Estudio del enfriamiento de un cubilote Parte I: El comportamiento del carbono y el silicio en la carga metálica

Abstract

RESUMEN: Este es el primero de una serie de artículos que describen los procesos físicos y químicos que ocurren en el interior del horno de cubilote. La información experimental fue obtenida mediante el apagamiento rápido de un cubilote operando en condiciones estables y la posterior caracterización química de muestras metálicas obtenidas a diferentes niveles en el horno. El enfriamiento fue realizado mediante la adición de agua por la puerta de carga y el reemplazo del soplo por una corriente de nitrógeno en un horno de cubilote de 0,31m de diámetro. El horno fue cargado con hierro blanco, acero y carburo de silicio. La composición química de las muestras extraídas fue determinada mediante Espectrometría de Emisión Óptica (OES) y los resultados fueron usados para construir los perfiles de carbono y silicio en la carga metálica por encima del nivel de las toberas. En artículos posteriores se presentarán los resultados obtenidos para otros materiales de carga (SiC, coque) en esta región y en la zona por debajo de las toberas. Los perfiles de carbono y silicio obtenidos se ajustan bien a los perfiles generados por el programa de simulación CupolaMelt-I, así como también la producción, la temperatura y el porcentaje de carbono y silicio en el metal en piquera. El ajuste entre los resultados experimentales y los simulados indican que el proceso de enfriamiento no afecta significativamente las condiciones del cubilote. Además indica que los procesos en el interior del horno son independientes del tamaño del mismo. Los resultados experimentales demuestran que mientras los materiales metálicos se encuentran en estado sólido, no ocurren reacciones importantes que afecten sus contenidos de carbono y silicio. Se detectó una pequeña carburación del acero sólido a una pequeña distancia de la zona de fusión. Mientras las gotas de hierro fundido descienden por la zona de fusión ocurre una disminución en el contenido de carbono y silicio, lo cual es acorde con los perfiles de las simulaciones. No se encontraron gotas de acero en la región entre las toberas y 0,15 m por encima de ellas, sin que haya por el momento una explicación para esto.