TIPOS DE HORNOS EN LAS TIPOS DE HORNOS EN LAS FUNDICIONES DE HIERROFUNDICIONES DE HIERRO

INTRODUCCIONINTRODUCCION

El acero es una aleación de hierro con carbono en una El acero es una aleación de hierro con carbono en una proporción que oscila entre 0,03 y 2%. Se suele componer de proporción que oscila entre 0,03 y 2%. Se suele componer de

otros elementos, ya inmersos en el material del que se otros elementos, ya inmersos en el material del que se obtienen. Pero se le pueden añadir otros materiales para obtienen. Pero se le pueden añadir otros materiales para

mejorar su dureza, maleabilidad u otras propiedades.mejorar su dureza, maleabilidad u otras propiedades.Las propiedades físicas de los aceros y su comportamiento a Las propiedades físicas de los aceros y su comportamiento a distintas temperaturas dependen sobre todo de la cantidad de distintas temperaturas dependen sobre todo de la cantidad de carbono y de su distribución. Antes del tratamiento térmico, carbono y de su distribución. Antes del tratamiento térmico, la mayoría de los aceros son una mezcla de tres sustancias, la mayoría de los aceros son una mezcla de tres sustancias,

ferrita, perlita, cementita. La ferrita, blanda y dúctil, es ferrita, perlita, cementita. La ferrita, blanda y dúctil, es hierro con pequeñas cantidades de carbono y otros elementos hierro con pequeñas cantidades de carbono y otros elementos

en disolución. en disolución.

La cementita es un compuesto de hierro con el 7% de La cementita es un compuesto de hierro con el 7% de carbono aproximadamente, es de gran dureza y muy carbono aproximadamente, es de gran dureza y muy quebradiza. La perlita es una mezcla de ferrita y quebradiza. La perlita es una mezcla de ferrita y cementita, con una composición específica y una cementita, con una composición específica y una estructura características, sus propiedades físicas con estructura características, sus propiedades físicas con intermedias entre las de sus dos componentes. La intermedias entre las de sus dos componentes. La resistencia y dureza de un acero que no ha sido resistencia y dureza de un acero que no ha sido tratado térmicamente depende de la proporciones de tratado térmicamente depende de la proporciones de estos tres ingredientes. Cuanto mayor es el contenido estos tres ingredientes. Cuanto mayor es el contenido en carbono de un acero, menor es la cantidad de en carbono de un acero, menor es la cantidad de ferrita y mayor la de perlita: cuando el acero tiene un ferrita y mayor la de perlita: cuando el acero tiene un 0,8% de carbono, está por compuesto de perlita. El 0,8% de carbono, está por compuesto de perlita. El acero con cantidades de carbono aún mayores es una acero con cantidades de carbono aún mayores es una mezcla de perlita y cementita. mezcla de perlita y cementita.

UN POCO DE HISTORIAUN POCO DE HISTORIA

EL HORNOEL HORNO

No se conoce la fecha exacta en que se descubrió la No se conoce la fecha exacta en que se descubrió la técnica de fundir mineral de hierro para producir un técnica de fundir mineral de hierro para producir un

metal susceptible de ser utilizado. Los primeros útiles metal susceptible de ser utilizado. Los primeros útiles de hierro descubiertos datan del año 3000 a. C. pero se de hierro descubiertos datan del año 3000 a. C. pero se sabe que antes ya se empleaba este mineral para hacer sabe que antes ya se empleaba este mineral para hacer adornos de hierro. Los griegos descubrieron hacia el adornos de hierro. Los griegos descubrieron hacia el 1000 a. C. una técnica para endurecer las armas de 1000 a. C. una técnica para endurecer las armas de

hierro mediante un tratamiento térmico. hierro mediante un tratamiento térmico.

Todas las aleaciones de hierro fabricadas hasta Todas las aleaciones de hierro fabricadas hasta el siglo XIV d.c se clasifican en la actualidad el siglo XIV d.c se clasifican en la actualidad como hierro forjado. Para obtener estas como hierro forjado. Para obtener estas aleaciones, se calentaba en un horno una masa aleaciones, se calentaba en un horno una masa de mineral de hierro y carbón vegetal. de mineral de hierro y carbón vegetal. Mediante este tratamiento se reducía el Mediante este tratamiento se reducía el mineral a una masa esponjosa de hierro llena mineral a una masa esponjosa de hierro llena de escoria formada por impurezas metálicas y de escoria formada por impurezas metálicas y cenizas de carbón vegetal. Esta masa cenizas de carbón vegetal. Esta masa esponjosa se retiraba mientras permanecía esponjosa se retiraba mientras permanecía incandescente y se golpeaba con pesados incandescente y se golpeaba con pesados martillos para eliminar la escoria y darle una martillos para eliminar la escoria y darle una determinada forma. determinada forma.

