Horno de fabricación de acero de arco eléctrico: horno en el que el calor de un arco eléctrico se utiliza para fundir acero.. La capacidad de los hornos de arco oscila entre 6 a 200 montones. Estos hornos sirven principalmente para la fundición de aceros aleados y de alta calidad., que son difíciles de obtener en convertidores y hornos de hogar abierto. Una de las principales características de un horno de arco es la capacidad de alcanzar altas temperaturas en el espacio de trabajo. (arriba a 2500 °C).
Principales ventajas de Horno de fabricación de acero de arco eléctrico:
- La capacidad de controlar las propiedades redox del medio durante la fusión., así como para proporcionar una atmósfera reductora y escorias no oxidantes en el horno., lo que predetermina un pequeño desperdicio de elementos de aleación (como referencia: Los desechos son la pérdida de metal como resultado de la oxidación durante la fusión o el calentamiento.);
- El calentamiento rápido del metal está asociado con la entrada de energía térmica en el propio metal.. Esto permite introducir grandes cantidades de elementos de aleación en el horno.;
- Ajuste suave y preciso de la temperatura del acero.;
- Más completo que en otros hornos, desoxidación de metales, obteniéndolo con un bajo contenido de inclusiones no metálicas;
- obtención de acero con bajo contenido de azufre.
Una de las desventajas de un horno de fabricación de acero por arco eléctrico es la necesidad de garantizar una alta calidad de los materiales de carga., de los cuales 75-100% es chatarra de acero. La chatarra debe contener la menor cantidad posible de impurezas de metales no ferrosos., fósforo, y óxido. La chatarra debe ser pesada para cargarla de una vez, porque. cada carga de chatarra alarga significativamente la masa fundida. Otra desventaja del horno de arco es el uso improductivo de la capacidad del horno durante períodos de bajo consumo de energía. (Periodos de oxidación y reducción.).
Los hornos de arco se dividen en hornos de funcionamiento directo. (El arco entre el electrodo y el material calentado.), operado indirectamente (El arco entre los electrodos fuera del material calentado.), y de funcionamiento cerrado (el arco está debajo de la capa de material). Un ejemplo de horno de acción cerrada es un horno de ferroaleaciones.. En hornos de este tipo., la menor pérdida de calor a través del techo, porque. está protegido del arco por una capa de material.
Los hornos de arco de acero suelen ser hornos de acción directa y se dividen en hornos de CA. (ACF) y hornos DC (FCD). En hornos de corriente alterna, Una corriente trifásica pasa entre los electrodos a través de un intermediario., cual es el cargo (metal, carbón). Estos hornos requieren dispositivos costosos para compensar el bajo cos ϕ y existen grandes resistencias inductivas del suministro de corriente en una red corta., lo que provoca una transferencia espontánea de energía de una fase a otra.. Como resultado, la formación de un “muerto” (falta de poder) y un “salvaje” (liberación excesiva de energía) fase es posible.
En hornos DC, la energía se libera de manera uniforme y no hay dispositivos de compensación inherentes a los hornos de CA. En lugar de tres electrodos de grafito, solo hay uno en el DPPT (aunque se puede dividir en varios), y el segundo electrodo (ánodo) es el electrodo inferior. Las ventajas de los hornos de CC en comparación con los hornos de CA son 1.5-2 veces menos consumo de electrodos de grafito, 5-15% menos consumo de energía, 10% menor desgaste de refractarios, 8 veces menos emisión de polvo (0.9- 1 kg/t en lugar de 7-8 kg/t en un horno AC) y en un nivel de ruido más bajo (90 decibeles en lugar de 120 decibelios en hornos de aire acondicionado).
La principal desventaja de los hornos de fabricación de acero por arco eléctrico de CC está asociada con la obtención de corriente continua a partir de corriente alterna y los altos costos de capital para los convertidores de corriente.. Para compensar esta deficiencia, Se han desarrollado tecnologías de semiconductores especiales.. Las desventajas del DBPT también incluyen la necesidad de utilizar electrodos más caros y de mayor diámetro. (700-750 mm) en lugar de electrodos con un diámetro de 350-610 milímetros en el EAF y la insuficiente fiabilidad de los electrodos inferiores.
