ALTO HORNO

FERROSOS

Un material es ferroso cuando su componente principal es el hierro. Normalmente posee pequeñas cantidades de carbono que se le han incorporado para que la aleación adquiera unas propiedades especiales.

Propiedades del hierro puro:

• Es un material magnético (ferromagnético).
• Color blanco azulado.
• Muy dúctil y maleable.
• Punto de fusión: aproximadamente 1500 ºC
• Densidad alta (7,87 g/cm3.)
• Buen conductor del calor y la electricidad.
• Se corroe y oxida con mucha facilidad.
• Bajas propiedades mecánicas (al corte, limado, conformado, etc).
• Es un metal más bien blando.

Se conoce como proceso siderúrgico a las operaciones que se llevan a cabo para conseguir un material férrico de unas características determinadas. este proceso va desde la obtencion del material de las minas hasta la obtencion del producto final.

El hiero, en la naturaleza, nunca se encuentra en estado puro sino combinado con óxidos, hidroxidos, carbonatos y sulfuros. el mineral que se extrae de la mina contiene una parte de hierro llamada mena (aprovechable) y la otra compuesta por sustancias no ferrosas llamadas ganga (no aprovechable)

Pasos del proceso siderurgico:
Separas la mena de la ganga utilizando sus propiedades físicas.
Obtención del hierro por medio de una reacción química llamada reducción del hierro. esta reaccion ocurre en el alto horno.
El alto horno es un horno especial en el que tiene lugar la fusión de los minerales de hierro y la transformación de este en un metal rico en hierro llamado arrabio.
Su altura varia desde 30m hasta 70m, y su diametro entre 4 y 12m. Su capacidad de produccion varia entre 500T a 1500T diarias.

En la parte superior se encuentran las dos campanas llamadas tolvas, ahí se coloca el deposito. tiene un sistema de apertura y cierre para que a la hora de la carga no se escapen los gases.
El material se introduce por capas:

• Una capa de materiales de Fe previamente lavado y triturado.
• Una capa de carbón de coque para la fusión y reducción del material.
• Una capa de material fundente que se combina con las impurezas, ganga y cenizas, dando lugar a la escoria.

La combinación de todas las capas da lugar a la obtención de un material poroso llamado sínter.

En la cuba, que es la parte más alta del horno, aquí se produce el primer calentamiento donde se elimina la humedad se se calcina la caliza. Ayudada por la inyección de aire caliente insuflada por las toberas.
Después en el vientre que es la parte mas ancha del horno, se funden el hierro y la escoria. Hay unos conductos que permiten la entrada de aire a grandes velocidades y altas presiones, esto genera la combustión.
En el etalaje se depositan el hierro y la escoria fundidos, la escoria al ser menos densa flota encima del Fe protegiéndola de la oxidación. Por la bigotera y la piquera se extraen el hierro y la escoria.
Del alto horno se obtienen estos productos:

• Escoria: es un residuo que se puede utilizar como material de construcción, bloques o como aislantes de humedad, y en la fabricación de cemento y vidrio.
• Hierro colado o arrabio: es el producto principalmente aprovechable del alto horno. Se presenta en estado líquido y a este metal se le denomina hierro de primera fusión.
• También se recogen otros materiales como gases, debido a las combustiones del coque y de la reducción química del mineral de hierro. Estos se recogen con un colector que se encuentra en la parte superior del alto horno.

A continuación veremos un vídeo sobre el funcionamiento de un alto horno.

Nota:

Los altos hornos se apagan cuando hay que realizar reparaciones y la carga y descarga del material se realiza periódicamente cada 3-4 horas. Existe una serie de pasos para reducir el consumo energético:

• Sinterización del material (tratamiento térmico de un polvo metálico o cerámico a una temperatura inferior a la de fusión de la mezcla , para incrementar la fuerza y la resistencia de la pieza creando enlaces fuertes entra las partículas)
• Inyección de gases combustibles por las toberas.
• Aumento de la calidad del coque, disminución de la humedad y el tamaño de los granos.

en el caso en el que se produzca mas arrabio del que se puede utilizar al instante, se pone en moldes llamados lingoteras para su uso posterior. A partir de la primera fusión se produce todos los materiales ferrosos restantes: hierro dulce,
otras fundiciones, acero….

Hierro dulce

El hierro dulce o hierro forjado es aquel que contiene un contenido inferior a 0.1% de carbono. Es un material de color plateado, de gran permeabilidad magnética, dúctil y maleable. Puede obtenerse por procedimientos electrolíticos, a partir de baño de sulfato cloruro de hierro. El material que resulta se emplea para conducción eléctrica por su baja resistividad. Sin embargo, resulta muy poroso, se oxida con gran facilidad y presenta con frecuencia grietas internas que lo hacen poco útil para otras aplicaciones industriales.

Fundición.

El arrabio o fundición de primera fusión. No puede utilizarse para fabricar piezas que vayan a estar sometidas a esfuerzos ya que resulta un material muy duro y frágil.

