ES2328164T3 - Procedimiento para la fabricacion de acero con una proporcion elevada de manganeso y una proporcion reducida de carbono. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la fabricación de acero con un porcentaje elevado de manganeso, de 25-30% y un porcentaje reducido de carbono, en base a arrabio o formadores líquidos de acero o escoria, caracterizado porque el proceso es iniciado mediante la introducción de ferromanganeso líquido con 6% de C y acero líquido con 0,1% de C, o arrabio líquido, en un convertidor para refinación de tipo FeMn y de una cantidad requerida de conformadores de escoria, porque a través de un soplado combinado de oxígeno a través de lanzas superiores y toberas de fondo de baño se reduce la cantidad de carbono a 0,7 - 0,8%, tras lo cual una cantidad del producto final frío de una primera fundición es agregada como medio refrigerante y tras lo cual, a través de la insuflación continua de oxígeno a través de las toberas de fondo de baño, se reduce la cantidad de carbono a 0,05 - 0,1 % C.

Description

Procedimiento para la fabricación de acero con una proporción elevada de manganeso y una proporción reducida de carbono.

La presente invención comprende un procedimiento y una instalación de fundición para la fabricación de acero con una proporción elevada de manganeso y una proporción reducida de carbono, en base a arrabio líquido o acero líquido y conformadores de escoria.

La fabricación de acero con un contenido elevado de manganeso es llevada a cabo en las plantas siderúrgicas, generalmente, en base a chatarra, en el horno de fundición de arco (conferencia en el Forum für Metallurgie (Foro para la metalurgia), Leoben, 2003, Verfasser Gigacher, Doppler, Bemard Krieger, publicado en BHM, tomo 148, nº 11, 2003, páginas 460-465, XP009063529). En la fabricación, a la fundición se le agregan aportes de manganeso a modo de aleación ferrosa. Por ello surge el problema de que el ferromanganeso (FeMn) con una proporción reducida de carbono es aproximadamente 300 veces más caro que el mismo producto con una proporción elevada de C. Pero para la fabricación el FeMn con una proporción reducida de carbono es el más adecuado.

Una fabricación de acero con un contenido elevado de manganeso en un recipiente diferente al horno eléctrico de arco fracasa debido a que, ocasionado por el soplado de oxígeno, se escorifica una gran cantidad de manganeso, dado que al descarbonizar el acero el oxígeno desarrolla una gran afinidad con el manganeso. Las desventajas que se presentan hasta ahora en la elección de la ruta de convertidor son la escorificación elevada del manganeso y una proporción correspondientemente reducida de manganeso en el acero de, aproximadamente, 16 - 17%.

La fabricación de acero con una proporción elevada de manganeso y una proporción reducida de carbono en el horno eléctrico de arco está vinculada a múltiples desventajas: En el área del arco voltaico, a temperaturas de hasta 3000ºC, se produce una elevada evaporación del manganeso. Se requiere chatarra de primera calidad para garantizar proporciones reducidas de elementos accidentales. Además, se requiere de la aplicación de aleaciones ferrosas costosas con una proporción reducida de carbono.

La presente invención tiene como objetivo evitar las desventajas actuales de la ruta de proceso en otros recipientes diferentes del horno eléctrico de arco, asimismo, se desea obtener un acero con una proporción elevada de manganeso y una proporción reducida de carbono mediante el uso de arrabio y una carga de FeMn líquido.

El objetivo se alcanza acorde a la invención gracias a que el proceso es iniciado agregando ferromanganeso líquido con 6% de C y acero líquido con 0,1% de C en un convertidor para refinación de tipo FeMn y una cantidad requerida de conformadores de escoria, y gracias a que a través del soplado combinado de oxígeno por lanzas superiores y toberas de fondo de baño la proporción de carbono es reducida a 0,7 - 0,8%, tras lo cual se agrega una cantidad del producto final frío de una primera fundición como medio refrigerante y tras lo cual, a través de un insuflado continuo de oxígeno a través de las toberas de fondo de baño, se reduce la cantidad de carbono a 0,05 - 0,1% de C. El efecto del medio refrigerante y el desarrollo del proceso de combustión del carbono a temperaturas relativamente bajas y debajo del nivel del baño impiden la evaporación del manganeso. La implementación de carburo de FeMn como soporte del manganeso garantiza una ruta económica para la fabricación de acero con un elevado porcentaje de manganeso. La proporción de manganeso puede ser incrementada hasta un 25 - 30%. La implementación de arrabio simplifica la conservación de los requerimientos estrictos de las proporciones de cobre y otros elementos accidentales. La fabricación de acero con una elevada proporción de manganeso con aditivos, también es posible en una acerería integrada. No es necesaria la adición de elementos contaminantes de chatarra, que contiene, por ejemplo, cobre, zinc, estaño, molibdeno, wolframio o semejantes.

