Disminución del consumo de coque en los hornos cubilote de

Paraná Metal

Alejandro Martín, Jorge Madías – IASG. García Díaz, E. Tognetti, J. Cenóz – Paraná Metal

1a Jornada CIFRA – IAS. San Nicolás – Argentina – Noviembre de 2005

Paraná MetalEmpresa productora de piezas y partes fundidas para la industria automotriz Dos líneas de moldeo Kunkel Wagner y Disamatic5 máquinas Sutter de caja caliente, 14 Shalco Shell y 2 máquinas B&P de caja fría2 hornos Lindberg 10 ton, 3 hornos Lindberg 15 ton y 2 hornos cubilote Línea 1: block de cilindros, línea 2: piezas chicasy 3 hornos Lee Wilson de tratamiento térmico

Centro de investigación de la siderurgia Argentina 50 personas 3 áreas: Procesos, servicios e institucionales6 laboratorios: Minerales, químico, refractarios, modelo de agua, metalográfico y ensayos físicos

Instituto Argentino de Siderurgia

ObjetivoDisminuir el consumo de coque de los hornos de cubilote

MetodologíaSeguimientos en planta

Balance de cargas, balance de escorias y evaluación de la desulfuración

Análisis químicos y ensayos sobre coque y escorias

Medición de gases de combustión de los hornos

Evolución de consumo de coque en Paraná metal

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

Meses

Kg/T

n

Objetivo

Situación inicial Consumo excesivo de coque en la operación de los cubilotes

Mermas en el contenido de carbono obtenido en baño

Valores de azufre altos, en límite superior de norma

Situación inicialAnálisis inmediato y humedad del Coque

0,7 máx3 - 53,0 máx92,0 mín3 máxNorma

0,692,82,294,93,17Promedio

Azufre(%)

Cenizas(%)

Volátiles(%)

C fijo(%)

Humedad(%)

Análisis

Análisis químico de las cenizas del Coque

0,90,40,0486,86,55,4Promedio

CaO(%)

MgO(%)

MnO(%)

SiO2

(%)FeO(%)

Al2O3

(%)

Coque

Situación inicialEnsayo de resistencia Half Micum según norma ISO Nº556

M10=6,7 %

M80= 30 %Determina una muy pobre resistencia a la

fisuración

Indica una muy buena resistencia

a la abrasión

Coque

Determina la degradación del coque, sufrida por fisuración y abrasión, en las etapas previas a la carga y durante el descenso en el cubilote

Situación inicialEnsayo de reactividad según ASTM D-5341

Determina la degradación del coque en el cubilote, por reacción con CO2 a elevada temperatura, de acuerdo a la reacción C(s) + CO2(g) = CO(g)

Por encima del límite superior recomendado, esto indica en presencia de CO2, el coque se degradará, perdiendo resistencia y generando finos que disminuyen su rendimiento

REACTIVIDAD Muestra Reactividad CRI (%)

A 27,5 B 25,9

Promedio 27 CRI recomendado: 25 % max.

Coque

Situación inicial

Ensayo de Granulometría

Granulometría promedio aproximadamente un 25 % menos de lo solicitado en especificación, para un tamaño mayor a 102 mm

Muestra Retenido en malla 102x102 (%)

1 70 2 65 3 65 4 65

Promedio 66 Especificación 90 mínimo

Coque

Situación inicialResumen de propiedades del coque baja carburación en situación de alto consumo

Variable Valor real Promedio

Valor objetivo Cumple

Carbono fijo (%) 94,9 92 mín. Cenizas (%) 2,8 3 a 5 Volátiles (%) 2,2 3 máx. Humedad (%) 3,1 3 máx. Azufre (%) 0,59 0,70 máx. Granulometría (102x102mm) (%) 66 90 mín. R. Fisuración (%) 30 65 a 80 R. Abrasión (%) 6,7 8 a 8,5 SiO2 en cenizas (%) 86 50 Reactividad (%) 27 25 máx.

0,69

Coque

Análisis de escoria en periodo de alto consumo de coque

Basicidad muy baja (IB: 0,3 a 1,0 ), viscosidad elevada y color oscuro

SiO2 53,0 % CaO 21,0 %

Al2O3 16,0 % FeO 2,5 % MgO 4,0 % MnO 2,6 %

S 0,3 % IB

(CaO/SiO2)

0,3 µ (poise ) 14

Situación inicial Escoria

Discusión

Elevado consumo de coque

Mayor superficie activa

Granulometría inadecuadaBaja resistencia a la fisuración

Cama menos permeable

Coque pequeño

Alto contenido de azufre

Se quema rápido Altera el régimen de fusión

Discusión

Elevado consumo de coque

Mayor % de SiO2

Aumento de coque

Aumento de azufre

Menor basicidad

Aumento de cenizas

Alto contenido de azufre

Mayor viscosidad

Menor desulfuración

Efectos del consumo de coque

30

33

36

39

42

45

48

51

90 100 110 12 0 130 1 40 150 160 170 180 19 0 200 2 10 220

Kg coque/Tn metal

%

SiO2 CaO

DesarrolloSe realizó un programa, basado en un balance de masas, para predecir el comportamiento aproximado de ciertas variables según variaban la condiciones de operación