El principio de funcionamiento del aglomerado es el siguiente.. Los materiales de carga se cargan en la solera del horno desde arriba hasta el espacio de trabajo que se puede abrir mediante una tina. (cesta) con fondo abierto.
Después, el techo del horno pasa al baño, que tiene forma de cuenco. Los electrodos se bajan por los orificios del arco hasta que se produce un cortocircuito con la carga y se encienden los arcos eléctricos.. La fusión y el calentamiento se llevan a cabo debido al calor de los arcos eléctricos que se producen entre los electrodos a través de metal líquido o cargas metálicas.. Después de fundir la carga en el horno., Se forma una capa de metal líquido y escoria.. Añadiendo desoxidantes y aditivos de aleación al acero líquido., Se logra la composición de acero deseada.. El acero acabado y la escoria se descargan a través de un conducto de drenaje inclinando el espacio de trabajo.. La ventana de trabajo, cerrado por un amortiguador, está diseñado para controlar el progreso de la fusión, reparar el hogar, cargar materiales, y descarga intermedia de escoria (durante el periodo de oxidación). La temperatura del acero líquido durante el roscado es 120-150 °C mayor que la temperatura del líquido y es 1550-1650 °C.
En proceso de fusión, 4 se distinguen periodos:
1 – preparación del horno para la fusión (20-40 minutos). Corrección de áreas desgastadas al llenar el hogar con polvo de magnesita., llenando el cargo;
2 – período de fusión (70-180 minutos). La entrada de la potencia eléctrica máxima.. Calentamiento y fusión de la carga.; Formación de escoria debido a la oxidación del silicio., manganeso, carbón, y hierro con oxígeno del aire., escala. Es posible utilizar quemadores de oxicorte instalados en las paredes o en el techo para acelerar la fusión de la carga sólida.. Es posible soplar metal líquido con oxígeno para acelerar el proceso de fusión de los restos de carga no fundida.. Eliminación de la mayor parte de fósforo del metal debido a la presencia de la principal escoria ferrosa.;
3 – período de oxidación (30-90 minutos). Drenar la mayor parte de la escoria para eliminar el fósforo del horno.; aditivo de aditivos formadores de escoria (cal, etc.); Aditivo mineral para oxidación intensiva de carbono., obteniendo el efecto de “ebullición”, durante el cual el metal se desfosforiza y el hidrógeno y el nitrógeno se eliminan con burbujas de CO; descarga periódica de escoria espumada; calentar el metal a la temperatura de salida; drenaje completo de la escoria oxidante para evitar la transferencia de fósforo de la escoria al metal durante el período de recuperación;
4 – período de recuperación (40-120 minutos). El aditivo de ferromanganeso y ferrocromo para llevar el contenido de manganeso y cromo al requerido para el grado de acero que se está fundiendo., así como ferrosilicio y aluminio para la desoxidación de metales. (La desoxidación es la eliminación de oxígeno del metal líquido mediante la adición de desoxidantes.: carbón, silicio, manganeso); Recoger escoria con alto contenido básico añadiendo cal., espato flúor, y arcilla refractaria para acelerar la desoxidación y la eliminación del azufre del metal.; desoxidación con coque molido; desoxidación con ferrosilicio molido mezclado con cal, espato flúor, y coca cola; si es necesario, la adición de desoxidantes fuertes: Silico calcio y aluminio; aleación de acero con ferrotungsteno, ferrovanadio, ferrosilicio, ferrotitanio, aluminio, etc.; liberación de acero junto con escoria para una conversión adicional de azufre e inclusiones no metálicas en escoria.
