Procesos De Obtencion Del Hierro Y El Acero

Materia:

PROCESOS DE FABRICACIÓN

INC 1023

Catedrático:

MARQUEZ GONZÁLEZ QUINTIN

Alumna:

GUTIÉRREZ CONTRERAS ALEJANDRA

10230340

Recuperación de 1ra Unidad

“Proceso De Obtención Del Hierro Y El Acero”

Carrera:

INGENIERIA INDUSTRIAL

Minatitlán, Ver., 05 de Diciembre de 2011.

INTRODUCCIÓN

El estudio de los Procesos de Fabricación proporciona una base para los conocimientos avanzados de fabricación de materiales a nivel industrial. Es de suma importancia que los Ingenieros Industriales estén preparados para conocer las diferentes formas en que los materiales pueden procesarse así como las propiedades de cada uno de los mismos.

Desde cualquier punto de vista, los materiales metálicos son los que principalmente se eligen para aplicaciones de ingeniería en virtud de sus atributos. Estos atributos son su capacidad para satisfacer los requisitos de ingeniería del componente o pieza con sus propiedades físicas y mecánicas, las cuales se deben en su mayor parte a sus enlaces atómicos y a la disposición de sus átomos.

Los ingenieros industriales deben comprender las ventajas y limitaciones que ofrece el uso de hornos eléctricos comparado con los convertidores Bessemer, con el objetivo que los ingenieros sean competitivos y productivos en la industria.

1. PROCESO TECNOLOGICO DE LA OBTENCION DEL HIERRO DE PRIMERA FUSION

1.1. Metalurgia extractiva: Producción del hierro y el acero

Hace muchísimos años, el hierro era un metal raro y precioso. En la actualidad, el acero, una forma purificada del mineral del hierro, se ha convertido en uno de los servidores más útiles de la humanidad. La naturaleza proporcionó las materias primas como son: mineral de hierro, el carbón mineral y la piedra caliza y el ingenio humano lo convirtió en un incontable número de productos.

El acero puede hacerse lo suficientemente duro como para cortar el vidrio, plegable como el que se encuentra en el sujetapapeles, flexible como el de los muelles, o lo bastante fuerte como para soportar un esfuerzo unitario de 3445 MPa. Puede estirarse para formar alambres de .02 mm de espesor o usarse para fabricar vigas gigantescas para construir edificios y puentes.

También es posible hacer que el acero sea resistente al calor, al frio, a la oxidación y a la acción de sustancias químicas.

1.2. Fabricación del arrabio (hierro de primera fundición)

El primer paso en la fabricación de cualquier hierro o acero es la producción del arrabio o hierro de primera fundición, en el alto horno. Con aproximadamente 40 m de altura, es un enorme cascarón de acero recubierto con ladrillo resistente al calor. Una vez encendido, el alto horno es de producción continua, hasta que necesite renovarse la capa de ladrillo, o hasta que disminuya la demanda de arrabio.

El mineral de hierro, el coque y la piedra caliza se miden con todo cuidado y se transportan hasta la parte superior del horno en una vagoneta de concha. Cada ingrediente se descarga por separado en el horno a través del sistema de campana, formando capas de coque, piedra caliza y mineral de hierro, en la parte superior del horno. Una corriente continua de aire caliente, que proviene de las estufas cuyas temperaturas son de 650°C pasa por el tubo atizador y las toberas para hacer que el coque arda vigorosamente.

La temperatura en el fondo del horno alcanza los 1650°C o más. El carbono del coque se combina con el oxígeno del aire para formar monóxido de carbono, con lo que se elimina el oxigeno que contiene el mineral de hierro y se libera el hierro metálico. Éste fundido, escurre por la carga y se recoge en el fondo del horno.

El intenso calor funde también la piedra caliza, la cual se combina con las impurezas del mineral y del coque para formar una nata llamada escoria. Ésta también se cuela hasta el fondo de la carga y flota sobre al arrabio fundido.

Cada cuatro o cinco horas se sangra el horno y el hierro fundido, hasta 315 ton. Fluye hacia una vagoneta para el metal fundido o de botella y se lleva a los hornos de aceración. A veces el arrabio se moldea directamente en lingotes cortos que se utilizan en las fundiciones para hacer piezas de hierro fundido.

La escoria se extrae a intervalos más frecuentes y se vierte en una vagoneta para escoria o cazo de colada y finalmente se utiliza para fabricar aislamiento de lana mineral, bloques para construcción y otros productos.

1.3. Producción 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.

Los principales minerales de los que se extrae el hierro son:

Mineral de Hierro Contenido de Hierro Composición

Hematita (mena roja) 70% de hierro Óxido de Hierro

Magnetita (mena negra) 72.4% de hierro Óxido de Hierro

Siderita (mena café pobre) 48.3% de hierro Carbonato de Hierro

Limonita (mena café) 60-65% de hierro Hidróxido de Hierro

Pirita Menos de 40% de hierro Sulfuro de Hierro

Desde el punto de vista químico−metalúrgico, todos los procesos de fabricación de acero se pueden clasificar en ácidos y básicos (según el refractario y composición de la escoria utilizada), y cada proceso tiene funciones específicas según el tipo de afino que puede efectuar. Los procesos ácidos utilizan refractarios de sílice, y por las condiciones de trabajo del proceso hay que poder formar escorias que se saturen de sílice. Los procesos ácidos pueden utilizarse para eliminar carbono, manganeso y silicio; no son aptos para disminuir el contenido en fósforo y azufre, y por esto requieren el consumo de primeras materias seleccionadas, cuyo contenido en fósforo y azufre cumple las especificaciones del acero final que se desea obtener.

Los procesos básicos utilizan refractarios de magnesita y dolomía en las partes del horno que están en contacto con la escoria fundida y el metal. La escoria que se forma es de bajo contenido de sílice compensada con la cantidad necesaria de cal.

El proceso

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