ES2934857T3 - Método para refinar metal fundido utilizando un convertidor - Google Patents

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ES2934857T3 ES19704797T ES19704797T ES2934857T3 ES 2934857 T3 ES2934857 T3 ES 2934857T3 ES 19704797 T ES19704797 T ES 19704797T ES 19704797 T ES19704797 T ES 19704797T ES 2934857 T3 ES2934857 T3 ES 2934857T3
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Hans-Jürgen Odenthal
Fabian Krause
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Abstract

Se proporciona un método para refinar metal fundido utilizando un convertidor que comprende al menos una boquilla de pared lateral montada en una pared lateral del convertidor. El método comprende los siguientes pasos: formar un baño de metal fundido en el interior del convertidor; soplar una mezcla de un gas portador esencialmente libre de oxígeno y material en polvo sobre y dentro de una escoria formada al menos parcialmente en la superficie del baño de metal fundido usando al menos una boquilla de pared lateral. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Método para refinar metal fundido utilizando un convertidor
1. Campo de la invención
La presente invención se refiere a un método para refinar metal fundido usando un convertidor, por ejemplo, un método de fabricación de acero de convertidor para producir acero a partir de hierro fundido.
2. Antecedentes técnicos
El proceso Linz-Donauwitz (también conocido como proceso de fabricación de acero con oxígeno básico o proceso de conversión de oxígeno) es un proceso de fabricación de acero en el que el oxígeno se sopla sobre la superficie de hierro fundido rico en carbono (baño de hierro) en un convertidor. Para iniciar el proceso, se introduce arrabio fundido en un convertidor de fabricación de acero, por ejemplo, de un alto horno, para formar un baño de metal fundido. Se conocen convertidores adecuados en la técnica, su diseño que se basa, por ejemplo, en un convertidor de Bessemer. El convertidor se puede formar como un recipiente metalúrgico como, por ejemplo, se divulga en la especificación de patente de GB 1 276 029. Como se describe en este, un convertidor puede ser un recipiente metalúrgico, que se puede sostener usando, por ejemplo, un anillo de soporte circundante que tiene dos muñones que definen un eje pivotante horizontal alrededor del cual el convertidor se puede hacer girar desde una orientación vertical en la que el proceso de fabricación de acero se lleva a cabo en una orientación inclinada para verter o descargar el acero fuera del convertidor.
Para refinar el hierro fundido, el oxígeno, generalmente oxígeno de alta pureza, se sopla a alta presión y a velocidad supersónica en y dentro de la superficie del baño de hierro generalmente a través de una lanza enfriada por agua que comprende una o más boquillas en su punta. El oxígeno enciende el carbono disuelto en el metal fundido para formar monóxido de carbono y dióxido de carbono, reduciendo así el contenido de carbono del metal fundido. Los flujos, en particular agentes de desfosforación, tal como, por ejemplo, cal quemada se introducen en el recipiente para formar escoria y para absorber impurezas (que incluyen fósforo) durante el proceso de fabricación de acero. También se pueden añadir agentes que contienen óxido de magnesio (MgO) para proteger un revestimiento convertidor interno. El soplado del oxígeno sobre y dentro del metal fundido agita el metal fundido de modo que el metal y los fundentes pueden formar una emulsión que facilita el proceso de refinación.
Sin embargo, durante el proceso, el soplado de oxígeno en el hierro fundido también da como resultado una formación de óxido de hierro en la escoria. El hierro oxidado se pierde para el proceso de refinación que reduce el rendimiento final del acero. Al describir la tecnología donde la mayoría del oxígeno se sopla sobre la superficie de metal fundido en tanto que el oxígeno restante se introduce en el metal fundido desde abajo, la patente europea EP 0030360 B2 divulga un método que permite lograr acero de bajo contenido de carbono sin incrementar las pérdidas de hierro en la escoria. De acuerdo con esta patente, el oxígeno se sopla sobre la superficie del metal fundido usando una lanza enfriada por agua en combinación con toberas de pared lateral colocadas dentro de una porción superior del convertidor por encima del eje giratorio del convertidor horizontal. Se puede introducir cal en polvo con el oxígeno en la superficie de baño además de cal en polvo introducida a través de toberas desde abajo.
Sin embargo, se encontró que, en particular, el uso de una disposición de boquilla dentro de una porción superior del convertidor para soplar oxígeno y cal en polvo además de oxígeno soplado de una lanza vertical no produjo resultados óptimos en términos de pérdidas de polvo de cal. Además, se encontró que un sistema que utilizaba las combinaciones sugeridas de boquillas de pared lateral y lanza enfriada por agua requería mecanismos de control complejos.
