Siderurgia

Por:

Oscar Geovanny Supelano Cruz cod 19529

Johnny Andre Horta cod 31909

Procesos de manufactura

ECCI

2015

Siderurgia integrada

Siderurgia integrada es la técnica que se encarga del tratamiento que reduce el mineral del hierro eliminando
el
oxígeno
y
obteniendo
un
hierro
con
 contenidos
totales
superiores
al
95 y 96 %
que
se
denomina
arrabio.

Esta actividad comprende una larga serie de fases productivas que van desde la obtención del acero hasta las diferentes líneas de producción. En el primer paso, hay dos procesos principales para obtener acero: la siderúrgica integrada, que parte de la utilización del mineral ferroso y la semi-integrada, cuyas materias primas principales son la chatarra ferrosa y las ferroaleaciones.

Fases de un proceso de siderurgia:

• Obtención del mineral de hierro

• Obtención del carbono de coque

• Sinterización del mineral

• Los fundentes

• Obtención de arrabio

• Obtención de acero

• Laminación (frio y caliente)

Obtención de un mineral de hierro:

El primer tratamiento con el mineral de hierro consiste en separar la mena de la ganga

Mena: mineral de hierro, aunque aún presente impurezas

Ganga: parte despreciable como tierras rocas cal sílice etc...

El mineral extraído de una mina de fierro puede ser de carga directa a los altos hornos o puede requerir de un proceso de peletización para ser utilizado en la producción del acero, esto según sea su calidad.

Es importante destacar que si el mineral posee bajo contenido de impurezas (principalmente fósforo y azufre), puede ser utilizado para carga directa, requiriendo sólo tratamientos de molienda y concentración.

Si, por el contrario, el contenido de impurezas es relativamente alto, se realiza también la molienda y concentración, pero requiere además de un proceso químico de peletización, donde se reducen significativamente dichas impurezas.

Obtención del carbono coque:

El coque consiste en la introducción de carbono hulla con menos del 15 de azufre y menos del 8% de ceniza en un horno el cual se deja coquizando (calentando, quemando) durante un tiempo de 10 a 24 horas a 1000 ºC según características del horno luego se retira del horno y se rocía con agua para evitar la combustión espontánea al contacto con el agua , esto se hace con el fin de ser usado en el proceso siderúrgico como combustible el cual elimina el oxígeno del hierro y trasformar los óxidos en arrabio

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Sintonización del mineral

La sinterizacion pretende lograr un material poroso, para que el tamaño de su grano el cual se introduce en el alto horno presente una gran permeabilidad a los gases. El mineral del hierro se mezcla con el coque y con un materiales fundentes luego se arede el combustible de la parte superficial y la mezcla se conduce por medio de una cinta transportadora metálica con orificios por los cuales se efectúa una traspiración.

Al final de este proceso, los materiales adquieren un estado pastoso el cual es adecuado para el alto horno ya que posee una elevada superficie de contacto con los gases y se encuentra íntimamente ligado al fundente.

Los fundentes

El mineral de hierro contiene muchas impurezas que hay que eliminar mediante dichos procesos

Las impurezas se concentran en una escoria que sobrenada en el metal fundido, el fundente siderúrgico consiste en piedra caliza

Las funciones principales del fundente son:

Arrastrar la escoria hasta la parte inferior del horno sobrenadando al arrabio, para separarse posteriormente

Reaccionar químicamente con las impurezas de la mena liquida dentro del alto horno

Obtención del arrabio

Alto horno: es un recipiente de acero recubierto de un material refractario el cual tiene como objetivo principal producir arrabio líquido, escoria y gases de alto horno.

