Método para producir acero de bajo contenido en carbono.

Un método para producir acero de bajo contenido en carbono, que comprende las siguientes etapassecuenciales de refino:

(A) suministrar oxígeno, en al menos una corriente envuelta en una cortina protectora de gas, desde una lanzaal acero fundido que tiene una concentración de carbono superior al 0,30 por ciento en peso, en el que la cortinaprotectora de gas se proporciona desde la lanza a través de un único anillo de orificios que hay alrededor de unapluralidad de boquillas; después de eso,

(B) suministrar oxígeno en al menos una corriente envuelta en una llama en forma de cortina protectora desdela lanza hasta el acero fundido; y después de eso,

(C) suministrar gas inerte, u oxígeno y gas inerte, en al menos una corriente envuelta en una llama en forma decortina protectora desde la lanza hasta el acero fundido; sirviendo dichas etapas de refino para producir acerode bajo contenido en carbono.

Método para producir acero de bajo contenido en carbono.

Campo técnico

Esta invención se refiere, de forma general, a la elaboración de acero, en el que se proporciona oxígeno al acero fundido desde encima de la superficie del acero fundido y, más concretamente, al empleo de tal procedimiento para la producción de acero de bajo contenido en carbono.

Antecedentes de la invención El horno básico de oxígeno (BOF) es un método bien conocido de elaboración de acero usado para producir la mayoría del acero mundial, de alta calidad, de bajo contenido en carbono. El proceso BOF usa hierro fundido procedente de un alto horno como la fuente principal de hierro. Debido a la naturaleza del proceso del alto horno, este hierro fundido del alto horno está saturado con carbono disuelto. En el proceso BOF, este hierro fundido se carga junto con chatarra de acero en un convertidor abierto por su parte superior. Se inserta una lanza enfriada con agua a través de la abertura superior y se sopla oxígeno desde la lanza en múltiples chorros hacia el metal fundido. Este oxígeno quema el carbono contenido en el hierro fundido, fundiendo la chatarra, y creando un baño acero líquido.

La velocidad a la el carbono es quemado por el oxígeno determina la productividad del proceso BOF. Cuando el acero líquido parcialmente refinado contiene más de aproximadamente el 0, 3 por ciento en peso de carbono disuelto, la oxidación del carbono se produce tan rápidamente como pueda soplarse el oxígeno a través de la lanza al baño de acero líquido. Sin embargo, por debajo del 0, 30 por ciento de carbono, la velocidad de oxidación del carbono depende del transporte del carbono disuelto desde masa interior del baño de acero hasta el área donde el chorro de oxígeno impacta con el baño.

Un problema que hay con el proceso BOF convencional es que la agitación y la mezcla en la masa interior del baño de acero son relativamente pobres. Como resultado, por debajo de aproximadamente el 0, 30 por ciento en peso de carbono, el transporte del carbono desde la masa interior del baño a la zona de reacción es lento y la descarburación es ineficaz. A medida que el contenido de carbono disminuye, una creciente cantidad de oxígeno reacciona con el metal en vez de con el carbono. La oxidación metálica da como resultado pérdidas a la escoria de elementos valiosos tales como hierro y manganeso. Esta oxidación metálica es también costosa debido a que se consume oxígeno por encima de los requisitos de la elaboración del acero, y aumenta el tiempo para completar el refino del baño. Además, la oxidación de otros materiales metálicos aleantes puede reducir la calidad del acero y aumentar la cantidad de la costosa formación de una nueva aleación que se requiere. La oxidación metálica en exceso aumentará también la temperatura de la masa fundida y el contenido de óxidos de la escoria, que son perjudiciales para el revestimiento refractario del convertidor de refino. Todos estos problemas reducen la eficacia y aumentan el coste del proceso BOF.

El documento US 6.432.163 B1 se refiere, según parece, a un proceso BOF en el que en una primera fase (“soplado suave”) , se suministra al acero fundido oxígeno rodeado de una cortina protectora de gas, y en una segunda fase (“soplado severo”) el oxígeno está rodeado por una llama en forma de cortina protectora cuando está siendo suministrando al acero fundido. Durante la fase de soplado suave, el oxígeno se reparte desde un anillo exterior de orificios y el gas inerte se reparte desde un anillo interior de orificios para formar una cortina protectora de gas que rodea a las corrientes de gas del soplado suave y permite que las corrientes de gas del soplado suave se expandan.

El documento US 4.397.685 se refiere a un proceso BOF, en el que cuando el contenido de carbono de la masa fundida disminuye, se inyecta gas inerte en la masa fundida. Se menciona que es necesario realizar una buena mezcla en el baño para un refino eficaz de la masa fundida.

El documento EP 0965649 A1 se refiere a un método de inyección de oxígeno en un metal fundido, en el que se menciona que el gas principal, que está rodeado por una llama en forma de cortina protectora, y que es oxígeno, se puede cambiar para que sea un gas inerte, tal como el argón, para suministrar el argón al metal fundido con el fin de agitar el metal fundido. En particular, la concentración de oxígeno en el gas principal puede disminuir de una manera programada reemplazando el oxígeno por un gas inerte.