Un inconveniente que se puede asociar con un uso de cal en polvo es una pérdida posiblemente grande de la cal como polvo de convertidor, por ejemplo, a los sistemas de planta de limpieza de gases. Esto puede ser un problema menor para los polvos de cal de mayor tamaño de grano o para la cal a granel. Sin embargo, la cal a granel se puede disolver de manera menos eficiente, y se encontró que la cal a granel, en particular, no se puede disolver en una escoria espumosa. Aunque una escoria espumosa puede ser ventajosa para los procesos de refinación ya que una cantidad de gotas de metal que residen en la escoria está al máximo durante la formación de espuma (que da como resultado una alta tasa de descarburación), solo parece posible la desfosforación cuando se utiliza cal a granel.
La patente GB 2011 477 A divulga un método para refinar metal fundido usando un convertidor que comprende al menos una boquilla de pared lateral montada en una pared lateral del convertidor. Además, se forma un baño de metal fundido dentro del convertidor y una mezcla de un gas portador esencial libre de oxígeno, y un material en polvo se sopla sobre y en una escoria formada al menos parcialmente en la superficie del baño de metal fundido usando la por lo menos una boquilla de pared lateral. En el caso de un convertidor de soplado superior o un convertidor de soplado combinado, una desventaja del método divulgado es que el material en polvo se sopla en el punto caliente del convertidor y, por lo tanto, incrementa la pérdida del polvo al sistema de desempolvado.
Por lo tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar un método para refinar metal fundido usando un convertidor de soplado superior o de soplado combinado donde en particular el carbono y/o fósforo se elimina de manera eficiente del metal fundido, preferentemente hierro, por lo que el método permite un uso eficiente de materiales sólidos, en particular de agentes de desfosforación, introducidos en el convertidor. Un objeto adicional de la presente invención es evitar mecanismos de control complejos para introducir oxígeno y materiales sólidos en un convertidor metalúrgico.
3. Breve descripción de la invención
Estos y otros objetos, que se hacen evidentes tras la lectura de la siguiente descripción, se resuelven mediante un método para refinar metal fundido de acuerdo con la reivindicación 1.
De acuerdo con la invención, se proporciona un método para refinar metal fundido, preferentemente hierro fundido, por ejemplo, arrabio fundido, usando un convertidor, por ejemplo, un horno metalúrgico, por ejemplo, para fabricar acero a partir de arrabio fundido.
El convertidor es un convertidor de soplado superior que incluye al menos una boquilla superior montada en una lanza superior para soplar oxígeno en un baño de metal fundido. En otras palabras, al menos una boquilla superior se asigna de forma móvil a una pared superior del convertidor. Preferentemente, la por lo menos una boquilla superior se monta de forma movible en una dirección vertical al convertidor y se incluye en una lanza vertical, preferentemente enfriada por agua. La lanza vertical en sí misma se puede montar de forma móvil en el convertidor y se puede mover a través de una abertura correspondiente formada en la pared superior del convertidor.
Además, el convertidor también puede ser, por ejemplo, un convertidor de soplado combinado donde el oxígeno se puede soplar parcialmente en el baño fundido a través de toberas inferiores, en tanto que el oxígeno adicional se sopla en el baño de metal fundido desde arriba a través de una lanza superior. Por lo tanto, en una realización preferida, el convertidor puede ser un convertidor de soplado combinado que incluye al menos una boquilla inferior y al menos una boquilla superior.
De acuerdo con la invención, el convertidor comprende además al menos una boquilla de pared lateral montada en una pared lateral del convertidor más baja en una dirección vertical que un eje pivotante horizontal del convertidor, cuando el convertidor está en una orientación vertical y el método comprende un paso de formación de un baño de metal fundido dentro del convertidor. Por ejemplo, con este fin, el hierro fundido se puede cargar en el convertidor directamente o después de un paso de pretratamiento adecuado de un alto horno. De acuerdo con el convertidor de soplado superior de la invención, el método comprende soplar gas oxígeno sobre una superficie del baño de metal fundido usando la por lo menos una boquilla superior. Además, en el caso de un convertidor de soplado combinado, el método puede comprender soplar gas oxígeno desde al menos una boquilla inferior o tobera en el baño de metal fundido desde abajo. El gas oxígeno puede ser oxígeno de alta pureza y se puede soplar en el baño de metal fundido a alta presión (por ejemplo, entre 200 y 2000 kilopascal) a velocidades supersónicas. Al reaccionar con el carbono incluido en el baño de metal fundido para producir óxidos de carbono, soplar el gas oxígeno en la superficie del baño proporciona el efecto de eliminar el carbono del metal fundido.
