1. 72.02 INDUSTRIAS I
Proceso de fabricación del acero
Hornos Industriales
Combustibles
Procesos de Reducción
Ing. Jorge NicoliniIng. Jorge Nicolini
Procesos de Reducción
Coquería
Sinterización
Alto horno
2. 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 Siderúúrgicosrgicos
El AceroEl Acero:
Es una aleación de:
donde el Carbono se encuentra en una proporción menor al 1,7%.
Una aleación es un producto homogéneo 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 tanto, losEl Carbono determina las propiedades, y por lo tanto, 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 metálico para
luego fabricar acero, requiere de un proceso inverso a la
oxidación, llamado Reducción.
3. VÍAS DE FABRICACIÓN DEL ACERO - 1
COQUE MINERAL Y/O
AGLOMERADO
GAS NATURAL
CARBONAGLOMERADO CARBON
ALTO
HORNO
REDUCCIÓN
DIRECTA
ARRABIO
FUNDIDO - ESCORIA
HIERRO ESPONJA
PELLET METALICO
ACERIAAL
OXIGENO
ACERIA
ELECTRICA
ACERO
LÍQUIDO
4. VÍAS DE FABRICACIÓN DEL ACERO - 2
COQUE MINERAL Y/O
AGLOMERADO
GAS NATURAL
CARBON
CARBÓN MINERAL Y/O
AGLOMERADO
ALTO
HORNO
REDUCCIÓN
DIRECTA
ARRABIO
FUNDIDO - ESCORIA
HIERRO ESPONJA
PELLET METALICO
FUSIÓN
REDUCCION
ACERIAAL
OXIGENO
ACERIA
ELECTRICA
ACERO
LÍQUIDO
5. Pellets Mineral calibrado y fundentes Alto Horno
Coquería
Flujo General del Proceso IntegradoFlujo General del Proceso Integrado
Carbón
Finos de Mineral de Hierro Sinterización
Coquecillo
Coque Metalúrgico
Arrabio Liquido
Convertidor LD
Colada Continua
Finos de Caliza, dolomita,
polvo y laminilla
Caliza y Dolomita
Chatarra
Calcinación
Fundentes
Horno
Cuchara
Colada Continua
Desbastes
6. 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
8. Hornos IndustrialesHornos Industriales
ClasificaciónClasificación::
Según fuente de energía térmica: Hornos a CombustiónSegún fuente de energía térmica: Hornos a Combustión –– Hornos EléctricosHornos Eléctricos
Según principio de funcionamiento: IntermitentesSegún principio de funcionamiento: Intermitentes –– ContinuosContinuos
Según la posición relativa del material respecto del combustible o de losSegún la posición 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 libreHornos a llama libreHornos a llama libre
Hornos a vasos cerradosHornos a vasos cerrados
9.
10. 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
11. 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
12. 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)las materias primas. 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
•Demanda del cliente:
Los clientes requieren mejoras
en: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
en:
– Las propiedades del acero
– Diseño de productos
– Entrega más veloz y confiable
13. FUTURO DE LAS TECNOLOGÍAS SIDERÚRGICAS
Reducción directa:
Uso de carbón y mineral de hierro en forma directa eliminará la
necesidad de uso de coque y procesos de aglomeración, reduciendo
así el capital requerido y contribuyendo a los fines ecológicos
descriptos.descriptos.
Procesos de reciclado de óxidos:
Estos procesos reducirán el impacto ambiental, pudiendo realizarse
directamente en el horno o tratado en dispositivos separados.
Procesos de fusión avanzados:
Combinando energía eléctrica y de combustibles fósiles,
precalentamiento de chatarra y combustión posterior, lo cual permitirá
reducir el consumo de energía y aumentar la productividad.reducir el consumo de energía y aumentar la productividad.
