Procesos De Fabricacion

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PRODUCCION Y REFINACION DE ARRABIO

El arrabio es el primer proceso que se realiza para obtener Acero, los materiales básicos empleados son Mineral de Hierro, Coque y Caliza. El coque se quema como combustible para calentar el horno, y al arder libera monóxido de carbono, que se combina con los óxidos de hierro del mineral y los reduce a hierro metálico. Ver vaciado de Arrabio en Planta de CSH

La ecuación de la reacción química fundamental de un alto horno es:

Fe2O3 + 3 CO => 3 CO2 + 2 Fe

La caliza de la carga del horno se emplea como fuente adicional de monóxido de carbono y como sustancia fundente. Este material se combina con la sílice presente en el mineral (que no se funde a las temperaturas del horno) para formar silicato de calcio, de menor punto de fusión. Sin la caliza se formaría silicato de hierro, con lo que se perdería hierro metálico. El silicato de calcio y otras impurezas forman una escoria que flota sobre el metal fundido en la parte inferior del horno. El arrabio producido en los altos hornos tiene la siguiente composición: un 92% de hierro, un 3 o 4% de carbono, entre 0,5 y 3% de silicio, del 0,25% al 2,5% de manganeso, del 0,04 al 2% de fósforo y algunas partículas de azufre.

El ALTO HORNO es virtualmente una planta química que reduce continuamente el hierro del mineral. Químicamente desprende el oxígeno del óxido de hierro existente en el mineral para liberar el hierro. Está formado por una cápsula cilíndrica de acero forrada con un material no metálico y resistente al calor, como ladrillos refractarios y placas refrigerantes. El diámetro de la cápsula disminuye hacia arriba y hacia abajo, y es máximo en un punto situado aproximadamente a una cuarta parte de su altura total. La parte inferior del horno está 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 vacía) el alto horno. Encima de ese orificio, pero debajo de las toberas, hay otro agujero para retirar la escoria. La parte superior del horno, cuya altura es de unos 30 m, contiene respiraderos para los gases de escape, y un par de tolvas redondas, cerradas por válvulas en forma de campana, por las que se 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.

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Carga típica en Alto Horno de CSH Composición química del Arrabio

Componentes kg/t kg/carga

Mineral de Hierro 490 9.600

Pellets 995 19.600

Chatarra 15 300

Mineral de Mn 22 450

Caliza 112 2.300

Cuarzo 12 250

Coque 451 9.200

Petróleo + Alquitrán 44 899

Aire Insuflado 1.530 m3/min

Temperatura Aire Insuflado 1.030ºC

Elementos %

Fierro (Fe) 93,70

Carbono (C) 4,50

Manganeso (Mn) 0,40

Silicio (Si) 0,45

Fósforo (P) 0,110

Azufre (S) 0,025

Vanadio (V) 0,35

Titanio (Ti) 0,06

Temperatura en Alto Horno : 1.460ºC

Las materias primas se cargan (o se vacían) en la parte superior del horno. El aire, que ha sido precalentado hasta los 1.030ºC aproximadamente, es forzado dentro de la base del horno para quemar el coque. El coque en combustión genera el intenso calor requerido para fundir el mineral y produce los gases necesarios para separar el hierro del mineral. En forma muy simplificada las reacciones son:

Carbono (Coque)

2C

+ Oxígeno (aire)

O2

Calor

Calor

+ Monóxido de Carbono Gaseoso

2CO

Oxido de Hierro

Fe2O3

+ Monóxido de Carbono

3CO

Hierro Fundido

2Fe Hierro

+ Dióxido de Carbono Gaseoso

3CO2

Impurezas en el Mineral Derretido + Piedra Caliza ESCORIA

Los altos hornos funcionan de forma continua. La materia prima que se va a introducir en el horno se divide en un determinado número de pequeñas cargas que se introducen a intervalos de entre 10 y 15 minutos. La escoria que flota sobre el metal fundido se retira una vez cada dos horas, y el arrabio se sangra cinco veces al día.

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