ 0.04 + 1.08 + 0.66 + 2,36 + 0,04 CO: 0.47 CO2: 0.74 Total de O2 en el hierro esponja; 123.434

3.5.2. Oxígeno en la chatarra. O2: 9.6 + 9.6 +1,21 +1.37 + 0.37 + 164.57+ 3,83 + 0,49 +0.24 + 0.25 + 1.39 CO: 16.8 CO2: 26.4 Total de O2 en el hierro chatarra; 192.92 43

[Escriba aquí] 3.5.3. Fundentes: O2: 9.6 + 0.045+ 2 + 2 + 1 + 1.36 + 4.94 + 1.78 +1.78 Co: 3.5 CO2: 13.2 + +3.5 +5.5 + 1.87 + 2.47 + 2.47 Total de Oxígeno 334.874-(5.985) =328.89kg de O2 INGRESA 328.89 KG DE O2  Entonces la cantidad de cada componente en el hierro esponja será:

Tabla 12: Cantidad de Componentes en el HRD

C

0.2 kg

Mn

3.96 kg

Si

7.76 kg

P

0.12 Kg

Fe

380 kg

Cu

0.08 kg

Ni

2 kg

Mo

2 kg

Cr

3.84 Kg

S

0.04 kg

 Entonces la cantidad componente en la chatarra

de cada

Tabla 13: Cantidad de Componentes en la Chatarra C Mn Si P Fe

7.2 kg 4.15 kg 1.2 kg 0.36 Kg 576 kg 44

[Escriba aquí] 7.66 kg 0.91 kg 0.72 kg 0.41 Kg 1.39 kg

Cu Ni Mo Cr S  Cantidad de cada componente en la cal

Tabla 14: Cantidad de Componentes en la Cal

 Cantidad de cada componente en el carbón

Tabla 15: Cantidad de Componentes en el Carbón Ca

8.58 kg

O

21.42 kg

1.4535 kg 0.045 kg 0.015 kg

C O S

 Cantidad de cada magnesita

Tabla 16: Cantidad

componente en la

de componentes en la Magnesita Mg C O

1.99 kg 0.50 kg 1.01 kg CAPITULO IV

4.1. DIAGRAMA DE BLOQUES DEL BALANCE DE MATERIA Ingreso de

Ingreso de

chatarra

hierro esponja

Tiempo: 3 minutos

45

[Escriba aquí]

Fusión de chatarra y hierro esponja en la

•1590 ºC a 1640 ºC

Kwh / Ton acero

bóveda Aplicación de los fundentes a la fundición

El tiempo de duración del proceso es 55 minutos.

CAL CARBON MAGNESITA CAL-DO

Introducción

Inyección

de carbono

de oxigeno

AFINO

Tiempo: 40minutos

•ENERGIA: 610

Tiempo: 8 minutos

Tiempo: 4 minutos

 HRD= 400 Kg  CHATARRA= 600 Kg  FUNDENTES= 31.3 Kg

SALIDA

ENTRADA  OXIGENO= 328.89 Kg

 ACERO = 100Kg

 CARBON= 1.5 Kg

 ESCORIA = 140.69 Kg  GASES = 73.42 Kg 

POLVO = 147.53 Kg

4.2. CONCLUSIONES 46

[Escriba aquí]  La caracterización química de las materias primas y las principales reacciones que ocurren durante el procesamiento carbotermico, permiten establecer una estrategia para evaluar las instalaciones experimentales mediante el empleo de los balances de masa.  El procediendo de evaluación aplicado mediante el balance de masa permite predecir la cantidad de productos obtenidos en el proceso, obteniéndose una correspondencia, entre el valor determinado mediante este procedimiento.  En la medida en que aumenta la cantidad de cargas fundidas, de manera continua, en la

instalación experimental, el rendimiento aumenta.

47

[Escriba aquí] CAPITULO V BIBLIOGRAFÍA  FUENTES BIBLIOGRAFICAS Bekker, J. G. (1999). Modeling and Simulation o fan Electric Arc Furnace Process (Vol. 39). Inglaterra: ISISJ International. Denton, G. M. (2005). Stainless Steel Dust Precessing . Australia. Leyenseter, A. (1973). Tecnologias Manufactureras (1 ed.). España: Reverte. Morales, D. (1997). A Mathematical Model For The Reducction Kinetics Of Iron Oxide In Electric Furmace Sglas By Graphite Injection (Vol. 37). Inglaterra: ISIJ Internacional.

 FUENTES ELECTRONICAS http://materias.fi.uba.ar/7202/MaterialAlumnos/26_Clase%20Siderurgia %20AcElectrica.pdf http://cdigital.dgb.uanl.mx/te/1080072406.PDF https://es.scribd.com/document/332721383/Horno-de-Arco-Electrico http://red.uao.edu.co:8080/bitstream/10614/4678/1/T0002505.pdf https://www.redalyc.org/pdf/4962/496250736003.pdf https://es.wikipedia.org/wiki/Horno_de_arco_el%C3%A9ctrico

48