El documento US 6604937 B1 se refiere a una lanza de chorro coherente con un único anillo de orificios de salida alrededor de una pluralidad de boquillas.

Es un objeto de esta invención proporcionar un proceso mejorado de soplado desde arriba, tal como un proceso BOF mejorado, para la producción de acero de bajo contenido en carbono.

Resumen de la invención El anterior y otros objetos, que serán evidentes para los expertos en la técnica tras la lectura de esta descripción, se consiguen mediante la presente invención, que es un método para producir acero de bajo contenido en carbono como se define en la reivindicación 1.

Según se usa aquí, el término “acero de bajo contenido en carbono” significa un acero que tiene una concentración de carbono inferior al 0, 1 por ciento en peso.

Según se usa aquí, el término “gas inerte” significa uno o más gases entre argón, nitrógeno, monóxido de carbono, dióxido de carbono y helio.

Según se usa aquí, el término “cortina protectora de gas” significa una envoltura gaseosa que no entra en combustión, que está alrededor y a lo largo de una o más corrientes de gas.

Según se usa aquí, el término “llama en forma de cortina protectora” significa una envoltura gaseosa que entra en combustión, que está alrededor y a lo largo de una o más corrientes de gas.

Según se usa aquí, el término “chorro coherente” significa una corriente supersónica de gas que tiene poco, o que no tiene, aumento de diámetro en su dirección de flujo.

Según se usa aquí, el término “chorro convencional” significa una corriente supersónica de gas que tiene un aumento de diámetro en su dirección de flujo.

Breve descripción de los dibujos La Figura 1 es una vista frontal de una lanza particularmente preferida para usar en la práctica de esta invención.

La Figura 2 es una vista en corte transversal de la lanza particularmente preferida para usar en la práctica de esta invención.

La Figura 3 es una representación generalizada del método de esta invención en funcionamiento.

La Figura 4 es una representación gráfica de los resultados obtenidos con la práctica de esta invención, comparados con los resultados obtenidos con dos prácticas conocidas.

Descripción detallada La invención es un método que emplea tres etapas diferentes, en un orden especificado, por el que se produce acero de bajo contenido en carbono mediante el suministro de oxígeno al acero fundido desde encima de la superficie del acero fundido. El oxígeno reacciona con el carbono del acero fundido dentro de un convertidor para producir dióxido de carbono y monóxido de carbono que burbujea hacia el exterior del acero fundido, disminuyendo así la concentración de carbono y produciendo acero de bajo contenido en carbono.

La invención se describirá con mayor detalle con referencia a los dibujos. Los números en los dibujos son los mismos para los elementos comunes.

Habitualmente, aproximadamente el 75 por ciento del hierro cargado en el convertidor BOF, como el convertidor 11 ilustrado en la Figura 3, es metal caliente procedente de un alto horno, y el 25 por ciento restante del hierro cargado en el convertidor es chatarra de acero. La carga 15, antes del comienzo del proceso de refino en tres etapas de esta invención, tiene una concentración de carbono superior al 0, 30 por ciento en peso, y habitualmente tiene una concentración de carbono dentro del intervalo de 4, 0 a 4, 5 por ciento en peso.

La primera etapa del método de refino de esta invención abarca de aproximadamente el 30 a aproximadamente el 70 por ciento del periodo de refino, es decir, de aproximadamente el 30 a aproximadamente el 70 por ciento del oxígeno total suministrado al acero fundido durante el método de refino de esta invención se suministra durante la primera etapa. Al comienzo del periodo de refino se añaden fundentes tales como cal y dolomita para conseguir la química deseada de la escoria 12 y neutralizar el dióxido de silicio que se forma durante la primera etapa.

Durante la primera etapa del método de refino... [Seguir leyendo]

1. Un método para producir acero de bajo contenido en carbono, que comprende las siguientes etapas secuenciales de refino:

(A) suministrar oxígeno, en al menos una corriente envuelta en una cortina protectora de gas, desde una lanza al acero fundido que tiene una concentración de carbono superior al 0, 30 por ciento en peso, en el que la cortina protectora de gas se proporciona desde la lanza a través de un único anillo de orificios que hay alrededor de una pluralidad de boquillas; después de eso,

(B) suministrar oxígeno en al menos una corriente envuelta en una llama en forma de cortina protectora desde la lanza hasta el acero fundido; y después de eso,

(C) suministrar gas inerte, u oxígeno y gas inerte, en al menos una corriente envuelta en una llama en forma de cortina protectora desde la lanza hasta el acero fundido; sirviendo dichas etapas de refino para producir acero de bajo contenido en carbono.

2. El método de la reivindicación 1, en el que la cortina protectora de gas comprende oxígeno y nitrógeno.

3. El método de la reivindicación 1, en el que el oxígeno se suministra en una pluralidad de corrientes en 15 ambas etapas (A) y (B) .

4. El método de la reivindicación 1, en el que el oxígeno y el gas inerte se suministran en una pluralidad de corrientes en la etapa (C) .

5. El método de la reivindicación 1, en el que el gas inerte empleado en la etapa (C) es argón.