Partes del alto horno:

Tragante: zona por la cual se introduce los materiales solidos

Cuba: zona más amplia del horno, donde los materiales se secan y empiezan la reducción

Vientre: se produce la mayor parte de reducción

Etalajes: se encuentran situadas en las toberas por donde entra el aire caliente y el fuel, en ella se produce la combustión

Crisol: es la zona más baja por la cual se extrae el arrabio y la escoria a través de una piquera

Materiales que entran al horno

Fuel: actúa como combustible y se inyecta junto al aire

Aportador de hierro (mineral de hierro senter)

Coque: actúa como combustible, al igual que el fuel .pero este provoca la reducción de mineral de hierro (se forma monóxido de carbono, el cual atrapa el oxígeno del hierro para formar dióxido de carbono)

Fundentes: tales como caliza y cuarzo los cuales separan el resto de ganga que haya podido quedar en el material

Aire caliente: permite la combustión del fuel y del coque

Materiales que salen

Arrabio: producto principal formado por un 95% de hierro ,3.5%de carbono y otros elementos como silicio, maganeso azufre y fosforo

Escoria: formada por los fundentes, impurezas y cenizas.

Gas de alto horno: se usa como combustible

Obtención del acero

Cuando el arrabio sale del alto horno, contiene una cantidad de carbono correspondiente a una fundición, así que se lleva en los llamados vagones torpedo hacia los convertidores. En dichos convertidores se inyecta oxígeno que provoca la oxidación del carbono para separarlo del hierro y así conseguir el porcentaje requerido.

El horno eléctrico es un empleado modernamente ya que el calor que se obtiene interponiendo la chatarra que sobrenada en el arrabio dentro de un arco eléctrico creado por un alto voltaje o bien por corrientes de inducción campos magnéticos

A partir de aquí empieza el proceso de refino del acero

Colada del acero: Con la colada convencional, se solidifica el arrabio en forma de figuras tronco piramidal. Para ello, se introduce en moldes con dicha forma, ya sean con base cuadrada (tochos) o rectangular (petacas). Se puede realizar de dos maneras

Verter el acero sobre moldes o preformas

Colar el acero sobre moldes prismáticos llamados lingoteras

También se pueden añadir otros elementos para formar aceros aleados (Cr,Ni) que confieren propiedades especiales a los aceros

Colada continúa Con la colada continua, se pretende solidificar el acero en productos de sección constante.

Para ello, se vierte el material en una artesa que regula la caída del producto sobre un molde refrigerado, del cual pasa a una cinta transportadora dónde se va refrigerando y cortando en las longitudes deseadas del molde.

Según la forma del molde, pueden ser desbastes planos, desbastes de sección cuadrada o palanquillas de sección cuadrada

Las barras emergentes en forma curva debiendo ser enderezadas por rodillos enderezadas al final se cortan según un oxicorte, y se depositan en playas de enfriamiento.

Laminación

En la industria podemos encontrar diversas formas y tamaños del acero, como por ejemplo varillas, tubos, perfiles entre otros, estas formas las podemos obtener en instalaciones siderúrgicas y se logran por medio de las siguientes acciones.

Laminando los lingotes en caliente, o moldeándolos de algún otro modo, el método principal para moldear el acero se conoce como laminado en caliente, el cual es el que nos permite obtener los materiales más utilizados en la industria.

Laminado en caliente

Básicamente podemos decir que la laminación de un metal o de un acero, es la deformación plástica realizada por medio de dos cilindros mecánicos, los cuales hacen que el acero se deforme por medio de fuerza mecánica.

El proceso de laminado en caliente empieza cuando el lingote anteriormente colado se calienta al rojo vivo, en un horno de termo difusión, horno en el cual se eleva la temperatura entre los 900 y 1200 grados centígrados, temperatura en la cual el material va a proporcionar ductilidad y maleabilidad para que sea más fácil la reducción a la hora de pasar por los rodillos.

A la hora de introducir el material en el horno hay que controlar la temperatura ya que si no se controla, se podrían tener problemas de crecimiento de los granos, los cuales originan grietas las cuales no se pueden eliminar y por otra parte si la temperatura es muy baja también será perjudicial ya que el acero disminuirá su plasticidad y tendrá mucho más resistencia a la deformación, lo cual también podría causar grietas a la hora del proceso de laminación.

Luego del proceso de calentamiento, el material el pasado por una serie de rodillos, ubicados en parejas, los cuales tienen ciertas medidas especiales, dependiendo del tamaño que se desee dejar el material.

La primera pareja de rodillos por la cual pasa el material se llama tren de desbaste, en este punto se eliminan las asperezas,

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