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Horno de arco eléctrico
• Teoría
• Balance térmico
• Ejercicio de balance térmico
• Determinación de las energías teóricas de oxidación
• Determinación del oxígeno necesario para las reacciones de oxidación (cnpt)
Carga del horno
Tn / Colada
Hierro Esponja 46,97
Chatarra 41,58
Fundentes 3,62
Carbón insuflado 0,35
Carbon por cinta 0,35
Acero 77,00
Escoria 9,93
Componente Chatarra Hierro Esponja Acero Liq. EscoriaFeO 27C 0,19 0,18 0,07
SiO2 11,81Si 0,2 0,07
Al2O3 4,63Al 0,02 0,04 0,02
MnO 2,90Mn 0,6 0,04P 0,023 0,05 0,003
P2O5 0,90
Problema práctico de balance térmico
Silicio Manganeso Aluminio Fosforo Hierro
ΔH [kwh/kg] -9 -2,04 -7,1 -2 -1,2
Cantidad Tn / Colada Kg / Tn acero
Hierro Esponja 46,97 610,00
Chatarra 41,58 540,00
Fundentes 3,62 47,00
Carbón insuflado 0,35 4,50
Carbon por cinta 0,35 4,50
Acero 77,00 1000,00
Escoria 9,93 129,00
!",$%'()*%%'(+,*-. = 0,61tnFe/ 𝑡𝑛𝑎𝑐𝑒𝑟𝑜
Llevo a tonelada de acero liquido (tal)
Cantidad Kg / Tn acero
Hierro Esponja 610,00
Chatarra 540,00
Fundentes 47,00
Carbón insuflado 4,50
Carbon por cinta 4,50
Acero 1000,00
Escoria 129,00
𝑆𝑖 + 𝑂C → 𝑆𝑖𝑂C ∆𝐻GH= −9𝐾𝑤ℎ𝑘𝑔𝑆𝑖
𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑𝑑𝑒𝑆𝑖𝑜𝑥𝑖𝑑𝑎𝑑𝑎 =0,2100 𝑥540
𝑘𝑔𝑆𝑖tnacero +
0,07100 x610
𝑘𝑔𝑆𝑖tnacero = 1,507
𝑘𝑔𝑆𝑖tnacero
Componente Chatarra Hierro Esponja Acero Liq. EscoriaFeO 27C 0,19 0,18 0,07
SiO2 11,81Si 0,2 0,07
Al2O3 4,63Al 0,02 0,04 0,02
MnO 2,90
Mn 0,6 0,04P 0,023 0,05 0,003
P2O5 0,90
Oxidación del SilicioExotérmica
Cantidad Kg / Tn acero
Hierro Esponja 610,00
Chatarra 540,00
Fundentes 47,00
Carbón insuflado 4,50
Carbon por cinta 4,50
Acero 1000,00
Escoria 129,00
𝑀𝑛 +12𝑂C → 𝑀𝑛𝑂 ∆𝐻](= −2,04
𝐾𝑤ℎ𝑘𝑔𝑀𝑛
𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑𝑑𝑒𝑀𝑛𝑜𝑥𝑖𝑑𝑎𝑑𝑎 =0,6100 𝑥540
𝑘𝑔𝑀𝑛tnacero −
0,04100 𝑥1000
𝑘𝑔𝑀𝑛tnacero = 2,84
𝑘𝑔𝑀𝑛tnacero
Componente Chatarra Hierro Esponja Acero Liq. EscoriaFeO 27C 0,19 0,18 0,07
SiO2 11,81Si 0,2 0,07
Al2O3 4,63Al 0,02 0,04 0,02
MnO 2,90Mn 0,6 0,04P 0,023 0,05 0,003
P2O5 0,90
Oxidación del Manganeso
Cantidad Kg / Tn acero
Hierro Esponja 610,00
Chatarra 540,00
Fundentes 47,00
Carbón insuflado 4,50
Carbon por cinta 4,50
Acero 1000,00
Escoria 129,00
2𝐴𝑙 +32𝑂C → 𝐴𝑙C𝑂b ∆𝐻cd= −7,10
𝐾𝑤ℎ𝑘𝑔𝐴𝑙
𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑𝑑𝑒𝐴𝑙𝑜𝑥𝑖𝑑𝑎𝑑𝑎 =0,02100 𝑥540