Un proceso de refinación de hierro o fabricación de acero que utiliza el convertidor de acuerdo con la invención implica la formación de una escoria en la superficie de un baño de metal fundido. La escoria se puede formar, por ejemplo, usando flujos alimentados en el convertidor para absorber impurezas durante el proceso. El convertidor que es un convertidor de soplado superior, la escoria se puede, por ejemplo, formar principalmente aparte de una zona de punto caliente donde el gas oxígeno de la por lo menos una boquilla superior incide en la superficie del baño de metal fundido. Por ejemplo, como resultado de una alta energía cinética transportada por la corriente de oxígeno que incide en la superficie del baño de metal en este ejemplo de caso, la escoria y el metal fundido se pueden mezclar formando una emulsión de escoria/metal posiblemente sobre una capa de escoria.
De acuerdo con la invención, el método comprende además soplar una mezcla de un gas portador y material en polvo sobre y hacia abajo en la escoria (y/o la emulsión de escoria/metal) formada al menos parcialmente en la superficie del baño de metal fundido usando la por lo menos una boquilla de pared lateral. En otras palabras, la boquilla de pared lateral se monta preferentemente en una pared lateral respectiva del convertidor de modo que la mezcla de gas portador y material en polvo se inyecta principalmente en la escoria y/o en una emulsión de escoria/metal, preferentemente evitando la zona de punto caliente en el caso de un convertidor de soplado superior o de soplado combinado.
La escoria es la zona de reacción para el material en polvo, por ejemplo, un agente en polvo, en particular para cal en polvo, por lo que se puede incrementar la eficiencia en el uso de materiales de entrada sólidos en el convertidor. Inyectando directamente un material en polvo en la escoria o en la emulsión de escoria/metal por medio de las boquillas de pared lateral, se puede lograr una alta reactividad y, por lo tanto, un uso eficiente. Preferentemente, el material en polvo comprende un agente de desfosforación seleccionado de un grupo que incluye polvo de cal, óxido de calcio (CaO) y polvo de 2CaO.SiO2 se puede inyectar directamente en la zona de reacción, es decir, la escoria, que da como resultado una alta reactividad en particular en términos de disolución continua eficiente del agente y desfosforación eficiente del metal fundido. En particular, el polvo de 2CaO.SiO2 puede, en una realización preferida, tener un tamaño de grano o partícula igual o menor que 2 mm, preferentemente entre 20 y 50 |jm. Resultó que el polvo de 2CaO.SiO2 puede disolver ventajosamente P2O5 en forma sólida y, por lo tanto, incrementar la capacidad de fósforo en la escoria, lo que conduce a una alta eficiencia de desfosforación. Ventajosamente, el uso de estos agentes de desfosforación puede permitir que, por ejemplo, se pueda evitar el uso de grandes cantidades de cal gruesa con gran tamaño de grano. En particular, se ha encontrado que evitar el uso de cal a granel es ventajoso para un proceso de fabricación de acero, ya que la cal a granel generalmente se disuelve solo lentamente, y las partes no disueltas pueden permanecer incluso después del final del proceso.
Las boquillas de pared lateral pueden proporcionar la siguiente ventaja adicional. Por ejemplo, cuando el oxígeno se sopla a través de toberas inferiores en el caso de un convertidor de soplado combinado en el baño de metal fundido, la cantidad de escoria producida generalmente es mucho menor que en el caso de un convertidor de soplado superior. Esto da como resultado una menor pérdida de hierro en comparación con el caso de un convertidor de soplado superior, sin embargo, también a una disolución limitada de cal sólida y, por lo tanto, una desfosforación insuficiente.
En caso de que el convertidor se proporcione con boquillas en su parte inferior, además de una lanza superior con boquillas superiores, el método puede comprender preferentemente además soplar una mezcla de un gas portador esencialmente libre de oxígeno y el material en polvo en el baño de metal fundido desde debajo del baño de metal fundido usando la por lo menos una boquilla inferior. El soplado de un gas desde abajo hacia el baño de metal ayuda a agitar el baño y, por lo tanto, facilita el proceso de refinación. Proporcionar material en polvo adicionalmente desde abajo incrementa la velocidad de inyección total del material en polvo sin introducir carga adicional en la por lo menos una boquilla de pared lateral.
