ES2321071T3 - Procedimiento para agitar acero. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para agitar acero en una caldera, que comprende soplar a través del acero desde abajo por medio de un gas o una mezcla de gas y polvo a través de al menos dos dispositivos de soplado previstos, que están dispuestos sobre lados diametralmente opuestos de la caldera, caracterizado porque el soplado se realiza de forma alterna en primer lugar a través de uno de los dispositivos de soplado, que está dispuesto sobre un lado de la caldera, y a continuación a través del otro dispositivo de soplado, que se encuentra sobre el otro lado de la caldera, de manera que en el dispositivo de soplado, a través del cual no se sopla en ese momento, se mantiene una presión, que excluye la afluencia de metal en este dispositivo, de manera que el periodo del cambio de operación entre los dispositivos de soplado se eleva a medida que se incrementa la masa de acero en la caldera y el volumen del gas suministrado se mantiene inalterado después de la conmutación del suministro de gas o de la mezcla de gas y polvo desde un dispositivo de soplado al otro.

Description

Procedimiento para agitar acero.

La invención se refiere a procedimientos para el tratamiento de metales líquidos en una caldera fuera del horno en la metalurgia maleable negra.

Se sabe que durante el tratamiento de acero fuera del horno se conducen gas inerte y polvo tecnológico a la colada o bien a través de moldes de soplado sumergidos en la colada o a través de tapones especiales dispuestos en el fondo de la caldera.

La intensificación del proceso de agitación del metal, que posibilita una reducción del tiempo del procesamiento del acero, tiene una gran importancia en el proceso del tratamiento de metal fuera del horno en una caldera. La homogeneización de la colada acelera los procesos de estabilización y de eliminación de inclusiones no metálicas, así como de la desulfuración y desfosforización del acero, lo que garantiza la consecución de los objetivos de la metalurgia de caldera.

Se conoce un procedimiento para la intensificación de la agitación de metal en una caldera a través de la elevación del caudal de gas para el soplado. En el procedimiento conocido, se alimenta el gas a través de un molde de soplado del tipo de "barra de tapón hueca" y para evitar la inyección de metal en el caso de alimentación elevada de gas se utiliza una pieza frontal (pantalla) en forma de disco en la barra de tapón (ver, por ejemplo, Stahl, Nº 12, 1999, páginas 17-19).

El inconveniente principal del procedimiento es el intento de solucionar el cometido de la intensificación de la agitación del metal a través de la elevación de la alimentación de gas. Además, en este caso, la mayor parte del metal en la caldera no es afectado por el movimiento de agitación, especialmente no en sus zonas de fondo. En general, lo indicado anteriormente reduce la efectividad del procedimiento conocido en la solución de todo el cometido.

Además, se conoce un procedimiento para la agitación de acero en una caldera, que comprende la introducción de un gas soluble en el acero, que se separa durante el tratamiento a vacío en forma de burbujas muy pequeñas que flotan sobre la superficie del baño de colada en el acero (como también en agua de soda), (ver, por ejemplo, "Stahlerzeugung an der Schwelle des dritten Jahrtausends", Anexo 7 a la revista "Neuigkeiten der Schwarzmetallurgie im Ausland", 2000, página 25).

El inconveniente principal del procedimiento conocido reside en su encarecimiento evidente, entre otras cosas, debido a la necesidad de aplicar un tratamiento de circulación a vacío (proceso NK-PERM de la Firma "Nippon Kokan").

Se conoce también un procedimiento para agitar acero en una caldera a través de su agitación por medio de fuerzas electromagnéticas (ver, por ejemplo, "Injektionsmetallurgie", traducción del inglés, publicado por Sidorenko M. B. Moscú, "Metallurgie", 1986, página 90).

El inconveniente principal de este procedimiento son los altos costes del equipamiento empleado con un efecto de agitación relativamente reducido.

Se conoce también un procedimiento para agitar acero en una caldera, en el que el soplado se realiza de forma alterna desde diferentes dispositivos de soplado (JP-A-06-235018).

El inconveniente esencial de este procedimiento es la agitación irregular de la masa de acero.

Además, se conoce un procedimiento para agitar acero en una caldera, que comprende soplar a través del acero desde abajo por medio de un gas o una mezcla de gas y polvo a través de dispositivos de soplado dispuestos en la parte inferior del baño de colada, al menos uno de los cuales está desplazado fuera del centro de la caldera (ver, por ejemplo, la fuente indicada "Injektionsmetallurgie", páginas 142-143 y figura 12). Aunque en la realización del procedimiento conocido se prefiere la alimentación del gas o de la mezcla de gas y polvo a través de tapones especiales en el fondo de la caldera, su realización no excluye la alimentación de los componentes indicados a través de una tobera de soplado sumergida (toberas de soplado).

