Tipos y procesos de refinamiento secundario

Tipos y procesos de refinación secundaria

La refinación secundaria abarca procesos críticos realizados después de la fabricación de acero primaria (en un BOF o EAF) para lograr un control preciso de la química, la temperatura y la limpieza.Los objetivos principales incluyen la desulfuración profunda y la desfosforación..

I. Desfosforado de acero fundido

Si bien los convertidores modernos pueden alcanzar niveles de fósforo de 40-100 ppm, esto depende en gran medida del contenido inicial de silicio y fósforo del metal caliente.La desfosforlización efectiva requiere la formación de P2O5 y su fijación en una escoria básicaLas prácticas avanzadas actuales se centran en minimizar el volumen de escoria en la etapa final del convertidor.

Tratamiento previo de los metales en caliente (desfosforado): estrategia muy popular, especialmente en Japón.Consiste en desciliconizar y desfosforizar el metal caliente en un recipiente separado o en una operación de conversión inicial antes de la carga principal del convertidorEsto permite que el convertidor principal funcione con entradas de silicio ultrabajas, lo que permite un soplado eficiente "menos escoria" o "libre de escoria".

Proceso de conversión de dos etapas (duplex): Este método utiliza dos etapas de conversión:

1El primer convertidor realiza la desciliconización y la desfosforización.

2La escoria de la primera etapa se elimina por completo ("slag-off").

3El metal semirafinado se descarbura y termina en el segundo convertidor.

Al evitar la reversión del fósforo de la escoria, este proceso puede lograr niveles de fósforo al final del soplo tan bajos como 30 ppm.

El papel del refino secundario: El contenido final de fósforo está influenciado por las prácticas de extracción y las etapas posteriores.Cualquier traslado de escoria durante el aprovechamiento puede conducir a la reversión del fósforo a medida que se reduce la P2O5 en la escoriaAdemás, la adición de aleaciones que contienen fósforo (por ejemplo, algunos grados de ferro-manganeso) puede aumentar el fósforo.el fósforo del producto final es aproximadamente 10 ppm superior al punto final del convertidor.

La refinería avanzada de cucharas para el fósforo ultrabajo: Utilizando unHorno de cucharaEl convertidor de fosfato de escoria (LF) con prácticas de escoria especializadas permite un fósforo final aún menor.La energía térmica necesaria se suministra entonces por recalentamiento de arco en la LF bajo controlLos modelos muestran que con una escoria optimizada (por ejemplo, ~ 18% FeO, 0.4% P2O5) y un aprovechamiento controlado, se puede lograr un acero con ~ 20 ppm de fósforo.

II. Desulfuración

La desulfuración en la fabricación de acero integrada se produce en tres etapas: desulfuración de metal caliente, desulfuración limitada en el convertidor y desulfuración de cucharilla durante la refinación secundaria.

Desulfuración de metales calientes: se logra inyectando reactivos como carburo de calcio, magnesio o mezclas de cal y magnesio en la cuchara de hierro. Esto puede reducir el azufre a niveles muy bajos (por ejemplo, 20 ppm),dependiendo del consumo de reactivo.

Desulfuración en cuchara (etapa clave): Para una desulfuración profunda eficiente en la cuchara, tres condiciones son primordiales:

1Condiciones de reducción fuertes: Se debe añadir suficiente aluminio para desoxidar el acero a fondo, creando un potencial de oxígeno bajo.

2El "grado de saturación de la cal" es un parámetro clave:

=1: La escoria está saturada de CaO (óptima para una alta actividad de CaO).

< 1: La escoria es insaturada, líquida, pero con menor actividad de CaO, lo que reduce la eficiencia.

> 1: La escoria es sobresaturada, heterogénea y menos reactiva.

3- Agitación intensiva: el acero fundido debe ser agitado violentamente (mediante burbujas de argón) para garantizar un fuerte contacto de escoria y metal y condiciones cinéticas para la reacción.

En condiciones óptimas (escoria saturada de CaO + agitación intensa), las tasas de desulfuración pueden alcanzar el 95%.

Complejidades durante la agitación: La agitación intensa de la cuchara desencadena otras reacciones simultáneas:

Reducción del SiO2 en la escoria por [Al] disuelto, aumentando el contenido de silicio del acero.

Reoxidación del aluminio por aire.

Reducción del MnO de la escoria, con un ligero aumento del contenido de manganeso.

El aumento del contenido de silicio es particularmente perjudicial para la producción de aceros con bajo contenido de silicio (por ejemplo, para tiras delgadas) y puede obstaculizar la desulfuración.

Estrategia integrada de desulfuración: para alcanzar un nivel de azufre muy bajo (por ejemplo, < 20 ppm) se requiere un enfoque integrado:

La desulfuración en metal caliente debe alcanzar una eficiencia de ~ 75%, reduciendo el azufre a < 30 ppm.

La desulfuración de cucharas debe realizarse a una eficiencia elevada (> 90%); si la eficiencia de desulfuración de cucharas es baja (por ejemplo, 35%),La desulfuración de metal caliente debe ser aún más agresiva para alcanzar un punto de partida de ~ 30 ppm S para alcanzar un objetivo final de ~ 50 ppm.

Para un objetivo final de ~ 100 ppm S, el pretratamiento de metales calientes generalmente necesita reducir el azufre a ~ 150 ppm.

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