ES2321071T3 - Procedimiento para agitar acero. - Google Patents
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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.
\vskip1.000000\baselineskip
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.
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.
\vskip1.000000\baselineskip
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.
\vskip1.000000\baselineskip
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.
\vskip1.000000\baselineskip
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.
\vskip1.000000\baselineskip
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.
\vskip1.000000\baselineskip
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.
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