Materiales

DIRECCIÓN GENERAL DE EDUCACIÓN SUPERIOR TECNOLÓGICA

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE SALINA CRUZ

INGENIERÍA MECÁNICA

MATERIA: ING. DE MATERIALES METÁLICOS

PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALES METÁLICOS.

ALUMNO:

JESÚS JUÁREZ JUÁREZ

SEMESTRE Y GRUPO: 2 B1

PROFESOR:

ING. JUAN MANUEL CRUZ MARTÍNEZ

SALINA CRUZ, OAXACA A 7 DE MARZO DE 2014

INTRODUCCIÓN

El siguiente trabajo se realizó con el fin de poder de explicar el proceso de la obtención del hierro y sus aplicaciones. También desde la definición y de la clasificación de la metalurgia,

En la producción de hierros se obtienen tres materiales primarios como la magnetita, el coque y la piedra caliza estos se llevan a un alto horno. Para la obtención del arrabio.

El proceso del hierro trae con consigo una serie información lo cual es indispensable conocer, tal como el mezclado de los materiales he índice del carbón.

Todo este es un proceso que a continuación mencionaremos. Y los tipos de hornos y sus procesos de la acerería, cabe mencionar que es un trabajo recopilado de información por lo que esperemos que sea de su agrado.

ÍNDICE DEL CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN 2

2. METALURGIA 5

2.1. METALURGIA EXTRACTIVA 5

2.1.1. OBJETIVOS DE LA METALURGIA EXTRACTIVA 5

2.1.2. ETAPAS DE LA METALURGIA EXTRACTIVA 6

2.2. PROCEDIMIENTOS QUÍMICOS EN LA METALURGIA DEL HIERRO 6

2.3. METALURGIA FÍSICA 6

3. ESQUEMA DEL PRE BENEFICIÓ DEL HIERRO 7

4. PRODUCCIÓN DE ARRABIO 9

4.1. ARRABIO 9

4.2. ALTO HORNO 9

4.3. MINERALES DE HIERRO 10

4.4. PROCESO 11

4.4.1. FUNDICIÓN GRIS 12

4.4.2. FUNDICIONES BLANCAS 13

4.4.3. FUNDICIÓN ATRUCHADA 15

5. PROCESOS DE ACERACIÓN 16

5.1. PROCESO DE ACERACIÓN EN HORNO BOF. 16

5.2. GENERALIDADES DEL PROCESO. 16

5.3. PROCESO Y OPERACIÓN DEL BOF 17

5.3.1. CARGA 17

5.3.2. SOPLO 19

5.3.3. AFINACIÓN 19

5.3.4. CONTROL DEL BOF 20

5.3.5. VACIADO. 21

6. HORNO ELÉCTRICO DE ARCO. 22

6.1. PARTES DEL HORNO ELÉCTRICO DE ARCO. 22

6.1.1. LA CUBA 23

6.1.2. LA BÓVEDA 23

6.1.3. PAREDES 23

6.1.4. SOLERA 23

6.1.5. ELECTRODOS 24

6.2. MECANISMOS DE BASCULACIÓN. 24

6.3. FABRICACIÓN DE ACERO EN HORNO ELÉCTRICO DE ARCO. 24

6.4. FASES DE LA OPERACIÓN. 25

7. CONCLUSIÓN 26

8. BIBLIOGRAFÍA 27

METALURGIA

La metalurgia es la técnica de la obtención y tratamiento de los metales desde minerales metálicos hasta los no metálicos. También estudia la producción de aleaciones, el control de calidad de los procesos. La metalúrgica es la rama que aprovecha la ciencia, la tecnología y el arte de obtener metales y minerales industriales, partiendo de sus menas, de una manera eficiente, económica y con resguardo del ambiente, a fin de adaptar dichos recursos en beneficio del desarrollo y bienestar de la humanidad.

METALURGIA EXTRACTIVA

Producción de acero en una metalúrgica. Área de la metalurgia en donde se estudian y aplican operaciones y procesos para el tratamiento de minerales o materiales que contengan una especie útil (oro, plata, cobre, etc.), dependiendo el producto que se quiera obtener, se realizarán distintos métodos de tratamiento.

OBJETIVOS DE LA METALURGIA EXTRACTIVA

• Utilizar procesos y operaciones simples;

• Alcanzar la mayor eficiencia posible;

• Obtener altas recuperaciones (especie de valor en productos de máxima pureza);

• No causar daño al medio ambiente.

