Proceso de Linz-Donawitz

O Conversor de Oxíxeno ou Proceso Linz-Donawitz ou LD é o proceso mais común para a produción de aceiro. Neste, un arrabio fundido rico en carbono é inxectado con osíxeno para reducir os niveis de carbono da aliaxe.O proceso leva o nome de básico porque fluxos de dolomita (bases químicas) son engadidas para conseguir unha redución das impurezas e para protexer o revestimento do convertedor. A carga dese conversor é constituída de ferro gusa líquido, ferro vello, mineral de ferro e aditivos (fundentes). Cunha lanza refrixerada con auga, inxectase oxíxeno puro a unha presión de 4 a 12bar no conversor.

A oxidación do carbono e dos acompañantes do ferro libera gran cantidade de calor. Para neutralizar esa elevada temperatura que prexudicaría o refractario, adicionase ferro vello ou mineral de ferro.

Pola adición de fundentes como a cal, os acompañantes do ferro como o manganeso, silicio, fósforo e xofre únense formando a escoira.

Para aumentar a calidade do aceiro, engádense os elementos de liga ao final do proceso ou cando o aceiro está sendo vertido na panela, xa pronto.

Os aceiros producidos no LD non conteñen nitróxeno pois non se inxecta ar, de aí a alta calidade obtida. Ese conversor ofrece vantaxes económicas sobre os conversores do proceso de Bessemer e Siemens-Martin.

Nos conversores a oxíxeno é fabricado máis do 50% da produción mundial de aceiro.

Historia

O proceso de osíxeno básico desenvolveuse fóra das potencias tradicionais do aceiro.Foi creado por un único home, o enxeñeiro suízo Robert Durrer, e comercializado por dúas pequenas compañías nunha Austria aínda non recuperada da destrución producida na Segunda Guerra Mundial.

Anteriormente, en 1856, Henry Bessemer patentara un proceso de obtención do aceiro que involucraba a inxección de osíxeno para descarbonizar o ferro fundido.Por case cen anos cantidades comerciais de osíxeno non eran fáciles de conseguir ou tiñan un prezo excesivo, polo que o invento non era empregado.Durante a Segunda Guerra Mundial, enxeñeiros alemáns (Schwartz) e belgas (J.Miles) intentaron propoñer novos modelos, mais non resultaron exitosos.

En 1943, Durrer, que por aquel entón era profesor no Instituto de Tecnoloxía de Berlín, volveu a Suíza e aceptou un posto no mando de Roll AG (a maior planta siderúrxica do país).Alí presentou o seu proxecto do forno básico de osíxeno, que foi ben acollido.En 1947 conseguiu dende os Estados Unidos o primeiro convertedor experimental e o 3 de abril de 1948 este novo forno básico de osíxeno produciu o seu primeiro aceiro.No verán de 1948 dúas empresas austríacas, VOEST e ÖAMG, decidiron comercializar o proceso de Durrer.

En xuño de 1949 VOEST desenvolveu unha adaptación do método do enxeñeiro suízo coñecido como o LD (polas cidades de nome Lins e Donawitz). En decembro dese ano, as dúas empresas acordaron construír o seu primeiro convertedor de 30 toneladas.Estes puxéronse en funcionamento en novembro de 1952 (VOEST) e en maio de 1953 (ÖAMG) e convertéronse no eixe líder de produción de aceiro.Porén, erros cometidos na organización de ambas as dúas empresas fixeron que cara o final da época dos 50 os austríacos perderan o seu poder competitivo nese campo.

No convertedor LD orixinal o osíxeno era introducido por encima do ferro fundido a través da boquilla dunha lanza vertical.Mais na década dos 60 os fabricantes de aceiro introduciron os convertedores no que a inxección se producía dende o fondo e comezaron a empregar gas inerte para estimular o metal fundido e quitar as impurezas de fósforo.

Na Unión Soviética intentouse introducir un proceso semellante en 1934, pero a pouca tecnoloxía impediu a produción de osíxeno líquido e a continuación do proxecto.En 1939, o físico ruso Kapitsa perfeccionou o deseño do turboexpandidor de centrifugado.A partir disto a produción de osíxeno baseouse na idea do soviético.

