Ejercicios Propuestos Para Las Prácticas De Siderurgia

EJERCICIOS PROPUESTOS PARA LAS PRÁCTICAS DE SIDERURGIA

SEGUNDA SERIE

1. Las condiciones de operación de un Horno Alto en la zona de toberas (justamente por encima de la escoria del crisol) son las siguientes:

T = 1800 ºC ; P (Total) = 3,5 atmósferas ; % CO en volumen = 35%.

Si además nos encontramos en la fase gaseosa, circunstancia por otra parte normal, la presencia de hidrógeno y nitrógeno, ¿estaría totalmente definido el sistema según la Regla de las Fases?. Si no fuera así, indicar que variables intensivas tendremos que definir, para resolver el problema.

2. En una escoria de acería LD (CaO-FeO-SiO2) a 1600 ºC, el fundido se encuentra en equilibrio con dos fases sólidas: 2CaO•SiO2 y 3CaO•SiO2 . Calcular:

a) La composición de la escoria.

b) La actividad del óxido de silicio en el fundido y su coeficiente de actividad.

3. La recta operativa correspondiente a una determinada marcha del Horno Alto tiene por ecuación:

Y  1,82 X  1,15

El coque contiene un 94% de C mientras que el arrabio que se produce presenta un 94% Fe y el 4% de C. El análisis volumétrica de los gases de tragante es el siguiente: 50% N2 ; 31% CO y 19 % CO2 . Si se supone que se inyecta aire seco: 79% N2 y 21% O2 (en volumen). Calcular:

a) Grado de oxidación de la carga.

b) Porcentaje de reducción directa.

c) Consumo específico de coque (en kilogramos por tonelada de arrabio).

d) Consumo específico de aire ( en metros cúbicos de aire, medidos en condiciones normales, por tonelada de arrabio)

4. Calcular cual sería la recta operativa ideal de un horno alto cuya carga férrica esta constituida exclusivamente por óxido férrico y en el cual la composición de los gases del tragante es igual:

%CO = 20%; %CO2 = 20%; %N2 = 59%; %H2 = 1%.

Si el arrabio obtenido tiene un 4,5%C y 92%Fe, calcular el consumo específico de coque.

Estimar la producción de arrabio del horno, bajo condiciones de operación ideales, cuando la velocidad de soplado es de 150.000 Nm3/hora si suponemos despreciable la cantidad de oxígeno que se transfieren a la fase gaseosa por reducción directa de las especies no férricas de la carga en comparación con la cantidad aportada por el viento.

5. En un horno alto que trabaja a 1500 ºC (temperatura de sangría), ¿cuál de las dos escorias seudoternarias siguientes será la más adecuada?:

Escoria A: 20% Al2O3 ; 40% CaO y 40% SiO2.

Escoria B: 30% Al2O3 ; 40% CaO y 30% SiO2.

Si la Escoria B, hubiera tenido un enfriamiento de equilibrio, ¿cuáles serían las fases cristalinas presentes a temperatura ambiente y su proporción dentro de la escoria?.

Si se volviera a utilizar la Escoria B en el proceso siderúrgico, señalar la proporción de sólido y líquido que tendríamos a 1400 ºC. Indicar igualmente, la última fase cristalina que se disuelve en el líquido antes de alcanzar la “temperatura de líquidus”.

Finalmente, cual de las dos escorias podría facilitar un menor contenido en azufre en el arrabio.

6. Calcular la temperatura de entrada del viento en las toberas de un Horno Alto para conseguir una temperatura de llama de 2300 ºC.

Que efecto tendría sobre el valor de la “temperatura de llama” de 2300 ºC: a) La inyección de oxígeno. b) La inyección de carbón pulverizado

Considérese que el viento es seco, que el coque llega a la zona de toberas a 1000 ºC y que la combustión es lo suficientemente rápida como para que no se tengan en cuenta las pérdidas de calor. Datos: Calores específicos medios a presión constante del O2, N2, y CO son respectivamente: 0,0087; 0,0080 y 0,0081 kcal•K-1•mol-1. Calor

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