El hierro que se producía en estas condiciones El hierro que se producía en estas condiciones solía tener un 3% de partículas de escoria y un solía tener un 3% de partículas de escoria y un 0,1% de otras impurezas. En algunas 0,1% de otras impurezas. En algunas ocasiones, y por error, solían producir ocasiones, y por error, solían producir autentico acero en lugar de hierro forjado. Los autentico acero en lugar de hierro forjado. Los artesanos del hierro acabaron por aprender a artesanos del hierro acabaron por aprender a fabricar acero, calentando hierro forjado y fabricar acero, calentando hierro forjado y carbón vegetal en un recipiente de arcilla carbón vegetal en un recipiente de arcilla durante varios días, con lo que el hierro durante varios días, con lo que el hierro absorbía suficiente carbono para convertirse en absorbía suficiente carbono para convertirse en acero. acero.

Después del siglo XIV se aumento el tamaño Después del siglo XIV se aumento el tamaño de los hornos empleados para fundir. En estos de los hornos empleados para fundir. En estos hornos, el mineral de hierro de la parte hornos, el mineral de hierro de la parte superior se convertía en hierro metálico y a superior se convertía en hierro metálico y a continuación absorbía mas corbono debido a continuación absorbía mas corbono debido a los gases que lo atravesaban. Como resultado los gases que lo atravesaban. Como resultado daba arrabio, un metal que funde a temperatura daba arrabio, un metal que funde a temperatura menor que el hierro y el acero. Posteriormente menor que el hierro y el acero. Posteriormente se refinaba el arrabio para obtener acero. se refinaba el arrabio para obtener acero.

SIDERURGIASIDERURGIA

LA SIDERURGIALA SIDERURGIA

La siderurgia es la tecnología relacionada con la La siderurgia es la tecnología relacionada con la producción del hierro y sus aleaciones, en especial las producción del hierro y sus aleaciones, en especial las que contiene un pequeño porcentaje de carbono, que que contiene un pequeño porcentaje de carbono, que constituyen los aceros. En general, el acero es una constituyen los aceros. En general, el acero es una aleación de hierro y carbono a la que suelen añadirse aleación de hierro y carbono a la que suelen añadirse otros elementos. Algunas aleaciones denominadas otros elementos. Algunas aleaciones denominadas hierros contienen más carbono que algunos aceros hierros contienen más carbono que algunos aceros comerciales. Los distintos tipos de aceros contienen comerciales. Los distintos tipos de aceros contienen entre el 0,04 y el 2.25% de carbono. entre el 0,04 y el 2.25% de carbono.

El hierro colado, el hierro colado maleable y el El hierro colado, el hierro colado maleable y el arrabio contienen entre un 2 y un 4% de arrabio contienen entre un 2 y un 4% de carbono. Para fabricar aleaciones de hierro y carbono. Para fabricar aleaciones de hierro y acero se emplea un tipo especial de aleaciones acero se emplea un tipo especial de aleaciones de hierro denominadas ferroaleaciones, que de hierro denominadas ferroaleaciones, que contienen entre un 20 y un 80% del elemento contienen entre un 20 y un 80% del elemento de aleación, que pueden ser manganeso, de aleación, que pueden ser manganeso,

HORNO ELECTRICOHORNO ELECTRICO

ACERO DE HORNO ELECTRICOACERO DE HORNO ELECTRICO En algunos hornos el calor para fundir y refinar el En algunos hornos el calor para fundir y refinar el

acero procede de la electricidad y no de la acero procede de la electricidad y no de la combustión de gas. Como las condiciones de refinado combustión de gas. Como las condiciones de refinado de estos hornos se pueden regular más estrictamente, de estos hornos se pueden regular más estrictamente, los hornos eléctricos son sobre todo útiles para los hornos eléctricos son sobre todo útiles para producir acero inoxidable y aceros aleados que deben producir acero inoxidable y aceros aleados que deben ser fabricados según unas especificaciones muy ser fabricados según unas especificaciones muy exigentes. El refinado se produce en una cámara exigentes. El refinado se produce en una cámara hermética, donde la temperatura y otras condiciones hermética, donde la temperatura y otras condiciones se controlan de forma rigurosa mediante dispositivos se controlan de forma rigurosa mediante dispositivos automáticos. En las primeras fases de este proceso de automáticos. En las primeras fases de este proceso de refinado se inyecta oxígeno de alta pureza para refinado se inyecta oxígeno de alta pureza para aumentar la temperatura del horno y disminuye el aumentar la temperatura del horno y disminuye el tiempo necesario para producir el acero. tiempo necesario para producir el acero.

En la mayoría de los casos, la carga está En la mayoría de los casos, la carga está formada casi exclusivamente por material de formada casi exclusivamente por material de chatarra. Antes de poder utilizarla, la chatarra chatarra. Antes de poder utilizarla, la chatarra debe ser analizada y clasificada. También se debe ser analizada y clasificada. También se añaden otros materiales, como pequeñas añaden otros materiales, como pequeñas cantidades de mineral de hierro y cal seca, cantidades de mineral de hierro y cal seca, para contribuir a eliminar el carbono para contribuir a eliminar el carbono y otras impurezas. Los elementos adicionales y otras impurezas. Los elementos adicionales para la aleación se introducen con la carga o para la aleación se introducen con la carga o después, cuando se vierte a la cuchara de después, cuando se vierte a la cuchara de acero.acero.

