El principio de la fabricación de acero es utilizar oxígeno u óxidos de hierro para eliminar el exceso de carbono y otras impurezas contenidas en el arrabio y convertirlo en gas o escoria en condiciones de alta temperatura.
Los métodos de fabricación de acero generalmente se pueden dividir en tres métodos: fabricación de acero por convertidor, fabricación de acero en hogar abierto y fabricación de acero en horno eléctrico. Se introducen respectivamente los siguientes:
1. Método de fabricación de acero por convertidor: El oxidante utilizado en este método de fabricación de acero es el oxígeno. Sople aire en el arrabio fundido para oxidar impurezas como el silicio y el manganeso. Durante el proceso de oxidación se libera una gran cantidad de calor (un 1% de silicio puede aumentar la temperatura del arrabio en 200 grados Celsius), que puede alcanzar una temperatura suficientemente alta en el horno. Por lo tanto, la fabricación de acero por convertidor no requiere el uso de combustible adicional.
La fabricación del acero por convertidor se realiza en un convertidor. La forma del convertidor es como una pera, con ladrillos refractarios en la pared interior y muchos pequeños orificios (tobera) en el costado del horno. El aire comprimido ingresa al horno a través de estos pequeños orificios, que también se denominan laterales. -convertidor soplado. Al principio, el convertidor está horizontal, se inyecta arrabio líquido a 1300 grados Celsius y se le añade una cierta cantidad de cal viva, luego se sopla aire y se gira el convertidor para que quede en posición vertical. En este momento, la superficie del arrabio líquido reacciona violentamente, provocando que el hierro, el silicio y el manganeso se oxiden (FeO, SiO2, MnO) para formar escoria. El efecto de convección del acero fundido y la escoria se utiliza para difundir la reacción. en todo el horno. Después de unos minutos, cuando solo queda una pequeña cantidad de silicio y manganeso en el acero fundido, el carbono comienza a oxidarse generando monóxido de carbono (exotérmico) y provocando que el acero fundido hierva violentamente. Una enorme llama apareció en la boca del horno debido a la quema del monóxido de carbono que se desbordaba. Finalmente, el fósforo también se oxida y forma fosfato ferroso. El fosfato ferroso reacciona con la cal viva para formar fosfato de calcio estable y sulfuro de calcio, que juntos se convierten en escoria.
Cuando el fósforo y el azufre disminuyen gradualmente, la llama retrocede y aparece un vapor marrón de óxido férrico en la boca del horno, indica que el acero ha sido elaborado. En este momento, se debe detener la explosión inmediatamente, se debe girar el convertidor a una posición horizontal, se debe verter el acero fundido en la cuchara de acero fundido y se debe agregar desoxidante para la desoxidación. Todo el proceso sólo lleva unos 15 minutos. Si el aire se sopla desde el fondo del horno, se trata de un convertidor de bajo flujo.
Con el desarrollo de la tecnología de producción de oxígeno, ahora se utilizan comúnmente convertidores de oxígeno de soplado superior (también convertidores de soplado lateral). Este tipo de convertidor sopla oxígeno puro industrial a alta presión y la reacción es más violenta, lo que puede mejorar aún más la eficiencia de la producción y la calidad del acero.
2. El método de fabricación de acero de hogar abierto (el método de fabricación de acero de hogar abierto también se llama método Martin, que ahora ha sido eliminado): el aire introducido en el oxidante utilizado en la fabricación de acero de hogar abierto y los óxidos de la carga (chatarra, chatarra de acero, mineral de hierro). El calor necesario para la reacción se obtiene quemando combustible gaseoso (gas de alto horno, gas productor) o combustible líquido (petróleo pesado).
El hogar de un horno de solera abierta es una cubeta fabricada con ladrillos refractarios, que está cubierta por un techo del horno fabricado con ladrillos refractarios. Hay un puerto de carga en la pared frontal del horno de hogar abierto, y la máquina de carga carga los materiales del horno desde aquí. Cierre la puerta de ladrillos refractarios mientras funde. Hay quemadores en ambos extremos del horno y cada quemador tiene dos orificios para introducir combustible y aire caliente, o para guiar el gas del horno desde el horno.
Las materias primas utilizadas en la siderurgia a solera abierta son chatarra de acero, chatarra de hierro, mineral de hierro y disolventes (piedra caliza y cal viva). Cuando comienza la fundición, el combustible se quema en la superficie del combustible cuando encuentra el aire caliente introducido, con temperaturas de hasta 1800 grados Celsius. El calor se transfiere directamente de la llama a la carga, lo que hace que la carga se derrita rápidamente (el punto de fusión del hierro es de 1535 grados Celsius y el del acero es ligeramente inferior). Al mismo tiempo, parte del arrabio fundido genera óxido ferroso, y las impurezas de silicio y manganeso del arrabio son oxidadas por el óxido ferroso y se convierten en escoria. Debido a que hay un exceso de piedra caliza en el horno, las impurezas como el fósforo y el azufre generan fosfato de calcio y sulfuro de calcio y se convierten en escoria. En segundo lugar, el carbono también se oxida, produciendo monóxido de carbono que emerge del metal fundido como si el metal estuviera hirviendo.
Cuando la reacción esté a punto de completarse, añadir desoxidante y retirar la escoria periódicamente. Cuando la fundición está a punto de completarse, es necesario comprobar si la composición del acero cumple con los requisitos basándose en el análisis previo al horno (utilizando un método de análisis rápido, que se puede completar en unos minutos). El acero de fundición de tecnecio fluye desde el grifo de acero a una cuchara de acero fundido y luego se vierte desde la cuchara fundida a un molde para convertirlo en productos o lingotes de acero.
Para aumentar la temperatura del horno es necesario precalentar el combustible gaseoso en el regenerador.
No solo se puede agregar arrabio líquido al hogar abierto, sino que también se puede agregar arrabio sólido, chatarra y mineral de hierro después del pellizco. Además, si se utiliza aire enriquecido con un 30% de oxígeno para soplar aire en el horno de hogar abierto y al mismo tiempo se sopla oxígeno al metal fundido, la productividad se puede aumentar en un 80% y el tiempo de fundición se puede acortar en De 2 a 4 horas, y se puede ahorrar combustible y aire enriquecido con oxígeno. Tampoco es necesario precalentar.
3. Método de fabricación de acero en horno eléctrico: El acero también se puede fundir en un horno eléctrico que utiliza electricidad como fuente de calor. El uso de hornos eléctricos para fabricar acero puede producir acero aleado de alta calidad. Existen muchos tipos de hornos eléctricos, y el más utilizado es el horno de arco eléctrico.
En la actualidad, la producción de acero de hogar abierto se ha eliminado básicamente en mi país. En 2006, la proporción de producción de acero con convertidores en mi país era del 85% y la proporción de producción de acero en hornos eléctricos era del 15%.
Se puede concluir del proceso de fundición de acero que la fabricación de acero en hornos eléctricos utiliza principalmente chatarra de acero como materia prima y consume menos arrabio, por lo que ya no se necesita una gran cantidad de coque. , el convertidor todavía se utiliza cuando se utiliza principalmente la fabricación de acero, se requiere una gran cantidad de arrabio, por lo que la cantidad de carbón consumida sigue siendo grande.
(Centro de Comercio de Carbón del Noreste Asiático)