De acuerdo con la invención, el gas portador (preferentemente todo el gas de la por lo menos una boquilla de pared lateral) está esencialmente libre de oxígeno (O). En otras palabras, el gas portador no comprende oxígeno hasta una contaminación de oxígeno tolerable, por ejemplo, una concentración de oxígeno residual, por ejemplo, por debajo de 1%, por ejemplo, por debajo de 0,1%, por ejemplo, por debajo de 0,01% (en peso). Preferentemente, el gas portador es un gas inerte, preferentemente libre de oxígeno. El gas inerte se puede seleccionar, por ejemplo, del grupo de gases nobles y es preferentemente argón (Ar). De manera alternativa, o además, el gas portador puede comprender nitrógeno (N), que es preferentemente libre de oxígeno. Resultó que el uso de un gas portador libre de oxígeno es ventajoso ya que, por lo tanto, el sistema general requiere un control menos complejo. Por ejemplo, en el caso de un convertidor de soplado superior, la introducción de oxígeno solo (o principalmente) a través de la por lo menos una boquilla superior, montada en una lanza vertical, evita la necesidad de sincronizar las velocidades de soplado de oxígeno entre la por lo menos una boquilla superior y la por lo menos una boquilla de pared lateral. Un efecto similar se puede lograr al usar la boquilla de pared lateral en los casos de un convertidor de soplado combinado. La por lo menos una boquilla de pared lateral se monta en la pared lateral a una altura en una dirección vertical, la altura que es más baja que un eje pivotante horizontal del convertidor, cuando el convertidor está en una orientación vertical. Soplar la mezcla del gas portador esencialmente libre de oxígeno y el material en polvo comprende soplar la mezcla del gas portador esencialmente libre de oxígeno y el material en polvo hacia abajo en la escoria.
En otras palabras, cuando el convertidor no se inclina, por ejemplo, durante el proceso de fabricación de acero, la por lo menos una boquilla de pared lateral se monta en la pared lateral del convertidor debajo del eje giratorio, definido por ejemplo, por los muñones alrededor de los cuales el convertidor se puede inclinar. Por lo tanto, la por lo menos una boquilla de pared lateral se monta cerca de la escoria y/o de la emulsión de escoria/metal. Por lo tanto, la por lo menos una boquilla de pared lateral no se utiliza para introducir oxígeno en el convertidor, sino para introducir el material en polvo, por ejemplo, el agente de desfosforación en polvo, por ejemplo cal en polvo, directamente en la escoria o emulsión de escoria/metal que se transporta por un gas esencialmente libre de oxígeno. Al montar la por lo menos una boquilla de pared lateral debajo de los muñones o un anillo de muñón, la por lo menos una boquilla de pared lateral se ubica cerca de la zona de reacción, es decir, la escoria. Como resultado, el polvo puede alcanzar fácilmente la zona de reacción con una presión de gas mínima de modo que solo se necesite una cantidad reducida de gas portador, lo que es particularmente ventajoso si se utilizan gases nobles tal como argón como gas portador. En caso de usar nitrógeno como gas portador, se puede evitar la recolección de nitrógeno no deseada por el baño de metal.
Soplar material en polvo sobre una escoria y/o la superficie de baño de metal desde arriba, convencionalmente dio como resultado pérdidas indeseablemente grandes del material en polvo. Por lo general, debido al alto calor y las energías cinéticas dentro de un convertidor, no se pueden introducir completamente materiales en polvo y gaseosos en la escoria y/o el baño de metal, sino que se soplan en un volumen interno del convertidor por encima del baño de metal y la escoria. Estos materiales gaseosos y en polvo a menudo se extraen del convertidor y se alimentan a una planta de limpieza de gases (GCP) para separar los materiales gaseosos y en polvo. En los convertidores convencionales donde se introdujeron materiales en polvo desde arriba, las pérdidas de estos sistemas de GCP han sido indeseablemente altas. Se descubrió que mediante el montaje de la por lo menos una boquilla de pared lateral debajo de los muñones o un anillo de muñón, es decir, muy cerca de la escoria, estas pérdidas se podían evitar de manera efectiva y el material en polvo se podía introducir de manera eficiente en la zona de reacción. En este sentido, se encontró además que, en particular, el uso de tamaños de grano pequeños contribuyó ventajosamente a este efecto. Por lo tanto, un diámetro medio de partículas que forman el material en polvo es menor que 2 mm, preferentemente menor que 1 mm, más preferentemente menor que 0,1 mm. Se descubrió que, por ejemplo, al inyectar cal en polvo o finos de cal con un tamaño de grano < 2 mm a través de al menos una boquilla de pared lateral ubicada cerca de la escoria, se evitan o minimizan las pérdidas típicas para el sistema de GCP conocidas por el uso de cal de grano pequeño.
La por lo menos una boquilla de pared lateral se dispone en la pared lateral del convertidor debajo del anillo de muñón, de modo que la mezcla soplada de gas portador y material en polvo se dirige para impactar directamente en la escoria y/o la emulsión de escoria/metal. Por lo tanto, se establece un ángulo de inyección correspondiente en consecuencia. El soplado de la mezcla del gas portador esencialmente libre de oxígeno y el material en polvo comprende soplar la mezcla del gas portador esencialmente libre de oxígeno y el material en polvo en la escoria hacia abajo en un ángulo de inyección con respecto al eje pivotante horizontal, el ángulo de inyección que está entre 1° y 60°, preferentemente entre 10° y 50°, más preferentemente entre 15° y 35°. Se encontró que, en particular, dentro de estos intervalos de ángulos, se podrían lograr resultados beneficiosos en términos de eficiencia de uso del material en polvo, por ejemplo, el agente de desfosforación en polvo.
