MATERIALES FERROSOS

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1. TIPOS DE MINERALES DE HIERRO

● En la naturaleza existe una gran variedad de minerales de hierro, pero actualmente solo se suelen aprovechar: Magnetita (Fig. 1), Hematites ( Fig. 2), Limonita ( Fig. 3), y Siderita ( Fig. 4). Tienen la ventaja de ser abundantes y contener proporciones de hierro puro elevadas.

Fig. 1

Fig. 2

Fig. 3 Fig. 4

2. CARBÓN DE COQUE

● Se emplea en el alto horno para la fabricación del acero sirviendo como combustible y para evitar los óxidos en el hierro.

3. FUNDENTES

● Está compuesto por piedra caliza, cuya misión es: - Reaccionar químicamente con la ganga que haya podido quedar en el mineral, arrastrándola hacia la parte superior de la masa líquida, y formando la escoria. - Bajar el punto de fusión de la ganga para que la escoria sea líquida.

4. HORNO ALTO● Hornos altos: son aquellos hornos

que nos sirven para la fabricación del acero a partir del mineral de hierro.

● Funcionamiento: se introduce la materia en la parte superior y a medida que esta baja su temperatura aumenta hasta llegar al etalaje. aquí su temperatura es de unos 1650ºC. provocando que la mena ( mineral de hierro) se fundan y se depositen en el crisol. La fundente reacciona con la ganga y forma la escoria que flota sobre el hierro fundido. Por la piquera de escoria se extrae, cada 2 horas, la escoria. Esta escoria se puede utilizar para cemento, asfalto o como aislante térmico. Periódicamente, se abre la piquera de arrabio y se extrae el hierro líquido del crisol. Este hierro líquido se llama arrabio. A la altura del etalaje se encuentra un anillo por el cual se extrae aire caliente que se introdiuce en el horno a través de las toberas.

5. ARRABIO Y ESCORIA

● Arrabio: es el hierro que se obtiene de el horno alto el cual se obtiene en estado líquido y contiene muchas impurezas,así como un exceso de carbono, por lo que normalmente no tiene ninguna aplicación. ( Fig. 1) Este arrabio se convierte en acero mediante el procedimiento LD.

● Escoria: es la parte de la ganga que ha reaccionado químicamente con la fundente. Se puede utilizar para cemento, asfalto o como aislante térmico. ( Fig 2.)

Fig. 1 Fig. 2

6. LINGOTES DE ARRABIO● De todo el arrabio obtenido del horno alto, a veces, una parte de ello se

solidifica en moldes especiales llamados lingotes. Estos lingotes sirven para almacenar el arrabio cuando no hay mucha demanda del producto o del acero.

7. CONVERTIDOR LD

● Como el arrabio obtenido del horno alto tiene demasiadas impurezas lo hace demasiado frágil por lo que es necesario someterle a un procedimiento para eliminar esas impurezas, a través de un convertidor LD.( Fig. 1) El transporte del arrabio desde el horno alto hasta el convertidor se lleva a cabo en trenes equipados con depósitos especiales llamados torpedos. (Fig. 2)● Materia prima que emplea el convertidor LD: - Arrabio líquido, aunque también se pueden añadir pequeñas cantidades de chatarra. - Fundentes ( cal, que reacciona con las impurezas y forma la escoria). - Ferroaleaciones, mejoran las propiedades del acero.● Características del horno convertidor: - Interiormente está recubierto de ladrillos refractarios. - La producción por hornadas suelen ser de unas 300 toneladas de acero de gran calidad. - Cada hornada dura aproximadamente 1 hora. ● Funcionamiento del horno convertidor. Su funcionamiento se muestra en la siguiente imagen.

8. ACERO LÍQUIDO

● Es el resultado del proceso de transformación del arrabio por el convertidor LD o por el horno eléctrico. El acero que sale de este convertidor está en estado líquido y tiene unas propiedades adecuadas para su uso.

9. COLADA CONVENCIONAL

● Consiste en verter el acero líquido sobre moldes con la pieza que se desea obtener. Luego se deja enfriar el metal y mas tarde se extrae la pieza.

10. COLADA CONTINUA

● Es el procedimiento mas moderno y económico. Consiste en verter el acero líquido sobre un molde si fondo ni tapadera, de forma curva y sección transversal con la forma geométrica del producto a obtener. El acero líquido, a medida que se va desplazando, se va enfriando.

11. COLADA SOBRE LINGOTERAS

● Si en un momento determinado la demanda de productos ferrosos es baja y no tiene salida comercial lo que se hace es colarlo en el interior de lingoteras y dejarlo enfriar. Posteriormente, se extrae de la lingotera y se almacenan hasta que la demanda aumente.

12. PRODUCTOS ACABADOS

● Son aquellos productos resultantes de la colada convencional que tienen una forma definida cuando se realiza el proceso de colada convencional.

13. TRENES DE LAMINACIÓN

● La laminación consiste en hacer pasar el acero sólido entre dos rodillos o cilindros que giran a la misma velocidad pero en dirección contraria. De esta manera se reduce la sección transversal y se aumenta la longitud. Existen dos tipos de laminación: - Laminación en caliente. La temperatura del material suele ser de unos 1000ºC. - Laminación en frío. Se realiza a temperatura ambiente. La cantidad de trenes de laminación depende del producto que se quiera obtener. En cualquier caso, siempre habrá uno o varios trenes devastadores y secciones de enfriamiento.

14. LINGOTES

● Son los lingotes de acero resultantes del proceso de colada sobre lingotera que están en estado sólido y se almacenan cuando la demanda del producto es escasa.

1A. CHATARRA

● Es el material a partir del cual se va a obtener el acero en el horno eléctrico. Este material no lleva otros metales no ferrosos como cobre, aluminio, plomo, etc.

2A. FERROALEACIONES● Sirven para fabricar acero con unas características determinadas, según

el tipo de ferroaleaciones que se empleen, en el horno eléctrico. Las ferroaleaciones pueden ser por ejemplo níquel, cromo, etc.

4A. HORNO ELÉCTRICO● Las partes mas importantes del

horno eléctrico son: - Transformador eléctrico. Convierte el voltaje a 900V y transforma la corriente eléctrica alterna en corriente continua. (1) - Cables flexibles. Conducen la electricidad hasta los electrodos. (2) - Brazos de los electrodos. Permiten que los electrodos se acerquen o se alejen de la chatarra para que salte el arco eléctrico. (3) - Sujeción de electrodos. (4) - Pórtico con brazos hidráulicos. Permite quitar y poner la tapadera del horno eléctrico para introducir la chatarra, las ferroaleaciones y las fundentes. (5) - Salida de humo refrigerado. Conduce los humos a un filtro eliminando las partículas en suspensión. (6) - Estructura oscilante.(9) Permite inclinar el horno para extraer el acero fundido. Para ello dispone de un dispositivo de volteo hidráulico. (12)

4A. HORNO ELÉCTRICO● El funcionamiento del horno eléctrico es el siguiente:

1. Se quita la tapadera y se introduce la chatarra y el fundente. 2. Se cierra el horno y se acerca los electrodos a la chatarra, para que salte el arco eléctrico y comience a fundir la chatarra. 3. Cuando la chatarra esta fundida, se inyecta oxígeno para eliminar los elementos indeseables del baño, como magnesio, silicio, fósforo, etc. 4. Se inclina el horno y se extrae la escoria. A continuación se le añade el carbono y ferroaleaciones y se sigue calentando hasta que las adiciones se disuelvan y se uniformice la composición del baño. 5. Se inclina el horno y se vierte el acero en la cuchara, que lo llevara al área de moldeo.

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ACERO