Los principales parámetros que limitan el proceso de fusión son la temperatura del revestimiento y la potencia eléctrica total.. Si la temperatura es baja, entonces la potencia se mantiene al máximo sin peligro de sobrecalentar el revestimiento. Temperatura superior 1500-1800 °C no es deseable para el revestimiento. El hogar suele estar hecho de ladrillos de magnesita., y las paredes y bóveda del baño son de ladrillos de magnesita y cromita.. La resistencia del revestimiento de los muros y de la bóveda oscila entre 75-250 se derrite. La resistencia del hogar es 1500-5000 se derrite, siempre que se renueve después de cada fusión llenándolo con polvo de magnesita. El espesor total del hogar en hornos que funcionan con agitación electromagnética no debe exceder 800-900 mm.
Durante la fusión, Una gran cantidad de gases polvorientos se liberan del aglomerado. (especialmente durante el periodo de oxidación). La temperatura de los gases es 900-1400 °C. La cantidad media de gases durante el período de oxidación alcanza 180-200 m3/(t⋅h). En polvo mojado, el gas se enfría y luego se libera a la atmósfera.
Para reducir el consumo energético en aglomerado, se recomienda lo siguiente:
1. Transferencia de operaciones de oxidación y reducción a un horno de arco de menor potencia. (Instalaciones de “horno cuchara”. En este caso, la potencia inactiva se reduce drásticamente, y, respectivamente, el consumo específico de energía disminuye;
2. Calentamiento preliminar del combustible de la mezcla antes de cargarla en el EAF. ( horno de arco eléctrico para la fabricación de acero). Puedes usar un cubo de carga para esto.. Resultado: ahorrando electricidad costosa;
3. Uso de quemadores de gas y oxígeno para precalentar y fundir la carga.. Resultado: Reducción del tiempo de fusión y del consumo de energía. (por 10-15%). El mismo efecto se obtiene cuando se soplan materiales que contienen carbono en un chorro de oxígeno.;
4. Aprovechamiento del calor físico de los gases de escape con depuración en seco para el posterior calentamiento del agua o sin depuración para calentar la carga.;
5. El aprovechamiento del calor físico de escorias líquidas para la obtención de agua caliente y otros fines.;
6. Instalación inclinada de electrodos. (arriba a 45 grados desde la vertical), que permite eliminar los gases verticalmente hacia arriba a través del eje y calentar la carga. Efecto adicional: consumo reducido de electrodos debido al enfriamiento de sus extremos.
Disposición del hogar, Paredes, y Arco del Horno Principal de Siderurgia de Arco Eléctrico
El hogar de un horno de arco, por regla general, resiste una campaña de dos años (más que 4,000 se derrite) hasta que sea completamente reemplazado durante la próxima revisión importante.
El revestimiento principal del hogar de un horno de arco consta de una capa de apisonamiento., una capa de ladrillo, y una capa termoaislante. al crearlo, Se observa la siguiente secuencia de operaciones.:
La parte inferior de la carcasa metálica del horno está revestida con láminas de amianto. 10-20 mm de espesor, superponiendo las costuras entre sí..
Se vierte arcilla refractaria en polvo para nivelar la superficie. (5-30 mm). Las paredes de la carcasa están aisladas con láminas de amianto en una o dos filas.. Los ladrillos de arcilla refractaria se colocan sobre la superficie nivelada del fondo en una o dos filas sobre un troquel y sobre un borde., llenar las costuras con polvo de arcilla refractaria y golpearlas con un martillo de madera.
Los ladrillos de magnesita se colocan sobre la arcilla refractaria en el borde., en el dado en filas lineales, y la mampostería se realiza desde el centro del fondo del horno hasta las paredes.. Las costuras de filas paralelas de mampostería no deben coincidir., por lo tanto, en cada fila, Los ladrillos se colocan en un ángulo de 45 ° a la fila anterior. La mampostería se hace "seca", frotando los ladrillos. El espesor de las costuras no debe exceder 1 y 2 mm, respectivamente, en el centro y en las paredes (control con sonda).
Antes de colocar los hogares, Se seleccionan ladrillos del mismo tamaño sin astillas.. Cada fila de mampostería se rocía con polvo de magnesita., golpeando los ladrillos con martillos de madera para compactarlos. Una diferencia de temperatura de hasta 65 Se deja mm de ancho alrededor de la circunferencia de la carcasa del horno., llenándolo con lana de amianto. No se permiten distorsiones en el ancho y la verticalidad del espacio..