Proporcionar el material en polvo desde arriba del baño de metal fundido y la escoria a través de la por lo menos una boquilla de pared lateral permite que el material en polvo se inyecte no en una zona de punto caliente de un convertidor de soplado superior sino de manera adecuada en la escoria y/o emulsión de escoria/metal. Soplar la mezcla del gas portador esencialmente libre de oxígeno y el material en polvo comprende soplar la mezcla del gas portador esencialmente libre de oxígeno y el material en polvo a lo largo de una dirección de soplado principal de la al menos una boquilla de pared lateral en la escoria, donde la dirección de soplado principal de la por lo menos una boquilla de pared lateral forma un ángulo entre 45° y 89° con una dirección de soplado principal de la boquilla superior. De este modo, el material en polvo se puede dirigir adecuadamente a áreas aparte de una zona de punto caliente en un caso de un convertidor de soplado superior en el que el oxígeno de zona de la boquilla superior incide en la superficie de baño de metal en áreas donde generalmente se forma escoria y/o emulsión de escoria/metal.
En una realización preferida, el gas portador esencialmente libre de oxígeno se sopla a velocidad subsónica sobre y a la escoria. Preferentemente, un diámetro interno de la boquilla de pared lateral es esencialmente constante a lo largo de una dirección de longitud de la boquilla de pared lateral. En otras palabras, preferentemente, se evita el uso de boquillas que tienen, por ejemplo, perfiles internos convergentes y divergentes tales como boquillas de Laval. Se encontró que el uso de boquillas con este perfil interno está sujeto a un mayor desgaste de las superficies internas por la trituración de partículas transportadas a través de las boquillas. En el caso de las boquillas de Laval, esta trituración se puede atribuir al hecho de que un gas portador puede alcanzar velocidades supersónicas en tanto que las velocidades de las partículas de polvo generalmente permanecen subsónicas. Por lo tanto, las boquillas con un diámetro interior esencialmente constante son ventajosas, ya que las superficies internas están sujetas a menos desgaste.
El aprovisionamiento de la por lo menos una boquilla de pared lateral resultó ser ventajosa adicionalmente ya que la por lo menos una boquilla de pared lateral permite la posibilidad de soplar polvo de convertidor. Por lo tanto, en una realización preferida, el material en polvo comprende polvo de convertidor. Por lo general, el polvo de convertidor es principalmente óxido de hierro en forma de Fe2O3 y también puede contener agentes de desfosforación, tal como CaO. Resultó ventajosamente que el polvo de convertidor, si se introduce a través de las boquillas de pared lateral, se puede usar como un sustituto del mineral de hierro y, por lo tanto, como un agente de enfriamiento para la escoria o como un formador de escoria. Resultó que el efecto de enfriamiento puede ser beneficioso para la desfosforación.
Por lo tanto, el polvo de convertidor puede ser polvo de convertidor reciclado del mismo convertidor o de un convertidor diferente. El polvo de convertidor se puede reciclar sin briquetas. Esto es ventajoso ya que se pueden evitar los procesos de briqueteado y se pueden evitar los costos correspondientes.
Resultó que el uso de las boquillas de pared lateral de la invención permite un reciclaje eficiente del material en polvo perdido al volumen interno del convertidor por encima del baño de metal fundido y la escoria. En otras palabras, en una realización preferida, el polvo de convertidor se puede reciclar desde el convertidor. Con este fin, en una realización preferida, el método comprende extraer una mezcla de materiales gaseosos y polvo de convertidor de un volumen de convertidor interno durante la refinación del metal fundido. Posteriormente, el polvo de convertidor se separa de los materiales gaseosos y el polvo de convertidor separado se sopla nuevamente sobre y dentro de la escoria a través de la por lo menos una boquilla de pared lateral. De esta manera, la eficiencia del uso del material en polvo se incrementa adicionalmente a medida que el material en polvo que escapó de la zona de reacción se puede reciclar del polvo de convertidor y nuevamente inyectarse a la zona de reacción, es decir, en la escoria y/o la emulsión de escoria/metal.
