ES2218450T3 - Procedimiento para la produccion de aceros inoxidables, especialmente aceros finos que contienen cromo y cromo-niquel. - Google Patents
Procedimiento para la produccion de aceros inoxidables, especialmente aceros finos que contienen cromo y cromo-niquel.Info
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Abstract
Procedimiento para la producción de aceros inoxidables, especialmente aceros que contienen cromo y cromo-níquel, en una instalación de fusión que presenta un recipiente metalúrgico para alimentar una instalación de fundición de acero, con lo que en el recipiente se lleva a cabo un proceso de horno de arco eléctrico y un proceso de soplado, y con lo que en el primero de estos pasos, en el que se realiza el proceso de fusión con arco eléctrico, se funde una carga que está compuesta esencialmente por hierro bruto o materias primas sólidos y/o líquidos, especialmente de chatarra, y en parte portadores de elementos de aleación que contienen carbono y silicio, y la colada se afina a continuación, caracterizado por el tratamiento reversible de la escoria no reducida después del proceso de soplado en funcionamiento de horno de arco eléctrico con los siguientes pasos: a) calentar la escoria que contiene grandes cantidades de cromo en el primer paso de tratamiento y fundir simultáneamente la carga añadida, b) reducir la escoria que contiene grandes cantidades de cromo durante el proceso de fusión con el silicio y carbono en condiciones termodinámicas favorables del arco eléctrico, después de que la colada alcance un valor de temperatura con un mínimo de 1.490ºC, con una eliminación subsiguiente de la escoria, c) tratar la colada en el mismo recipiente con un proceso de soplado, con lo que por medio del soplado de oxígeno o mezclas de oxígeno por medio de lanzas superiores, lanzas laterales, toberas laterales sumergidas en el baño, toberas laterales, toberas de fondo o tapones porosos, en cada caso solos o combinados, la colada se descarbura hasta un valor de carbono < 0, 9% y se calienta hasta una temperatura de sangrado de 1.620 a 1.720ºC, d) mezclar la colada con un gas inerte que se introduce por medio de lanzas superiores, lanzas laterales, toberas laterales sumergidas en el baño, toberas laterales, toberas de fondo o tapones porosos, en cada caso solos o combinados, e) inyectar/soplar agentes de aleación, formadores de escoria, reductores, finos que contienen óxidos metálicos/metales o mezclas por medio de lanzas superiores, lanzas laterales, toberas laterales sumergidas en el baño, toberas laterales, toberas de fondo o tapones porosos, en cada caso solos o combinados, f) sangrar a continuación la colada, con lo que la escoria no reducida del proceso de soplado, que contiene grandes cantidades de cromo, permanece en el recipiente de tratamiento y se reduce en el nuevo ciclo del proceso de fusión con arco eléctrico según el paso a).
Description
Procedimiento para la producción de aceros
inoxidables, especialmente aceros finos que contienen cromo y
cromo-níquel.
La invención se refiere a un procedimiento según
el preámbulo de la reivindicación 1 o la reivindicación 2.
Para producir aceros finos que contienen cromo o
cromo-níquel se conocen procesos de varias etapas en
una instalación de fusión que comprende al menos dos recipientes. En
lo anterior, en función de la técnica de procedimiento respectiva se
realiza una descarburación hasta un contenido de carbono inferior al
0,3%. Siempre es necesario un gran gasto de energía y las pérdidas
de calor son inevitables.
Un procedimiento de este tipo se conoce a partir
del documento DE 196 21 143. El procedimiento descrito aquí se lleva
a cabo en una instalación de fusión que comprende al menos dos
recipientes. Los dos recipientes funcionan paralelamente, con lo que
en cada recipiente pueden utilizarse alternando o bien electrodos
para fundir la carga o bien lanzas de soplado para soplar y/o
inyectar oxígeno y mezclas de oxígeno. Es decir que los recipientes
sirven en primer lugar como unidad de fusión y después como unidad
de afino. Después del soplado, se reduce la escoria con reductores,
tales como, por ejemplo, ferrosilicio, aluminio o aluminio
secundario, con adición de formadores de escoria, tales como cal y
fluorina, para recuperar el cromo oxidado y a continuación se
sangra. La invención se basa en la tarea de hacer más rentable un
procedimiento de este tipo.
Esta tarea se soluciona mediante los pasos de
procedimiento indicados en la parte caracterizadora de la
reivindicación 1 ó 2. Las reivindicaciones dependientes contienen
las conformaciones convenientes de este procedimiento.
