Procedimiento metalúrgico de fusión para la producción de baños metálicos y aditivo que contiene metales de transición para utilizarlo en dicho procedimiento.

Procedimiento para la producción de un baño metálico que incluye al menos un metal de base con un contenido ≥ al 10% en peso de hierro y al menos otro componente de aleación, teniendo lugar la producción en un recipiente de fusión con escorias que cubren el baño fundido, y en el que al menos un aditivo que contiene el componente de aleación adicional anteriormente mencionado en forma de un metal de transición se suministra en forma de un sólido al baño fundido para enriquecer éste con el componente de aleación, conteniendo el aditivo:

(i) como componente de aleación adicional un metal de transición seleccionado entre níquel, cobalto, vanadio o molibdeno, o una combinación de dos o más de los mismos, y el contenido de níquel, cobalto, vanadio y/o molibdeno individualmente o en combinación en el aditivo es del 15 al 60% en peso,

(ii) un 20-60% en peso de componentes volátiles inocuos en cuanto a la metalurgia de fusión en forma de H2O (incluyendo agua unida químicamente en forma de agua de cristalización y/o grupos hidróxido) y/o CO2,

(iii) un 0,5 a un 25% en peso de formadores de escorias,

(iv) ≤ al 5% en peso de azufre,

pudiendo obtenerse el aditivo mediante procesamiento de minerales, residuos u otros productos que contienen el componente de aleación anteriormente mencionado, mediante disolución de los componentes de aleación, precipitación del componente de aleación en forma de hidróxido, carbonato o una mezcla de hidróxido/carbonato con contenido de agua, y en caso dado otras etapas de procesamiento, y suministrándose el aditivo que contiene el componente de aleación directamente al baño metálico por medio de una corriente de gas bajo producción de un punto focal exento de escorias del baño metálico cubierto por escorias.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/DE2008/000389.

Solicitante: M.K.N. TECHNOLOGIES GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: PEMPELFURTSTR. 1 40880 RATINGEN ALEMANIA.

Inventor/es: MEYN,ULRICH.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA; ALEACIONES FERROSAS O NO FERROSAS; TRATAMIENTO... > PRODUCCION O AFINADO DE METALES (fabricación de... > C22B3/00 (Extracción de compuestos metálicos por vía húmeda a partir de minerales o de concentrados)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA DEL HIERRO > PROCESOS DEL HIERRO FUNDIDO, p. ej. AFINADO, FABRICACION... > C21C7/00 (Tratamiento en estado líquido de las aleaciones ferrosas, p. ej. de aceros, no cubiertos por los grupos C21C 1/00 - C21C 5/00 (tratamiento de metales líquidos durante el moldeo B22D 1/00, B22D 27/00))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA; ALEACIONES FERROSAS O NO FERROSAS; TRATAMIENTO... > PRODUCCION O AFINADO DE METALES (fabricación de... > Tratamiento preliminar de minerales o residuos metálicos > C22B1/24 (Aglutinación; Briqueteado)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA; ALEACIONES FERROSAS O NO FERROSAS; TRATAMIENTO... > PRODUCCION O AFINADO DE METALES (fabricación de... > Procesos generales de afinado o refusión de metales;... > C22B9/10 (con agentes de afinado o fundentes; Empleo de sustancias para estos procesos (C22B 9/18 tiene prioridad))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA DEL HIERRO > PROCESOS DEL HIERRO FUNDIDO, p. ej. AFINADO, FABRICACION... > Fabricación de acero al carbono, p. ej. acero suave,... > C21C5/36 (Procesos que producen escorias de composición particular)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA DEL HIERRO > PROCESOS DEL HIERRO FUNDIDO, p. ej. AFINADO, FABRICACION... > Fabricación de acero al carbono, p. ej. acero suave,... > C21C5/32 (Con inyección de aire superior (C21C 5/35 tiene prioridad))

PDF original: ES-2477495_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

DESCRIPCIÓN

Procedimiento metalúrgico de fusión para la producción de baños metálicos y aditivo que contiene metales de transición para utilizarlo en dicho procedimiento

La invención se refiere a un procedimiento metalúrgico de fusión para la producción de un baño fundido según el preámbulo de la reivindicación 1 con, al menos, un metal de base que contiene, al menos, un 10% en peso 5 de hierro y, al menos, otro componente de aleación en un recipiente de fusión, estando cubierto el baño fundido con una escoria. La invención se refiere además a un aditivo que contiene un metal de transición, en particular un aditivo que contiene níquel y/o cobalto, para la producción de aleaciones que contienen metales de transición, en particular que contienen níquel y/o cobalto, estando presente el aditivo en forma de un sólido y presentando el mismo un contenido de metales de transición ï³ al 15% en peso. La invención se refiere además a la utilización de un aditivo de 10 este tipo en el procedimiento según la invención.