En una realización preferida, el material en polvo comprende un material que forma escoria, preferentemente polvo de cal, preferentemente polvo de CaO. Se encontró que el uso de las boquillas de pared lateral de la invención conduce a una alta eficiencia de desfosforación. Se pueden utilizar materiales adicionales tal como mineral de hierro, por ejemplo, para fines de enfriamiento. En una realización preferida, la mezcla de un gas portador esencialmente libre de oxígeno y material en polvo comprende además mineral de hierro, por ejemplo, polvo de mineral de hierro. Se descubrió que este material tiene además un efecto de enfriamiento ventajoso sobre la masa fundida. Además, aunque los agentes que contienen MgO pueden tener un efecto negativo en la desfosforación, este efecto negativo se compensa en exceso mediante la desfosforación altamente eficiente habilitada por el uso de las boquillas de pared lateral. Por lo tanto, en una realización preferida, la mezcla de un gas portador esencialmente libre de oxígeno y material en polvo comprende además polvo de dolomita, preferentemente MgO. La adición de polvo de dolomita ayuda a proteger un revestimiento convertidor interno.
En una realización preferida, el material en polvo puede comprender materiales espumantes o antiespumantes. Resultó que la espuma de escoria puede tener varias ventajas. Por ejemplo, la formación de espuma de escoria incrementa la superficie de reacción total de las gotas metálicas en la escoria y, por lo tanto, la velocidad de eliminación de impurezas.
Sin embargo, la espuma excesiva puede conducir a la caída (desbordamiento de escoria desde la boca de convertidor). Por lo tanto, al proporcionar adecuadamente materiales espumantes o antiespumantes, se puede controlar la formación de escoria. Resultó que las boquillas de pared lateral se pueden usar para mejorar o suprimir la espuma de escoria al soplar agentes espumantes o antiespumantes en forma de polvo en o sobre la escoria. Por ejemplo, se encontró que el coque de polvo fino incrementa la altura de la espuma en tanto que el coque de grano (tamaño de 1 a 2 mm) suprime la espuma.
Además, preferentemente, la mezcla de un gas portador esencialmente libre de oxígeno y el material en polvo puede comprender además materiales combustibles pulverizados que incluyen materiales que contienen carbono y/o aluminio. Por lo tanto, en comparación con la tecnología convencional de acuerdo con la cual los materiales de combustible se soplan desde las boquillas inferiores debajo de un baño de metal fundido, por ejemplo, un gas libre de oxígeno se puede soplar desde las boquillas inferiores y los combustibles que contienen carbono, requeridos para el balance de energía, se pueden soplar a través de la boquilla de pared lateral. Se descubrió que, por lo tanto, se puede lograr una reducción considerable de una velocidad de combustión en las boquillas inferiores.
4. Descripción de las realizaciones preferidas
En lo siguiente, la invención se describe a modo de ejemplo con referencia a la figura adjunta, donde:
La figura 1 muestra una ilustración esquemática de un convertidor que se va a utilizar en un método para refinar metal fundido.
La figura 1 ilustra esquemáticamente un convertidor 100, en el único ejemplo que se muestra un convertidor de soplado superior, que se va a utilizar en un método para refinar metal fundido, por ejemplo, arrabio fundido, para producir acero. Un revestimiento refractario 110 forma una pared superior 111, una pared lateral 113 (la pared lateral esencialmente giratoria simétrica alrededor de un eje vertical 607) y una pared inferior 115. La figura 1 muestra el convertidor 100 de forma esquemática durante un proceso de refinación donde se forma un baño 501 de metal fundido, por ejemplo, hierro fundido, dentro del convertidor, una superficie 503 del baño 501 que está parcialmente cubierta por escoria 401. La escoria 401 se forma menos parcialmente en la superficie 503 del baño 501, en el ejemplo que se muestra alrededor de una zona de punto caliente 510 de la superficie 503 que se ve afectada por una corriente de oxígeno 301 de una boquilla superior 121 incluida en una lanza vertical 120. La lanza vertical se monta movible al convertidor 100 a lo largo de un eje vertical 607 que coincide con una dirección de soplado principal 607 de la boquilla superior 121. Como se ilustra, la lanza vertical en sí misma se puede montar de forma móvil en el convertidor 100 y se puede mover a través de una abertura correspondiente formada en la pared superior del convertidor 100. Por ejemplo, al mover la boquilla superior 121 hacia abajo cerca de la superficie 503 del baño de metal 501, se puede habilitar un modo de salpicadura de la lanza vertical 120 donde la corriente de oxígeno de la boquilla superior 121 se utiliza para generar gotas de metal desde el baño 501 de metal fundido hacia la escoria 401. De esta manera, se puede incrementar una interfase de escoria-metal para incrementar así la reactividad de la escoria 401.
La figura 1 muestra además un anillo de muñón 105 (secciones transversales del anillo en ambos lados del convertidor 100) que abraza el convertidor 100. El anillo de muñón 105 tiene respectivos muñones 106 que definen un eje pivotante horizontal 601 alrededor del cual el convertidor 100 se puede inclinar para verter el acero líquido después del proceso de refinación fuera del convertidor 100.
