PROCESO DEL ACERO

1.1_ Proceso tecnológico del hierro de primera fusión.

Extracción del mineral de hierro.

El hierro que se utiliza en la industria suele proceder fundamentalmente de dos sitios:

a) De las minas.

b) De la chatarra, es decir, a través del reciclado de automóviles, electrodomésticos,.....

En este apartado vamos a estudiar cuales son los pasos que hay que seguir para obtener el hierro en la minería, tanto si se trata de una mina subterránea o una mina a cielo abierto.

1) El primer paso será hacer explotar la roca, por ejemplo, con dinamita.

2) El material que se ha soltado gracias a la explosión se carga en camiones.

Todos los pasos que siguen tienen como objetivo separar la parte del mineral que tiene hierro (mena), de la tierra, rocas y otras impurezas (ganga). Para ello debemos realizar las siguientes operaciones:

3) Los camiones se hacen pasar por arcos detectores de metal, de esa forma descartamos aquellos que no tienen metal, los cuales directamente son eliminados.

Los camiones que si tienen metal son llevados a la planta de tratamiento en la que se realizan los siguientes pasos:

4) Primero se trituran las rocas, para facilitar la separación de la mena y la ganga.

5) Finalmente se pueden eliminar parte de las impurezas mediante imanes o mediante flotación (se aprovecha que el hierro pesa más que las rocas, o pueden emplearse detergentes que se pegan al hierro y lo hacen flotar).

Son todos estos pasos se puede conseguir hierro con una pureza aproximadamente del 70%, es decir, aún nos queda un 30% de impurezas, lo cual es un porcentaje todavía muy importante que debemos seguir eliminando.

6) Para poder ser utilizados en los pasos que vamos a ver a continuación debemos terminar compactando los trozos de hierro obtenidos para conseguir nuevamente pequeñas rocas, a este le denominamos sinterizado.

Fabricación del arrabio (hierro de primera fusión).

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 toneladas 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.

Producción del hierro y el acero.

El diagrama general de fusión primaria del hierro integra a la mayoría de las actividades que se desarrollan en el proceso productivo.

El 90% de todos los materiales 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

La mena café es la mejor para la producción de hierro, existen grandes yacimientos de este mineral en Estados Unidos y en Suecia. En todo el mundo se pueden encontrar grandes cantidades de pirita, pero no es utilizable por su gran contenido de azufre.

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

1._ Mineral de hierro.

2._Coque.

3._Piedra caliza.

4._Aire.

Los tres primeros se extraen de minas y son transportados y preparados antes de que se introduzcan al sistema en el que se producirá el arrabio.

Características del mineral de hierro.

Es un metal maleable, de color gris plateado y presenta propiedades magnéticas; es ferromagnético a temperatura ambiente y presión atmosférica. Es extremadamente duro y denso.

Se encuentra en la naturaleza formando parte de numerosos minerales, entre ellos muchos óxidos, y raramente se encuentra libre. Para obtener hierro en estado elemental, los óxidos se reducen con carbono y luego es sometido a un proceso de refinado para eliminar las impurezas presentes.

Es el elemento más pesado que se produce exotérmicamente por fusión, y el más ligero que se produce a través de una fisión, debido a que su núcleo tiene la más alta energía de enlace por nucleón (energía necesaria para separar del núcleo un neutrón o un protón); por lo tanto, el núcleo más estable es el del hierro-56 (con 30 neutrones).

Presenta diferentes formas estructurales dependiendo de la temperatura y presión. A presión atmosférica:

• Hierro-α: estable hasta los 911 °C. El sistema cristalino es una red cúbica centrada en el cuerpo (bcc).

• Hierro-γ: 911 °C - 1392 °C; presenta una red cúbica centrada en las caras (fcc).

• Hierro-δ: 1392 °C - 1539 °C; vuelve a presentar una red cúbica centrada en el cuerpo.

• Hierro-ε: Puede estabilizarse a altas presiones, presenta estructura hexagonal compacta (hcp).

1.2 Funcionamiento del proceso tecnológico y otros productos obtenidos.

Características de las fundiciones de primera fusión.

Las características del hiero fundido de primera fusión dependen en gran forma de la operación del horno y los lingotes obtenidos se clasifican en gris, blanco y atruchado, denominación que va de acuerdo a la superficie de fractura, por

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