Proceso de obtencion y del acero

Acero.

Los metales y aleaciones empleadas en la industria y en la construcción pueden dividirse en dos grupos principales: Materiales Ferrosos y No Ferrosos. Ferroso viene de la pelabra Ferrum que los romanos empleaban para el fierro o hierro. Por lo tanto, los materiales ferrosos son aquellos que contienen hierro como su ingrediente principal; es decir, las numerosas calidades del hierro y del acero. Los materiales No ferrosos no contienen hierro. Esto incluyen el aluminio, magnesio, zinc, cobre, plomo y otros elementos metalicos. Las aleaciones el laton y el bronce, son una combinación de algunos de estos metales No ferrosos y se les denomina aleaciones No Ferrosas.

Uno de los materiales de fabricación y construcción mas versátil, mas aceptable y mas ampliamente usado es el acero. A un precio relativamente bajo, el acero combina la resistencia y la posibilidad de ser trabajado, lo que se presta para fabricaciones mediante muchos métodos. Además, sus propiedades pueden ser manejadas de acuerdo a las necesidades especificas mediante tratamientos con calor, trabajo mecanico, o mediante aleaciones.

EL ACERO.

El acero es básicamente una aleación o combinación de hierro y carbono (alrededor de 0.05% hasta menos de un 2%). Algunas veces otros elementos de aleación específicos tales como el Cr (cromo) o Ni (niquel) se agregan con propósitos determinados.

Ya que el acero es básicamente hierro altamente refinado (mas de un 98%), su fabricación comienza con la reducción de hierro (producción de arrabio) el cual se convierte mas tarde en acero. El hierro puro es uno de los elementos del acero por lo tanto consiste solamente de un tipo de átomos. No se encuentra libre en la naturaleza ya que químicamente reacciona con facilidad con el oxigeno del aire para formar oxido de hierro – herrumbre. El oxido se encuentra en cantidades significativas en el mineral de hierro, el cual es una concentración de oxido de hierro con impureza y materiales terreos.

PROCESO DE OBTENCION DEL HIERRO Y DEL ACERO.

El proceso siderúrgico incluye un gran número de pasos hasta la obtención final del acero.

-En primer lugar, y con el fin de eliminar las impurezas, el mineral de hierro se lava y se somete a procesos de trituración y cribado. Con ello, se logra separar la ganga de la mena. A continuación, se mezcla el mineral de hierro (mena) con carbón y caliza y se introduce en un alto horno a mas de 1500 °C. Asi se obtiene el arrabio, que es mineral de hierro fundido con carbono y otras impurezas. El arrabio obtenido es sometido a procesos posteriores con objeto de reducir el porcentaje de carbono, eliminar impurezas y ajustar la composición del acero, añadiendo los elementos que procedan en cada caso: cromo, niquel manganeso… … En la siguiente imagen se esquematiza el proceso de obtención del arrabio en un alto horno. La producción del hierro y del acero empieza con menas de hierro y otros materiales requeridos (mena = mineral metalífero, principalmente el de hierro, tal como se extrae del yacimiento y antes de limpiarlo). La mena principal usada en la producción de hierro y acero es la hematita (Fe2O3), otras menas incluyen la magnetita (Fe3O4), la siderita (FeCO3?) y la limonita (Fe2O3 – XH2O) donde X vale alrededor de 1.5 . Las menas de hierro contienen de un 50 a un 70% de hierro, dependiendo de su concentración; la hematita contiene casi 70% de hierro. Además, hoy se usa ampliamente la chatarra como materia prima para la fabricación de hierro y acero. Las otras materias primas que se necesitan para reducir el hierro de sus menas, son el coque y la piedra caliza. El coque es un combustible de alto carbono, producido por el calentamiento de carbón bituminoso en una atmosfera con bajo contenido de oxigeno durante varias horas, seguido de una aspersión de agua en torres especiales de enfriamiento. La coquificación del carbón mineral deja, como subproducto, gas de alto poder calorífico, que es utilizado como combustible en los diversos procesos subsiguientes. El coque desempeña dos funciones en el proceso de reducción: 1.-) Es un combustible que proporciona calor para la reacción química y 2.-) produce monóxido de carbono (CO) para reducir las menas de hierro.

La piedra caliza es una roca que contiene altas proporciones de carbono de calcio (Ca Co3). Esta piedra caliza se usa en el proceso como un fundente que reacciones con las impurezas presentes y las remueve del hierro fundido como escoria.

LA PRODUCCION DEL HIERRO

Para producir hierro, se alimenta por la parte superior de un alto horno una carga con capas alternadas de coque, piedra caliza y mineral de menas de hierro. Un alto horno es virtualmente una planta química que reduce continuamente el hierro del mineral. Químicamente desprende el oxigeno del oxido del hierro existente en el mineral para liberar el hierro. Esta formado por un recipiente cilíndrico de acero forrado con un material no metalice y resistente al calor, como ladrillos refractorios y placas refrigerantes. El diámetro del recipiente cilíndrico es de 9 a 15 m (30 a 50 pies) disminuye hacia arriba y hacia abajo, y el máximo en un punto situado aproximadamente a una cuarta parte de su altura total de 40m (125 pies). La parte inferior del horno esta dotada de varias aberturas tubulares llamadas toberas, por donde se fuerza el paso del aire. Cerca del fondo se encuentra un orificio por el que fluye el arrabio cuando se sangra (o se vacia) al alto horno. Encima de ese orificio, pero debajo de las toberas, hay otro agujero para retirar la escoria. La parte superior del horno, contiene respiraderos para los gases de escape, y un par de tolvas redondas, cerradas por válvulas en forma de campana, por las que introduce la carga en el horno. Los materiales se llevan hasta las tolvas en pequeñas vagonetas o cucharas que se suben por un elevador inclinado situado en el exterior del horno. Desde la parte baja de la cámara se inyecta por toberas una corriente de gases y aire precalentados a 900°C a gran velocidad para realizar la combustión y la reducción del hierro efectuándose la combustión completa del coque que adquiere temperatura máximas entre 1700 a 1800 °C. Los gases calientes (CO, H2, CO2, H2O, N2 O2, y los combustibles) realizan la combustión del coque conforme pasan hacia arriba, a través de la carga de materiales. El monóxido de carbono se suministra como un gas caliente, pero también se forma adicionalmente por la combustión de coque. El gas CO tiene un efecto reductor sobre las menas de hierro.

CLASIFICACION DEL ACERO.

Los diferentes tipos de acero se clasifican de acuerdo a los elementos de aleación que producen distintos efectos en el acero:

-Aceros al Carbono: Mas del 90% de todos los aceros son aceros al carbono. Estos aceros contienen diversas cantidades de carbono

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