ETAPAS DE LA METALURGIA EXTRACTIVA

1. Transporte y almacenamiento;

2. Conminación;

3. Clasificación;

4. Separación del metal de la ganga

5. Purificación y refinación

PROCEDIMIENTOS QUÍMICOS EN LA METALURGIA DEL HIERRO

• Concentración del mineral: Consiste en separar de éste la mayor cantidad posible de ganga mediante distintos métodos.

• Levigación: Se utiliza la mena y la ganga tienen muy diferente densidad. El mineral es sometido a una corriente de agua que arrastra a las partes menos pesadas, y las más pesadas (mena) va al fondo.

• Separación magnética: Se utiliza cuando la mena presenta propiedades magnéticas (hierro).El mineral se pasa por una cinta en la cual hay un electroimán, la ganga cae al suelo y la mena queda pegada a la cinta.

• Flotación: Procedimiento que se utiliza cuando la mena no es mojada por agua pero si por el aceite, el mineral finalmente triturado se mete en en un deposito con agua agitando la mezcla, la mena flota y la ganga se hunde.

METALURGIA FÍSICA

Estudia la estructura interna de los metales que determinan sus propiedades, aplicaciones en la industria metalmecánica, según 3 variables:

Composición química

Tratamiento mecánico

Tratamientos térmicos

ESQUEMA DEL PRE-BENEFICIÓ DEL HIERRO

PRODUCCIÓN DE ARRABIO

ARRABIO

Se denominan propiamente arrabios o hierros de primera fusión los que se obtienen directamente del horno alto en forma de panes o lingotes que, refundidos, dan las fundiciones o hierros de segunda fusión, empleados en coladas, en los que, en general, se introducen correctivos convenientes. Además de carbono, las fundiciones corrientes contienen: silicio, fósforo, manganeso y azufre. La adición de fósforo en pequeños porcentajes mejoran las características mecánicas, mientras que porcentajes mayores del 0,8% le dan gran resistencia al desgaste (fundiciones fosforosas). El fósforo favorece la colabilidad de la fundición, mejorando su fluidez. El azufre confiere fragilidad y, por tanto, su contenido ha de ser muy limitado. Se llama fundición especial a la que contiene otros elementos además de los antes mencionados, particularmente níquel, cromo, molibdeno y vanadio. Se denomina fundición hematites a la de primera fusión que tiene menos del 0, 1 % de fósforo, un 4% de carbono y carece casi de azufre; por su pureza se emplea para obtener fundiciones especiales.

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

• Mineral de hierro.

• Coque.

• Piedra caliza.

• Aire.

ALTO HORNO

El alto horno consiste en una especie de depósito troncocónico, en el cual se cargan desde arriba capas alternadas de mineral de hierro carbón y fundente. Un fuerte calentamiento del carbón de las capas inferiores (obteniendo mediante corrientes de aire caliente) provoca una absorción del oxígeno del mineral de hierro por parte del carbono. La alta temperatura así obtenida da lugar a la fusión del hierro, que es recogido, mezclado con grandes cantidades de carbono (arrabio), por un orificio situado en la parte baja del horno. El aire se insufla por medio de una decena de toberas de bronce situadas radialmente en la parte baja del horno y alimentadas por una batería de sopletes accionados por motores de explosión.

MINERALES DE HIERRO

Hematita (Fe2O3), óxido férrico, contiene hasta un 70% de Fe. Se presenta en masas terrosas de color rojo.

Limonita (Fe2O3.3H2O), óxido férrico hidratado con un 60% de Fe, masa terrosa de color variable del pardo al amarillo.

Magnetita (Fe3O4), óxido magnético, 70% de Fe, se lo llama piedra imán.

Siderita (CO3Fe), carbonato ferroso, 48% de Fe, de color blanco.

El coque cumple tres papeles durante el proceso:

a) Combustible, aportando el calor necesario para la fusión de la escoria y del metal.

b) Soporte de la carga y responsable de la permeabilidad de la misma, dada su gran porosidad.

c) Reductor de los óxidos de hierro.

El fundente cumple una doble función:

a) Reduce la temperatura de fusión del hierro.

b) Reaccionan con los elementos que acompañan al mineral para formar la escoria.

PROCESO

El horno se carga con capas alternadas de capas alternadas de coque, piedra caliza y mineral; desde el fondo se inyecta por toberas aire precalentado a 900 °C a través de la carga efectuándose la combustión completa del coque que adquiere temperaturas máximas entre 1700 a 1800 °C.