EL ACABADOEL ACABADO

PROCESOS DE ACABADOSPROCESOS DE ACABADOS

Existen distintos tipos de acabados para el Existen distintos tipos de acabados para el acero, por lo tanto tiene una salida al mercado acero, por lo tanto tiene una salida al mercado de gran variedad de formas y de tamaños, de gran variedad de formas y de tamaños, como varillas, tubos, raíles de ferrocarril o como varillas, tubos, raíles de ferrocarril o perfiles en perfiles en HH o en o en T. T. Estas formas se obtienen Estas formas se obtienen en las instalaciones siderúrgicas laminado los en las instalaciones siderúrgicas laminado los lingotes calientes o modelándolos de algún lingotes calientes o modelándolos de algún otro modo. El acabado del acero mejora otro modo. El acabado del acero mejora también su calidad al refinar su estructura también su calidad al refinar su estructura cristalina y aumentar su resistencia. cristalina y aumentar su resistencia.

METODOMETODO

El método principal de trabajar el acero se El método principal de trabajar el acero se conoce como laminado en caliente. En este conoce como laminado en caliente. En este proceso, el lingote colado se calienta al rojo proceso, el lingote colado se calienta al rojo vivo en un horno denominado foso de vivo en un horno denominado foso de termodifusión y a continuación se hace pasar termodifusión y a continuación se hace pasar entre una serie de rodillos metálicos colocados entre una serie de rodillos metálicos colocados en pares que lo aplastan hasta darle la forma y en pares que lo aplastan hasta darle la forma y tamaño deseados. La distancia entre los tamaño deseados. La distancia entre los rodillos va disminuyendo a medida que se rodillos va disminuyendo a medida que se reduce el espesor del acero. reduce el espesor del acero.

TIPOS DE ACABADOSTIPOS DE ACABADOS

El primer par de rodillos por el que pasa el El primer par de rodillos por el que pasa el lingote se conoce como tren de desbaste o de lingote se conoce como tren de desbaste o de eliminación de asperezas. Después del tren de eliminación de asperezas. Después del tren de devaste, el acero pasa a trenes de laminado en devaste, el acero pasa a trenes de laminado en bruto y a los trenes de acabado que lo reducen bruto y a los trenes de acabado que lo reducen a láminas con la sección transversal correcta. a láminas con la sección transversal correcta. Los rodillos para producir raíles o rieles de Los rodillos para producir raíles o rieles de ferrocarril o perfiles en ferrocarril o perfiles en HH, en , en TT o en o en LL tienen tienen estrías para proporcionar la forma adecuada. estrías para proporcionar la forma adecuada.

Los procesos de fabricación modernos requieren gran Los procesos de fabricación modernos requieren gran cantidad de chapa de acero delgada. Los trenes o rodillos cantidad de chapa de acero delgada. Los trenes o rodillos de laminado continuo producen tiras y láminas con de laminado continuo producen tiras y láminas con anchuras de hasta 2,5m. Estos laminadores procesan con anchuras de hasta 2,5m. Estos laminadores procesan con rapidez la chapa de acero antes de que se enfríe y no pueda rapidez la chapa de acero antes de que se enfríe y no pueda ser trabaja. Las planchas de acero caliente de más de 10 ser trabaja. Las planchas de acero caliente de más de 10 cm de espesor se pasan por una serie de cilindros que cm de espesor se pasan por una serie de cilindros que reducen progresivamente su espesor hasta unos 0,1 cm y reducen progresivamente su espesor hasta unos 0,1 cm y aumentan su longitud de 4 a 370 metros. Los trenes de aumentan su longitud de 4 a 370 metros. Los trenes de laminado continuo están equipados con una serie de laminado continuo están equipados con una serie de accesorios como rodillos de borde, aparatos de decapado o accesorios como rodillos de borde, aparatos de decapado o eliminación y dispositivos para enrollar de modo eliminación y dispositivos para enrollar de modo automático la chapa cuando llega al final del tren. automático la chapa cuando llega al final del tren.

El sistema de colada continua, en cambio, El sistema de colada continua, en cambio, produce una plancha continua de acero con un produce una plancha continua de acero con un

espesor inferior a 5 cm, lo que elimina la espesor inferior a 5 cm, lo que elimina la necesidad de trenes de desbaste y laminado en necesidad de trenes de desbaste y laminado en

bruto. bruto.

LOS TUBOSLOS TUBOS

TUBOSTUBOS Los tubos más baratos se forman doblando una tira Los tubos más baratos se forman doblando una tira

plana de acero caliente en forma cilíndrica y soldando plana de acero caliente en forma cilíndrica y soldando los bordes para cerrar el tubo. En los tubos más los bordes para cerrar el tubo. En los tubos más pequeños, los bordes de la tira suelen superponerse y pequeños, los bordes de la tira suelen superponerse y se pasan entre un par de rodillos curvados según el se pasan entre un par de rodillos curvados según el diámetro externo del tubo. La presión de los rodillos diámetro externo del tubo. La presión de los rodillos es suficiente para soldar los bordes. Los tubos sin es suficiente para soldar los bordes. Los tubos sin soldaduras se fabrican a partir de barras sólidas soldaduras se fabrican a partir de barras sólidas haciéndolas pasar entre un par de rodillos inclinados haciéndolas pasar entre un par de rodillos inclinados entre los que está situada una barra metálica con entre los que está situada una barra metálica con punta que perfora las barras y forma el interior del punta que perfora las barras y forma el interior del tubo mientras los rodillos forman el exterior tubo mientras los rodillos forman el exterior

CLASIFICACION DEL ACEROCLASIFICACION DEL ACERO

Los aceros se clasifican en cinco grupos Los aceros se clasifican en cinco grupos principales: aceros al carbono, aceros aleados, principales: aceros al carbono, aceros aleados, aceros de baja aleación ultrarresistentes, aceros aceros de baja aleación ultrarresistentes, aceros inoxidables y aceros de herramientas. inoxidables y aceros de herramientas.