Además es ventajoso que, con el soplado combinado de oxígeno y una mezcla de oxígeno y gas inerte a través de la lanza superior o de las toberas de fondo de baño, se reduce la presión parcial.

Para conservar una temperatura ventajosamente reducida está previsto que todos los pasos del proceso se lleven a cabo en un área de temperatura de entre 1630 y 1650ºC

Otra mejora del procedimiento prevé que para la regulación del análisis en un horno de cazo se le agregue SiMn y/o FeAl a la fundición.

De ese modo pueden obtenerse aceros como, por ejemplo, aceros TWIP (twinning induced plasticity o de plasticidad inducida por acoplamiento) o aceros TRIP (transformation induced plasticity o plasticidad inducida por transformación).

Un ejemplo de ejecución práctico está configurado de tal modo que en un convertidor para refinación de tipo FeMn se agrega carburo de FeMn 75 en una cantidad de, aproximadamente, 380 kg con 6% de C (por tonelada de acero) y 530 kg de acero líquido con 0,1% C y la cantidad requerida de conformadores de escoria, por lo cual la fundición contiene 23,3 kg de carbono, lo cual equivale a una proporción de carbono de 2,6% de C, porque la proporción de carbono se reduce por un soplado combinado de oxígeno a través de, al menos, una lanza superior y múltiples toberas de fondo de baño, a aproximadamente 0,9%, y porque posteriormente son agregados aproximadamente 150 kg del producto final frío de una primera fundición, de modo continuo, como medio refrigerante y, a través de las toberas de fondo de baño, mediante una mezcla de oxígeno y gas inerte se reduce la cantidad de carbono a, aproximadamente, 0,05 - 0,1% de C.

La instalación de fundición para la fabricación de acero con proporciones elevadas de manganeso y reducidas de carbono, con una alimentación de arrabio o acero al carbono con adición de conformadores de escoria y elementos accidentales, está configurada de modo tal que en el flujo de material, a un convertidor para refinación de tipo FeMn, por un lado, le precede un recipiente de fundición SAF o un alto horno y, por otro lado, un convertidor de acerería para acero a la fundición o un horno eléctrico de arco, a cual se le conecta un horno de cazo en el recorrido del proceso. En el dibujo están representados los ejemplos de ejecución de la invención que se detallarán a continuación.

Se muestran:

Figura 1 un diagrama del proceso de carga (parte superior) y del desarrollo del proceso de descarbonización dependiendo del tiempo (parte inferior), y

Figura 2 una representación en bloque con la rutina de las materias primas suministradas a una instalación de fundición.

Acorde a la figura 1, un procedimiento para la elaboración de acero 1 con una proporción elevada de manganeso y una proporción reducida de carbono trabaja en base a arrabio líquido 2 o acero líquido 3 y conformadores de escoria 4 (véase en la figura 2 la capa de escoria). El proceso se inicia agregando ferromanganeso líquido 5 con, aproximadamente, 6% de C y acero líquido o acero al carbono 3a con, aproximadamente, 0,1% de C en un convertidor para refinación de tipo FeMn 6a y una cantidad requerida de conformadores de escoria 4. Posteriormente, a través de un soplado combinado de oxígeno 7 a través de, al menos, una lanza superior 8 y toberas de fondo de baño 9 se reduce la cantidad de carbono a aproximadamente 0,7 - 0,8% de C. Al mismo tiempo se agrega una cantidad de producto final frío de una primera fundición, como medio refrigerante 10. En esta fase se lleva a cabo una reducción de la proporción de carbono hasta, aproximadamente, 0,05 - 0,1% de C, insuflando oxígeno 7 de modo continuo, a través de las toberas de fondo de baño 9.

Con el soplado continuo de oxígeno 7 y de una mezcla de oxígeno y gas inerte 11 a través de las toberas de fondo de baño 9 y a través de la lanza superior 8 se puede reducir la presión parcial del oxígeno en la fundición. Todos los pasos del proceso se realizan en un área de temperatura (reducida) de entre 1630ºC y 1650ºC.

Para la regulación del análisis en un horno de cazo 12, a la fundición 13 se le agrega SiMn y/o FeAl.

La instalación de fundición para la fabricación de acero 1 con proporciones elevadas de manganeso y reducidas de carbono funciona acorde a la figura 2, con una alimentación de arrabio o acero al carbono 14 y mediante la adición de conformadores de escoria 4 y elementos accidentales 15 del acero. Para ello sirve un horno de reducción 16 (con electrodos sumergidos) o un alto horno 17 para el arrabio 2 o un convertidor de acerería 6 para acero al carbono 3a o un horno eléctrico de arco 18, que en la fundición de material preceden a un convertidor para refinación de tipo FeMn 6a. Al convertidor para refinación de tipo FeMn 6a le está postconectado un horno de cazo 12.