Este procedimiento conocido para agitar metal en una caldera a través de la alimentación de gas o de una mezcla de gas y polvo es el más próximo, de acuerdo con sus características esenciales, al procedimiento de acuerdo con la invención y, por lo tanto, se considera como el estado más próximo de la técnica.

Un inconveniente esencial, peculiar del procedimiento conocido es el siguiente: en el transcurso del soplado a través del acero por medio del gas o de la mezcla de gas y polvo se agita el metal de forma irregular sobre el volumen de la caldera. Sobre todo las zonas del metal líquido, que se encuentran en la vía de entrada del gas o de la mezcla de gas y polvo en el acero (zona más activa), son sometidas a un movimiento de agitación intensiva. A medida que se aproxima el gas o la mezcla de gas y polvo a la superficie del metal en la caldera, se ensanchan estas zonas, recorren (reduciendo la velocidad) las capas superiores del baño de colada y descienden desde la superficie como corrientes descendentes debilitadas. Evidentemente, esta imagen descrita del movimiento del metal agitado reduce la efectividad de la agitación del acero, porque afecta muy lentamente a todo el volumen de metal en la caldera y especialmente las zonas del fondo del baño de acero. En general, no se consigue el cometido planteado de la aceleración de la homogeneización de la composición de metal. El proceso conocido requiere una aplicación elevada de gas y especialmente tiempo, que no está disponible en una medida suficiente en el proceso tecnológico de fabricación actual del acero.

El procedimiento de acuerdo con la invención para agitar metal en una caldera no presenta los inconvenientes mencionados. En este procedimiento, se amplía esencialmente la zona activa de la inclusión del volumen de metal a través del gas o de la mezcla de gas y polvo. Esto conduce a la reducción del tiempo para la consecución de una composición homogeneizada del metal sin elevación de la cantidad de gas alimentada, es decir, que se soluciona el cometido técnico de la intensificación de la agitación del acero en una caldera por medio de soplado a través del acero de un gas o de una mezcla de gas y polvo.

Los resultados técnicos mencionados se consiguen porque en el procedimiento para agitar acero en una caldera, que comprende soplar a través del acero desde abajo por medio de un gas o una mezcla de gas y polvo a través de al menos dos dispositivos de soplado previstos, que están dispuestos sobre lados diametralmente opuestos de la caldera, de acuerdo con la invención el soplado se realiza de forma alterna en primer lugar a través de uno de los dispositivos de soplado, que está dispuesto sobre un lado de la caldera, y a continuación a través del otro dispositivo de soplado, que se encuentra sobre el otro lado de la caldera. En este caso, en el dispositivo de soplado, a través del cual no se sopla en ese momento, se mantiene una presión, que excluye la afluencia de metal en este dispositivo. El periodo del cambio de operación entre los dispositivos de soplado se incrementa a medida que se eleva la masa de acero en la caldera. El volumen del gas suministrado se mantiene inalterado después de la conmutación del suministro de gas o de la mezcla de gas y polvo desde un dispositivo de soplado al otro.

El procedimiento de acuerdo con la invención para agitar metal en una caldera por medio de soplado a través del acero de gas o de una mezcla de gas y polvo se explica en detalle con la ayuda de dibujos esquemáticos.

En la figura 1 se representa una caldera con metal, en la que están previstos dos dispositivos de soplado como tapones en el fondo de la caldera. En la figura 2 se representa una caldera similar con dos dispositivos de soplado en forma de toberas de soplado. En la figura 3 se representa la vista en la dirección de la flecha A según la figura 1. La figura 4 muestra la vista en la dirección de la flecha A según la figura 2. En este caso, la caldera presenta al menos dos dispositivos de soplado.

