Siderurgia Y Metalurgia

Siderurgia

Se denomina siderurgia al conjunto de operaciones mediante las cuales se obtiene un metal ferroso.

El proceso abarca desde la extracción del mineral de hierro hasta su posterior transformación en acero con una presentación comercial determinada.

Dentro de la siderurgia existen dos tipos, la siderurgia integral y la siderurgia no integral.

Siderurgia no integral

Agrupa todos los procesos dedicados a la fabricación de acero a partir de chatarra, ferroaleaciones y, en algunos casos, arrabio. Para transformar la chatarra en acero es necesario fundirla en hornos especiales.

* Convertidor LD.

Se trata de un horno, de creación bastante reciente, que permite la obtención de aceros de excelente calidad. También se le conoce con el nombre de horno de oxígeno básico.

Materia prima que emplea

Arrabio líquido procedente del alto horno (es la materia principal). Se tratan en un convertidor LD los arrabios que son demasiado pobres en fósforo y silicio para ser afinados en el convertidor Bessemer.

Chatarra.

Fundente (cal), para que reaccione con las impurezas y de lugar a la formación de escoria que flota sobre el material fundido.

Ferroaleaciones.

Características del horno.

La parte interior está recubierta de ladrillo refractario (de composición química básica).

• Bajo la lanza de oxígeno, el metal alcanza fácilmente 3000 ºC, con gran turbulencia, debido al óxido de carbono desprendido.

• Cada hornada dura entre 30 y 40 minutos, obteniéndose unas 300 TM de acero por cada hornada. El acero obtenido es de una extraordinaria calidad.

Funcionamiento

El proceso de carga se efectúa colocando el horno en posición inclinada. Se añade el arrabio líquido. Luego se introducen los fundentes y/o la chatarra. Se pone el horno vertical y se baja la lanza de oxígeno (doble tubo refrigerado con agua) y se inyecta oxígeno en el metal fundido. Las impurezas se queman desprendiendo calor. Posteriormente, se inclina el horno y se saca la escoria que flota sobre la masa líquida. Finalmente, se vierte el acero sobre la cuchara y se añaden elementos tales como carbón (para aumentar el contenido en carbono), níquel, cromo, etc.… para conseguir el tipo de acero que se desee.

*Horno eléctrico

Mediante este procedimiento se obtienen aceros finos de gran pureza y calidad. Ello se debe a que el baño no queda expuesto a la acción sulfurante de los gases de caldeo, ni a al del oxígeno, ya que se puede lograr una atmósfera neutra, con una temperatura exacta. Es un horno especialmente indicado para la fabricación de aceros para la construcción de herramientas o aceros que vayan a estar sometidos a condiciones de trabajo especiales. También se emplea para el fundido simultáneo de varios metales que van a formar una aleación y cuyo punto de fusión es muy alto, tales como wolframio, tántalo, molibdeno, etc.

Materia prima que emplea

• Se carga, principalmente, con chatarra de acero seleccionada.

• Materiales de aleación, tales como Ni, Cr, Mo, etc

Características del horno

• Interiormente tiene un revestimiento de ladrillo refractario.

• Dentro de este horno se pueden llegar a alcanzar temperaturas de hasta 3500 ºC.

• Estos hornos se suelen construir para una carga de 100 Tm, donde la operación de afinado suele durar entre 50 minutos y 1 hora.

• El oxígeno necesario para la oxidación de las impurezas que contiene la masa líquida procede del aire que está en contacto con el baño, elementos de adición (fundentes) y la chatarra añadida (en forma de óxido).

Funcionamiento

Se introduce en el horno la chatarra más el fundente (cal). Mediante tres cilindros de grafito, llamados electrodos, se funde el metal introducido. Posteriormente, una vez efectuada la fusión se vierte en la cuchara, cuya finalidad es transportar el líquido al proceso de horno-cuchara. Este proceso, comienza con un análisis del contenido que es necesario ajustar a la composición del acero. Los elementos que se añaden son aleaciones metálicas de ferrosilicio, ferromanganeso, sílice y cal en abundancia para eliminar el azufre.

*Tratamientos posteriores al proceso de afino

En los procesos anteriores se dejó el acero, en estado líquido, en la cuchara. Para su transformación en productos útiles es preciso solidificarlo. Sin embargo antes de realizar estos procesos es necesario realizar una desgasificación del acero fundido. La desgasificación es tanto más eficaz cuanto más cerca de la solidificación se realiza, ya que la manipulación del acero líquido implica riesgo de oclusiones gaseosas. La desgasificación se puede realizar en el horno, en la cuchara(a), en el chorro(c), en la lingotera (b) o en la colada continua. El vacío se genera mediante bombas mecánicas y bombas de difusión.

Las bombas mecánicas consisten en dos cilindros colocados excéntricamente uno en el interior del otro, de manera que el cilindro de menor diámetro va provisto de sendas zapatas longitudinales y las cavidades que quedan a ambos lados de las zapatas están en contacto con la cámara de vacío y con el exterior. Comoquiera que estas cavidades se cumple la ley de Boyle, con una vuelta completa del cilindro interior se crea, en dos ocasiones, un aumento progresivo de volumen en la cavidad que esta en contacto con la cámara de vacío y, por tanto, una disminución de la presión.

Un vacío mas intenso se consigue con la bomba difusora de aceite, que consiste en un tubo vertical, en cuyo extremo inferior existe una resistencia que volatiliza el aceite o el mercurio, que condensan en el surtidor de la parte superior, de modo que las gotas condensadas arrastran a las moléculas de aire creando una depresión.

Siderurgia integral

Se entiende como siderurgia integral el conjunto de operaciones que permiten obtener un primer producto denominado arrabio. En este proceso estudiaremos desde la preparación de las principales materias primas, hasta la obtención del arrabio en el alto horno.

*Obtención y tratamiento de las materias primas

Mineral de hierro

El mineral de hierro se extrae de minas. A pesar de la abundancia de mineral de hierro en la naturaleza, solo se aprovechan dos tipos en la industria: los óxidos y el carbonato. Normalmente, el mineral, no se encuentra en estado puro, sino combinado con otros elementos químicos. De este modo se requieren una serie de procesos para la

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