ACEROS AL CARBONOACEROS AL CARBONO

El 90% de los aceros son aceros al carbono. El 90% de los aceros son aceros al carbono. Estos aceros contienen una cantidad diversa de Estos aceros contienen una cantidad diversa de carbono, menos de un 1,65% de manganeso, carbono, menos de un 1,65% de manganeso, un 0,6% de silicio y un 0,6% de cobre. Con un 0,6% de silicio y un 0,6% de cobre. Con este tipo de acero se fabrican maquinas, este tipo de acero se fabrican maquinas, carrocerías de automóvil, estructuras de carrocerías de automóvil, estructuras de construcción, pasadores de pelo, etc. construcción, pasadores de pelo, etc.

ACEROS ALEADOSACEROS ALEADOS

Estos aceros están compuestos por una Estos aceros están compuestos por una proporción determinada de vanadio, proporción determinada de vanadio, molibdeno y otros elementos; además de molibdeno y otros elementos; además de cantidades mayores de manganeso, silicio y cantidades mayores de manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono. Estos aceros cobre que los aceros al carbono. Estos aceros se emplean para fabricar engranajes, ejes, se emplean para fabricar engranajes, ejes, cuchillos, etc. cuchillos, etc.

ACEROS DE BAJA ALEACION ACEROS DE BAJA ALEACION ULTRARRESISTENTESULTRARRESISTENTES

Es la familia de aceros mas reciente de las cinco. Es la familia de aceros mas reciente de las cinco. Estos aceros son más baratos que los aceros Estos aceros son más baratos que los aceros convencionales debido a que contienen menor convencionales debido a que contienen menor cantidad de materiales costosos de aleación. Sin cantidad de materiales costosos de aleación. Sin embargo, se les da un tratamiento especial que hace embargo, se les da un tratamiento especial que hace que su resistencia sea mucho mayor que la del acero que su resistencia sea mucho mayor que la del acero al carbono. Este material se emplea para la al carbono. Este material se emplea para la fabricación de bagones porque al ser más resistente, fabricación de bagones porque al ser más resistente, sus paredes son más delgadas, con lo que la sus paredes son más delgadas, con lo que la capacidad de carga es mayor. Además, al pesar capacidad de carga es mayor. Además, al pesar menos, también se pueden cargar con un mayor peso. menos, también se pueden cargar con un mayor peso. También se emplea para la fabricación de estructuras También se emplea para la fabricación de estructuras de edificios. de edificios.

ACEROS INOXIDABLESACEROS INOXIDABLES

Estos aceros contienen cromo, níquel, y otros elementos Estos aceros contienen cromo, níquel, y otros elementos de aleación que los mantiene brillantes y resistentes a la de aleación que los mantiene brillantes y resistentes a la oxidación. Algunos aceros inoxidables son muy duros y oxidación. Algunos aceros inoxidables son muy duros y otros muy resistentes, manteniendo esa resistencia durante otros muy resistentes, manteniendo esa resistencia durante mucho tiempo a temperaturas extremas. Debido a su mucho tiempo a temperaturas extremas. Debido a su brillo, los arquitectos lo emplean mucho con fines brillo, los arquitectos lo emplean mucho con fines decorativos. También se emplean mucho para tuberías, decorativos. También se emplean mucho para tuberías, depósitos de petróleo y productos químicos por su depósitos de petróleo y productos químicos por su resistencia a la oxidación y para la fabricación de resistencia a la oxidación y para la fabricación de instrumentos quirúrgicos o sustitución de huesos porque instrumentos quirúrgicos o sustitución de huesos porque resiste a la acción de los fluidos corporales. Además se usa resiste a la acción de los fluidos corporales. Además se usa para la fabricación de útiles de cocina, como pucheros, para la fabricación de útiles de cocina, como pucheros, gracias a que no oscurece alimentos y es fácil de limpiar. gracias a que no oscurece alimentos y es fácil de limpiar.