La caldera de fundición de acero 1 está llena con el acero líquido 2. En el fondo de la caldera (figura 1) están previstos al menos dos dispositivos de soplado 3 sobre lados diametralmente opuestos de la caldera 1 (figura 3). El número de estos dispositivos puede ser mayor, pero debe ser par. En la caldera 1 pueden estar previstos unos moldes de soplado 4 dispuestos sobre lados diametralmente opuestos de la caldera 1. El número de moldes de soplado puede ser más elevado, pero debe ser par. El gas o la mezcla de gas y polvo 5 es alimentado a la caldera en cada caso a través de tapones en el fondo de la caldera (figura 1) o a través de toberas de soplado 4 (figura 2). El gas o la mezcla de gas y polvo se pueden alimentar por separado a la caldera. En este caso, se incrementa el número de los dispositivos 3 (moldes de soplado 4) hasta el número par próximo siguiente. En las figuras 1 a 4 se representan con líneas finas 6 las corrientes principales del metal, que se configuran durante la alimentación del gas o de la mezcla de gas y polvo sobre un lado de la caldera. Aquellas corrientes, que se configuran durante la conmutación de los dispositivos de soplado, se representan con las líneas de puntos 7. Una elevación del número de los tapones 1 (toberas de soplado 4) no modifica la esencia o el efecto alcanzado del procedimiento propuesto, pero se eleva adicionalmente la intensificación de la agitación del acero, es decir, que se eleva la efectividad (pero complica al mismo tiempo el diseño).

El procedimiento para la agitación de acero en una caldera se realiza de la siguiente manera.

En la caldera se vierte el acero 2. Los elementos necesarios para la dotación, desulfuración o desfosforización del acero son introducidos en el acero a través de procedimientos conocidos o como polvo a través de los dispositivos 3 (o 4) descritos, o a través de ambos procedimientos al mismo tiempo.

Se conecta la alimentación del gas (mezcla de gas y polvo) 5 a través del tapón 3 (el molde de soplado 4), que se encuentra, por ejemplo, en el lado izquierdo de las figuras 1 a 4. Se utiliza gas inerte, por ejemplo argón. Como resultado, se configuran en la colada de metal las corrientes principales, que se representan a través de las líneas 6. En este tiempo, se mantiene una presión de gas en el tapón 3 (en la tobera de soplado 4) sobre el lado opuesto de la caldera, que excluye la afluencia del acero en este tapón. Después de un tiempo determinado (periodo) se modifica la dirección de las corrientes principales del metal en el baño de la caldera por medio de la alimentación del gas (mezclas de gas y polvo) 5 a través del tapón 3 (molde de soplado 4), que está dispuesto sobre el lado opuesto de la caldera (a la derecha en las figuras 1 a 4), en la dirección opuesta. Las corrientes principales del metal en el baño de colada comienzan a moverse como se representa a través de la línea de puntos 7 en las figuras 1 a 4. A través del cambio periódico de la dirección del movimiento de las corrientes de metal 6 \rightarrow 7 \rightarrow 6 y así sucesivamente se intensifica esencialmente el proceso de agitación del metal. Como resultado, en el transcurso de un tiempo más corto se obtiene una composición más homogeneizada del acero en la caldera, es decir, que se soluciona el cometido planteado.

El periodo del campo de dirección de la alimentación del gas (mezcla de gas y polvo) se determina en la práctica. Sin embargo, la periodicidad del cambio indicado se eleva con la elevación de la masa de acero en la caldera, porque solamente en este caso las corrientes de metal 6 y 7 tienen la forma deseada (mostrada en las figuras 1 y 2) y el cambio de dirección de la alimentación del gas (mezcla de gas y polvo) repercute en una medida mínima sobre su amortiguación.

Existe un periodo del cambio de dirección, que es óptimo para las condiciones predeterminada del funcionamiento de la caldera. No se recomienda una reducción de la duración de este periodo, porque se forman zonas de homogeneización incompleta de la colada en el volumen de acero. Es admisible una elevación de la duración de este periodo y se determina a través del ritmo tecnológico general de la generación de acero.

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Ejemplo 1

Un "modelo frío" de una caldera 1 tendría las dimensiones mostradas en la figura 1. En la caldera se ha rellenado agua del grifo 2 hasta la altura de 430 mm. La caldera ha sido equipada con tres electrodos de platino: uno en la parte inferior de la caldera (distancia del nivel del agua 370 mm), uno en la parte central de la caldera (distancia del nivel del agua 220 mm) y uno en la parte superior de la caldera (distancia desde el nivel del agua 60 mm), que han sido calibradas previamente en los intervalos de agua del grifo - solución de KCl acuosa al 0,1% en peso. Todos los tres electrodos estaban distanciados a 55 mm de la pared interior del modelo de caldera. Además, estaba previsto un electrodo portátil, con el que se evaluó adicionalmente la homogeneización de la solución en los centros del modelo de calderas,
en la parte del fondo, en la superficie del agua así como en las junturas del fondo y de las paredes de la caldera.

Se preparó un concentrado de KCl al 20% y se descendió en un balón de goma fino sobre el fondo del modelo de caldera en la zona próxima a la pared de la caldera, que estaba colocada a 90º de los dispositivos 3. El balón se recortó. En este caso se ajustó una concentración de 0,1% de KCl en el agua a través del concentrado de KCl al 20% después de su distribución uniforme sobre la masa de agua, a cuya concentración se calibraron los electrodos. La utilización del balón tiene una repercusión perturbadora mínima sobre el baño de agua.