Un ejemplo de ejecución práctico del procedimiento acorde a la invención está configurado de tal modo que en un primer paso en un convertidor para refinación de tipo FeMn 6a se agrega carburo de FeMn 75 en una cantidad de, aproximadamente, 380 kg con 6% de C (por tonelada de acero) y 530 kg de acero líquido con 0,1% C y la cantidad requerida de conformadores de escoria, por lo cual la fundición (13) contiene 23,3 kg de carbono, lo cual equivale a una proporción de carbono de C = 2,6%. En un segundo paso, la proporción de carbono es reducida a través del soplado combinado de oxígeno a través de, al menos, una lanza superior 8 y múltiples toberas de fondo de baño 9, hasta, aproximadamente, 0,7%. En un tercer paso se agregan de modo continuo aproximadamente 150 kg (por tonelada de acero) del producto final frío de una primera fundición a modo de medio refrigerante 10. Como cuarto paso se reduce la proporción de carbono a, aproximadamente, 0,1% de C, mediante una mezcla de oxígeno y gas inerte 11 (el gas inerte sirve para la protección de las toberas y, al mismo tiempo, provoca un efecto de agitación) ingresada a través de las toberas de fondo de baño 9.

La regulación del análisis (aceros TWIP o TRIP) se lleva a cabo a través de una adición de metales ligeros (Si, Al y similares), de modo que el acero 1 con una elevada proporción de manganeso y con una proporción reducida de carbono y los aditivos Al y Si, también se puede obtener en una acerería integrada.

Lista de referencias

1

Acero con una proporción elevada de manganeso y una proporción reducida de C

2

Arrabio líquido

3

Acero líquido

3a

Acero al carbono líquido

4

Conformadores de escoria

5

Ferromanganeso líquido

6

Convertidor de acerería

6a

Convertidor para refinación de tipo FeMn

7

Oxígeno

8

Lanza superior

9

Toberas de fondo de baño

10

Medio refrigerante

11

Mezcla de oxígeno y gas inerte

12

Horno de cazo

13

Fundición

14

Alimentación de arrabio o de acero al carbono

15

Elementos accidentales

16

Horno de reducción (SAF)

17

Alto horno

18

Horno eléctrico de arco

Claims (5)

1. Procedimiento para la fabricación de acero con un porcentaje elevado de manganeso, de 25-30% y un porcentaje reducido de carbono, en base a arrabio o formadores líquidos de acero o escoria, caracterizado porque el proceso es iniciado mediante la introducción de ferromanganeso líquido con 6% de C y acero líquido con 0,1% de C, o arrabio líquido, en un convertidor para refinación de tipo FeMn y de una cantidad requerida de conformadores de escoria, porque a través de un soplado combinado de oxígeno a través de lanzas superiores y toberas de fondo de baño se reduce la cantidad de carbono a 0,7 - 0,8%, tras lo cual una cantidad del producto final frío de una primera fundición es agregada como medio refrigerante y tras lo cual, a través de la insuflación continua de oxígeno a través de las toberas de fondo de baño, se reduce la cantidad de carbono a 0,05 - 0,1 % C.

2. Procedimiento acorde a la reivindicación 1, caracterizado porque con el soplado combinado de oxígeno y una mezcla de oxígeno y gas inerte a través de la lanza alta o de las toberas de fondo de baño se reduce la presión parcial.

3. Procedimiento acorde a las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque todos los pasos del proceso se llevan a cabo en un área de temperatura de entre 1630 y 1650ºC.

4. Procedimiento acorde a las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque para la regulación del análisis en un horno de cazo se le agrega SiMn y/o FeAl a la fundición.

5. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque en un convertidor para refinación de tipo FeMn se agrega carburo de FeMn 75 en una cantidad de 380 kg con 6% de C (por tonelada de acero) y 530 kg de acero líquido con 0,1% C y la cantidad requerida de conformadores de escoria, por lo cual la fundición contiene 23,3 kg de carbono, lo cual equivale a una proporción de carbono de C = 2,6%, porque la proporción de carbono se reduce por un soplado combinado de oxígeno a través de, al menos, una lanza superior y múltiples toberas de fondo de baño, a C = 0,7%, y porque posteriormente son agregados 150 kg del producto final frío de una primera fundición, de modo continuo, como medio refrigerante y, a través de las toberas de fondo de baño (9), mediante una mezcla de oxígeno y gas inerte se reduce la cantidad de carbono a, aproximadamente, C = 0,1%.