Para la producción de aleaciones de hierro o aceros enriquecidos con determinados componentes de aleación, en la mayoría de los casos se han de conducir componentes de aleación al baño fundido para ajustar la composición de éste. Estos componentes pueden consistir en particular en níquel, cobalto o también vanadio, molibdeno, etc. Para ajustar la composición del baño fundido, con frecuencia se utilizan ferroaleaciones tales como 15 ferroníquel, ferrocobalto, etc., pero también componentes oxídicos, como NiO o también minerales de níquel, como lateritas, que presentan un contenido de níquel correspondiente. Sin embargo, la adición de estos componentes implica determinadas desventajas.

La preparación de ferroaleaciones para ajustar los contenidos de los componentes de aleación en el baño fundido resulta relativamente costoso y requiere un gran gasto de energía. La utilización de metales oxídicos para 20 ajustar la composición del baño fundido tiene la desventaja de que frecuentemente se ha de emplear un gasto elevado para eliminar de los minerales impurezas no deseadas de oligoelementos no deseados, como fósforo, estaño, arsénico o, en caso de determinados aceros, cobalto, molibdeno, etc. Estas impurezas tampoco se pueden eliminar siempre en medida suficiente mediante procedimientos de enriquecimiento, como procedimientos de flotación. Si a través de los minerales se introducen en el baño fundido componentes no deseados, como fósforo, 25 azufre, etc., se produce además un gasto elevado para eliminar los mismos del baño fundido, por ejemplo mediante un trabajo de escoria adecuado, la utilización de varias escorias diferentes, y similares. Además, la incorporación de minerales en baños metálicos conduce a otros problemas, en particular en lo que respecta a la cinética y la magnitud de la formación de gérmenes de cristalización, ya que, cuando se utilizan minerales, las partículas del aditivo no siempre se disuelven de forma suficientemente rápida y completa en el baño fundido y, en consecuencia, pueden 30 tener efectos no deseados en la metalurgia del baño fundido. Además, la incorporación de minerales oxídicos en el baño fundido implica una aportación negativa al balance energético, ya que la fusión de los minerales en fuertemente endotérmica. Esto puede conducir a considerables problemas metalúrgicos y de técnica de proceso, por ejemplo también a un aumento de la escorificación de componentes de aleación, como cromo. En este contexto, la cuestión de qué elementos se escorifican depende esencialmente de las relaciones térmicas en el momento de la 35 realización del procedimiento.

También se conoce el procedimiento consistente en añadir directamente óxidos, como óxido de níquel, pero en este caso también se plantean los problemas anteriormente mencionados. Además, el óxido de níquel es tóxico y carcinógeno, por lo que su uso se ha de evitar.

El documento WO 97/20954 describe un procedimiento metalúrgico de fusión para la producción de 40 ferroníquel, acero inoxidable o similares, en el que se añaden níquel, minerales de níquel o compuestos de níquel calcinados a una escoria que cubre el baño metálico.

El documento EP 583164 A1 describe un procedimiento para la producción de acero inoxidable, en el que unos óxidos finamente distribuidos mezclados con agentes reductores finamente distribuidos se someten a reacción con formación de aglomerados. 45

El documento US 4.919.714 describe un procedimiento para la refinación de acero, en el que se inyecta gas en un baño fundido bajo agitación, mientras que a través de un quemador se aporta calor a la superficie del baño fundido, añadiéndose óxidos metálicos al baño fundido.

El documento WO 03/018850 A1 describe un procedimiento de producción de acero en el que se añaden al baño fundido un lodo de hidróxido solidificado que contiene metales de un procedimiento de decapado de acero y al 50 menos un compuesto que contiene fluoruro.

El documento WO 2005/098054 A1 describe un procedimiento para producir un fundente que puede ser utilizado en la producción de acero, consistiendo el fundente en un lodo de hidróxido calcinado que contiene fluoruro.

El documento WO 2006/131764 A1 describe un procedimiento para la producción de ferroaleaciones, en el que se añaden metal de cromo, aleaciones que contienen cromo y minerales de cromo a un baño fundido cubierto 55 con escoria.