El núcleo de la invención es el tratamiento
reversible de la escoria del convertidor no reducida en
funcionamiento de horno de arco eléctrico. Dejando a un lado los
procedimientos conocidos, en los que la reducción de la escoria que
contiene grandes cantidades de cromo y, con ello, la recuperación
del cromo metálico, se realizan en un paso de procedimiento
posterior y separado de la fusión y el soplado de oxígeno, la
reducción se realiza a partir de ahora de forma simultánea a un
nuevo proceso de fusión de una nueva carga, manteniendo la escoria
del proceso de soplado anterior en el recipiente. De esta manera se
ahorra un paso de procedimiento, a saber la reducción posterior de
la escoria, al igual que no se retira del sistema la escoria que
contiene cromo. En general, por medio de esto el procedimiento se
hace más sencillo y rentable.
En detalle se llevan a cabo los siguientes
pasos:
a) calentar la escoria que contiene grandes
cantidades de cromo en el primer paso de tratamiento y fundir
simultáneamente la carga añadida y concretamente con energía
eléctrica del arco eléctrico,
b) reducir la escoria que contiene grandes
cantidades de cromo durante el proceso de fusión con el silicio y
carbono en condiciones termodinámicas favorables del arco eléctrico,
después de que la colada alcance un valor de temperatura con un
mínimo de 1.490ºC, retirando a continuación la escoria,
c) tratar la colada en el mismo recipiente con un
proceso de soplado, con lo que por medio del soplado de oxígeno o
mezclas de oxígeno por medio de lanzas superiores, lanzas laterales,
toberas laterales sumergidas en el baño, toberas laterales, toberas
de fon-
do o tapones porosos, en cada caso solos o combinados, la colada se descarbura hasta un valor de carbono < 0,9%, preferiblemente < 0,4%, y se calienta hasta una temperatura de sangrado de 1.620 a 1.720ºC,
do o tapones porosos, en cada caso solos o combinados, la colada se descarbura hasta un valor de carbono < 0,9%, preferiblemente < 0,4%, y se calienta hasta una temperatura de sangrado de 1.620 a 1.720ºC,
d) mezclar la colada con un gas inerte que se
introduce por medio de lanzas superiores, lanzas laterales, toberas
laterales sumergidas en el baño, toberas laterales, toberas de fondo
o tapones porosos, en cada caso solos o combinados,
e) inyectar/soplar agentes de aleación,
formadores de escoria, reductores, finos que contienen óxidos
metálicos/metales o mezclas por medio de lanzas superiores, lanzas
laterales, toberas laterales sumergidas en el baño, toberas
laterales, toberas de fondo o tapones porosos, en cada caso solos o
combinados,
f) sangrar a continuación la colada, con lo que
la escoria no reducida del proceso de soplado, que contiene grandes
cantidades de cromo, permanece en el recipiente de tratamiento y se
reduce en el nuevo ciclo del proceso de fusión con arco eléctrico
según el paso a).
Básicamente, el procedimiento propuesto puede
llevarse a cabo en un único recipiente metalúrgico. Para acelerar
los tiempos de sangrado se propone según la reivindicación 2, llevar
a cabo el procedimiento en una instalación de fusión con dos
recipientes metalúrgicos que se ponen en funcionamiento de manera
alternativa. Entonces, junto al soplado de descarburación de la
carga en el primer recipiente de tratamiento se realiza,
paralelamente, el proceso de fusión de una segunda carga, inclusive
el proceso de reducción de la escoria, en el segundo recipiente de
tratamiento.
El proceso de fusión puede realizarse también por
otro camino que el eléctrico mediante arco eléctrico, con lo que
debe prestarse atención para que se mantengan las condiciones
termodinámicas apropiadas para la reducción de la escoria.
Preferiblemente, el soplado de oxígeno o de
mezclas de oxígeno se realiza en forma de soplado y/o soplado
lateral. Con el fin de conseguir un mejor mezclado y una mejor
homogeneización de la colada pueden inyectarse gases inertes
simultáneamente al proceso de soplado de oxígeno.
La colada se descarbura con un tiempo de soplado
de oxígeno de 20 a 40 min hasta un contenido final de carbono <
0,9%, preferiblemente < 0,4%.
Para alcanzar la temperatura objetivo, durante el
soplado de oxígeno se añaden medios de enfriamiento, por ejemplo en
forma de Ni, FeNi, ferrocromo, chatarra, así como otras materias
primas metálicas que contienen hierro, tales como lingotes de hierro
de primera fusión, HRD (hierro de reducción directa) o agentes de
aleación.