Os grandes produtores de aceiro americanos colleron tardiamente esta nova tecnoloxía.Así, os primeiros convertedores de osíxeno foron sacados ao mercado ao final de1954 por McLouth Steel en Trenton, que supoñía menos do 1% da produción de aceiro do país. Non foi ata 1964 cando, despois de ser introducido por US Steel e Bethlehem Steel, comezaron a ter éxito .No ano 1970 o 50% da produción mundial de aceiro (chegando a ser nalgúns países como Xapón o 80%) realizábase grazas ao convertedor LD.Cara o último cuarto do século XX o uso deste convertedor foi parcialmente remplazado polo forno de arco eléctrico mais, con todo, a súa influencia aínda na actualidade é considerablemente importante.

Proceso

O proceso de fabricación de aceiro mediante osíxeno básico segue os seguintes pasos:

1. O arrabio fundido que provén dun alto forno vértese nun gran contedor con revestimento refractario chamado cullerón. O metal no cullerón é directamente levado a unha estación de pretratamento.Alí, o osíxeno de gran pureza a unha presión que oscila de 700-100 quilopascais é introducido a velocidade supersónica a través dunha lanza refrixerada suspendida ata a superficie do baño de ferro.Este pretratamento faise para reducir o xofre, o silicio e o fósforo antes de meter a mestura no convertedor.Ademais disto, faise un segundo pretratamento no que centos de quilogramos de magnesio en po son engadidos producindo unha violenta reacción exotérmica na que as impurezas de xofre restantes son reducidas a sulfuro de magnesio.

2. O forno énchese cos ingredientes.O proceso que se levará a cabo (que recibe o nome de BOS) é autóxeno.Así, manter a proporción de metal quente que se funde a restos é moi importante (polo que para conseguir o equilibrio sóense introducir restos no recipiente).O ferro fundido é engadido,o cal contén algunhas impurezas .

3. O recipiente ponse verticalmente, no momento no que unha lanza con cabeza de cobre é baixada , inxectando osíxeno puro (99%) a velocidades supersónicas.Con isto conséguese a ignición do carbono que estaba mesurado no osíxeno, formando monóxido de carbono e dióxido de carbono e xerando un grande aumento da temperatura (chégase ata os 1700 °C).Isto derrete os restos baixa os niveis de carbono e reduce outras impurezas.

4. A dolomita engádese ao recipiente creando escoura, que axuda a absorber as impurezas , manter o carácter básico do proceso e facilitar a refinación do produto.O fin do ciclo leva 20 minutos, durante os cales se mide a temperatura e se toman mostras do novo metal (que soe conter: 0.3% C, 0.05 Mn, 0.001 Si, 0.001 S e 0.005 P).

5. O recipiente é inclinado sobre o seu costado para a eliminación da escoura e basculada posteriormente para baleirar o aceiro. Este é vertido por unha billa ata un recipiente con revestimento refractario.O aceiro é refinado no recipiente facendo aliaxes con distintos materiais segundo as propiedades que queira o cliente.Para que se mesturen correctamente as aliaxes ás veces e preciso introducir nitróxeno.

6. A escoura que quedaba dentro do recipiente no que se levou a cabo a conversión é vertida a recipientes de escoura e tirada posteriormente.

Vantaxes sobre o sistema Bessemer

O convertedor LD é considerado unha mellora do sistema de Bessemer (que se deixou de comercializar na época dos 60) pois substitúe a inxección de aire por unha de osíxeno, o que fai que o sistema gañe rapidez e se reduzan moitos custos no procedemento.Isto débese principalmente a que no aire se atopan elementos como o nitróxeno que, como non reaccionan coa mestura, fan que se reduza a eficiencia do forno. Así, dende a introdución do forno de osíxeno básico, o traballo requirido nesta industria reduciuse por un factor de 1000, pasando de requirir tres homes hora por tonelada métrica a só 0,03.

Véxase tamén

Bibliografía

• McGannon, Harold E. editor (1971). The Making, Shaping and Treating of Steel: Ninth Edition. Pittsburgh, Pennsylvania: United States Steel Corporation.
• Smil, Vaclav (2006). Transforming the twentieth century: technical innovations and their consequences, Volume 2. Oxford University Press US. ISBN 0-19-516875-5.
• Brock, James W.; Elzinga, Kenneth G. (1991). Antitrust, the market, and the state: the contributions of Walter Adams. M. E. Sharpe. ISBN 0-87332-855-8.
• Tweraser, Kurt (2000). The Marshall Plan and the Reconstruction of the Austrian Steel Industry 1945–1953. in: Bischof, Gunther et al. (2000). The Marshall Plan in Austria. Transaction Publishers. ISBN 0-7658-0679-7. pp. 290–322.