ACEROS DE HERRAMIENTASACEROS DE HERRAMIENTAS

TECNICAS Y METODOS PARA TECNICAS Y METODOS PARA LA OBTENCION DEL ACEROLA OBTENCION DEL ACERO

OBTENCIONOBTENCION

Se introducen en el alto horno los materiales necesarios Se introducen en el alto horno los materiales necesarios tales como el mineral de hierro, el carbón de coque que tales como el mineral de hierro, el carbón de coque que hace de combustible y también se introduce la piedra hace de combustible y también se introduce la piedra

caliza que realiza la función de acelerar la fundición del caliza que realiza la función de acelerar la fundición del hierro y su fusión con el carbono. Del alto horno salen dos hierro y su fusión con el carbono. Del alto horno salen dos

productos uno llamado escoria que son los residuos del productos uno llamado escoria que son los residuos del propio alto horno y otro es el producto deseado que se propio alto horno y otro es el producto deseado que se

llama arrabio pero el arrabio es un acero con alto llama arrabio pero el arrabio es un acero con alto contenido en carbono por eso que se transporta cuando contenido en carbono por eso que se transporta cuando

sale del alto horno en vagonetas llamadas torpedos , que lo sale del alto horno en vagonetas llamadas torpedos , que lo transportan hasta el convertidor donde este arrabio se le transportan hasta el convertidor donde este arrabio se le baja el contenido de carbono mediante ferroaleciones, baja el contenido de carbono mediante ferroaleciones,

fúndente o chatarra este tres productos puede ir fúndente o chatarra este tres productos puede ir directamente al convertidor para ayudar en la obtención .directamente al convertidor para ayudar en la obtención .

COLADA CONTINUACOLADA CONTINUA

COLADA CONTINUACOLADA CONTINUA

Se produce cuando el acero liquido se vierte sobre Se produce cuando el acero liquido se vierte sobre un molde de fondo desplazable cuya sección tiene un molde de fondo desplazable cuya sección tiene

la forma que nosotros deseamos que tenga el la forma que nosotros deseamos que tenga el producto final " cuadrados, redondos, triangulares, producto final " cuadrados, redondos, triangulares, planchas..." se le llama colada continua porque el planchas..." se le llama colada continua porque el

producto sale sin parar hasta que se acaba el producto sale sin parar hasta que se acaba el contenido de la cuchara, por lo tanto con este contenido de la cuchara, por lo tanto con este método se ahorra mucho dinero ya que no se método se ahorra mucho dinero ya que no se

necesita moldes, se consume menos energía, etc. necesita moldes, se consume menos energía, etc.

COLADA DE LINGOTES:COLADA DE LINGOTES: El acero se vierte El acero se vierte sobre unas lingoteras o moldes que tienen una sobre unas lingoteras o moldes que tienen una forma determinada y que al enfriarse y forma determinada y que al enfriarse y solidificarse dan un producto deseado para su solidificarse dan un producto deseado para su transformación.transformación.

COLADA CONVENCIONAL: COLADA CONVENCIONAL: El acero se El acero se vierte sobre unos moldes que tienen la forma vierte sobre unos moldes que tienen la forma del producto final y que cuando se enfría tiene del producto final y que cuando se enfría tiene la forma del mismo de las tres coladas vistas la forma del mismo de las tres coladas vistas es la única que no necesita una transformación es la única que no necesita una transformación posterior al proceso. posterior al proceso.

Las dos primeras coladas necesitan procesos posteriores Las dos primeras coladas necesitan procesos posteriores para lograr el producto final, por ejemplo el producto que para lograr el producto final, por ejemplo el producto que

séle de la colada de lingotes tiene que pasar por un horno de séle de la colada de lingotes tiene que pasar por un horno de fosa en el cual se unifican las temperaturas fosa en el cual se unifican las temperaturas

de interior y del exterior del producto, o sea, del acero.de interior y del exterior del producto, o sea, del acero.

EL BLOOM Y SLABEL BLOOM Y SLAB

El bloom es una especie El bloom es una especie de plancha cuadrada de plancha cuadrada

y el slab es una plancha y el slab es una plancha fina de acero. fina de acero.

Del proceso anterior se Del proceso anterior se puede pasar a un tren puede pasar a un tren estructural en el cual los estructural en el cual los bloons en caliente se bloons en caliente se deforman para obtener deforman para obtener perfiles estructurales, perfiles estructurales, carriles, barras, etc. carriles, barras, etc.

PRODUCCION DEL HIERRO Y EL ACERO• El diagrama general de la fusión

primaria del hierro integra a la mayoría de las actividades que se desarrollan en el proceso productivo. No se debe olvidar que los diagramas de flujo son una de las herramientas más utilizadas por los ingenieros industriales y que de manera automática los deben utilizar o elaborar.

• El 90% de todos los metales fabricados a escala mundial son de hierro y acero. Los procesos para la obtención de hierro fueron conocidos desde el año 1200 ac.

ALTO HORNO

• En general los altos hornos tienen un diámetro mayor a 8 m y llegan a tener una altura superior de los 60 m. Están revestidos de refractario de alta calidad.

• Los altos hornos pueden producir entre 800 y 1600 toneladas de arrabio cada 24 h. La caliza, el coque y el mineral de hierro se introducen por la parte superior del horno por medio de vagones que son volteados en una tolva. Para producir 1000 toneladas de arrabio, se necesitan 2000 toneladas de mineral de hierro, 800 toneladas de coque, 500 toneladas de piedra caliza y 4000 toneladas de aire caliente.