Según un paso de procedimiento preferido, el
proceso de soplado finaliza al alcanzar un contenido de carbono
igual o inferior al 0,9%, preferiblemente igual o inferior al 0,4%,
y una temperatura superior a 1.680ºC y la colada metálica se sangra
a una cuchara de colada. Según la invención, la escoria permanece en
el recipiente, para reducirse allí a continuación, durante el nuevo
proceso de fusión. Separado de esto, en un desarrollo de tratamiento
adicional, la colada metálica se lleva al contenido de carbono final
deseado < 0,1% mediante un tratamiento metalúrgico secundario,
preferiblemente desgasificación en vacío. Esto también tiene la
ventaja de que puede protegerse el material refractario del
recipiente, que se somete a un gran esfuerzo durante un proceso de
soplado hasta contenidos bajos de carbono.
Según la invención, la escoria que contiene
grandes cantidades de cromo se reduce en la carga con el silicio o
el carbono de portadores de elementos de aleación que contienen
carbono o silicio. Según una variante de procedimiento especialmente
preferida, se propone añadir adicionalmente carbono y opcionalmente
silicio. El óxido de cromo contenido en la escoria que contiene
grandes cantidades de cromo se reduce directamente por medio del
carbono y el silicio para dar cromo metálico.
Para conseguir una mejor oxidación del silicio y
el carbono, durante la fusión de la carga se añaden oxígeno o
mezclas de oxígeno por medio de lanzas superiores, toberas laterales
sumergidas en el baño, toberas laterales, toberas de fondo o tapones
porosos, en cada caso solos o combinados.
Otros detalles y ventajas de la invención
resultan de la siguiente descripción, en la que se describe en
detalle la forma de realización representada en la figura de una
instalación de fusión para el procedimiento según la invención, aquí
con dos recipientes metalúrgicos. En lo anterior, además de la
combinación de propiedades presentada anteriormente, también son
esenciales para la invención las propiedades solas o en otras
combinaciones. En este sentido, la única figura muestra el alzado
lateral de una instalación de fusión con dos recipientes de
tratamiento.
La instalación 1 de fusión está compuesta por dos
recipientes 2, 3 de tratamiento, en los cuales se lleva a cabo de
manera alternativa un proceso (1) de horno de arco eléctrico y un
proceso (11) de soplado. En el recipiente 2 de tratamiento izquierdo
se representa el estado de funcionamiento de la fusión mediante
arcos eléctricos, en el recipiente 3 de tratamiento derecho el
estado de funcionamiento de afino o de soplado de oxígeno para
reducir el contenido de carbono de la colada.
Para la inyección de oxígeno, al brazo 5 de
soporte de lanzas se ajusta una lanza 4, que discurre coaxial al eje
principal del recipiente por un tubo 6 angular de gas de escape y la
abertura 7 de la parte central de una tapa 8 girada del recipiente 3
de tratamiento derecho al interior de la parte 9 superior del
recipiente. La abertura 10 del tubo 6 angular de gas de escape se
apoya en la abertura 7 de la parte central de la tapa 8. La parte 9
superior y la parte 11 inferior forman juntas el recipiente 3 del
horno. El tubo 6 angular de gas de escape puede girarse por medio de
un dispositivo 12 de giro hacia el recipiente 2 de tratamiento
contiguo. La parte 11 inferior presenta una abertura 13 de sangrado,
aquí sangría de fondo, para la colada metálica, mientras que la
escoria que contiene cromo permanece en el recipiente.
En el fondo o en la pared del recipiente se
encuentran, en cada caso solos o combinados, toberas 22 de fondo,
tapones porosos, toberas laterales sumergidas en el baño, toberas 20
laterales o/y lanzas 21 laterales, por medio de las cuales se soplan
mezclas de oxígeno, gas inerte o gas.
El recipiente 2 de tratamiento representado a la
izquierda presenta un brazo 14 de electrodos que puede girarse, al
que están fijados, en el presente caso, tres electrodos 15a, b, c,
que se conducen por la parte 16 central de la tapa del recipiente 2
de tratamiento izquierdo, que cierra la abertura 17 de la parte
central de la tapa.
Después de sangrar la colada 18 metálica en un
recipiente de tratamiento a través de la abertura 13 de sangrado,
comienza un nuevo proceso de fusión. La colada metálica sangrada se
conduce a una instalación de fundición de acero o a una instalación
de tratamiento metalúrgico secundario (no mostrada). Se carga sobre
la escoria 19 no sangrada que permanece en el recipiente,
conteniendo la carga especialmente materia prima que contiene
carbono y silicio y, a continuación, se funde el contenido completo.
