ESTRUCTURAS DE ACEROS

“DISEÑO DE ESTRUCTURAS METALICAS”

Produccion de Acero

La producción de acero en la actualidad se basa en dos procesos siderúrgicos diferentes que son: el alto horno, con reducción en el convertidor al oxigeno y la reducción directa con hornos eléctricos. Algunas de las diferencias que hay entre ellas son que el del alto horno el tratamiento se realiza usando coke como combustible y agente reductor, mientras que enla reducción directa los minerales del hierro se llevan al estado liquido mediante el uso de energía eléctrica en la que se permite que el horno llegue a la temperatura máxima de fusión.

Alto Horno

El alto horno es de forma tubular de hasta 40mts de altura y unos 7mts de diámetro interno máximo, construido de acero y revestido enteriormente de material refractario. La parte superior se conoce como tragante, por allí se introducen los materiales y el combustible, se colocan dos campanas superpuestas que hacen la función de dispersar uniformemente los materiales para evitar que caigan de forma abrupta en la cuba. Las campanas se abren alternadamente para asi evitar que se escapen gases nocivos a la atmosfera.

Debido a las altas temperaturas dentro del horno el material pierde su agua higroscópica, a medida que se va descendiendo en el interior de la cuba aumenta considerablemente la temperatura y es cuando se funde el material.

Por las toberas penetra aire a presión previamente calentado en calderas a tempertauras mayores a los 900 grados centígrados.

Las diferentes etapas de la producción en alto horno son:

a) materiales de carga: minerales de hierro, chatarra, piedra calizaº dolomita, sulfuros, carbonatos, silicatos etc. Los mineras de hierro son aquellos que contienen hierro en forma de oxidos, silicatos o carbonatos, el porcentaje del contenido del hierro en estos materiales se conoce como riqueza y es donde depende el rendimiento de la carga.

b) Combustibles: el combustible de mas alta calidad utilizado para la primera reducción de los materiales del hierro en el alto horno es el coke que se obtiene por la combustión controlada del carbón y la piedra. El coke es un producto de carbono casi puro de estructura porosa y elvada resistencia mecánica que se obtiene de carbones naturales de piedra en optima calidad. También otro material que puede ser utilizado es el carbón de leña o carbón vegetal, solo que su resistencia mecánica es muy inferior a la del coke por lo cual no se utiliza en hornos de grandes dimensiones

c) Materiales refractarios: la pared interior del horno se reviste con ladrillos refractarios para aseguarar que el proceso de reducción no dañe las instalaciones. Casi siempre los materiales refractarios se mantienen en condiciones aceptables durante casi 3 años, después deben de proceder a la reparación de daños que se detecten.

Según su reacción química los materiales refractarios se clasifican en: acidos básicos y neutros.

d) inyección de aire caliente. El aire calentado a 900 grados que se inyecta en el horno a travez de las toberas conectadas en la parte inferior del cristol, proviene de las calderas ubicadas en las instalaciones complementarias; para activar la combustión es necesario un gran volumen de aire caliente usualmente 5 kg de aire por cada kg de coke. Al entrar en contacto con el combustible solido se produce la ignición con reacciones paralelas.

e) Materiales de descarga: luego que los materiales ferrosos de la carga han entrado con el coke ardiendo a temperaturas de 2000 grados centígrados, comienza la fase pastosa del proceso hasta alcanzar la fase liquida cuando el metal va escurriendo hacia el crisol y es colado por el orificio de salida en la parte inferior del horno. El metal en estado de fudion es recogido por los cucharones de colada y se lo conoce por arrabio, hierro crudo o fusión liquida, llamado asi por su alto contenido de crabono.

f) Procesos de reducción: para obtener aceros con fines estructurales, se deben relaizar tres reducciones sucesivas del material inicial de carga que son:

• Primera reducción: en el lato horno. A partir de los minerales ferrosos de la crga se obtiene arrabio, hierro crudo o fundición de hierro. Este Material es poco apto para fines estructurales por su elevado contenido de carbono el cual le otorga caractericticas de fragilidad y dificultad de soldar.

• Segunda reducción: en el convertidor o los hornos de reverbero, por ventilación forzada se oxida el carbono en exceso que contiene arrabio, dando por resultado un metal con demasiado porcentaje de oxigeno. Este proceso se conoce como refinación de arrabio.

• Tercera reducción: en los cucharones de colada, este proceso elimina el exceso de oxigeno para lo cual el metal fundido se asocia con agregados. También en esta etapa se realizan aleaciones con otros metales que dan finalmente el acero características mecánicas exigidas.

Refinación del arrabio.

Se puede llevar en varios procesos entre los mas comunes sen la actualidad son los hornos de reverbero y los convertidores. Básicamente en ambos métodos el tratamiento consiste en cargar el arrabio liquido un horno de acero revestido con material refractario

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