REDUCCION DIRECTA DEL REDUCCION DIRECTA DEL MINERAL DE HIERROMINERAL DE HIERRO

Para la producción del hierro también se puede Para la producción del hierro también se puede utilizar el método de reducción directa, el que utilizar el método de reducción directa, el que emplea agentes reactivos reductores como gas emplea agentes reactivos reductores como gas natural, coque, aceite combustible, monóxido de natural, coque, aceite combustible, monóxido de carbono, hidrógeno o grafito. El procedimiento carbono, hidrógeno o grafito. El procedimiento consiste en triturar la mena de hierro y pasarla consiste en triturar la mena de hierro y pasarla por un reactor con los agentes reductores, con por un reactor con los agentes reductores, con lo que algunos elementos no convenientes para lo que algunos elementos no convenientes para la fusión del hierro son eliminados. la fusión del hierro son eliminados.

El producto del sistema de reducción El producto del sistema de reducción directa es el hierro esponja que consiste directa es el hierro esponja que consiste en unos pelets de mineral de hierro los en unos pelets de mineral de hierro los que pueden ser utilizados directamente que pueden ser utilizados directamente

para la producción de hierro con para la producción de hierro con características controladas. características controladas.

DIAGRAMA DIAGRAMA DEDE

PRODUCCION DE PRODUCCION DE HIERRO HIERRO ESPONJAESPONJA

DIFERENTES PROCESOS DE DIFERENTES PROCESOS DE PRODUCCION DE HIERRO Y PRODUCCION DE HIERRO Y

ACEROACERO

Una vez obtenido el arrabio o el hierro esponja Una vez obtenido el arrabio o el hierro esponja es necesario refinar al hierro para que se es necesario refinar al hierro para que se transforme en material útil para diferentes transforme en material útil para diferentes objetos o artefactos, o sea en hierro o acero objetos o artefactos, o sea en hierro o acero comercial. A continuación se presentan los comercial. A continuación se presentan los principales procesos de fabricación de los principales procesos de fabricación de los hierros y aceros comerciales. hierros y aceros comerciales.

PROCESO DE PUDELADO• El hierro dulce es un metal que contienen menos del 0.01%

de carbono y no más de 0.003% de escoria. Para su obtención se requiere del proceso conocido como pudelado, el que consiste en fundir arrabio y chatarra en un horno de reverbero de 230 kg, este horno es calentado con carbón, aceite o gas. Se eleva la temperatura lo suficiente para eliminar por oxidación el carbón, el silicio, y el azufre. Para eliminar todos los elementos diferentes al hierro, el horno de pudelado debe estar recubierto con refractario de la línea básica (ladrillos refractarios con magnesita y aluminio). El material se retira del horno en grandes bolas en estado pastoso y el material producido se utiliza para la fabricación de aleaciones especiales de metales. Existen otros procedimientos modernos como el llamado proceso Aston, en donde en lugar del horno de reverbero se usa un convertidor Bessemer con lo que se obtienen mayor cantidad de material.

HORNOS BASSEMER

• Es un horno en forma de pera que está forrado con refractario de línea ácida o básica. El convertidor se carga con chatarra fría y se le vacía arrabio derretido, posteriormente se le inyecta aire a alta presión con lo que se eleva la temperatura por arriba del punto de fusión del hierro, haciendo que este hierva. Con lo anterior las impurezas son eliminadas y se obtiene acero de alta calidad. Este horno ha sido substituido por el BOF, el que a continuación se describe.

HORNO BASICO DE OXIGENO

• Es un horno muy parecido al Bessemer con la gran diferencia que a este horno en lugar de inyectar aire a presión se le inyecta oxígeno a presión, con lo que se eleva mucho más la temperatura que en el Bessemer y en un tiempo muy reducido. El nombre del horno se debe a que tiene un recubrimiento de refractario de la línea básica y a la inyección del oxígeno. La carga del horno está constituida por 75% de arrabio procedente del alto horno y el resto es chatarra y cal. La temperatura de operación del horno es superior a los 1650°C y es considerado como el sistema más eficiente para la producción de acero de alta calidad. Este horno fue inventado por Sir Henrry Bessemer a mediados de 1800, sólo que como en esa época la producción del oxígeno era cara se inició con la inyección de aire, con lo que surgió el convertidor Bessemer, el que

HORNO DE HOGAR ABIERTOHORNO DE HOGAR ABIERTO

Es uno de los hornos más populares en los procesos Es uno de los hornos más populares en los procesos de producción del acero. Un horno de este tipo puede de producción del acero. Un horno de este tipo puede contener entre 10 y 540 toneladas de metal en su contener entre 10 y 540 toneladas de metal en su interior. Tiene un fondo poco profundo y la flama da interior. Tiene un fondo poco profundo y la flama da directamente sobre la carga, por lo que es considerado directamente sobre la carga, por lo que es considerado como un horno de reverbero. Su combustible puede como un horno de reverbero. Su combustible puede ser gas, brea o petróleo, por lo regular estos hornos ser gas, brea o petróleo, por lo regular estos hornos tienen chimeneas laterales las que además de expulsar tienen chimeneas laterales las que además de expulsar los gases sirven para calentar al aire y al combustible, los gases sirven para calentar al aire y al combustible, por lo que se consideran como hornos regenerativos. por lo que se consideran como hornos regenerativos.

