UNITAT 7:UNITAT 7:Metal·lúrgia i Metal·lúrgia i

siderúrgiasiderúrgia

EL PROCÈS METAL·LÚRGICEL PROCÈS METAL·LÚRGIC

ELS MINERALSELS MINERALSPer separar els metalls dels minerals

s’utilitzen altes temperatures i processos químics en forns adecuats.

La reducció consisteix en retirar l’oxigen del mineral per extreure el metall.

La mena es la part rica del mineral i la ganga es la part pobre on l’enriquiment es el proces per separar aquestes dues parts.

ELS ALIATGESELS ALIATGESUn aliatge és un producte obtingut

a partir de la unió de dos o més elements químics que com a mínim un dels dos ha de ser un metall.

Exemples: Acer, bronze…

Els aliatges eutèctics són els que que son sol·lubles en estat líquid i insol·lubles en estat solid.

ELS PRODUCTES ELS PRODUCTES METAL·LÚRGICSMETAL·LÚRGICS

La sol·lidificació del ferroLa sol·lidificació del ferroLes diferents estructures

cristal·lines en que es pot sol·lidificar un metall s’anomenen propietats al·lotròpiques i poden ser de cinc tipus:

Els productes siderúrgics: acers Els productes siderúrgics: acers i fosesi fosesEs consideren acers els aliatges de ferro

amb un contingut de carboni entre el 0.1 i 1.76%, en canvi les foses son del 1.76 al 6.67%.

La forja consisteix a situar una massa sòl·lida de metall calent entre les dues meitats d’un motlle i aplicar-hi esforços de compressió.

L’emmotllament consisteix a introduir el metall en fase líquida a l’interior d’un motlle tancat i desmotllar-lo un cop s’ha solidificat.

SIDERÚRGIASIDERÚRGIAPart de la metal·lúrgia que

estudia el ferro i els seus aliatges.

El Ferro (Fe)El Ferro (Fe)El ferro es troba en diversos

minerals formant diferents compostos químics (óxids, carbonats i sulfurs)

El ferro es troba en forma oxidada en el mineral, i s’ha de separar mitjançant l’anomenada reducció del metall. Per aquest procés s’utilitza el carboni, un element que té molta tendència a combinar-se.

L’obtenció de l’acerL’obtenció de l’acerConsta de dues fases:

1ª .Obtenció del ferro colat a l’alt forn.L’alt forn es una estructura d’acer

recoberta per dins de material ceràmic refractari. Té uns 30m d’alçària i uns 6m de diàmetre màxim.

Per la part superior s’introdueixen les matèries primeres i s’extreuen els gasos. Per la part inferior s’introdueix l’aire calent a pressió i es recullen el ferro colat i les escòries.

Les matèries primeres que intervenen en un alt forn són el mineral de ferro, el carbó de coc, i la pedra calcària.

2ª. Obtenció de l’acerPer obtenir acer cal descarburar el

ferro colat que obtenim a l’alt forn, i reduir les seves impureses.

La descarburació consisteix a reduir el contingut de carboni del ferro.

Per obtenir acer a partir de ferro colat hi ha dues instal·lacions:

BessemerConvertidor Thomas

D’oxigen

Forns Martin-SiemensElèctric

Als convertidors no hi ha combustió ni escalfament extern, cal introduir el ferro colat en fase líquida.En els forns hi ha una aportació externa de calor. Combustió d’un gas (Martin-Siemens) o producció d’un arc voltaic (forn elèctric)

Procediments més Procediments més emprats:emprats:El convertidor d'oxigen:

El procés comença amb la càrrega del convertidor amb ferro colat en fase líquida, ferralla i calç. Tot seguit s'introdueix en el convertidor una llança refrigerada per un circuit d'aigua que injecta oxigen pur a pressió damunt del líquid.

Els canvis que es produeixen en el convertidor fan disminuir el contingut de carboni i la proporció d'impureses del ferro colat.

Amb el calor de les dues primeres reaccions s’aconsegueix mantenir tota la massa en fase líquida sense necessitat d’una font de calor externa.

El forn elèctric:El forn elèctric:Dins del forn s'introdueix el ferro colat, la ferralla oxidada

i la calç. Com que el ferro colat i la ferralla són conductors, reben descàrregues elèctriques, amb la qual cosa n'augmenta la temperatura. Durant el procés es poden afegir les quantitats d'acer necessàries d'elements d'aliatge per obtenir els acers aliats.Un cop tenim la composició de l'acer dins del marges desitjats, es cola per a la seva posterior transformació en productes semielaborats.

El forn elèctric permet un control molt precís de la temperatura i de la composició de l'acer.

Formes comercials dels Formes comercials dels acersacersQuan surten del forn els acers

surten de forma liquida, i tenim que solidificar-los i per això tenim dos mètodes:

◦1.- Posar-los en un motlle de forma de lingot y posteriorment donar-li forma. Aquest mètode ja esta en desús.

La colada continua

La informació que han de donar els fabricants d'acer son:

◦ Densitat lineal.◦Secció del perfil.◦Superfície lineal◦Superfície màssica

ELS TRACTAMENTS ELS TRACTAMENTS TÈRMICSTÈRMICS-Els tractaments tèrmics consisteixen a

variar la temperatura del acers de manera controlada per tal de variar les proporcions dels elements que el formen.

-Els quatre tractaments tèrmics més utilitzats són el tremp, el revingut, la recuita i el normalitzat.

El TrempEl Tremp::S’utilitza quan es vol aconseguir augmentar la duresa i la resistència mecànica d’un acer i s’aconsegueix augmentant les proporcions de martensita de l’acer.

Es fa escalfant l’acer fins que tota la massa es transforma en austenita, i aleshores es refreda ràpidament i tota l’austenita es transforma en martensita.

temperatura

temps

AC3 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

AC1 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Gràfica d’escalfament per obtenir austenita i de refredament ràpid per obtenir martensita.

El RevingutEl Revingut::S’utilitza per

augmentar la tenacitat dels acers que han estat sotmesos a tremp.El revingut consisteix a escalfar l’acer a una temperatura inferior a 723 IC i refredar-lo més tard a temperatura ambient.

La RecuitaLa Recuita::-S’utilitza per reduir la duresa i incrementar la

plasticitat d’un acer per poder deformar-lo i treballar-lo més fàcilment. -A la recuita l’acer es sotmet a un escalfament a temperatures molt elevades i a un refredament lent.

-Podem distingir entre diferents tipus de recuita segons la temperatura del tractament i la velocitat del refredament:

Recuita de regeneració Recuita globular supercrítica Recuita d’estovament Recuita contra acritud

El NormalitzatEl Normalitzat::-S’utilitza per eliminar les possibles tensions

internes produïdes per la deformació i retornar-los les propietats que tenien originalment.-Consisteix a un escalfament fins a la temperatura d’austenització i un refredament a temperatura ambient a una velocitat més lenta que el tremp però més ràpidament que la recuita.

FIN:FIN:Grup:

David Maturano Alex Neri Rubén Hidalgo Ismael Nieto