0,0880,094

0,0980,104

0,1080,114

0,1190,123

0,1290,133

0,1390,144

0,600,620,640,660,680,700,720,740,760,780,800,820,840,860,88

90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220

Kg coque/Tn metal

Basi

cidad

0,00

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

0,12

0,14

0,16

0,18

0,20

% S

met

al

IB % S metal % S de norma

A medida que aumenta el consumo de coque, disminuye la basicidad y como consecuencia aumenta el azufre final en metal fundido

Desarrollo

Acciones

Por problemas en carburación y altos niveles de azufre en metal líquido

Coque de alta carburación

Proveedor

Eliminar el carbón de Río Turbio de la mezcla de fabricación

Mejorar la granulometría

Paraná Metal

Realizar correcciones de adición de caliza en carga

Resultados

Variable Baja carb. Alta carb. Carbono fijo (%) 94,9 98,1 Cenizas (%) 2,8 0,9 Volátiles (%) 2,2 0,8 Humedad (%) 3,1 No se midió Azufre (%) 0,59 0,51 Granulometría (102x102mm) (%) 66 73 R. Fisurasión (%) MICUM 80 30 53 R. Abrasión (%) 6,7 6,3 SiO2 en cenizas (%) 86 78 Reactividad (%) 27 27

Se puede apreciar los cambios en carbono fijo, cenizas y volátiles debido al cambio en la mezcla de carbones

El índice de fisuración y la granulometría mejoraron levemente, la reactividad y la SiO2 de las cenizas permanecen practicamente igual

Resultados

Escoria con alto consumo de coque

IB2: 0,4

Viscosidad: 12 Poise

Escoria con bajo consumo de coque

IB2: 0,8

Viscosidad: 4 Poise

Menor cantidad de SiO2 introducida provocando basicidades mas altas y menores viscosidades

ResultadosMedición de gases de salida del cubilote

Puerta de carga

Lanza

Cubilote

Componente

Muestra

1

Muestra

2

Muestra

3

Promedio

N2 71.9 70.0 73.4 71,6 CO2 16.7 17.8 16.6 17,0 CO 10.9 11.7 10,2 10,8 O2 0.5 0.5 0.6 0,5

CO2//CO 1.53 1.52 1.62 1,55

Valores de oxígeno muy bajos (0,5 %), lo que indica que no se estaría soplando aire de mas

Los valores de CO2 son altos (17 %)

Eficiencia de 73 % (valor alto), teniendo en cuenta que el ideal teórico sería sólo CO2 en gases de salida (24 %)

ResultadosA partir de comenzar a operar con coque de alta carburación:

Resistencia a la fisuración M80: 30 % M80: 53 %

Granulometría 66 % > 102 mm 73 % > 102 mm

Escoria IB: 0,3 IB: 0,8

Azufre en baño 0,012% - 0,015% 0,008% - 0,010%

Consumo de coque 178 kg/t 135 kg/t

Reducción costo 36 pesos/t. fundida

ResultadosEvo lu c ión de c on su mo d e c oq u e en P a ran á m e ta l

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

Prom

edi

o 2

000

Pro

med

io 2

001

Prom

edio

20

02

ene

-03

feb-

03

mar

-03

abr

-03

may

-03

jun-

03

jul-0

3

ago

-03

sep

-03

oct-

03

nov

-03

dic

-03

ene

-04

feb-

04

mar

-04

abr

-04

may

-04

jun-

04

M e se s

Kg

/Tn

Asistencia IAS – Coque baja carburación Asistencia IAS – Coque alta carburación Consumo de coque objetivo

ConclusionesEl elevado consumo de coque, está vinculado principalmente a la

utilización de coque de baja carburación, agravado por una baja resistencia a la fisuración y mala granulometría, hecho que disminuía su rendimiento, provocando mayores adiciones en la carga y/o cargasfalsas. Por otro lado genera una escoria de baja basicidad, con una pobre capacidad de desulfuración, originando contenidos de azufre altos en metal líquido.

A partir de comenzar a operar con coque de alta carburación y eliminar de la mezcla de fabricación al carbón de Río Turbio, la carburación mejoró notablemente, además de una leve mejora en el resto de las propiedades, como consecuencia de esto, el consumo disminuyó de 178 a 135 kg/t fundida.

Se observó también un notable descenso el contenido final azufre en metal líquido (0,08% - 0,11%), esto se explica a partir de una escoria de basicidad mas alta (IB: 0,8), menos viscosa y con mayor capacidad de desulfuración.

FIN DE LA PRESENTACIÓN

Muchas gracias