Los recubrimientos de los hornos de hogar abrierto Los recubrimientos de los hornos de hogar abrierto por lo regular son de línea básica sin embargo por lo regular son de línea básica sin embargo

existen también los de línea ácida ((ladrillos con existen también los de línea ácida ((ladrillos con sílice y paredes de arcilla). Las ventajas de una sílice y paredes de arcilla). Las ventajas de una

línea básica de refractario, sobre una ácida son que línea básica de refractario, sobre una ácida son que con la primera se pueden controlar o eliminar el con la primera se pueden controlar o eliminar el

fósforo, el azufre, el silicio, el magnesio y el fósforo, el azufre, el silicio, el magnesio y el carbono y con la línea ácida sólo se puede carbono y con la línea ácida sólo se puede

controlar al carbono. El costo de la línea básica es controlar al carbono. El costo de la línea básica es mayor que el de la ácida. mayor que el de la ácida.

Los hornos de hogar abierto son cargados Los hornos de hogar abierto son cargados con arrabio en su totalidad o con la con arrabio en su totalidad o con la combinación de arrabio y chatarra de combinación de arrabio y chatarra de acero. El arrabio puede estar fundido o en acero. El arrabio puede estar fundido o en estado sólido. La primera carga del horno estado sólido. La primera carga del horno tarda 10 h en ser fundida y estar lista para tarda 10 h en ser fundida y estar lista para la colada, pero si se agrega oxígeno se la colada, pero si se agrega oxígeno se logra tener resultados en menos de 7 h, logra tener resultados en menos de 7 h, además de que se ahorra el 25% de además de que se ahorra el 25% de combustible. combustible.

HORNO DE ARCO ELECTRICOHORNO DE ARCO ELECTRICO

Por lo regular son hornos que sólo se Por lo regular son hornos que sólo se cargan con chatarra de acero de alta cargan con chatarra de acero de alta calidad. Son utilizados para la fusión de calidad. Son utilizados para la fusión de aceros para herramientas, de alta calidad, aceros para herramientas, de alta calidad, de resistencia a la temperatura o de resistencia a la temperatura o inoxidables. Considerando que estos inoxidables. Considerando que estos hornos son para la producción de aceros hornos son para la producción de aceros de alta calidad siempre están recubiertos de alta calidad siempre están recubiertos con ladrillos de la línea básica. con ladrillos de la línea básica.

Existen hornos de arco eléctrico que pueden Existen hornos de arco eléctrico que pueden contener hasta 270 toneladas de material fundido. contener hasta 270 toneladas de material fundido. Para fundir 115 toneladas se requieren Para fundir 115 toneladas se requieren aproximadamente tres horas y 50,000 kwh de aproximadamente tres horas y 50,000 kwh de potencia. También en estos hornos se inyecta potencia. También en estos hornos se inyecta oxígeno puro por medio de una lanza. oxígeno puro por medio de una lanza.

Los hornos de arco eléctrico funcionan con tres Los hornos de arco eléctrico funcionan con tres electrodos de grafito los que pueden llegar a tener electrodos de grafito los que pueden llegar a tener 760mm de diámetro y longitud de hasta 12m. La 760mm de diámetro y longitud de hasta 12m. La mayoría de los hornos operan a 40v y la corriente mayoría de los hornos operan a 40v y la corriente eléctrica es de 12,000 A. eléctrica es de 12,000 A.

Estos equipos tienen un crisol o cuerpo de placa Estos equipos tienen un crisol o cuerpo de placa de acero forrado con refractario y su bóveda es de acero forrado con refractario y su bóveda es de refractario también sostenida por un cincho de de refractario también sostenida por un cincho de acero, por lo regular enfriado con agua. Para la acero, por lo regular enfriado con agua. Para la carga del horno los electrodos y la bóveda se carga del horno los electrodos y la bóveda se mueven dejando descubierto al crisol, en el que mueven dejando descubierto al crisol, en el que se deposita la carga por medio de una grúa se deposita la carga por medio de una grúa viajera.viajera.

Estos equipos son los más utilizados en Estos equipos son los más utilizados en industrias de tamaño mediano y pequeño, en industrias de tamaño mediano y pequeño, en donde la producción del acero es para un fin donde la producción del acero es para un fin determinado, como varilla corrugada, aleaciones determinado, como varilla corrugada, aleaciones especiales, etc.especiales, etc.

HORNO DE REFINACIONHORNO DE REFINACION

Estos hornos pueden ser de varios tipos, Estos hornos pueden ser de varios tipos, en realidad puede ser cualquier horno al en realidad puede ser cualquier horno al que por medio de aire u oxígeno se que por medio de aire u oxígeno se obtenga hierro con carbón controlado, sin obtenga hierro con carbón controlado, sin embargo se pueden mencionar dos de los embargo se pueden mencionar dos de los hornos más conocidos para este fin. hornos más conocidos para este fin.

