Ejercicios de siderurgia II

Problema n1Un horno de afino elctrico esta alimentado por una tensin de 900V, con una corriente elctrica de 700ka, produce 120Tm de acero cada hornada que transcurre en 55minutos.Si el precio de la chatarra es de 0,08/kg, se produce el 10% de escoria y el precio de la energa elctrica es de 0,12/kwh. Con estos datos calcula:A) Potencia del horno expresada en w y en CV.

V900 V

I700 ka

M120 Tm

T55min = 3300s

Precio Chatarra0.08 / Kg

Porcentaje Escoria10%

Precio Energa0.12 / kwh

Costo Aditivos250

Tasa de cambio Peso por Dlar Americano 25/09/1312.8754

Tasa de Cambio Dlar Americano por Euro 25/09/131.3504

Tasa de cambio Peso por Euro 25/09/1317.3599

A) Potencia consumida del horno viene dada por:

Sustituyendo valores nos queda 900 V= 630000 KW = 630 MW = 844844 CV

Problema n2Tomando como referencia los datos del ejercicio anterior se pide calcular lo siguiente:B) Energa elctrica consumida en cada hornada.C) Precio del kg de acero producido si los elementos aadidos par las ferroaleaciones presentan un coste de 250 , y en cada hornada se producen unas prdidas del 10% en escoriaB) Energa elctrica consumida viene dada por:

Sustituyendo valores nos queda= 2079000000 J= 2079 MJ = 577.5 kwhC) En Primer lugar hay que calcular El Costo TotalEl Costo Total = Costo de Energa + Costo de Chatarra + Costo de AditivosCosto de Aditivos = 250El Costo de Chatarra se obtiene multiplicando la masa de chatarra por su precio por KilogramoCosto de Chatarra = (120 * 103 kg) * (0.08 /kg) = 9,600 El Costo de Energa se obtiene multiplicando la energa consumida por el precio del kwhCosto de Energa = (577.5 kwh) * (0.12 /kwh) = 69.3 Teniendo ya todos los costos de ProduccinEl Costo Total = 69.3 + 9,600 + 250 = 9919.3 El Costo Total = 9919.3 La masa de acero producida es el 90% del total ,es decir 108 tm.Dividiendo el coste total entre la masa de acero obtenemos el precio del kg de acero producido:

Problema n3SUPONIENDO UNA CONCENTRACION DE AZUFRE DE 0.008% Y UNA TASA DE PARTICION DE AZUFRE LS DE 500. CUAL ES LA CANTIDAD MINIMA DE ESCORIA DESULFURANTE QUE DEBERA AGREGARSE A 250 TONELADAS METRICAS DE ACERO A FIN DE LOGRAR UN NIVEL DE AZUFRE DE 0.002%?

Problema n4Un convertidor bsico es cargado con 20 toneladas de mtricas de arrabio junto con cao como fundente, y es soplado hasta que tiene 17 toneladas de Fe y 5720 kilogramos de escoria que contiene 13% sio2; 5%mno; 19% P2O5; 27%feo Y 36%cao. Asumir que el Fe se oxida a una rata uniforme durante el soplado. Dos tercios del carbono pasan a CO y un tercio CO2. El tiempo de soplado es de 28 minutos.Calcular:El volumen total del aire requerido.Solucin:El aire es utilizado para la oxidacin de las impurezas, por eso, el O de los elementos reducidos de la escoria + el O del CO y del CO2; ser el O del aire.

Arrabio oxidado:

Calculo del C oxidado:

Problema n5AHORTA CALCULAR El tiempo utilizado en cada periodo CON LOS DATOS ANTERIORES:El Fe se oxida a rata uniforme.Durante el primer periodo (des-silicacion), hay oxidacin del S, Mn y algo de Fe.Durante el segundo periodo (descarburacin), hay oxidacin del C y algo de Fe.Durante el tercer periodo (desfosforacin), hay oxidacin del P y algo de Fe.

Problema n6Las muestras de escoria fueron tomadas al final de cada hornada con la ayuda de la cuchara de muestreo de la instalacin para fundir acero (en la fundicin de Holgun se trabaja con una sola escoria hasta el final), se sacaron varias muestras de escoria y se trasladaron hacia el centro de investigaciones siderrgicas (CIS) de Nicaro, donde se realizaron los anlisis de composicin qumica. Los resultados de dichos anlisis son los siguientes:

Variante 1Colada Composicin qumicaCao mgo feo mno sio2 Al2O3 P2O51 41 5 10,3 25 15 3,5 0,22 42 4,5 10,1 24,5 15 3,7 0,23 44 4 10 23 14,82 4 0,18

