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Afino del acero: Hornos de afino LD

Cristina Castro Herrero

El afino del acero consiste en una serie de procesos que tienen como objeto purificar el arrabio obtenido en el alto horno, que es un producto de hierro fundido formado por una gran cantidad de impurezas y con un alto contenido en carbono, y a partir de él conseguir un acero con las especificaciones deseadas.

El proceso LDcomenzó a desarrollarse a mediados del siglo XX, desplazando prácticamente procedimientos como el Bessemer, Thomas y Martin-Siemens, ocupando actualmente el primer lugar en la producción mundial del acero.

La novedad de este proceso radicaba en la utilización de oxígeno puro (99%) en lugar de la corriente de aire que usaban los métodos anteriores. Esta operación fue realizada por primera vez conéxito en 1948 por Robert Durrer, profesor del Instituto de Siderurgia de la Escuela Politécnica de Berlín, y un antiguo alumno suyo, Heinrich Hellbrugge.

Sin embargo, el desgaste que sufría el revestimiento refractario del horno y el alto precio del oxígeno en aquella época, hicieron que no fuera hasta después de la Segunda Guerra Mundial cuando en las proximidades de dos ciudades austriacas,Linz y Donawitz, a las que debe precisamente su nombre, el proceso LD pudo confirmar los éxitos obtenidos anteriormente.

Las partes de las que consta un convertidor LD son las siguientes:

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Figura1. Partes convertidor LD Figura 2. Vista aumentada parte 1

1. Convertidor propiamente dicho, que a su vez está formado por:1. Una parte superior troncocónica, donde está situada la boca del convertidor.
2. Zona central cilíndrica.
3. Fondo fijo del convertidor.
4. Piquera o agujero de colada.
2. Apoyos fijos donde descansan los cojinetes y el conjunto del convertidor.
3. Los cojinetes para el giro del convertidor.
4. Mecanismo de giro.
5. Lanza de soplado del oxígeno. Estáconstituida por un tubo de acero terminado en una boquilla de cobre sometida a una fuerte refrigeración mediante agua. Actualmente las lanzas tienen tres o cuatro orificios de salida. El oxígeno se suele soplar a una presión de 10 atm y la altura de la lanza varía entre 2 m al comienzo del proceso y 1 m al final.
6. Depósitos de almacenamiento de materiales auxiliares (ferroaleantes) ydispositivos de carga.
7. Campana de captación de humos e instalaciones de enfriamiento y depuración.
8. Caseta de mandos donde se realiza la maniobra.

Los convertidores LD se construyen con chapas de acero de 30-50 mm de espesor y en la zona central suelen llevar un anillo metálico para su refuerzo. El mecanismo de giro permite 360º, por lo que en cada momento el convertidor puede adoptar laposición adecuada dependiendo de la operación que se esté realizando.

La capacidad varía entre 30-300 t y el volumen del convertidor actualmente es de 0.6 m3/t en el que el arrabio suele ocupar 1/5 de éste.

En cuanto al interior del convertidor LD es importante señalar que está hecho de un material refractario básico formado por ladrillos de magnesia (MgO) recubierta por una mezcla dedolomina CaMg(CO3)2 y magnesia aglomerada con alquitrán. El espesor varía de 250 a 800 mm. La escoria en este proceso también ha de ser básica, de ahí que se añadan componentes como cal (CaO), óxido de magnesio (MgO) u óxido de manganeso (MnO).

El funcionamiento del convertidor LD es el siguiente:

1. El horno se inclina desde su posición vertical y se hace la carga de la chatarra, después delhierro fundido y se vuelve a enderezar.
2. Se baja la lanza y se inyecta un flujo de oxígeno sobre la carga.
3. A continuación comienza la oxidación de las impurezas en el siguiente orden: en los primeros minutos del soplado se oxida el silicio (Si) y casi al mismo tiempo el manganeso (Mn). Después ocurrirá con el carbono (C), y por último con el fósforo (P), que es el que más tiempo...
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