Industrias Metalicas Basicas

LA INDUSTRIA DEL HIERRO Y EL ACERO

El hierro es el metal más abundante en la corteza terrestre, formando parte de diversos minerales (óxidos, minerales, hidratados, carbonatos, sulfuros, silicatos, etc.). Desde tiempos prehistóricos la humanidad ha aprendido a reparar y procesar estos minerales por medio de operaciones de lavado, triturado y clasificado, para fundir los minerales obteniendo hierro y acero.

En la edad media hasta finales del siglo XIX, muchos países de Europa utilizaban como método de siderurgia la Farga catalana. El hierro y el acero bajo se obtenían en carbono usando carbón vegetal y el mineral del

Hierro. Por medio de este sistema que ya había sido utilizado en el siglo XV se lograba alcanzar unos 1200°C y fue sustituido posteriormente por el sistema de altos hornos.

La fabricación del acero tuvo un desarrollo básico en el siglo XIX cuando se inventaron los procesos de fusión; el Bessemer (1855), el horno de hogar abierto normalmente calentado a base de gas pobre (1864) y el horno eléctrico (1900). Desde mediados del siglo XX, el tratamiento con oxígeno en los procesos de producción de acero hizo posible la fabricación con una alta calidad y costos de producción relativamente bajos.

PROCESO DE FABRICACIÓN

En el inicio del proceso metalúrgico el material de hierro es tratado por peletización (Compactación de la materia en esferas o cilindros pequeños) y sinterización (Tratamiento de compactación para incrementar la fuerza y resistencia de la pieza), mientras que el carbón se procesa por coquización (Descomposición térmica de carbones bituminosos en ausencia de aire).

Para la producción del hierro y el acero son necesarios cuatro elementos fundamentales:

1. Mineral de hierro.

2. Coque.

3. Piedra caliza.

4. Aire.

El mineral de hierro llega a la planta peletizadora en forma de lodo a través de un Ferro ducto, sometiendo este material a filtrado se recupera el agua y el hierro seco es enviado a discos de voleo para mezclarlo con aglomerantes y formar pequeñas esferas denominadas PELETS.

A 1300°C los pelets son horneados para su endurecimiento y posterior envío a los altos hornos; Paralelamente en las plantas coquizadoras, el carbón metalúrgico es tratado en hornos verticales recubiertos de ladrillo refractario horneado, durante 18 horas el carbón se transforma en coque, un energético básico de los altos hornos para producir arrabio o hierro de primera fusión.

El arrabio es un hierro de poca calidad, su contenido de carbón no está controlado y la cantidad de azufre rebasa los mínimos permitidos en los hierros comerciales. Durante la coquización, entre otros derivados se obtiene gas coque, combustible utilizado en las etapas posteriores del proceso siderúrgico.

Otra materia prima para los altos hornos es el sinter, que es una masa porosa conformada por mineral de hierro, escamas y polvos de fierro, generados en el propio proceso siderúrgico que en mezclas con calizas, finos de coque y dolomita se forma una amalgama que es endurecida en un horno de cadena continua en la planta de sinter. A la caliza, el coque y el mineral de hierro se les prepara antes de introducirse al alto horno para que tengan la calidad, el tamaño y la temperatura adecuada, esto se logra por medio del lavado, triturado y cribado de los tres materiales.

En general los altos hornos tienen un diámetro mayor a 8 mts. y llegan a tener una altura superior de los 60 mts. Están revestidos de refractario de alta calidad. Pueden producir entre 800 y 1600 toneladas de arrabio cada 24 h. La caliza, el coque y el mineral de hierro se introducen por la parte superior del horno por medio de vagones que son volteados en una tolva. Para producir 1000 toneladas de arrabio, se necesitan 2000 toneladas de mineral de hierro, 800 toneladas de coque, 500 toneladas de piedra caliza y 4000 toneladas de aire caliente.

Crisol de colada continua Por la base del alto horno se introduce aire caliente a alta presión, que enciende el coque y funde el mineral de hierro en un ambiente hasta de 1650°C, en la parte baja del alto horno, un crisol de grafito recibe el arrabio líquido que a través de conductos denominados piqueras y canales es vaciado a carros termodinámicos de 200 toneladas de capacidad. Para eliminar contenidos de azufre en la planta desulfuradora, se aplican al arrabio reactivos, como carburo de calcio y magnesio, la escoria generada durante la fusión es depositada en piletas y enfriada con agua, posteriormente es almacenado o vendida como sub producto.

Para la conversión del arrabio en acero se utiliza la técnica de aceración con base en el oxígeno denominada BOF por sus siglas en inglés,

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