La colocación de pendientes hechas de ladrillos de magnesita normales se realiza mediante repisas.. Sobre la mampostería del hogar., se delinea un círculo de cierto diámetro (Dependiendo de la capacidad del horno de fabricación de acero por arco eléctrico.) y a lo largo de él se coloca un anillo de borde de ladrillo de magnesita. El espacio entre el anillo y el hogar se nivela con una masa de magnesita apisonada., y la primera fila de pistas se coloca en la plataforma formada.. Las filas posteriores de colocación de pendientes se realizan superponiendo las costuras de la fila anterior., formando repisas que proporcionan un ancho determinado de la futura fila superior. La masa apisonada se apisona en el espacio de temperatura de las pendientes., superponiéndolo con la fila superior de ladrillos. Después de nivelar la cima de las pistas con polvo de magnesita., empiezan a poner las paredes.
Durante la colocación de las paredes., su espesor se reduce (hacia el arco) y a las paredes se les da una ligera pendiente (15-20 °).
Para reducir las pérdidas de calor a través de las paredes., la mampostería está aislada del marco con la lámina de amianto, arcilla refractaria o ladrillos de arcilla refractaria, y otros materiales. Para mayor comodidad en el trabajo, La lámina de amianto se pega al marco del horno con vidrio líquido..
Las paredes de la principal hornos de arco electrico están revestidos con ladrillos de magnesita y cromo-magnesita (El ladrillo Dinas en el horno principal se escoria rápidamente bajo la acción del polvo de cal., entonces esta colocación de paredes no es muy común). En las paredes de hornos de arco de alta resistencia, en lugar de mampostería refractaria en la zona superior, Los elementos refrigerados por agua se utilizan de acuerdo con ciertos requisitos. (espesor de pared del elemento 14-20 mm; consumo de agua para refrigeración 6-9 m3 por 1 m2 de área de elemento de pared; eliminación del contacto de elementos con escoria y metal.; El caudal de agua en los elementos es 2-6 EM; Los picos en la superficie deben evitar que el revestimiento refractario y el borde se deslicen.). El uso de elementos refrigerados por agua. (paneles) conduce a un ligero aumento en el consumo de energía para la fusión (arriba a 10 kWh/t, o hasta 2%), una disminución del consumo de refractarios en 50%, y un aumento de la productividad del horno de arco hasta 25%.
Se utilizaron ampliamente paredes de mampostería con marcos metálicos de repuesto.. El ladrillo que contienen encaja perfectamente sobre morteros refractarios u hormigones de las composiciones adecuadas..
La colocación de la salida se realiza sobre mortero u hormigón cromado.. Para colocar columnas, Se utilizan ladrillos de cromo-magnesita., y para arcos, Se utilizan ladrillos de periclasa-espinela.. Las columnas de la ventana de trabajo están hechas de ladrillos de periclasa y espinela.. En algunos hornos, el orificio de drenaje está formado por un tubo metálico de paredes gruesas, mientras que los huecos del revestimiento se sellan con hormigón refractario.
Simultáneamente con la colocación de las paredes., se hace el revestimiento de la canaleta de drenaje. La carcasa metálica del canalón está revestida con láminas de amianto.. La colocación de la pendiente adyacente al orificio de drenaje se realiza con ladrillos de magnesita superpuestos al canalón y garantiza su unión hermética con ladrillos de arcilla refractaria colocados en el canalón sobre un mortero de arcilla refractaria con un espesor de junta de <2 mm. La mampostería de chamota del canal se recubre con una llana con una masa de hormigón al cromo y se mezcla con una solución de sulfato de magnesio con una densidad de 1.2-1.24 gramo / cm3 hasta obtener la consistencia de una masa semiseca. La mampostería del canal se seca completamente con un quemador de gas hasta que se elimina por completo la humedad..
Para drenar el metal del horno de arco eléctrico en el cazo sin escoria, Se utilizan canalones cerrados tipo caldera y un ventanal..
