Hierro y Acero Edicion 63 | Page 8

acería El vapor de agua formado se disocia sobre la superficie del acero líquido causando el aporte de hidrógeno por la siguiente reacción: H2O (g) → 2H + O (6) La reacción anterior es termodinámicamente favorable para los aceros que han sido desoxidados y pueden causar un aporte importante de hidrógeno. Por lo tanto, la adición de cal en el horno olla se debe de minimizar en lo posible dependiendo de las condiciones del proceso. Otro aspecto de suma importancia es que la composición química final del acero se realiza en el horno olla, en donde se adicionan cantidades importantes de Aluminio. Estas adiciones se realizan principalmente al inicio del tratamiento y el ajuste final del Aluminio se realiza a la mitad del tratamiento mediante la inyección de aluminio en alambre cuando ya se conoce la composición química final del acero con excepción del calcio. Arrastre de Escoria Durante el Vaciado del EAF con Sistema EBT Previamente habíamos establecido que una forma de minimizar el aporte de hidrógeno en el acero era controlando el paso de escoria del EAF a la olla de acero durante la etapa de vaciado1). El estudio del atrapamiento de escoria durante el vaciado del EAF con sistema EBT ha sido objeto de varios estudios, sin embargo, no se han identificado plenamente los principios fundamentales para identificar los parámetros claves durante la etapa de vaciado. Al respecto, podemos suponer de manera intuitiva que la velocidad de vaciado jugaría un papel de vital importancia, la lógica indica que a un menor diámetro del agujero de vaciado (tap hole), el chorro de acero es más compacto y el arrastre de escoria será menor. Aplicando la ecuación de Bernoulli4 durante el vaciado del baño metálico con una altura h indica que el diámetro del tap hole deberá de ser directamente proporcional a la velocidad de vaciado: w ρAtaphole 2gh En la ecuación anterior, w es la velocidad del flujo, Ataphole es el promedio del área de la sección transversal del tap hole, ρ es la densidad, g es la constante gravitacional y h es la altura del metal líquido. La ecuación nos indica de forma clara que la velocidad se incrementa en proporción a la sección transversal del área (diámetro) del tap hole. Sin embargo, la profundidad del acero líquido incrementa la velocidad del flujo en proporción a la raíz cuadrada de la altura del baño. De esta manera, aunque la altura del baño tiene un efecto positivo, sería menos importante que el área de la sección transversal del tap hole. Por medio de la ecuación de Bernoulli podemos decir que la velocidad de vaciado es proporcional (a la raíz cuadrada) a la altura del metal líquido en el EAF. La altura del baño puede tener un efecto opuesto sobre la extensión del vórtice y de esta manera sobre el grado en el cual se tiene el arrastre de escoria. Aunado a ello, sin lugar a dudas, la viscosidad de la 8 HIERRO yACERO/AIST MÉXICO escoria juega un papel muy importante, a mayor viscosidad de la escoria, el arrastre de la escoria en el vórtice formado en el EAF es menor. Durante la formación del vórtice en un fluido, las ecuaciones de movimiento son muy conocidas5. Los números dimensionales importantes son: El número Reynolds (el cual mide la inercia intrínseca relativa a fuerzas de viscosidad) y el número Froude (el cual mide la fuerza de la inercia relativa a la fuerza gravitacional. Para las mismas características de velocidad y longitud del fluido, estos números son bastante diferentes para la escoria contra el metal líquido debido a las diferentes viscosidades y densidades. La Importancia de la Cantidad de Hot Heel en el EAF Anteriormente se estableció que la velocidad de vaciado es proporcional a la raíz cuadrada de la altura del baño líquido. Como resultado de esto, se incrementaron los cuidados con respecto de los tiempos de vaciado correlacionándolos con el diámetro del tap hole del EAF. Una cantidad mayor de acero líquido dentro del EAF ayudará a retardar la formación del vórtice, reduciendo de manera importante el atrapamiento de la escoria durante la etapa de vaciado del EAF. De esta manera, aunque teóricamente al tener una mayor cantidad de metal líquido favorezca un vaciado más rápido, el efecto del arrastre de la escoria será menor. Algo que se tiene que mencionar es que si bien es cierto que se tienen grandes beneficios al tener una mayor cantidad de metal líquido dentro del EAF, hay un límite a cuidar para no poner en riesgo la operación estable del horno que afecten el rendimiento metálico y la productividad del taller. La Viscosidad de la Escoria La fusión de 100% DRI, frecuentemente promueve hacia el final de la fusión, la formación de una escoria más líquida debido al incremento de la temperatura de fusión, ya que al aumentar la temperatura aumenta el oxígeno disuelto en el acero y simultáneamente aumenta el %FeO de la escoria. Un aumento en el contenido del %FeO, disminuye la viscosidad de la escoria, aumenta la densidad de la misma y por lo tanto disminuye su espumosidad. La solubilidad del MgO disminuye cuando se incrementa el contenido del %FeO en las escorias que no están saturadas con CaO. Esta disminución en la solubilidad del MgO al incrementarse el FeO es significativamente más importante para escorias con relaciones de baja basicidad (CaO/SiO2) que para escorias más básicas. Se ha demostrado que escorias con una mayor acidez generan una mayor concentración de FeO y disminuyen la velocidad de reducción del mismo. Anteriormente hemos documentado los beneficios de realizar adiciones de ladrillo molido de MgO-C en la parte final de la fusión del EAF, buscando dos beneficios importantes: Controlar la temperatura de fusión del EAF al enfriar localmente la escoria, disminuyendo de forma muy importante las ppm O2 y promover un incremento en la viscosidad de la escoria y un mayor espumamiento de la misma7 ayudando a minimizar el arrastre de escoria durante el vaciado del EAF.