En los ltimos doscientos aos, el Hierro, ese metal tan comn en

la tierra, ha demostrado ser para la industria, la combinacin ms

econmica, verstil, resistente y duradera.

Uno de los pasos ms importantes dados por el hombre en su

avance hacia la civilizacin ha sido el descubrimiento del Hierro.

Es posible que ese descubrimiento se haya realizado durante el

examen casual de un meteorito, dando origen a la palabra

Siderurgia cuya raz sidero o sideris para los romanos, significaba austral o proveniente de los astros.

La metalurgia del Hierro tuvo un retraso de treinta y cinco siglos

con respecto a la del Cobre, que se debe precisamente a los 445 C

de diferencia entre sus puntos de fusin. (Cu: 1083 C , Fe: 1538

C). De hecho, la tcnica empleada en aquel entonces, dista mucho

de la actual; pues consista en su mayor parte, en dar forma a

granallas aglomeradas.

Por su parte, el Cobre y el

Bronce ya eran ampliamente

usados, fundidos y forjados.

Hornos de Crisol y la Forja Catalana.

Produccin de

Arrabio

Aglomeracin:

Sinterizacin

Aceracin:

Convertidores al Oxgeno

Procesos de

Reduccin Directa

Aglomeracin:

Peletizacin

Produccin de

Acero Lquido Colada Continua

Chatarra de Acero

Consista en un agujero en el suelo, lleno de Carbn

y cubierto de tierra. El tiro quedaba asegurado por un tubo de arcilla.

Aparece la obra de mampostera

lateral y el volumen del horno

aumenta.

Aparece la rejilla que permite una mejor utilizacin del Carbn.

La tierra cocida se

convierte en el crisol

de fusin.

La Forja Catalana consista en un agujero cnico en el suelo en el

cual se amontonaba tierra de propiedades sorprendentes y

encima se apilaba cierta cantidad de carbn de lea.

Al hacer subir algunos ladrillo en el

costado)y a se haban colocado

previamente en el fondo para evitar el

contacto con la humedad del suelo) se

invent el tiro natural.

Luego se determin que era mejor llevar el

aire por debajo del combustible que

lateralmente y se coloc sobre una especie

de parrilla.

Fue un mtodo usado durante la Edad Media.

Materias Primas:

Mineral de Hiero, Coque

y Caliza Producto: Arrabio (Pig Iron)

> ACERO

Materias Primas:

Chatarra de Acero

HRD/HBC

(Reduccin Directa)

Producto: Acero Lquido

> Metalurgia Secundaria

Esquema para la fabricacin de Acero

En el Alto Horno, el Mineral de Hierro, el Coque

y la Caliza se cargan por la parte superior

Por las toberas en la

parte inferior se

inyecta aire caliente

que enciende el

Coque y libera el

Monxido de Carbono

(CO) necesario para

la reduccin del

mineral.

El Arrabio, producto final del Alto Horno, se colecta por una piquera

en la parte inferior.

En el Alto Horno, sucede que:

1. El Coque se quema como combustible para calentar el horno, y

al arder libera Monxido de Carbono (CO), que se combina con el

(los) xido(s) del mineral de hierro y los reduce a hierro metlico.

En el Alto Horno, sucede que:

2. La Caliza acta como fundente; este material se combina con la

Slice presente en el mineral (que no se funde a las temperaturas

del horno) para formar Silicato de Calcio, de menor punto de

fusin. Sin la caliza se formara Silicato de Hierro, con lo que se

perdera hierro metlico.

3. El Silicato de Calcio y otras impurezas como las cenizas del

Coque forman una Escoria que flota sobre el metal fundido en la

parte inferior del horno.

4. El Arrabio producido en los

altos hornos tiene la siguiente

composicin: un 92% de

Hierro, un 3 o 4% de Carbono,

entre 0,5 y 3% de Silicio, del

0,25% al 2,5% de Manganeso,

del 0,04 al 2% de Fsforo y

algunas partculas de Azufre.