𝑘𝑔𝐴𝑙tnacero +
0,04100 𝑥610
𝑘𝑔𝐴𝑙tnacero −
0,02100 𝑥1000
𝑘𝑔𝐴𝑙tnacero = 0,152
𝑘𝑔𝐴𝑙tnacero
Componente Chatarra Hierro Esponja Acero Liq. EscoriaFeO 27C 0,19 0,18 0,07
SiO2 11,81Si 0,2 0,07
Al2O3 4,63Al 0,02 0,04 0,02
MnO 2,90
Mn 0,6 0,04P 0,023 0,05 0,003
P2O5 0,90
Oxidación del Aluminio
Cantidad Kg / Tn acero
Hierro Esponja 610,00
Chatarra 540,00
Fundentes 47,00
Carbón insuflado 4,50
Carbon por cinta 4,50
Acero 1000,00
Escoria 129,00
2𝑃 +52𝑂C → 𝑃C𝑂f ∆𝐻g= −2
𝐾𝑤ℎ𝑘𝑔𝑃
𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑𝑑𝑒𝑃𝑜𝑥𝑖𝑑𝑎𝑑𝑎 =0,023100 𝑥540
𝑘𝑔𝑃tnacero +
0,05100 𝑥610
𝑘𝑔𝑃tnacero −
0,003100 𝑥1000
𝑘𝑔𝑃tnacero = 0,399
𝑘𝑔𝑃tnacero
Componente Chatarra Hierro Esponja Acero Liq. EscoriaFeO 27C 0,19 0,18 0,07
SiO2 11,81Si 0,2 0,07
Al2O3 4,63Al 0,02 0,04 0,02
MnO 2,90
Mn 0,6 0,04P 0,023 0,05 0,003
P2O5 0,90
Oxidación del Fosforo
Cantidad Kg / Tn acero
Hierro Esponja 610,00
Chatarra 540,00
Fundentes 47,00
Carbón insuflado 4,50
Carbon por cinta 4,50
Acero 1000,00
Escoria 129,00
𝐹𝑒 +12𝑂C → 𝐹𝑒𝑂 ∆𝐻)*= −1,2
𝐾𝑤ℎ𝑘𝑔𝐹𝑒
𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑𝑑𝑒𝐹𝑒𝑂 =27100 𝑥129
𝑘𝑔𝐹𝑒𝑂tnacero = 34,83
𝑘𝑔𝐹𝑒𝑂tnacero
Componente Chatarra Hierro Esponja Acero Liq. EscoriaFeO 27C 0,19 0,18 0,07
SiO2 11,81Si 0,2 0,07
Al2O3 4,63Al 0,02 0,04 0,02
MnO 2,90
Mn 0,6 0,04P 0,023 0,05 0,003
P2O5 0,90
𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑𝑑𝑒𝐹𝑒𝑜𝑥𝑖𝑑𝑎𝑑𝑎 = 34,83𝑘𝑔𝐹𝑒𝑂tnacero𝑥
5672 𝑘𝑔
𝐹𝑒𝑘𝑔𝐹𝑒𝑂 = 27,09𝑘𝑔
𝐹𝑒𝑡𝑛𝑎𝑐𝑒𝑟𝑜
Oxidación del Hierro
Aproximación
Energías de oxidación
ΔH [kwh/kg] Kg oxidados [kg] Ei [kwh]
Silicio -9 1,507 -13,563
Manganeso -2,04 2,84 -5,794
Aluminio -7,1 0,152 -1,079
Fosforo -2 0,399 -0,798
Hierro -1,2 27,090 -32,508
∑𝐸𝑖=53,742 kwh
Etotal=∑𝐸𝑖 = Δℎi 𝑥 moxidada
B) Oxigeno necesario para las reacciones𝑆𝑖 + 𝑂C → 𝑆𝑖𝑂C
𝑀𝑛 +12𝑂C → 𝑀𝑛𝑂
2𝐴𝑙 +32𝑂C → 𝐴𝑙C𝑂b
2𝑃 +52𝑂C → 𝑃C𝑂f
𝐹𝑒 +12𝑂C → 𝐹𝑒𝑂
𝐶𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑𝑑𝑒𝑂2 = 1,507𝐾𝑔𝑆𝑖𝑥32𝑘𝑔𝑂228𝑘𝑔𝑆𝑖 = 1,722𝑘𝑔𝑂2
Oxigeno necesario para las reacciones
Kg O2 / Kg X Kg oxidados [kg] O2i [Kg]
Silicio 32/28 1,507 1,722
Manganeso 16/55 2,84 0,826
Aluminio 48/54 0,152 0,135
Fosforo 80/62 0,399 0,515
Hierro 16/56 27,090 7,740
∑𝑂CH=10,938 kg/tal
∑𝑂CH=10,938 kg/tal
1 mol à 22,4 L
10.938g/32g à X
X=7,657 Nm3
Oxigeno necesario para las reacciones
moles
CNPTà 0 °C (273,15 K) y a presión de 1 atm