La figura ilustra además boquillas de pared lateral 150 que se montan a la pared lateral 113 debajo de un plano perpendicular al eje vertical 607 e que incluye el eje horizontal 601. En otras palabras, las boquillas de pared lateral 150 se montan más abajo que los muñones 106 o el anillo de muñón 105, cuando el convertidor 100 se encuentra en su orientación vertical en la que el proceso de fabricación de acero o refinación de hierro se lleva a cabo dentro del convertidor 100. La figura ilustra la posibilidad de usar una pluralidad de boquillas de pared lateral (cuatro boquillas de pared lateral 150 son visibles) que pueden estar dispuestas de una manera tipo anillo alrededor de la pared lateral 113 del convertidor 100. Proporcionar las boquillas de pared lateral 150 permite la posibilidad de que el mantenimiento de los inyectores de polvo, es decir, de acuerdo con la invención, las boquillas de pared lateral 150, se puedan realizar por separado de la lanza vertical 120 y, por lo tanto, un mal funcionamiento/avería de una de las boquillas de pared lateral 150 no afectaría el perfil de soplado y la operación de planta.
Como se muestra, las boquillas 150 se montan en la pared lateral 113 en los ángulos de inyección respectivos (a1, a2 que se muestran en la figura) con respecto al eje pivotante horizontal 601 de modo que una mezcla 303 de un gas portador esencialmente libre de oxígeno, por ejemplo, argón y/o nitrógeno, y material en polvo, por ejemplo, cal en polvo, se inyecta en la escoria 401 en tanto que se evita esencialmente el área de punto caliente 510. En otras palabras, el ángulo de inyección se elige de modo que una dirección de soplado principal 603, 605 de cada boquilla de pared lateral se encuentra esencialmente a lo largo de una orientación de la escoria 401 de modo que la mezcla 303 no se sopla en el baño de metal 501 sino de modo que la mayor parte del material en polvo se inyecta en el volumen de la escoria 401 y/o una emulsión de escoria/metal.
Además, o alternativamente, es posible utilizar las boquillas de pared lateral 150 para generar gotas de metal desde el baño 501 de metal fundido hacia la escoria 401 al soplar sobre la superficie de baño de metal (similar a un modo de salpicadura de la lanza vertical). De esta manera, se puede incrementar una interfase de escoria-metal incrementando la reactividad. Usando las boquillas de pared lateral 150 de esta manera, se hace posible mantener operativas la lanza vertical 120 y la boquilla superior 121 a una distancia vertical adecuada del baño de metal para reducir el desgaste en la lanza vertical 120 incrementando así su posible vida útil.
Como se muestra en la figura 1, el material en polvo, por ejemplo, la cal en polvo o CaO, se inyecta directamente en la escoria, las boquillas de pared lateral que se proporcionan cerca de la escoria debajo del anillo de muñón 105. Resultó que de esta manera, se hace posible lograr una reactividad particularmente alta en términos de disolución rápida y completa. Al mismo tiempo, se evitan pérdidas, por ejemplo, a un sistema de planta de limpieza de gases (GCP) que generalmente va junto con el uso de tamaño de grano pequeño. Además, al inyectar la cal en polvo directamente en la escoria, se logra una alta reactividad en términos de disolución rápida y completa y, al mismo tiempo, se evitan las pérdidas a un sistema de GCP asociado con el uso de cal de tamaño de grano pequeño. Además, debido a su alta reactividad, la cal en polvo se puede disolver bien en una escoria espumosa también cuando el contenido de óxido de hierro en la escoria es bajo. Las pérdidas de material en polvo para el sistema de GCP también se pueden evitar de manera eficiente al soplar el material en polvo en la escoria a través de las boquillas de pared lateral colocadas cerca de la escoria debajo del anillo de muñón. Sin embargo, una ventaja adicional lograda al soplar la mezcla de gas portador y material en polvo a través de las boquillas de pared lateral 150 es que un alto contenido de hierro en la escoria, que convencionalmente se puede requerir para disolver, por ejemplo, cal, ya no es necesario, lo que reduce el material refractario e incrementa el rendimiento de hierro. Como resultado del uso eficiente alcanzable de los materiales en polvo, se puede lograr una desfosforación eficiente que conduce a un producto final de alta calidad, por ejemplo, un acero de bajo contenido de P con un contenido de fósforo (P) tan bajo como 50 ppm. Por lo tanto, el método inventivo puede permitir también refinar materias primas de menor precio con alto contenido de fósforo. Cuando la por lo menos una boquilla de pared lateral se proporciona debajo del anillo de muñón (eje giratorio), de modo que la por lo menos una boquilla de pared lateral se ubica a corta distancia de la escoria, aún surge una ventaja adicional. El polvo puede entonces alcanzar fácilmente la zona de reacción con una presión de gas mínima (y, por lo tanto, una cantidad total de gas mínima). En el caso de que se utilice gas Ar, esto conduciría a una reducción de costos y, en el caso del nitrógeno, a una menor recolección de N del baño.

