PRODUCCION DE HIERRO

Producción de hierro. Materias primas para la producción de hierro dúctil. La forma esferidal del grafito que caracteriza al hierro dúctil es producida usualmente con un contenido de magnesio de aproximadamente de 0.04 a 0.06 %. El magnesio es un elemento altamente reactivo a la temperatura del hierro fundido, combinándose fácilmente con oxígeno y azufre. Para economizar magnesio y por la limpieza del metal, el contenido de azufre del hierro a ser tratado debe ser bajo (preferiblemente < 0.02%), esto se logra fácilmente en un horno eléctrico por fundición de cargas basadas en chatarra de acero a hierro en lingotes de calidad especial para la producción del hierro dúctil, junto con chatarra de hierro dúctil. El bajo contenido de azufre puede obtenerse también por fundición en una cúpula básica, ya que el ácido del hierro fundido de la cúpula tiene un alto contenido de azufre y normalmente necesita ser desulfurado antes del tratamiento por desulfurización continua o en serie en un cucharón o recipiente especial. El tratamiento en cúpula ácida del hierro fundido sin la desulfurización previa no es recomendable, porque el hierro consume más magnesio y produce excesiva escoria de sulfuro de magnesio, que es difícil de remover por completo. Para producir hiero dúctil con la mejor combinación de resistencia, alta ductilidad y dureza, las materias primas que deben elegirse serán aquellas con bajo contenido de elementos indeseables, particularmente aquellos que promueven una matriz de estructura perlítica. Un bajo contenido de magnesio es también necesario para conseguir ductilidad del material colado y para facilitar el éxito de los tratamientos térmicos para producir una estructura ferrítica. Para este propósito es necesario usar chatarra de acero de calidad especial o hierro en lingotes, también de calidades especiales. Las calidades de alta resistencia de hierro dúctil pueden ser hechas de chatarra de acero estructural, hierro en lingotes y retornos de fundición, pero determinados elementos, tales como, plomo, antimonio y titanio, son mantenidos siempre lo más bajo posible para lograr una buena estructura de grafito. Esos efectos indeseables, sin embargo, ser compensados con la adición de una pequeña cantidad de cerio que da un contenido residual de cerio de 0.003 a 0.01%. Un importante control de las materias primas implica la exclusión del aluminio que puede promover fragilizaciones y defectos superficiales en el siguiente cuadro se muestran los contenidos típicos de los elementos menores de tres materias primas usadas en la manufactura de hierro dúctil. CONTROL DE LA COMPOSICIÓN. °Carbono. En la práctica de la fundición en hornos eléctricos, el carbono deriva del hierro en lingotes, carburizantes y chatarra de hierro fundido. La carburización de cargas de chatarra de acero se logra agregando grafito de bajo azufre o coque grafitizado, la proporción de solución y la recuperación del carbono aumenta con la pureza de la fuente de carbono usada. En cúpula de fundido, el carbono también deriva del coque cargado. El rango óptimo para este elemento es de 3.4 a 3.85%, dependiendo del contenido de silicio. Por encima de este rango, hay peligro de flotación de grafito, (especialmente en secciones pesadas) y de un aumento en la expansión durante la solidificación, que conlleva a fragilizaciones, particularmente en moldes de arena blanda. Por debajo de este rango, las fragilidades pueden también ocurrir por la falta de carbono. Silicio. El silicio entra al hierro dúctil desde las materias primas, incluyendo chatarra de hierro fundido, hierro en lingotes y ferroaleaciones, y en pequeña parte desde el contenido de silicio de las aleaciones agregadas durante la inoculación. El rango preferente es de alrededor de 2 a 2.8%. Más bajos niveles de silicio conducen a una alta ductilidad en hierros tratados térmicamente, pero a peligros de carburos en las secciones delgadas, mientras que un alto contenido de silicio acelera el recocido y ayuda a evitar carburos en las secciones delgadas. Así como crece el contenido de silicio, la temperatura de transición dúctil-frágil en hierro ferrítico aumenta. La dureza y la resistencia a la tracción también aumentan. Carbono equivalente (CE). Los contenidos de carbono, silicio y fósforo pueden ser considerados juntos como un valor de CE, que puede ser una guía muy útil para analizar el comportamiento de las fundiciones y algunas propiedades. Hay varias formulas de CE, y son muy usadas para calcular las propiedades de la fundición y la estructura solidificada del hierro. Cuando el carbono equivalente: CE = c% +1/3 (Si% + P%) Es igual a 4.3%, el hierro será de composición y estructura completamente eutéctica, y la desviación del valor de CE desde este valor es una medida de la cantidad relativa de eutéctico. Si CE es menor que 4.3%, habrá una porción de dendritas; si CE es mayor que 4.3%, habrá nódulos de grafito primario en la estructura. El grado de saturación Sc, es a veces usado, para expresar la proximidad a la composición eutéctica. El valor de Sc puede determinarse por la siguiente ecuación: Sc = %C / 4.23 – 0.3 (%Si + % P) Cuando Sc es menor que 1, el hierro es hipoeutéctico y contendrá dendritas primarias. Si Sc es mayor que 1, habrá grafito primario en la estructura. El carbono equivalente líquido (CEL) es una medida de la temperatura de líquidus, la cual tiene un mínimo valor en la composición eutéctica; que es CEL = %C + %Si /4 + %P /2. la máxima fluidez ocurre cuando es alcanzado este valor. El CEL solo puede ser medido convenientemente para hierros no tratados previamente con magnesio. Es usual pretender valores cercanos

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