Procesos de colada avanzados
Reducirán costos de capital, costos operativos y tiempos de proceso
14. CLASIFICACIÓN DE COMBUSTIBLES
GASEOSOS
NATURALES GAS NATURAL 10000 Kcal/Nm3
ARTIFICIALES
GAS DE HORNO DE COQUE 4500 Kcal/Nm3
GAS DE GASÓGENO 1300 Kcal/Nm3
GAS DE ALTO HORNO 900 Kcal/Nm3GAS DE ALTO HORNO 900 Kcal/Nm3
LÍQUIDOS
NATURALES PETRÓLEO 10000 Kcal/Kg
ARTIFICIALES
ALQUITRÁN DE HULLA 8500 - 9000 Kcal/Kg
ALCOHOLES
PRODUCTOS DESTILACIÓN PETRÓLEO
10000 Kcal /Kg
MADERA 2000 – 3000 Kcal/Kg
TURBA 3200 - 3800 Kcal/Kg
SÓLIDOS
NATURALES
TURBA 3200 - 3800 Kcal/Kg
LIGNITO 5200 Kcal/Kg
BITUMINOSOS 7000 – 7500 Kcal/Kg
ANTRACITAS 7500 - 8200 Kcal/Kg
ARTIFICIALES
CARBÓN VEGETAL 6000 – 7000 Kcal/Kg
COQUE 7000 – 7500 Kcal/Kg
15. COMBUSTIBLES SÓLIDOS
CARACTERÍSTICAS :
COMBUSTIÓN MÁS DIFÍCIL DE
CARBÓN VEGETAL:
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.
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.MÁS COSTOSOS.
IMPOSIBILIDADS DE
PRECALENTAMIENTO.
ALMACENAMIENTO Y
MANIPULEO DIFICULTOSO.
150 - 180°C A 450 – 500°C.
RESTO SÓLIDO: CARBÓN Y
GASES Y HUMOS.
SUBPRODUCTOS.
16. COQUE
COMBUSTIBLE SÓLIDO.
DESTILACIÓN SECA DE HULLAS
CON UN 22 – 26% DE
COMPOSICIÓN TÍPICA:
CARBONO 85 – 90%
VOLÁTILES 2%CON UN 22 – 26% DE
MATERIALES VOLÁTILES.
CÁMARAS CERRADAS FUERA
DEL CONTACTO CON EL
AIRE.
CARBONES A 900 – 1250°C.
RESISTENCIA A LA
COMPRESIÓN.
VOLÁTILES 2%
CENIZAS 8%
AZUFRE 1%
COMPOSICIÓN DEL GAS EN
BATERÍA DE COQUE:
HIDRÓGENO 57%
METANO 27%ELEVADA POROSIDAD.
RESISTENCIA A LA
ABRASIÓN Y DESGASTE. 40 Y
60 mm.
COMBUSTIBLE Y
GENERADOR DE GAS
REDUCTOR ( CO )
METANO 27%
CO 6%
Poder Calorífico: 4200 Kcal/m3
Hidrocarburos como etano, etileno,
amoníaco, alquitrán, etc.
17.
18. REDUCCIÓN DEL CONSUMO DE COQUE
SE HA REDUCIDO DE UN VALOR DE 1000 KG/TON DE ARRABIO A UNSE 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)
31. TIPO DE HORNO:
Horno de cuba a carga mixta
ALTO HORNO
OBJETIVOS:
Reducir los óxidos de hierro y fundir el mineral de
hierro ingresante
PRODUCTIVIDAD:
Funcionamiento continuo
6 A 8 Horas para el descenso del material
Producción hasta 13000 tons. por día
Diámetro en vientre: 14/15 metros
Altura 35 metros (80 metros total)
PRODUCTOS:
ARRABIO:ARRABIO:
.Fe.94.5%, C4.5%, Si 0.40%,Mn 0.30%, S 0.03%,
P 0.07%. Temperatura: 1480 – 1500ªC
ESCORIA:
96% del total compuesta por SiO2 36%, CaO 40%,
MgO 10%,Al2O3 10%
GAS DE TOPE:
Combustible
33. ALTO HORNO
Reacciones de Reducción Directas
FeO + CO ======= Fe+ CO2
CO2 + C ===== 2COCO2 + C ===== 2CO
FeO + C ======== Fe + CO
Reacciones de Reducción Indirectas (Reducción por gas)
3Fe2O3 + CO (H2 ) ======= 2Fe3O4 + CO2 (H2O )3Fe2O3 + CO (H2 ) ======= 2Fe3O4 + CO2 (H2O )
Fe3O4 + CO (H2 ) ======= 3FeO + CO2 (H2O )
FeO + CO (H2 ) ======= Fe+ CO2 (H2O )
C + 1/2O2 ==== CO
39. El proceso se regenera nuevamente
Detalle de reacciones químicasDetalle de reacciones químicas
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 carbonoAl encontrarse el CO2 con el carbono
del coque, este se transforma en 2
moléculas de monóxido de carbono.