El gas (aire) se alimentó a través de los dispositivos en el fondo en una cantidad de 6 l/min. En el caso de una alimentación mayor de aire, se perturbó el régimen de formación de burbujas del soplado.

En las condiciones indicadas y el soplado de aire a través de un dispositivo 3 sin cambio de dirección se obtuvo, al cabo de 84 minutos, una solución homogénea de KCl al 0,1% en peso. En este caso, la solución era prácticamente la misma en todos los lugares medidos adicionales sobre toda la masa de solución.

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Ejemplo 2

En las condiciones indicadas en el ejemplo 1 se realizó una alimentación alterna de aire con un periodo de 30 segundos. En caso de cambio de dirección, se mantuvo la cantidad del aire alimentado en 6 l/min. Al cabo de 35 minutos se obtuvo en el modelo de caldera una solución homogénea con la concentración indicada anteriormente, es decir, que se redujo el tiempo de agitación 2,4 veces en comparación con el Ejemplo 1.

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Ejemplo 3

En las condiciones indicadas en los Ejemplos 1 y 2 se realizó una alimentación alterna de aire con un periodo de 20 segundos. Al cabo de 60 minutos, se obtuvo en la caldera una solución homogénea con la concentración indicada anteriormente, es decir, que se redujo el tiempo de agitación 1,4 veces en comparación con el Ejemplo 1. Al término de la agitación de 60 minutos se establecieron en el volumen de agua zonas con concentraciones mayores y menores de 0,1% de KCl en el agua, que no fueron registradas por los electrodos principales.

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Ejemplo 4

En las condiciones indicadas en los Ejemplos 1 y 2, se realizó una alimentación alterna de aire con un periodo de 20 segundos. Al cabo de 80 - 87 minutos, se obtuvo en la caldera una solución homogénea con la concentración indicada anteriormente, es decir, que se redujo el tiempo de agitación prácticamente en comparación con el Ejemplo 1. Al término de la agitación se establecieron en el volumen de agua zonas con concentraciones mayores y menores de 0,1% de KCl en el agua, que no fueron registradas por los electrodos principales.

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Ejemplo 5

En las condiciones indicadas en los Ejemplos 1 y 2, se realizó una alimentación alterna de aire con un periodo de 40 segundos. Al cabo de 55 minutos, se obtuvo en la caldera una solución homogénea con la concentración indicada anteriormente, es decir, que se redujo el tiempo de agitación 1,5 veces en comparación con el Ejemplo 1. En el volumen de agua faltaban zonas con una concentración de KCl, que se diferenciaban de la concentración de 0,1% en peso de KCl.

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Ejemplo 6

En las condiciones indicadas en los Ejemplos 1 y 2, se realizó una alimentación alterna de aire con un periodo de 50 segundos. Al cabo de 60 minutos, se obtuvo en la caldera una solución homogénea con la concentración indicada anteriormente, es decir, que se redujo el tiempo de agitación 1,4 veces en comparación con el Ejemplo 1. En el volumen de agua faltaban zonas con una concentración de KCl, que se diferenciaban de la concentración de 0,1% en peso de KCl.

El procedimiento de acuerdo con la invención para la agitación de acero en una caldera permite a través de una conducción sencilla del procedimiento una intensificación esencial del proceso de agitación del acero (una reducción del tiempo de realización) sin una merma de la calidad de agitación.

Claims (1)

1. Procedimiento para agitar acero en una caldera, que comprende soplar a través del acero desde abajo por medio de un gas o una mezcla de gas y polvo a través de al menos dos dispositivos de soplado previstos, que están dispuestos sobre lados diametralmente opuestos de la caldera, caracterizado porque el soplado se realiza de forma alterna en primer lugar a través de uno de los dispositivos de soplado, que está dispuesto sobre un lado de la caldera, y a continuación a través del otro dispositivo de soplado, que se encuentra sobre el otro lado de la caldera, de manera que en el dispositivo de soplado, a través del cual no se sopla en ese momento, se mantiene una presión, que excluye la afluencia de metal en este dispositivo, de manera que el periodo del cambio de operación entre los dispositivos de soplado se eleva a medida que se incrementa la masa de acero en la caldera y el volumen del gas suministrado se mantiene inalterado después de la conmutación del suministro de gas o de la mezcla de gas y polvo desde un dispositivo de soplado al otro.