El hierro fundido, arrabio o fundición de primera fusión se acumula en el cristal y sobre su superficie flota la escoria durante el sangrado del horno el hierro (Fe) se deja correr por el canal para colectarse en ollas grandes, con las cuales se llenan lingoteras o bien se conducen a mezcladoras calientes donde se almacenan y se mezclan con otras fundiciones para curarse posteriormente en algún proceso de obtención del acero (refinación de arrabio.)Los lingotes se someten a una operación de enfriamiento ara convertirse mediante procesos metalúrgicos posteriores, en hierro colado de segunda fusión, hierro dulce, hierro maleable o bien acero.

El arrabio no se puede utilizar directamente en la industria por ser más quebradizo debido a sus impurezas y poco resistente contiene excesivo carbón 2.2 a 4.5 % más cantidades de silicio, magnesio, fósforo los cuales son variantes.

Por tanto, las piezas se producen llenando con la fundición líquida, el vacío de unos moldes de arena donde se dejan enfriar. Un modelo de madera con igual forma que la pieza sirve para preparar el molde de arena partido en dos. Ambas partes están sostenidas por sendos marcos o cajas de moldeo. La partición se hace con el fin de poder extraer el modelo una vez confeccionado el molde. Se deben dejar los correspondientes agujeros para colar el hierro líquido, así como otros para la eventual descarga de residuos de escoria y para la salida de burbujas. Como consecuencia, la pieza solidificada tiene una forma vasta con apéndices sobrantes, llamados macelotas, que saltan con un simple golpe.

FUNDICIÓN GRIS

Constituyen la clase más común y reciben este nombre por el color de material recién fracturado. Contienen aproximadamente un 4 % de carbono y un 3 % de silicio; la estructura es perlítica, con láminas de carbono granítico distribuidas por la matriz.

La fundición gris se fabrica en el alto horno, para esto se utiliza de 900 a 1500 Kg. de coque se lleva a cabo la llamada marcha caliente, obteniéndose fundición gris que contiene cantidades altas de carbono en forma de grafito (2.2 a 4.5 %), debido al alto contenido de silicio más de 1% y pequeñas cantidades de magnesio fósforo y azufre. La escoria contiene una cantidad baja de óxido de hierro debido a su considerable reducción, el enfriamiento es lento

Las fundiciones grises se utilizan para fabricar elementos robustos, debido a su óptima facilidad de colada, pero poco sometidos a fatigas y esfuerzos, tales como soportes, contrapesos, basamentos de máquinas, etcétera. Las aleaciones de esta clase no pueden ser tratadas térmicamente.

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Las fundiciones grises son más blandas, de fractura grisácea y una parte del carbono se encuentra en forma de grafito.

El hierro gris o fundición gris se utiliza en la fabricación de bancadas. Puede tornearse, limarse y su temperatura de fusión es más alta que la del hierro blanco, es más fluido cuando esta fundido, es menos frágil y su resistencia aumenta con la finura del grano.

FUNDICIONES BLANCAS

La fundición blanca cuando se fabrica en alto horno se utilizan 830 a 990 Kg de coque, para que obtenga la fundición blanca se debe trabajar el horno en marcha fria, obtiene fundición blanca, con menos grafito o sin él. El carbono permanece combinado con el carburo de hierro (45%) por enfriamiento rápido de lingote, su contenido es del 3% de carbono y posee menos del 1% de silicio ya que la temperatura de marcha es relativamente baja; la reducción en este caso es incompleta por lo que determinada cantidad de FeO pasa ala escoria.

Las fundiciones blancas son duras, frágiles, de fractura blanca y cristalina Y en ellas el carbono se presenta combinado en forma de cementita. En las fundiciones blancas, el carbono, en porcentaje nunca superior al 3 %, está combinado por completo en forma de cementita y la estructura es mixta: perlítica-cementítica. Este efecto es favorecido por la presencia de ligantes como el cromo y el manganeso, por la reducción del contenido de silicio y por el aumento de la velocidad de enfriamiento. Presentan una dureza notable y resistencia al desgaste, por lo que son utilizadas fundamentalmente para fabricar mazos de trituradores, cilindros de laminadores, etcétera.

Sin embargo, su función más importante consiste en constituir el punto de partida para la obtención de fundición maleable: mediante un adecuado tratamiento térmico se provoca la coalescencia (capacidad de fundirse) de las láminas de grafito en nódulos separados o también, además de la coalescencia del grafito, la descomposición de la perlita hasta obtener un núcleo ferrítico, con nódulos de grafito dispersos en él.

