Metalurgia

UNIDAD III

CLASIFICACIÓN Y SELECCIÓN DE ACEROS

1. CONCEPTO DE METALURGIA………..………………..…………………. 3

2. PROCESO DE PREBENEFICIO DEL MINERAL DE HIERRO…………. 3

3. PRODUCCION DE ARRABIO………………………….…………………… 4

4. PROCESO DE ACERACIÓN……………………………………………….. 7

5. CUESTIONARIO……..………………………………………………………. 13

CONCEPTO DE METALURGIA

La palabra metalurgia viene del griego: Metallon = mina metálica y argón = trabajo, entonces es; el arte de extraer y trabajar los metales.

La metalurgia es la técnica de la obtención y tratamiento de los metales desde minerales metálicos hasta los no metálicos. También estudia la producción de aleaciones, el control de calidad de los procesos vinculados así como su control contra la corrosión. Además de relacionarse con la industria metalúrgica.

En términos generales, la técnica metalúrgica comprende las siguientes fases: Obtención del metal a partir de uno de sus minerales (mena) Afino o purificación del metal. Preparación de aleaciones. Tratamientos mecánicos, térmicos o termoquímicos para su mejor utilización.

PROCESO DE PREBENEFICIO DEL MINERAL DE HIERRO

Concentración del mineral: Consiste en separar de éste la mayor cantidad posible de ganga mediante distintos métodos.

*MENA: Parte de un filón que contiene los minerales útiles en proporción física, química o térmica.

*GANGA: Materia inútil que acompaña a los metales y que luego se separa de la mena.

Etapas de un proceso metalúrgico:

* Levigación: Se utiliza la mena y la ganga tienen muy diferente densidad. El mineral es sometido a una corriente de agua que arrastra a las partes menos pesadas, y las más pesadas (mena) van al fondo.

*Separación magnética: Se utiliza cuando la mena presenta propiedades magnéticas (hierro).El mineral se pasa por una cinta en la cual hay un electroimán, la ganga cae al suelo y la mena queda pegada a la cinta.

* Flotación: Procedimiento que se utiliza cuando la mena no es mojada por agua pero si por el aceite, el mineral finalmente triturado se mete en un depósito con agua agitando la mezcla, la mena flota y la ganga se hunde.

Tostación o calcinación: Tiene por objeto transformar el mineral en oxido para después proceder a su reducción.

*Tostación: se realiza cuando el metal es un sulfuro.

*Calcinación: se realiza cuando el metal es un carbono o un hidróxido.

Reducción: Una vez esta el mineral en forma de óxido, la reducción tiene por objeto separar el metal, en estado libre, los óxidos correspondientes a los metales de pequeño potencial de oxidación, se reduce mediante carbón, hidrógeno u otro metal. Los óxidos de los alcalinos, de aluminio, tienen potencial de oxidación muy elevada, son difícilmente reducibles por lo que se emplea la vía electrónica partiendo sus sales.

Afino: Proceso destinado a eliminar las impurezas de los metales y purificarlos del todo.

PRODUCCION DE ARRABIO

Se denominan propiamente arrabios o hierros de primera fusión los que se obtienen directamente del horno alto en forma de panes o lingotes que, refundidos, dan las fundiciones o hierros de segunda fusión, empleados en coladas, en los que, en general, se introducen correctivos convenientes. Además de carbono, las fundiciones corrientes contienen: silicio, fósforo, manganeso y azufre. La adición de fósforo en pequeños porcentajes mejoran las características mecánicas, mientras que porcentajes mayores del 0,8% le dan gran resistencia al desgaste (fundiciones fosforosas). El fósforo favorece la colabilidad de la fundición, mejorando su fluidez. El azufre confiere fragilidad y, por tanto, su contenido ha de ser muy limitado.

Se llama fundición especial a la que contiene otros elementos además de los antes mencionados, particularmente níquel, cromo, molibdeno y vanadio. Se denomina fundición hematites a la de primera fusión que tiene menos del 0, 1 % de fósforo, un 4% de carbono y carece casi de azufre; por su pureza se emplea para obtener fundiciones especiales.

Para la producción de hierro y acero son necesarios cuatro elementos fundamentales:

• Mineral de hierro.

• Coque.

• Piedra caliza.

• Aire.

Los tres primeros se extraen de minas y son transportados y prepararlos antes de que se introduzcan al sistema en el que se producirá el arrabio.

ALTO HORNO

Funcionamiento Elemental: El alto horno consiste en una especie de depósito troncocónico, en el cual se cargan desde arriba capas alternadas de mineral de hierro carbón y fundente. Un fuerte calentamiento del carbón de las capas inferiores (obteniendo mediante corrientes de aire caliente) provoca una absorción del oxigeno del mineral de hierro por parte del carbono. La alta temperatura así obtenida da lugar a la fusión del hierro, que es recogido, mezclado con grandes cantidades de carbono (arrabio), por un orificio situado en la parte baja del horno. El aire se insufla por medio de una decena de toberas de bronce situadas radialmente en la parte baja del horno y alimentadas por una batería de sopletes accionados por motores de explosión. La escoria, más ligera que el arrabio, se recoge encima de este y sale por orificios practicados en las paredes del crisol. Cada 3 horas, aproximadamente, se extrae el arrabio por unos orificios situados debajo de los anteriores. El aire insuflado en el horno se precalienta haciéndolo pasar por recuperadores Cowper, los cuales están constituidos por cilindros verticales de plancha de 7 mm de diámetro y más de 30 metros de altura llenos de material refractario. Existen 4 Cowper al servicio de cada horno alto; dos de ellos están atravesados por gases muy calientes, obtenidos de la combustión y que proviene de la boca del propio horno, hasta que el instante que el material refractario alcanza una temperatura muy elevada; Un tercero, que ya se halla caliente, cede el calor almacenado al aire que los sopletes envían al alto horno; el cuarto es de reserva. La fase de calentamiento dura de una a dos horas.

El coque no posee tan sólo la misión de quemar los materiales cargados y ponerlos a elevada temperatura, sino que el óxido de carbono CO, producido por su combustión, reacciona con el óxido de hierro transformándose en anhídrido carbónico, CO, y liberando el hierro. La temperatura, que en la boca del horno tan sólo es de 200°C, aumenta cuando se desciende y alcanza

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