Con la implementación de diversas tecnologías avanzadas, la fabricación de acero está evolucionando hacia una producción más limpia y eficiente.
Tecnología de trituración y clasificación de chatarra
La chatarra suele estar compuesta de metales ferrosos, metales no ferrosos y no metales. Antes de introducirla en el horno, debe triturarse y clasificarse. Este proceso no solo permite una separación eficaz, sino que también elimina la mayor parte de la pintura y los recubrimientos de la superficie de la chatarra.
Tecnología de precalentamiento de chatarra
El precalentamiento de la chatarra puede mejorar la eficiencia energética. Tecnologías como el horno de arco eléctrico (EAF) de doble cámara, el horno de arco eléctrico vertical y el horno de arco eléctrico Consteel permiten el precalentamiento. Sin embargo, debido al bajo aprovechamiento del calor residual y a los elevados requisitos de mantenimiento, los hornos de arco eléctrico de doble cámara y verticales se utilizan con menos frecuencia.
El sistema de horno de arco eléctrico Consteel, con alimentación continua, ofrece varias ventajas: mínimo impacto en la red eléctrica, alimentación fiable y controlable, y un uso eficiente del calor residual de los gases de combustión. Sin embargo, también presenta inconvenientes, como fugas de aire a través de sellos dinámicos, una línea de producción extensa y altos costos operativos.
Tecnología de gestión de dioxinas
La chatarra suele contener grasa, pintura, fluidos de corte y otras impurezas. Durante la fabricación de acero con horno eléctrico de arco (HAE), estas impurezas pueden provocar la formación de dioxinas, causantes de contaminación ambiental. Se utilizan dos enfoques principales para gestionar este problema: la inhibición en la fuente y la inhibición de la síntesis.
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Inhibición de fuente: implica la detección en línea y la selección manual para minimizar o eliminar los desechos que contienen materiales a base de cloro.
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Inhibición de la síntesis: Implica un enfriamiento rápido y la adición de catalizadores o inhibidores para evitar la regeneración de dioxinas. Sin embargo, este método requiere una inversión considerable en equipos.
Tecnología de recuperación de calor residual
La fundición de hornos de arco eléctrico (HAE) produce grandes volúmenes de gases de combustión a alta temperatura y cargados de polvo. Esto representa alrededor del 11 % —y en algunos casos hasta el 20 %— del consumo total de energía. Dado que el funcionamiento de los HAE es cíclico, el calor recuperado debe almacenarse para garantizar un uso estable y continuo, especialmente para la generación de energía. Se utilizan sistemas de almacenamiento de calor, como sales fundidas o almacenamiento de energía a base de hormigón, para capturar y retener este exceso de calor.
Sistema de dosificación inteligente
La dosificación es un factor clave que influye tanto en los costes de producción como en la calidad del producto en la fabricación de acero con horno de arco eléctrico (HAE). Con base en los parámetros específicos del HAE, los procesos de producción, las limitaciones de la materia prima y la composición química objetivo, se desarrolla un modelo matemático de optimización. Este modelo calcula la estructura de carga más rentable mediante técnicas de programación matemática para lograr una dosificación inteligente.
Sistema de regulación de electrodos
Los sistemas modernos de control automático de electrodos permiten ajustar los parámetros para las diferentes etapas de fundición, ofreciendo un tiempo de respuesta óptimo, corrección del desequilibrio trifásico y la posibilidad de insertar o retirar reactores. Estos sistemas permiten un control flexible que se adapta eficazmente a las condiciones del electrodo y del horno.
Robot de puerta multifuncional
Los sistemas robóticos avanzados permiten ahora el reemplazo automático de sondas en tiempo real y el muestreo en línea. Estos robots pueden medir la temperatura y la actividad de oxígeno en el acero líquido y calcular automáticamente el contenido de carbono, todo con una sola tecla.
Medición continua de la temperatura del baño de fusión
Medir la temperatura del acero fundido es un desafío debido al ambiente hostil del horno eléctrico de arco eléctrico (HAE). El sistema de medición de temperatura sin contacto, desarrollado por la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pekín (USTB), utiliza sensores instalados en la pared del horno. Mediante la inyección de gas termosensible multielemento y el análisis de sus señales, el sistema puede medir y predecir con precisión las temperaturas del baño de fusión.
Detección y control de escorias de espuma
La escoria de espuma desempeña un papel fundamental en la fabricación de acero mediante horno eléctrico de arco (HAE), ya que aísla el acero fundido del aire, cubre el arco, reduce la pérdida de calor radiante y mejora la conversión de energía eléctrica en térmica. Un control eficaz del espesor de la escoria de espuma y del tiempo de retención es esencial durante el período de fusión para garantizar una eficiencia energética y un rendimiento de fundición óptimos.
Análisis en línea de gases de horno
Los sistemas modernos de análisis de gases de horno de arco eléctrico (HAE) miden la temperatura del gas, el caudal y las concentraciones de CO, CO₂, H₂, O₂, H₂O y CH₄. Al integrar estos datos con modelos de control, estos sistemas evalúan el consumo de energía química, el desequilibrio carbono-oxígeno, los riesgos de explosión y el rendimiento de la ventilación. También permiten el control dinámico de la entrada de oxígeno para garantizar una combustión completa.
Control inteligente de todo el proceso EAF
Los datos del proceso se recopilan mediante diversos sensores, como análisis de gases de escape, armónicos eléctricos y monitores de corriente/tensión. Se utiliza una base de datos histórica del proceso para identificar los escenarios históricos más relevantes en condiciones de carga y operación similares. El sistema determina la estrategia de proceso óptima con bajo coste y un tiempo de fusión corto.