Durante el proceso de fusión, la escoria que contiene grandes
cantidades de cromo se reduce, después de que la colada alcance un
valor de temperatura con un mínimo de 1.490ºC. Después de alcanzar
un valor de temperatura preferiblemente de 1.550ºC como mínimo, la
escoria se retira y la colada se somete a un proceso de soplado, con
lo que la colada se descarbura hasta un valor de carbono <0,9%,
preferiblemente < 0,4%, y se calienta hasta una temperatura de
sangrado de 1.620 a 1.720ºC. Para ello, al brazo 14 de electrodos se
gira hacia afuera y la lanza 4 de oxígeno se gira hacia adentro. A
continuación se sangra únicamente la colada metálica. La lanza 4 se
conduce hacia afuera y el proceso comienza de nuevo. En el
recipiente de tratamiento contiguo, este proceso tiene lugar,
respectivamente, desplazado en el tiempo.
Claims (10)
1. Procedimiento para la producción de aceros
inoxidables, especialmente aceros que contienen cromo y
cromo-níquel, en una instalación de fusión que
presenta un recipiente metalúrgico para alimentar una instalación de
fundición de acero, con lo que en el recipiente se lleva a cabo un
proceso de horno de arco eléctrico y un proceso de soplado, y con lo
que en el primero de estos pasos, en el que se realiza el proceso de
fusión con arco eléctrico, se funde una carga que está compuesta
esencialmente por hierro bruto o materias primas sólidos y/o
líquidos, especialmente de chatarra, y en parte portadores de
elementos de aleación que contienen carbono y silicio, y la colada
se afina a continuación, caracterizado por el tratamiento
reversible de la escoria no reducida después del proceso de soplado
en funcionamiento de horno de arco eléctrico con los siguientes
pasos:
a) calentar la escoria que contiene grandes
cantidades de cromo en el primer paso de tratamiento y fundir
simultáneamente la carga añadida,
b) reducir la escoria que contiene grandes
cantidades de cromo durante el proceso de fusión con el silicio y
carbono en condiciones termodinámicas favorables del arco eléctrico,
después de que la colada alcance un valor de temperatura con un
mínimo de 1.490ºC, con una eliminación subsiguiente de la
escoria,
c) tratar la colada en el mismo recipiente con un
proceso de soplado, con lo que por medio del soplado de oxígeno o
mezclas de oxígeno por medio de lanzas superiores, lanzas laterales,
toberas laterales sumergidas en el baño, toberas laterales, toberas
de fon-
do o tapones porosos, en cada caso solos o combinados, la colada se descarbura hasta un valor de carbono < 0,9% y se calienta hasta una temperatura de sangrado de 1.620 a 1.720ºC,
do o tapones porosos, en cada caso solos o combinados, la colada se descarbura hasta un valor de carbono < 0,9% y se calienta hasta una temperatura de sangrado de 1.620 a 1.720ºC,
d) mezclar la colada con un gas inerte que se
introduce por medio de lanzas superiores, lanzas laterales, toberas
laterales sumergidas en el baño, toberas laterales, toberas de fondo
o tapones porosos, en cada caso solos o combinados,
e) inyectar/soplar agentes de aleación,
formadores de escoria, reductores, finos que contienen óxidos
metálicos/metales o mezclas por medio de lanzas superiores, lanzas
laterales, toberas laterales sumergidas en el baño, toberas
laterales, toberas de fondo o tapones porosos, en cada caso solos o
combinados,
f) sangrar a continuación la colada, con lo que
la escoria no reducida del proceso de soplado, que contiene grandes
cantidades de cromo, permanece en el recipiente de tratamiento y se
reduce en el nuevo ciclo del proceso de fusión con arco eléctrico
según el paso a).