En el Arrabio el oxgeno ha sido removido, pero este material an

contiene demasiado Carbono (4% aproximadamente) y muchas

impurezas (Si, S, Mn y P) como para ser til; por lo cual debe ser

refinado, dado que esencialmente el Acero es Hierro altamente

refinado que contiene menos de 2% de Carbono.

ACERO

C -

Mn 0,3-0,8%

Si 0,20 -0,35%

P 0,04%

S 0,005%

ARRABIO

Fe ~ 93%

C 4-4,50%

Mn 0,40%

Si 0,45%

P 0,110%

S 0,025%

La fabricacin de Acero a partir de arrabio implica no slo la

remocin del carbono para llevarlo al nivel deseado, sino tambin

la reduccin de las impurezas que contiene. Se pueden emplear

varios procesos para purificar o refinar el arrabio; es decir, para

remover sus impurezas. Cada uno de ellos contempla el proceso

bsico de oxidacin.

1855: Convertidor Bessemer (Crisol refractario cido: SiO2)

1878: Convertidor Thomas (Refractario Bsico: MgO)

1870: Hornos Siemens-Martin (Hornos de Solera)

1948: Hornos L-D (Inyeccin de Oxgeno) BOF

El oxgeno reacciona con el carbono del

arrabio y lo elimina en forma de dixido

o monxido (CO2 ,CO). La caliza permite

eliminar impurezas, entre las que

destaca el fsforo.

Mediante un chorro de Oxgeno con polvo de piedra caliza el arrabio

es convertido en acero en un BOF

Esquema para la fabricacin de Acero

Para la produccin de hierro tambin se puede utilizar el mtodo de

reduccin directa, que emplea agentes reductores gaseosos

(Monxido de Carbono e Hidrogeno) y/o slidos (Coque, Grafito).

El objetivo del proceso es

eliminar el oxgeno

contenido dentro del

mineral, sin pasar por un

producto de transicin

carburado y llevndose a

cabo en fase slida.

La fabricacin del acero en hornos de arco elctrico se basa en la

fusin de las unidades metlicas (chatarra, hierro esponja y

briquetas) por medio de la corriente elctrica, y el afino posterior del

bao fundido.

Carga de Chatarra Descarga de Chatarra Proceso de Fusin

Estos equipos tienen un crisol forrado

con refractario y su bveda es

refrigerada. Para la carga del horno los

electrodos y la bveda se desplazan

dejando descubierto el crisol, en el que

se deposita la carga por medio de una

gra viajera.

El horno elctrico funde el hierro

esponja y la chatarra que

usualmente se agrega, haciendo

pasar por ellos enormes cantidades

de corriente elctrica. El acero

fundido se pasa a una olla donde,

en ocasiones, se hace el ajuste final

de la aleacin.

Metalurgia Secundaria

La Metalurgia Secundaria es una prctica que forma parte integral

del ciclo moderno de fabricacin del acero; consiste en una serie de

tratamientos, tales como: agitacin (por inyeccin de gases inertes)

y afino, aplicados en el cucharn u horno cuchara, despus de la

sangra, o en instalaciones especiales, que tienen las siguientes

funciones:

Homogenizar la temperatura y

composicin qumica del lquido.

Disminuir el contenido de gases

disueltos en el metal: H2, N2, O2, etc.

Completar la decarburizacin sin

exceso de oxgeno

Reduccin de las inclusiones no

metlicas, o modificacin de su

forma y distribucin.

Acelerar la desulfuracin

Agregar elementos aleantes

especiales u otros aditivos.

Finalmente, el acero lquido pasa a un proceso de solidificacin.

Cuando se requiere un material de seccin constante y en grandes

cantidades se puede utilizar el mtodo de la Colada Continua, el

cuan consiste en colocar un molde con la forma que se requiere

debajo de un crisol, el que con una vlvula puede ir dosificando

material fundido al molde.

Por gravedad el material fundido pasa por el molde, el que est

enfriado por un sistema de agua, al pasar el material fundido por el

molde fro se convierte en pastoso y adquiere la forma del molde.

La colada continua conlleva un incremento notable en la

productividad con la consecuente reduccin de costos, como

resultado de vaciar directamente el acero lquido y obtener una

palanquilla o un planchn.