Convertidor Siderurgia
La fabricación de acero por convertidor es un proceso de fabricación de acero que utiliza metal caliente, chatarra de acero y ferroaleaciones como principales materias primas. No depende de fuentes de energía externas, sino que utiliza el calor físico del propio hierro fundido y el calor generado por reacciones químicas entre los componentes del hierro líquido para completar el proceso de fabricación de acero en el convertidor. Los convertidores se clasifican según su revestimiento refractario en ácidos o básicos; por la ubicación del gas que sopla hacia el horno: soplado superior-, soplado inferior-o soplado-lateral; y por el tipo de gas utilizado como convertidores de aire o convertidores de oxígeno. Los convertidores de oxígeno básico-de soplado superior-y combinados de soplado superior-inferior son los equipos de fabricación de acero más utilizados debido a su rápida velocidad de producción, gran rendimiento, alto rendimiento de horno único-, bajo costo y baja inversión. Los convertidores se utilizan principalmente para producir acero al carbono, acero aleado y para fundir cobre y níquel.
Convertidor de materias primas siderúrgicas
Las materias primas para la fabricación de acero convertidor se dividen en materiales metálicos, materiales no-metálicos y gases. Los materiales metálicos incluyen metal caliente, chatarra de acero y ferroaleaciones. Los materiales no-metálicos incluyen agentes formadores de escoria-, fundentes y refrigerantes. Los gases incluyen oxígeno, nitrógeno, argón, dióxido de carbono, etc. Se agregan materiales no metálicos durante el proceso de fabricación de acero del convertidor para eliminar impurezas como fósforo y azufre y controlar la temperatura del proceso. Incluyen principalmente agentes formadores de escoria-(cal, dolomita), fundentes (espato flúor, cascarilla de laminación), refrigerantes (mineral de hierro, piedra caliza, chatarra de acero), carburadores y combustibles (coque, grafito, carbón, petróleo pesado).
Calidad del producto siderúrgico del convertidor
Variedades y calidad del acero convertidor soplado Top-de oxígeno básico
Los gases y las inclusiones en el acero son los principales indicadores para evaluar la calidad metalúrgica del acero. En la fabricación de acero con convertidor de soplado superior-de oxígeno básico, la velocidad de reacción es rápida y la ebullición es intensa, por lo que los contenidos de H, N y O en el acero son relativamente bajos: [H] es (3–5) × 10⁻⁴%, [N] es (20–40) × 10⁻⁴%, y [O] en acero con bajo-carbono es 0,06%–0,10%. Las inclusiones están relacionadas con operaciones de desoxidación y solidificación. Un factor importante que afecta el contenido de nitrógeno del acero convertidor de soplado superior-es la pureza del oxígeno, como se puede ver en los datos de la Tabla 4. Por lo tanto, el oxígeno utilizado para la fabricación de acero convertidor debe tener más del 99 % de oxígeno puro.
El acero con bajo contenido de carbono-es el principal producto de la fabricación de acero convertidor. Debido a que el convertidor se descarbura rápidamente y el contenido de gas en el acero es bajo, el acero tiene buena plasticidad y plasticidad a baja-temperatura, así como excelentes propiedades de embutición profunda y soldadura. El acero convertidor utilizado para producir láminas laminadas en caliente-, láminas laminadas en frío-, láminas galvanizadas, láminas para automóviles, secciones conformadas en frío-, alambrón blando con bajo-carbono, etc., todos exhiben un buen rendimiento.
Aunque existen algunas dificultades para fundir acero de medio- y alto-carbono en convertidores, aún se puede garantizar la calidad del acero. Se han utilizado ampliamente diversos aceros estructurales, aceros para cojinetes, alambrón duro, etc., fabricados a partir de acero convertidor. Las dificultades para fundir acero con alto contenido de carbono-son el control del carbono y la desfosforización. Cuando C > 0,2%, es difícil controlar el carbono con precisión mediante la experiencia. Si hay una sublanza disponible, se puede utilizar para el control; sin una sublanza, se requiere un análisis rápido en el frente del horno, lo que provoca retrasos. El punto final-(FeO) en el acero con alto-carbono es bajo y el tiempo de desfosforización es corto. Por lo tanto, se requiere una operación de escoria doble-, es decir, extraer la escoria inicial al comienzo del período de descarburación para eliminar el fósforo que ha entrado en la escoria en la etapa inicial. Sin embargo, la operación de doble escoria-perde una gran cantidad de calor y hierro en la escoria y no debe usarse a menos que sea absolutamente necesario. El método de cementación es otro método de operación para fundir acero de medio- y alto-carbono. En este caso, la operación de soplado es la misma que para el acero con bajo contenido de carbono, pero se agrega carburador en la cuchara para aumentar el contenido de carbono al nivel requerido. Los carburadores son coque, coque de petróleo, etc. La pequeña cantidad de carburación para acero de medio -carbono es fácil de lograr. Para el acero con alto contenido de carbono, la carburación debe estar bien controlada, pero la calidad del acero para rieles, alambrón duro, etc., puede cumplir con los requisitos cuando se funde mediante el método de carburación.
No existen dificultades especiales al fundir acero de baja-aleación en convertidores. Al fundir acero aleado, es necesario agregar una gran cantidad de ferroaleaciones a la cuchara para la aleación, lo que reduce la temperatura del acero. Un aumento excesivo de la temperatura de extracción afecta negativamente a la desfosforización. Por lo tanto, la fundición del acero aleado debe combinarse con el refinado secundario, utilizando un horno de cuchara para completar la aleación. Además, a medida que los requisitos para controlar la composición del acero se vuelven cada vez más estrictos, para reducir las fluctuaciones en las propiedades del acero, cuanto más estrecho sea el rango de composición, mejor. Esto también requiere-un ajuste fino de la composición de la aleación durante el refinado en cuchara.
Todavía existen dificultades para fundir acero ultra{0}}bajo-carbono (C < 0,03 %) en convertidores de primera-soplado. En primer lugar, porque por debajo del contenido crítico de carbono, la velocidad de descarburación disminuye y la agitación del baño se debilita. La intensificación del suministro de oxígeno sólo promueve la oxidación del hierro en lugar de la eliminación de carbono. En segundo lugar, [%C] × [%O]=0.0025. Cuando [%C]=0.01%, [%O]=0.25%, que ya es la concentración saturada de [O]. Es decir, 0,01% C es el límite teórico de descarburación. Para descarburar aún más, se debe reducir la presión parcial de CO en la fase gaseosa, lo que requiere el uso de métodos de refinación secundaria.