2. Procedimiento para la producción de aceros
inoxidables, especialmente aceros que contienen cromo y
cromo-níquel, en una instalación (1) de fusión que
presenta al menos dos recipientes (2, 3) para alimentar una
instalación de fundición de acero, con lo que en los dos recipientes
(2, 3) se lleva a cabo de manera alternativa un proceso (1) de horno
de arco eléctrico y un proceso (11) de soplado, y con lo que en el
primero de estos pasos, en el que se realiza el proceso (1) de
fusión con arco eléctrico, se funde una carga que está compuesta
esencialmente por hierro bruto o materias primas sólidos y/o
líquidos, especialmente de chatarra, y en parte portadores de
elementos de aleación que contienen carbono y silicio, y la colada
se afina a continuación, y con lo que junto al soplado de
descarburación de la carga en el primer recipiente (2) de
tratamiento se realiza, al mismo tiempo, el proceso de fusión de una
segunda carga en el segundo recipiente (3) de tratamiento,
caracterizado por el tratamiento reversible de la escoria
(19) no reducida después del proceso de soplado en funcionamiento de
horno de arco eléctrico con los siguientes pasos:
a) calentar la escoria (19) que contiene grandes
cantidades de cromo en el primer paso de tratamiento y fundir
simultáneamente la carga añadida,
b) reducir la escoria que contiene grandes
cantidades de cromo durante el proceso de fusión con el silicio y
carbono en condiciones termodinámicas favorables del arco eléctrico,
después de que la colada alcance una valor de temperatura con un
mínimo de 1.490ºC, con una eliminación subsiguiente de la
escoria,
c) tratar la colada en el mismo recipiente con un
proceso de soplado, con lo que por medio del soplado de oxígeno o
mezclas de oxígeno por medio de lanzas superiores, lanzas laterales,
toberas laterales sumergidas en el baño, toberas laterales, toberas
de fon-
do o tapones porosos, en cada caso solos o combinados, la colada se descarbura hasta un valor de carbono < 0,9% y se calienta hasta una temperatura de sangrado de 1.620 a 1.720ºC,
do o tapones porosos, en cada caso solos o combinados, la colada se descarbura hasta un valor de carbono < 0,9% y se calienta hasta una temperatura de sangrado de 1.620 a 1.720ºC,
d) mezclar la colada con un gas inerte que se
introduce por medio de lanzas superiores, lanzas laterales, toberas
laterales sumergidas en el baño, toberas laterales, toberas de fondo
o tapones porosos, en cada caso solos o combinados,
e) inyectar/soplar agentes de aleación,
formadores de escoria, reductores, finos que contienen óxidos
metálicos/metales o mezclas por medio de lanzas superiores, lanzas
laterales, toberas laterales sumergidas en el baño, toberas
laterales, toberas de fondo o tapones porosos, en cada caso solos o
combinados,
f) sangrar a continuación la colada (18), con lo
que la escoria (19) no reducida del proceso de soplado, que contiene
grandes cantidades de cromo, permanece en el recipiente de
tratamiento y se reduce en el nuevo ciclo del proceso de fusión con
arco eléctrico según el paso a) y
g) con lo que junto al soplado de descarburación
de la carga en el primer recipiente de tratamiento se realiza, al
mismo tiempo, el proceso de fusión de una segunda carga, inclusive
el proceso de reducción de la escoria, en el segundo recipiente de
tratamiento.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el soplado de oxígeno o de mezclas de
oxígeno se realiza en forma de soplado y/o inyección, por medio de
lanzas superiores, lanzas laterales, toberas laterales sumergidas en
el baño, toberas laterales, toberas de fondo o tapones porosos, en
cada caso solos o combinados.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1, 2 ó 3, caracterizado porque con fines de
mezclado y homogeneización de la colada se inyectan los gases
inertes simultáneamente al proceso de soplado de oxígeno, por medio
de lanzas superiores, lanzas laterales, toberas laterales sumergidas
en el baño, toberas laterales, toberas de fondo o tapones porosos,
en cada caso solos o combinados.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la colada se
descarbura hasta un contenido final de carbono < 0,9% con un
tiempo de soplado de oxígeno de 20 a 40 min.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se añaden medios
de enfriamiento durante el soplado de oxígeno.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el proceso de
soplado finaliza al alcanzar un contenido de carbono < 0,9% y una
temperatura superior a 1.680ºC, porque la colada (18) metálica se
vacía en una cuchara de colada y la escoria (19) permanece en el
recipiente, y porque en el desarrollo de tratamiento adicional, la
colada metálica se lleva al contenido de carbono final deseado <
0,1% mediante un tratamiento metalúrgico secundario, preferiblemente
desgasificación en vacío.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque se añaden
adicionalmente carbono y/o silicio u otros reductores.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el óxido de
cromo y otros óxidos metálicos contenidos en la escoria (19) que
contiene grandes cantidades de cromo se reducen directamente por
medio del carbono y el silicio para dar cromo metálico u otros
metales.
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque durante la
fusión de la carga se añade oxígeno para la oxidación del silicio y
el carbono por medio de lanzas superiores, toberas laterales
sumergidas en el baño, toberas laterales, toberas de fondo o tapones
porosos, en cada caso solos o combinados.
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