Horno de arco sumergido de silicomanganeso de 6,3 MVA a 45 MVA para procesos metalúrgicos

Horno de arco sumergido de silicomanganeso de 6,3 MVA a 45 MVA

El silicomanganeso es una ferroaleación compuesta principalmente de manganeso, silicio, hierro y trazas de carbono junto con otros elementos. Es una de las aleaciones más utilizadas y de mayor volumen en la industria de las ferroaleaciones. En la fabricación de acero, la aleación de manganeso-silicio sirve como desoxidante compuesto y también se emplea como agente reductor en la producción de ferromanganeso con contenido medio y bajo en carbono, así como en la fabricación de manganeso metálico mediante el proceso silicotérmico. Según el contenido de manganeso, silicio y elementos de impurezas, el silicomanganeso se clasifica en ocho grados, con composiciones químicas que se ajustan a las especificaciones descritas en la tabla.

Los hornos de arco sumergido modernos están diseñados con estructuras completamente cerradas. El equipo principal comprende varios sistemas integrados: el cuerpo del horno, la campana extractora de bajo perfil, el sistema de escape, la red corta, el conjunto de electrodos, el mecanismo hidráulico, las unidades de extracción y extracción de escoria, el sistema de enfriamiento del fondo, el transformador, la fuente de alimentación de alto voltaje, el sistema de control automático de bajo voltaje, la instrumentación de monitoreo, los sistemas de alimentación y mezcla de materias primas, los mecanismos de distribución y dosificación, la recolección de polvo en la boca del horno y los sistemas de recuperación y eliminación de polvo de gas de proceso seco.

1. Principio de funcionamiento

El horno de silicomanganeso funciona según el principio del horno de arco sumergido. Los electrodos generan calor de arco y calor de resistencia a partir de la carga para reducir los óxidos del mineral de manganeso y la sílice en una aleación de silico-manganeso. La reacción dentro del horno se basa principalmente en la reducción carbotérmica. Los principales productos de desoxidación son MnSiO₃ y MnSiO₄, con puntos de fusión de 1270°C y 1327°C respectivamente. Estos productos forman partículas grandes que flotan fácilmente, lo que produce un importante efecto de desoxidación.

2. Flujo y operación del proceso

Preparación de la materia prima: el mineral de manganeso, la escoria rica en manganeso, la sílice y el coque se mezclan por lotes de acuerdo con los requisitos de formulación. El contenido de carbono fijo del coque debe ser ≥84%.

Carga y calentamiento: Las materias primas ingresan al horno de arco sumergido semicerrado a través de una tolva. Se introduce una fuente de alimentación de 35 kV en el horno a través de electrodos trifásicos, que se insertan en la carga para crear un calentamiento por arco.

Control de fundición: La carga se mezcla uniformemente, se mantiene el nivel de carga, los electrodos se insertan profunda y uniformemente. El gas del horno se mantiene a una ligera presión negativa, con O₂ < 2%, H₂ < 8% y la temperatura del horno por debajo de 600°C.

Saneamiento de hierro y escoria: La aleación fundida y la escoria se separan de forma natural. El orificio del grifo se puede abrir y cerrar sin problemas. Tanto el metal caliente como la escoria tienen buena fluidez y son fáciles de separar, para finalmente fundirse en lingotes.

3. Parámetros técnicos y condición del horno.

La basicidad binaria de la escoria (CaO/SiO₂) se controla entre 0,5 y 0,7, con MnO en la escoria <10%.

La longitud de trabajo de los electrodos es de 1700 a 2000 mm, el voltaje es de aproximadamente 143 V, la corriente de trabajo es estable y el consumo de los electrodos es uniforme.

Una condición normal del horno se caracteriza por una buena permeabilidad de la superficie de la carga, un hundimiento uniforme de la carga y un suave golpeteo del hierro y la escoria.

4. Grados y composición química

El silicomanganeso se divide en ocho grados según el contenido de manganeso, silicio y elementos de impurezas. Su composición química deberá cumplir con lo establecido en la Tabla 1.

Tabla 1 – Composición química

Nota: El contenido de fósforo se especifica en tres grados (I, II, III) según diferentes límites máximos.

5. Aplicaciones y Ventajas

La aleación producida por el horno de silico-manganeso se usa ampliamente en la fabricación de acero, lo que reduce significativamente la tasa de pérdida por combustión (la tasa de pérdida por combustión de la desoxidación de la aleación de silico-manganeso es aproximadamente del 29%, que es menor que si se usa manganeso o silicio solo). Además, la aleación de silicomanganeso puede mejorar la resistencia a la corrosión y a la oxidación del acero, lo que lo hace adecuado para ambientes exteriores o húmedos. El horno de silicomanganeso es similar al horno de ferrosilicio, pero está dedicado a la producción de aleaciones de silicomanganeso y no puede usarse para la producción de ferromanganeso con alto contenido de carbono a menos que se utilice un horno pequeño (por ejemplo, 6000 kVA) para evitar daños al refractario.

En resumen, el horno de silico-manganeso es un equipo indispensable en la fabricación de acero. Al controlar con precisión parámetros como la composición de la carga, la temperatura, los electrodos y la escoria, permite una producción eficiente y estable de aleación de silicomanganeso, garantizando la calidad y el rendimiento del acero.