Se utilizan en gran escala en la industria automovilística y de producción de máquinas agrícolas, para obtener ejes, soportes, puentes posteriores, basamentos, horquillas, etc.… igualmente, son muy empleadas para empalmes roscados de tubos. Sin embargo, existe una limitación de carácter dimensional, ya que no es posible obtener la estructura deseada cuando se trata de piezas muy gruesas.

La fundición blanca es la materia para fabricar aceros, es extremadamente dura, frágil con bajo punto de fusión debido al carbono de hierro; la dureza y fusibilidad aumentan; la maleabilidad y soldabilidad disminuyen en proporción con el contenido de carbono.

FUNDICIÓN ATRUCHADA

La fundición atruchada es una variedad intermedia que tiene el aspecto de hierro blanco con manchas color gris oscuro. El carbono se encuentra en forma libre y combinada. Este hierro se produce en condiciones controladas.

Generalmente no tiene mucho uso comercial, se utiliza donde no se requiere que soporte mayores esfuerzos o realice trabajos forzados, un ejemplo son las bancas que están en los parques, son de hierro atruchado.

PROCESOS DE ACERACIÓN

PROCESO DE ACERACIÓN EN HORNO BOF.

La tarea fundamental que se lleva a cabo en el horno o convertidor BOF es la de convertir arrabio de alto horno en acero. El horno BOF es una unidad de producción que se utiliza para la fabricación masiva de acero tipo grado común básicamente y dándole importancia primordial a una alta productividad del proceso.

GENERALIDADES DEL PROCESO.

Las iníciales del proceso pueden variar dependiendo de un país a otro, siendo las principales denominaciones BOF (Basic Oxygen Furnace), BOP (Basic oxygen process), BOS (Basic oxygen steelmaking), LD (Linz Donawitz) y de las cuales la primera de ellas es la más ampliamente utilizada. La razón de estas denominaciones es basa en el hecho de que por un lado se trata de un proceso básico, que contiene una escoria básica con un exceso de óxido de calcio (CaO) no neutralizado; y por el otro lado se trata también de un proceso al oxígeno, que utiliza la inyección de oxígeno mediante lanza refrigerada con agua por la parte superior del convertidor para llevar a cabo la oxidación selectiva de silicio, manganeso, carbono y fósforo. Debido a esta última condición, el proceso es autógeno ya que las reacciones de oxidación que se realizan son exotérmicas, provocando incluso un exceso de calor que permite incluir un 30% de chatarra en la carga inicial.

El BOF es un convertidor de acero en forma de barril, recubierto de refractario básico (magnesita, dolomita, magnesita-dolomita. Aparte del convertidor. Otros elementos importantes de la nave de convertidores son: Los apoyos donde descansa el convertidor.

El BOF puede bascular 180 grados desde su posición vertical, lo cual le permite descargar el acero por la piquera o agujero de colada que se encuentra a un costado del convertidor, y también descargar la escoria por la boca del mismo pero girando en sentido contrario casi 240 grados

El oxígeno gaseoso se inyecta a velocidad supersónica por la boca del convertidor y a través de una lanza enfriada con agua. La instalación cuenta con planta para la producción del oxígeno, depósitos o tolvas para el almacenamiento de materiales auxiliares, equipo de extracción de gases y caseta de mando.

PROCESO Y OPERACIÓN DEL BOF

El proceso de aceración en el convertidor BOF lo podemos dividir en cuatro etapas:

a).-Carga c).-Afinación

b). -Soplo d).-Vaciado

CARGA

Las materias primas utilizadas en el BOF son: Arrabio, chatarra, cal, fundentes y ferroaleaciones.

ARRABIO

El arrabio desde que sale del alto horno hasta que llega al convertidor BOF pasa por la siguiente secuencia de carga: del alto horno el arrabio pasa a un carro transportador denominado torpedo o carrotermo, el cual a su vez lo transfiere a un tanque mezclador cuyo objetivo es el eliminar las fluctuaciones de análisis químico y temperatura, conservar el arrabio líquido y evitar problemas de abastecimiento de arrabio a los BOF; finalmente del tanque mezclador, el arrabio pasa a la olla de carga donde se realiza la desulfuración externa, y de esta olla se carga al convertidor BOF. El tiempo de carga promedio que puede transcurrir desde que el arrabio sale del alto horno hasta que llega al convertidor BOF es de 3 horas aproximadamente con una caída de temperatura de 130 - 1500°C.