HORNO DE INDUCCIONHORNO DE INDUCCION Utilizan una corriente inducida que circula por Utilizan una corriente inducida que circula por

una bovina que rodea a un crisol en el cual se una bovina que rodea a un crisol en el cual se funde la carga. La corriente es de alta funde la carga. La corriente es de alta frecuencia y la bovina es enfriada por agua, la frecuencia y la bovina es enfriada por agua, la corriente es de aproximadamente 1000Hz, la corriente es de aproximadamente 1000Hz, la cual es suministrada por un sistema de cual es suministrada por un sistema de motogenerador. Estos hornos se cargan con motogenerador. Estos hornos se cargan con piezas sólidas de metal, chatarra de alta calidad piezas sólidas de metal, chatarra de alta calidad o virutas metálicas. El tiempo de fusión toma o virutas metálicas. El tiempo de fusión toma entre 50 y 90 min, fundiendo cargas de hasta entre 50 y 90 min, fundiendo cargas de hasta 3.6 toneladas. Los productos son aceros de alta 3.6 toneladas. Los productos son aceros de alta calidad o con aleaciones especiales. calidad o con aleaciones especiales.

HORNO DE AIRE O CRISOLHORNO DE AIRE O CRISOL

Es el proceso más antiguo que existe en la Es el proceso más antiguo que existe en la fundición, también se le conoce como horno de fundición, también se le conoce como horno de aire. Este equipo se integra por un crisol de aire. Este equipo se integra por un crisol de arcilla y grafito, los que son extremadamente arcilla y grafito, los que son extremadamente frágiles, los crisoles se colocan dentro de un frágiles, los crisoles se colocan dentro de un confinamiento que puede contener algún confinamiento que puede contener algún combustible sólido como carbón o los productos combustible sólido como carbón o los productos de la combustión. de la combustión.

Los crisoles son muy poco utilizados en la Los crisoles son muy poco utilizados en la actualidad excepto para la fusión de metales no actualidad excepto para la fusión de metales no ferrosos, su capacidad fluctúa entre los 50 y 100 ferrosos, su capacidad fluctúa entre los 50 y 100 kg. kg.

HORNO DE CUBILOTEHORNO DE CUBILOTE Son equipos muy económicos y de poco Son equipos muy económicos y de poco

mantenimiento, se utilizan para hacer fundición mantenimiento, se utilizan para hacer fundición de hierros colados. Consisten en un tubo de de hierros colados. Consisten en un tubo de más de 4 metros de longitud y pueden tener más de 4 metros de longitud y pueden tener desde 0.8 a 1.4 m de diámetro, se cargan por la desde 0.8 a 1.4 m de diámetro, se cargan por la parte superior con camas de chatarra de hierro, parte superior con camas de chatarra de hierro, coque y piedra caliza. Para la combustión del coque y piedra caliza. Para la combustión del coque se inyecta aire con unos ventiladores de coque se inyecta aire con unos ventiladores de alta presión, este accede al interior por unas alta presión, este accede al interior por unas toberas ubicadas en la parte inferior del horno. toberas ubicadas en la parte inferior del horno. También estos hornos se pueden cargar con También estos hornos se pueden cargar con pelets de mineral de hierro o pedacería de pelets de mineral de hierro o pedacería de arrabio sólido. arrabio sólido.

COLADA CONTINUACOLADA CONTINUA Cuando se requiere un material de sección constante y en grandes Cuando se requiere un material de sección constante y en grandes

cantidades se puede utilizar el método de la colada continua, el cuan cantidades se puede utilizar el método de la colada continua, el cuan consiste en colocar un molde con la forma que se requiere debajo de consiste en colocar un molde con la forma que se requiere debajo de un crisol, el que con una válvula puede ir dosificando material un crisol, el que con una válvula puede ir dosificando material fundido al molde. Por gravedad el material fundido pasa por el molde, fundido al molde. Por gravedad el material fundido pasa por el molde, el que está enfriado por un sistema de agua, al pasar el material el que está enfriado por un sistema de agua, al pasar el material fundido por le molde frío se convierte en pastoso y adquiere la forma fundido por le molde frío se convierte en pastoso y adquiere la forma del molde. Posteriormente el material es conformado con una serie de del molde. Posteriormente el material es conformado con una serie de rodillos que al mismo tiempo lo arrastran hacia la parte exterior del rodillos que al mismo tiempo lo arrastran hacia la parte exterior del sistema. Una vez conformado el material con la forma necesaria y con sistema. Una vez conformado el material con la forma necesaria y con la longitud adecuada el material se corta y almacena. Por este medio la longitud adecuada el material se corta y almacena. Por este medio se pueden fabricar perfiles, varillas y barras de diferentes secciones y se pueden fabricar perfiles, varillas y barras de diferentes secciones y láminas o placas de varios calibres y longitudes. La colada continua es láminas o placas de varios calibres y longitudes. La colada continua es un proceso muy eficaz y efectivo para la fabricación de varios tipos de un proceso muy eficaz y efectivo para la fabricación de varios tipos de materiales de uso comercial. materiales de uso comercial.

PRESENTACION

• DERECHOS RESERVADOS

• MAURICIO MIGUEL SANCHEZ AVELAR

• MECANICA MEC 01 B N°131905

• ING.FRANCISCO ALFREDO DE LEON.

• METALURGICA.