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La función de la planta de sinterización consiste en abastecer los altos hornos de sínter, una combinación de minerales mezclados, fundentes y coque parcialmente «cocinado» o sinterizado. De esta forma, los materiales se combinan eficientemente en el alto horno y permiten una producción de hierro más uniforme y controlable. La figura 1 muestra el diagrama simplificado de una planta de sinterización.
Los materiales se introducen en la planta de sinterización desde los depósitos de almacenamiento. Se mezclan en la proporción correcta utilizando tolvas, una por cada depósito, excepto para los finos de retorno, para los que se utiliza un medidor de impacto en su lugar. El proceso de pesaje se realiza de manera continua, al igual que todo el proceso de sinterización. Los materiales, ya pesados, atraviesan una cinta transportadora hasta llegar al tambor de mezcla, donde se añade agua bien de forma manual o como un porcentaje calculado según el peso del material que se introduce en el tambor.
El contenido en humedad del coque se mide en la tolva de alimentación de la caja intermedia y se utiliza para ajustar el caudal secundario de agua. También se mide la permeabilidad de la mezcla, que se utiliza para modificar la cantidad de agua necesaria.
El material mezclado pasa a la caja intermedia desde la tolva mediante un rodillo alimentador. Se ajusta y mantiene constante la profundidad de la capa ajustando la placa de corte, equipada con sensores para detectar la profundidad del material y variar automáticamente la velocidad del rodillo alimentador. La propia cantidad de material en la tolva de alimentación se mantiene constante ajustando automáticamente la velocidad de alimentación desde cada depósito de material en bruto.
La campana de encendido prende la mezcla en bruto, que se alimenta con una mezcla de gas de coquería, gas de alto horno y, en ocasiones, gas natural. Se controla el valor calorífico de la mezcla y la temperatura establecida de la campana. Se incluye un sistema de control separado para mantener una presión de la campana constante mediante el ajuste de los reguladores de tiro de las cámaras de aspiración situadas justo debajo de la campana de encendido.
La línea de sínter está formada por una cinta móvil de sínter caliente, que sigue «cocinándose» después de salir de la campana, donde un ventilador de succión aspira el aire del sínter.
Una parte importante del proceso de sinterización es la combustión, que se refiere al momento en que la capa de sínter se ha calcinado completamente en toda su sección, lo que se detecta mediante sondas de temperatura bajo la capa de sínter. Debe alcanzarse la combustión, si bien no debe ocurrir demasiado pronto después de la campana de encendido. La aspiración de la línea de sínter se mantiene en un valor predeterminado controlando las rejillas principales del ventilador principal mediante mediciones de la presión de la corriente de aire. De este modo, se regula el momento en el que se produce la combustión.
La cantidad de agua primaria que se añade es proporcional al peso de la mezcla en bruto que penetra en el tambor de mezcla. Esto se consigue fácilmente mediante el uso de un módulo de control de automatización de procesos de Eurotherm, como muestra la figura 2. (Figura 2: control de la humedad en el tambor de mezcla)
El punto de consigna del agua secundaria suele tomarse como una proporción del peso de la mezcla en bruto en la cinta transportadora. Para mayor precisión, se utiliza la lectura del medidor de humedad para ajustar la relación agua/material. De este modo, se corrige el caudal de agua en función del contenido en humedad medido en la mezcla en bruto.
No siempre se utiliza un control en cascada aunque, como el bucle de caudal de agua responde más rápido que el bucle de humedad, produce mejores resultados.
Después del final de la línea, el sínter atraviesa una trituradora de cilindros dentados y las cribas calientes hasta llegar al enfriador circular giratorio. Normalmente se utilizan varios ventiladores para el enfriamiento del sínter y la velocidad del enfriador se regula en función de:
Los finos que quedan en las cribas calientes se transfieren a un depósito de retorno.
Después de enfriarse, el sínter se pasa al tanque de descarga. En esta fase, el nivel se controla modificando la velocidad de salida (normalmente mediante plataformas vibradoras).