Por consiguiente, la invención tiene por objetivo proponer un procedimiento para la producción de baños metálicos enriquecidos con componentes de aleación que preferentemente están cubiertos con una escoria y presentan una transferencia de masa con ésta, que se puede llevar a cabo de forma sencilla y económica y que posibilita un control sencillo de la metalurgia del baño fundido. Dicho objetivo también consiste en proponer un aditivo que se pueda utilizar de forma especialmente ventajosa en un procedimiento de este tipo y que se pueda 5 producir de forma económica.

La invención se resuelve mediante la provisión de un procedimiento según la reivindicación 1 y la provisión de un aditivo según la reivindicación 15.

De acuerdo con el procedimiento según la invención se utilizan aditivos que contienen el componente de aleación a enriquecer y altos contenidos de componentes volátiles inocuos en cuanto a la metalurgia de baño 10 fundido, en particular agua y/o carbonato, que presentan bajos contenidos de azufre, bajos contenidos de formadores de escorias, como óxido de calcio y/o de magnesio, etc., en comparación con la utilización de minerales, y altos contenidos del componente de aleación correspondiente. En particular, el agua puede estar presente, al menos esencialmente o prácticamente, de forma exclusiva como agua unida químicamente en forma de agua de cristalización y/o grupos hidróxido. Estos aditivos se pueden obtener en particular mediante el procesamiento de 15 minerales, por ejemplo mediante la lixiviación de minerales de laterita, cuando los componentes a alear consisten en níquel y/o cobalto. En caso dado, estas lixiviaciones se pueden procesar para separar otros componentes no deseados, y en caso dado los componentes de aleación deseados también se pueden separar directamente de estas lixiviaciones mediante precipitación. Después, los precipitados correspondientes se pueden separar y secar, en particular para obtener aditivos transportables neumáticamente o por la fuerza de la gravedad. En caso dado, los 20 aditivos obtenidos de este modo se pueden calcinar o calcinar previamente en una etapa independiente para reducir el contenido de los componentes que se evaporan durante la incorporación del aditivo en el baño fundido,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la producción de un baño metálico que incluye al menos un metal de base con un contenido ï³ al 10% en peso de hierro y al menos otro componente de aleación, teniendo lugar la producción en un recipiente de fusión con escorias que cubren el baño fundido, y en el que al menos un aditivo que contiene el componente de 5 aleación adicional anteriormente mencionado en forma de un metal de transición se suministra en forma de un sólido al baño fundido para enriquecer éste con el componente de aleación, conteniendo el aditivo:

(i) como componente de aleación adicional un metal de transición seleccionado entre níquel, cobalto, vanadio o molibdeno, o una combinación de dos o más de los mismos, y el contenido de níquel, cobalto, vanadio y/o molibdeno individualmente o en combinación en el aditivo es del 15 al 60% en peso, 10

(ii) u.

2. 60% en peso de componentes volátiles inocuos en cuanto a la metalurgia de fusión en forma de H2O (incluyendo agua unida químicamente en forma de agua de cristalización y/o grupos hidróxido) y/o CO2, (iii) un 0, 5 a un 25% en peso de formadores de escorias, (iv) ï£ al 5% en peso de azufre, pudiendo obtenerse el aditivo mediante procesamiento de minerales, residuos u otros productos que contienen el 15 componente de aleación anteriormente mencionado, mediante disolución de los componentes de aleación, precipitación del componente de aleación en forma de hidróxido, carbonato o una mezcla de hidróxido/carbonato con contenido de agua, y en caso dado otras etapas de procesamiento, y suministrándose el aditivo que contiene el componente de aleación directamente al baño metálico por medio de una corriente de gas bajo producción de un punto focal exento de escorias del baño metálico cubierto por escorias. 20

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el aditivo se suministra al baño fundido de tal modo que la calcinación o descomposición del aditivo no se produce, al menos esencialmente, hasta la salida de un dispositivo de alimentación previsto o después de ésta, y antes del impacto sobre el baño fundido o en una zona de impacto o durante el mismo. 25

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque el aditivo se suministra al baño fundido en una corriente de sólidos que está rodeada por una corriente de gas.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el punto focal presenta una 30 temperatura ï³ a 1.750º C.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la corriente de gas de envoltura presenta un contenido de oxígeno ï³ al 25% en peso o consiste, al menos esencialmente, en oxígeno.

35

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el gas de envoltura contiene ï³ del 75% en peso de al menos un gas inerte o consiste, al menos esencialmente, en uno o más gases inertes.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la corriente de sólidos que incluye el aditivo que contiene el componente de aleación también incluye otros aditivos que contienen componentes de 40 aleación y/o materiales metalúrgicamente activos y/o materiales formadores de escorias.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la corriente de sólidos que incluye el aditivo a alear contiene ï£ del 10% en peso de agente reductor, incluyendo carbono, hidrocarburos y ferrosilicio.