• La fundición gris. Se obtiene el contenido de silicio es elevado. Sólo puede utilizarse para piezas moldeadas y que cuando se cristaliza lo hace en forma de grafito.
• La fundición blanca. Se obtiene cuando el contenido de manganeso es elevado. En estas condiciones, el carbono se mezcla con el hierro y forma el carburo de hierro y se utiliza para la obtención del acero

Acero

La proporción de carbono en el arrabio extraído del alto horno se encuentra en el intervalo correspondiente a las fundiciones, por lo que tenemos un producto ferroso intermedio, duro y frágil, que no puede ser extendido en hilos ni en láminas y que precisa una transformación posterior para su utilización industrial. Entonces se hace necesario reducirle el contenido de carbono del arrabio, calentándolo, para transformarlo en acero; este material sigue siendo duro pero mas elástico, dúctil, maleable capaz de soportar impactos. Se traslada en estado liquido en unos contenedores especiales llamados torpedos hasta la planta de obtención de acero. El acero se obtiene o en uno recipientes llamados convertidores o en hornos eléctricos en los que se realiza un proceso de fusión.
Los productos finales son:

• Acero liquido: La colada del acero líquido se enfriará en unos moldes adecuados para el los comerciantes que los necesiten.
• Escoria: Se recicla para otros fines por ejemplo la construcción
• Gases: Especialmente el el monóxido y dióxido de carbono, resultantes de la combustión de carbono.

En el convertidor también se lleva a cabo la aleación del acero con otros metales, para así conseguir mejores propiedades que las de el metal original. Una vez que se ha extraído el acero líquido del convertidor, se vierte en moldes con la forma de la pieza que se quiere obtener, para después dejarlo solidificar. Este proceso se llama colada. El proceso mas de colada mas utilizado es de colada continua , cuyo objetivo es solidificar el acero en productos de sección constante.
Una vez obtenida la pieza de acero se somete a un proceso de laminación para darle la forma y características deseadas.

A continuación vamos a ver un vídeo sobre la producción del acero.

Como se ha dicho anteriormente, el acero se alea con otros materiales con el fin de mejorar sus propiedades mediante varios tratamientos. La tabla que continua muestra las propiedades que adquiere el acero cuando se alea con un material:

Material aleante	Propiedades
Carbono	Duerza Resistencia
Silicio	Elasticidad Aumenta la conductividad magnética
Manganeso	Dureza Resistencia al desgaste
Cromo	Duerza Resistencia al calor y al rozamiento. Imprescindible para hacerlo inoxidable
Níquel	Aumenta la tenacidad Resistencia a la tracción y la corrosión
Molibdeno	Dureza Resistencia al desgate mecánico en caliente
Vanadio	Dureza Resistencia al desgates mecánico en caliente
Volframio	Tenacidad Resistencia al calor y a la corrosión

http://www.traduccionesalchino.com/acero/acero_china.html

Aceros comerciales.

Los productos que reciben el nombre de aceros, debido a su gran variedad, se clasifican según su composicion, caracteristicas tecnicas y aplicaciones:

Aceros al carbono:
En este apartado se reunen más del 90% de todos los aceros, estos contienen varias cantidades de carbono y menos del 1,65% de manganeso, el 0,60% de silicio y el 0,60% de cobre.
Estos productos son fabricas para maquinarias, carrocerias, gran parte de las estructuras de acero para la construccion, cascos de buques, somieres y horquillas.

Aceros aleados:
Estos contien un proporcione determinada de vanadio, molibdeno y otros elementos, ademas se distingue de los aceros al carbono por una mayor cantidad de manganeso, silicio y cobre. Se pueden clasificar en:

-Estruturales.
Se utilizan para las maquinas, estruturas de edificios, chasis de coches, ouentes y barcos. Su contenidos de aleacion varia desde un 0,25% a un 6%.
-Para herramientas.
Son aceros alta calidad para cortar y moldear metales y no-metales (taladros, fresas, machos de roscar, etc…)
-Especiales.
Son los inoxidables y con una proporcion generalmente mayor a un 12% de cromo. Estos aceros se emplean en turbinas, engranajes, ejes y rodamientos, ya que poseen una gran dureza y alta resistencia.

Aceros de baja aleación ultra resistentes: De las cuatro clases de acero este aparto es el de los mas reciente. Son mas baratos que aceros convencionales ya que contienes menos materiales de aleación y por lo tanto menos costoso. Sin embargo, gracias a un tratamiento especial les da una mayor resistencia que los aceros al carbono. Este material en capas mas delgadas y ligeras son mas resistentes que las anteriores. En la actualidad muchas vigas de construcción están hechos de este material ya que se puede permitir una mayor fineza y un costo económico menor.
Aceros inoxidables: Estos son resistentes a la acción de la humedad o de ácidos y fases corrosivos, ya que contiene una aleación de cromo, níquel y otros elementos, manteniéndolos brillantes y resistentes a la herrumbre y oxidación. Se usa mucho en la arquitectura como material decorativo, también para tuberías y tanques de petroleo o de plantas químicas, aparte también tiene un uso quirúrgico y en cocinas.
Normativa de clasificación de aceros: En España la norma UNE-36001 clasifica las aleaciones ferricas en series F. A los aceros les corresponde las series F100 a F700, a las fundiciones las series F800 y a otras aleaciones ferricas la F900. Todos los paises tienen su propia normativa, pero son todas muy similares. Por ejemplo:
– Aceros para construcion (serie F100)
– Aceros inoxidables y anticorrosion (series F300)
º dentro de la serie F300, los inoxidable corresponde a la F310

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