Variante 2Colada Composicin qumicaCao mgo feo mno sio2 Al2O3 P2O51 42 4,5 13,5 18,5 17 4,3 0,22 43 4,5 13 18 16,8 4,5 0,23 44 4 13,03 17 17 4, 8 0,17A continuacin se muestra la composicin qumica media de la escoria, obtenida segn la tecnologa tradicional en similares condiciones de trabajo.Composicin qumicaCao mgo feo mno sio2 Al2O3 P2O542 4.5 15 13,5 20,8 3,5 0,2Calcular la basicidad de la escoria.Para las escorias bsicas el valor de su basicidad se encuentra entre 1,2 2,8 y valores mayores a 2,8 es altamente bsica. La basicidad se calcula por la formula:(cao + mgo) / ( sio2 + Al2O3 )Clculo de la basicidad de la escoria por las 3 variantes analizadas:28 Produccin de aceros al carbono en hornos de arco elctrico en condiciones de mineral de manganeso.Variante 1: (42,5 + 4,5) / (15+ 3,5) = 2,54Variante 2: (43 + 4,5) / (17 + 4,5) = 2,20Variante Tradicional: (42 + 5) / (20,8 + 3,5) = 1,93

Problema n7CALCULODELASADICIONESPARALOGRARLACOMPOSICIONFINALEnlamayoradeloscasos,cuandoseagreganaleantesalacero,elmaterialdeadicinContienemsdeunelemento.LosmaterialesdeadicinagregadosquecontienenunamezclaDe2omscomponentessonamenudodenominadasaleacionesmadre.AlutilizardichosAditivos,lacantidaddelelementodeseadoenlaaleacinmadredebesertomadaencuentaasComotambinlatasaderecuperacinelemental.LatasaderecuperacineslacantidaddeCadaelementoqueaumentarealmentelaconcentracindelelementoenelacerolquidoenLugardeperderseenlaescoria,etc.

CARHUATANTA BONIFACIO W

8

250toneladasmtricasdeacerocontienen0.12%Mn.Calculequecantidaddeferromanganesodealtocarbono(HCFeMn)debeseragregadaparalograrunacomposicinde1.4%Mn.Laferroaleacinutilizadacontiene76.5%MnylatasaderecuperacintpicaparaelMnesdel95%.Lasustitucindeestosvaloresresultaen:

mHCFeMn100%(1.40.12)%250,000kg 76.5%95% mHCFeMn 4,403kg

Problema n8AbsorcindeotroselementosAlagregaraleacionesmadreestambinimportantetenerencuenta,ysifuesenecesarioCalcular,elefectodeotroscomponentesenlacomposicintotaldelacero.LacantidadAbsorbida(esdecir,elaumento)deundeterminadoelementoestdadaporel

% X = m aditivo % X en aleacin madre tasa de recuperacin de X 100 masa de acero

calculelacantidaddecarbonoabsorbido.Elhcfemncontiene6.7%CConunatasaderecuperacindel95%.

%C =4,403 kg 6.7% 95%100% 250,000 kg

%C = 0.112%C

Sinduda,talincrementodelcarbonopodrasercrticoendeterminadosgradosdeacerodeBajoydeultrabajocarbono.Entalescasos,seranecesarioutilizarlasmscostosasAleacionesmadredeferromanganesodealtapurezaodebajocarbono.

Problema n9SABIENDO QUE:

Tomemosunacomposicininicialde400ppmdeoxgenoysinaluminio,representadaporelPuntoAeneldiagrama.Unaadicindeaproximadamente0.095%dealuminioestrepresentadaporelpuntoB.ComolamismaseencuentramuyporencimadelacurvadeequilibrioAl-O,elaluminioyelOxgenoreaccionarnparaformarAl2O3.Suponiendoestequiometra,2tomosdeAl(=54Unidadesdemasa)reaccionancon3deoxgeno(=48unidadesdemasa),siguiendoporloTantolalneadescendentealpuntoClacomposicindeequilibrioaesatemperatura.ElPorcentajedepesodelaluminioqueserequiereparaladesoxidacinesporlotanto:

Alcalcularlaadicintotaldealuminiorequerida,estevalordeberseragregadoalaComposicinfinal(oresidual)deAldelacero.Ejemplo250toneladasmtricasdeaceroconuncontenidodeoxgenode450ppm(0.045%)serDesoxidadoconAlalmomentodelacolada.SuponiendounatasaderecuperacindeAldel60%yunacomposicinfinaldeAldel0.04%,calculelacantidaddealeacinde98%AlqueSerequiere.Aluminioparaladesoxidacin(delaecuacin9-8)(54/48)0.045%=0.051%+Aluminiofinaldeseado0.040%=Totaldealuminiorequerido0.091%Ahorautilicelaecuacin9-2pararegistrarlamasadelaadicindealeante

mAl =100% - 0.091% -250,000 kg =386 kg 98% -60%