Después de la finalización del ladrillo., comienzan a fabricar la capa rellena de trabajo del hogar. se realiza: 1) de polvo de magnesita sobre la resina deshidratada (89% magnesita, 10% alquitrán de hulla, y 1% paso); 2) vidrio liquido, y 3) seco. Antes de rellenar la resina, la colocación del hogar se calienta a 60-80 ° C y el polvo de magnesita – a 100 °C. La mezcla se introduce en el horno y se rellena con apisonadores neumáticos en capas de 30-40 mm. Este método de fabricar la capa de trabajo del hogar es muy laborioso., ya que va acompañado de la liberación de gases nocivos.
En la mayoría de los hornos de fabricación de acero por arco eléctrico, el llenado de la capa de trabajo del hogar se realiza en seco con polvo de magnesita que contiene 65-75% de granos con un tamaño de 0.1-4 mm, 25-35% de granos <0.1 mm, y 15% de partículas con un tamaño de <0.06 mm. antes de rellenar, el revestimiento del hogar se limpia a fondo, y la profundidad del baño se mide al nivel del umbral de la ventana de llenado y el fondo de la salida (debería ser al menos 1300 mm).
Las pistas se rellenan simultáneamente con el hogar., mientras para reducir el deslizamiento sobre el hogar, la masa de relleno se humedece. El espesor de la capa acolchada del hogar debe ser >200 mm para una profundidad de bañera de >1100 mm. La densidad del embalaje se comprueba con una varilla metálica de 4-5 m..
despues del relleno, el hogar está cubierto con chapa de hierro 3-5 mm de espesor. Para evitar daños al hogar durante el llenado, la distancia entre la cesta de llenado y el hogar no debe exceder 0.5 metro.
Reducir el tiempo de inactividad de los hornos siderúrgicos de arco eléctrico debido a reparaciones., La colocación y el embalaje del revestimiento del hogar de los hornos de arco se realizan de antemano en un marco de repuesto., mientras que el consumo de hierro de caldera para la fabricación de una carcasa de horno adicional se compensa con los ahorros obtenidos al reducir la duración de las reparaciones..
El arco del horno de arco tiene un mayor desgaste en comparación con otras partes del revestimiento.. En mayor medida (2-3 veces) la parte central del arco se desgasta, principalmente cerca de los electrodos. Se logró un aumento significativo en la durabilidad del revestimiento de la bóveda mediante el uso de elementos refrigerados por agua en la mampostería..
Para el revestimiento de bóvedas, Los ladrillos de magnesita y cromita son los más utilizados y con mucha menos frecuencia: los ladrillos dinas.. Varias fábricas extranjeras utilizan ladrillos con alto contenido de alúmina.. El arco está relleno sobre una plantilla de metal abovedada., con una cierta flecha de elevación. La cantidad de convexidad de la mampostería de la bóveda depende del material del revestimiento.. La relación de la altura del bulto. (pluma de elevación) al diámetro del arco es 1:12 para dinas, y 1:10 para cromita de magnesita. La plantilla tiene huecos para orificios de electrodos en la mampostería y abrazaderas para una instalación precisa del marco abovedado.. Con la correcta colocación del marco sobre la plantilla y la correspondencia de los orificios en la mampostería del techo con la ubicación de los electrodos., la lanza de oxigeno, y el escape de gases en el horno, Se obtiene un importante ahorro de tiempo al sustituir el techo por un revestimiento desgastado y, además, un aumento en la vida útil del nuevo techo.
Dependiendo de la capacidad del horno siderúrgico de arco eléctrico., condiciones de servicio, y características de desgaste del revestimiento refractario de las bóvedas, Se utilizan cuatro métodos de colocación.: arqueado, sector-arqueado, sector y combinado (anular en la periferia, y sector en el centro). La mampostería arqueada se utiliza en hornos de pequeña capacidad.. El más común es la mampostería de arcos sectoriales.. Se realiza con ladrillos perfilados.. Al principio, por el medio de la bóveda, generalmente dos ladrillos de ancho, se presenta un enorme arco, al cual se lleva otro arco en ángulo recto. Los sectores entre los arcos se rellenan con ladrillos en una secuencia determinada..