45

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque ï³ del 5 al 10% en peso del componente de aleación que consiste en un componente principal del aditivo se suministra al baño fundido a través del aditivo.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el aditivo contiene níquel y/o 50 cobalto como componente de aleación principal.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el aditivo consiste esencialmente en una sal, hidróxido, carbonato o mezcla de hidróxido/carbonato con contenido de agua de cristalización.

55

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el aditivo consiste en ï³ el 70 al 80% en peso en los siguientes componentes: (1) componentes de aleación deseados conforme a lo prescrito, (2) componentes volátiles sin propiedades metalúrgicas de fusión negativas, y (3) formadores de escorias.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el aditivo contiene proporciones de otros componentes de aleación. 60

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el procedimiento consiste en un procedimiento AOD.

15. Aditivo que contiene metales de transición para la producción de aleaciones con contenido de metales de transición en procedimientos metalúrgicos de fusión, estando el aditivo presente en forma de un sólido y conteniendo el mismo:

(i) un 15 a un 60% en peso del componente de aleación adicional, que consiste en un metal de transición seleccionado entre níquel, cobalto, vanadio o molibdeno, o una combinación de dos o más de los mismos, 5

(ii) un 20 a un 60% en peso de componentes volátiles inocuos en cuanto a la metalurgia de fusión en forma de H2O (incluyendo agua unida químicamente en forma de agua de cristalización y/o grupos hidróxido) y/o CO2, (iii) un 0, 5 a un 25% en peso de formadores de escorias, (iv) ï£ un 5% en peso de azufre, y pudiendo obtenerse el aditivo mediante procesamiento de minerales, residuos u otros productos que contienen el 10 componente de aleación, mediante disolución de los componentes de aleación, precipitación del componente de aleación en forma de hidróxido, carbonato o una mezcla de hidróxido/carbonato, y en caso dado otras etapas de procesamiento.

16. Aditivo según la reivindicación 15, caracterizado porque el aditivo presenta ï³ al 20% en peso de agua unida 15 químicamente en forma de agua de cristalización y/o grupos hidróxido.

17. Aditivo según la reivindicación 16 o 17, caracterizado porque el contenido de azufre es ï£ al 2% en peso.

18. Aditivo según una de las reivindicaciones 15 a 17, caracterizado porque el aditivo contiene otros componentes 20 de aleación.

19. Aditivo según una de las reivindicaciones 15 a 18, caracterizado porque el contenido de otros componentes de aleación es ï³ al 3% en peso.

25

20. Aditivo según una de las reivindicaciones 15 a 19, caracterizado porque el contenido de formadores de escorias es ï£ al 20% en peso.

21. Aditivo según una de las reivindicaciones 15 a 20, caracterizado porque el aditivo está presente en un estado compactado o transportable neumáticamente o por la fuerza de la gravedad. 30

22. Aditivo según una de las reivindicaciones 15 a 21, caracterizado porque el aditivo se puede obtener o se obtiene mediante lixiviación de minerales de laterita o minerales similares a la laterita, preferentemente mediante ácidos.

23. Aditivo según una de las reivindicaciones 15 a 22, caracterizado porque el aditivo se puede obtener o se obtiene 35 mediante precipitación de hidróxido y/o carbonato a partir de solución acuosa, en caso dado después de una preparación previa de la solución.

24. Aditivo según una de las reivindicaciones 15 a 23, caracterizado porque el aditivo, después de un tratamiento térmico a 750º C, experimenta una pérdida de peso del 20 al 60% en peso hasta alcanzar un peso constante. 40

25. Utilización de un aditivo que contiene metales de transición según una de las reivindicaciones 15 a 24 para la producción de aleaciones con contenido de metales de transición en procedimientos metalúrgicos de fusión, en la que el aditivo según una de las reivindicaciones 15 a 24 se suministra a un baño metálico que contiene al menos un metal de base con, al menos, un 10% en peso de hierro para enriquecer éste con el componente de aleación, 45 teniendo lugar la preparación de la aleación, bajo suministro del aditivo, en un recipiente de fusión con escorias cubriendo el baño fundido, y consistiendo el procedimiento en un procedimiento AOD, un procedimiento CLU, un procedimiento VOD, un procedimiento BOP o un procedimiento Q-BOP o un procedimiento de acero eléctrico.

26. Utilización de un aditivo que contiene metales de transición según la reivindicación 25 en un procedimiento 50 según una de las reivindicaciones 1 a 14.