Después, el sínter pasa a la zona de cribado en frío, donde se hace pasar a través de trituradoras y cribas hasta obtener partículas del tamaño indicado. El sínter que no alcanza el tamaño necesario atraviesa una cinta de pesaje y se envía con los finos calientes al depósito de retorno.
La diferencia entre el peso de los finos fríos y el de todos los finos producidos ofrece una indicación de los finos calientes. Cualquier variación anormal en la velocidad de producción de finos calientes o fríos señala un posible defecto de la planta.
Los siguientes factores pueden afectar a la velocidad de producción de los finos:
Dos propiedades importantes del sínter son la basicidad, que se controla mediante la cantidad de caliza, y la resistencia, que se controla mediante el contenido en coque.
Ahora el sínter está preparado para su uso en el alto horno. Las cintas transportadoras envían el material al almacén del alto horno, donde se añade a otros materiales para formar la carga del alto horno.
La figura 3 ilustra la implementación de un control de temperatura en la campana de encendido con opciones para la relación de control. (Figura 3: control de temperatura en la campana de encendido)
Con el control de temperatura del aire de relación fija, la demanda de temperatura sirve como punto de consigna del caudal de aire. El combustible sigue al caudal de aire en una relación fija, lo que hace que este método sea muy eficiente en cuanto al consumo de combustible.
Por otro lado, con un control de temperatura del aire de relación variable, el caudal de aire es constante y la salida del controlador de la temperatura de la campana (la señal de demanda térmica) proporciona los datos de ajuste del punto de consigna del controlador de gas. Normalmente, este método se utiliza cuando existe una fuente de combustible barato, como gas de alto horno.
Normalmente se logra mediante la variación del ajuste de los reguladores de tiro de las cámaras de aspiración bajo la campana de encendido. Normalmente se utiliza una controladora PID de lazo único para mantener automáticamente la presión en el valor deseado.
Se utilizan gas de alto horno y gas de coquería para alimentar los quemadores de la campana de encendido. El valor calorífico del combustible se mantiene en un valor uniforme mediante un lazo de control separado. Si la línea se detiene, una señal digital sitúa a la campana de encendido en un estado de fuego bajo y la mantiene así hasta que la línea arranca de nuevo.
Es más fácil mantener la temperatura de la campana de encendido constante si el valor calorífico del combustible se mantiene dentro de los límites predefinidos, entre 4.000 y 6.000 kJ/m3. Este valor calorífico se alcanza mediante la mezcla de gas de coquería con gas de alto horno. La figura 4 muestra la estrategia de control del valor calorífico. (Figura 4: control del valor calorífico del gas combustible de la campana de ignición)
Lo ideal es que el punto de combustión se sitúe cerca del final de la capa. Se controla modificando la velocidad de la línea. Diversas variables afectan al punto de combustión, como la profundidad de la capa, su contenido en agua y la calidad del sínter.
La velocidad de la línea se controla de forma manual o midiendo la temperatura del gas de escape como indicación del punto de combustión. Si se produce demasiado pronto, la temperatura media del gas de escape se eleva. Si ocurre demasiado tarde, la temperatura del gas disminuye y se reduce la velocidad de la línea para compensarla. (Figura 5: control del punto de combustión)
Se puede utilizar la temperatura de los reguladores de tiro para mejorar el control, y se añaden como punto de consigna. La figura 5 muestra esta estrategia de control.
La succión producida producida por el ventilador principal se modifica mediante rejillas cerca de la toma del ventilador, controladas por la controladora de succión del ventilador. Si la temperatura del gas de escape se elva por encima de un límite de seguridad, un conmutador selector permite a la controladora de sobrecalentamiento del gas de escape modificar la posición de las rejillas.
Después de abandonar la línea, el sínter caliente se enfría en un enfriador giratorio.
La velocidad del enfriador giratorio se controla para ajustarse a las necesidades de la línea, definidas por la profundidad de la capa y la velocidad de la línea.
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