Claims (17)

REIVINDICACIONES
1. Método para refinar metal fundido usando un convertidor (100) que comprende al menos una boquilla de pared lateral (150) montada en una pared lateral (113) del convertidor (100) más baja en una dirección vertical que un eje pivotante horizontal (601) del convertidor (100), cuando el convertidor (100) está en una orientación vertical, el método que comprende los siguientes pasos:
Formación de un baño (501) de metal fundido dentro del convertidor (100);
Soplar una mezcla (303) de un gas portador esencialmente libre de oxígeno y un material en polvo sobre y hacia abajo en una escoria (401) formada al menos parcialmente en la superficie (503) del baño (501) de metal fundido usando la por lo menos una boquilla de pared lateral (150) en un ángulo de inyección (a1, a2) con respecto al eje pivotante horizontal (601), el ángulo de inyección que está entre 1° y 60°;
caracterizado porque:
El convertidor (100) comprende además al menos una boquilla superior (121), que se asigna de forma móvil a una pared superior (111) del convertidor (100), y donde el método comprende además:
Soplar gas oxígeno (301) sobre una superficie (503) del baño (501) de metal fundido usando la por lo menos una boquilla superior (121); y
La mezcla (303) se sopla a lo largo de una dirección de soplado principal (603, 605) de la por lo menos una boquilla de pared lateral (150) en la escoria (401), donde la dirección de soplado principal (603, 605) de la por lo menos una boquilla de pared lateral (150) forma un ángulo entre 45° y 89° con una dirección de soplado principal (607) de la boquilla superior (121).
2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, el ángulo de inyección (a1, a2) que está entre 10° y 50°, preferentemente entre 15° y 35°.
3. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 2, donde el convertidor (100) comprende además al menos una boquilla inferior montada en una pared inferior (115) del convertidor (100), el método que comprende además:
Soplar una mezcla de un gas portador esencialmente libre de oxígeno y material en polvo en el baño (501) de metal fundido por debajo del baño (501) de metal fundido usando la por lo menos una boquilla inferior.
4. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 anteriores, donde el soplado de la mezcla (303) del gas portador esencialmente libre de oxígeno y el material en polvo comprende:
Soplar el gas portador esencialmente libre de oxígeno a velocidad subsónica sobre y a la escoria (401).
5. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 4, donde un diámetro interno de la boquilla de pared lateral (150) es esencialmente constante a lo largo de una dirección de longitud (603, 605) de la boquilla de pared lateral (150), donde el soplado de la mezcla (303) del gas portador esencialmente libre de oxígeno y el material en polvo comprende:
Soplar el gas portador esencialmente libre de oxígeno a velocidad subsónica sobre y a la escoria (401).
6. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 anteriores, donde el material en polvo comprende polvo de convertidor reciclado.
7. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 6, que comprende además:
Extraer una mezcla de materiales gaseosos y polvo de convertidor de un volumen de convertidor interno durante la refinación del metal fundido,
Separar el material en polvo de los materiales gaseosos; y
Soplar el material en polvo separado sobre la escoria (401) a través de la por lo menos una boquilla de pared lateral (150).
8. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 anteriores, donde el material en polvo comprende un agente de desfosforación, preferentemente seleccionado de un grupo que incluye cal en polvo, CaO en polvo y 2CaO.SiO2.
9. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 anteriores, donde el material en polvo comprende polvo de dolomita, preferentemente MgO.
10. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 anteriores, donde el material en polvo comprende mineral de hierro.
11. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 anteriores, donde el material en polvo comprende además materiales combustibles pulverizados que incluyen materiales que contienen carbono y/o aluminio.
12. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 anteriores, donde el material en polvo comprende materiales espumantes o antiespumantes.
13. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 anteriores, donde el gas portador es un gas inerte.
14. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13 anteriores, donde el gas portador comprende argón y/o nitrógeno.
15. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 14, donde la por lo menos una boquilla superior (121) se monta movible en una dirección vertical a la pared superior (111) del convertidor (100) a través de una lanza vertical enfriada por agua (120).
16. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15 anteriores, donde un diámetro promedio de partículas que forman el material en polvo es menor que 2 mm, preferentemente menor que 1 mm, más preferentemente menor que 0,1 mm.
17. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16 anteriores, donde el metal fundido comprende hierro fundido.
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