CHATARRA

. La chatarra representa del 20 al 30 % de la carga metálica, utilizándose como refrigerante del exceso de calor que aportan las reacciones de oxidación durante el proceso.

CAL

La cal se utiliza con los mismos objetivos que en et proceso de aceración en HEA, es decir se usa como fundente y escorificante, para ayudar a eliminar fósforo y azufre.

ESPATOFLUOR

El espatofluor también tiene una función similar en el proceso BOF y en el proceso HEA, es decir se utiliza para mejorar las propiedades de la escoria, aumenta la fluidez de la escoria y ayuda a fundir la cal.

FERROALEACIONES

Las ferroaleaciones en el proceso de aceración BOF son utilizadas para ajustar la composición final del acero.

SOPLO

La etapa del soplo en el proceso de aceración BOF es una etapa equivalente a la fusión en el HEA, aunque en el caso del BOF el soplo se realiza simultáneamente a la afinación. En función de la altura a la que se encuentre inyectando la lanza. El soplo se clasifica en soplo suave y soplo duro, (lanza alta=soplo suave). Desde el punto de vista práctico durante el soplo se oxidan inicialmente el Silicio, Manganeso y Fierro; Cuando el Silicio tiende a su eliminación casi total, se empieza a eliminar el carbono rápidamente; el fósforo y azufre comienzan a ser eliminados después de la primera etapa de afinación. Cuando el contenido de carbono es menor de 0.35% la velocidad de eliminación de CO es lenta y se dificulta disminuir aún más el contenido de carbono.

El oxígeno gaseoso se inyecta en el convertidor BOF a una velocidad supersónica de aproximadamente dos veces la velocidad del sonido. Mediante esta alta velocidad de jet de oxígeno o chorro de oxígeno, se obtienen las siguientes ventajas: Excelente mezclado del baño, Generación de gotas metálicas, Excelente cinética de reacción, Excelente penetración del oxígeno.

AFINACIÓN

ETAPA I

Se lleva a cabo en esta etapa la oxidación del silicio, manganeso y hierro. (fig.6.4).AI inicio el Si02, MnO y FeO se van a la escoria formando una escoria acida, la cual cuando se disuelve la cal (CaO) se convierte en escoria básica, iniciando la eliminación de fósforo y azufre. La oxidación del carbono empieza a predominar al final de esta etapa, es decir la descarburización es baja debido a problemas de nucleación de monóxido de carbono (CO).Durante esta etapa, aumenta la temperatura de la escoria con lo cual se hace más fluida, se forman las gotas metálicas debido al jet de oxígeno e igualmente se inicia la formación de la emulsión que es una mezcla de escoria, gotas metálicas y burbujas de monóxido de carbono.

ETAPA II

Al final de la etapa I y comienzo de la etapa II aumenta el volumen de monóxido de carbono. La emulsión se desarrolla completamente durante esta etapa. Casi el total de oxígeno que se inyecta reacciona con el carbono, lo cual produce una rápida eliminación de este elemento. Las gotas metálicas entran en contacto con la escoria, no hay problemas de nucleación de CO, con lo cual se forma la emulsión rápidamente.

Hasta el 30% de la carga se encuentra como gotas de 1 milímetro de diámetro o menos; las gotas están más refinadas que el baño, por su mayor superficie de contacto, siendo su tiempo de residencia de dos minutos aproximadamente. El excelente contacto escoria-metal que se propicia en esta etapa favorece enormemente la eliminación de fósforo.

ETAPA III

Durante esta etapa la velocidad de eliminación de carbono disminuye, debido entre otras cosas a que el gradiente de concentración para difusión de carbono disminuye. De hecho, cuando el baño alcanza un contenido de carbono de 0.35% sucede que: la velocidad de inyección de oxígeno es mayor que la velocidad de transferencia de carbono al sitio de reacción, la velocidad de producción de monóxido de carbono disminuye, la emulsión se colapsa, la oxidación del hierro aumenta, la producción de bióxido de carbono aumenta, y se produce una reversión del manganeso.

CONTROL DEL BOF

*EI oxígeno inyectado tiene influencia en el contenido de carbono del baño. Cuando uno de los parámetros anteriormente mencionados, se sale de la especificación requerida el control por medio del modelo estático ordena la acción correctiva:

1) Temperatura

Cuando la temperatura es demasiado alta se ordena añadir refrigerante (Chatarra), Cuando la temperatura es demasiado baja se requiere resoplar con la posible pérdida extra de carbono y posible oxidación de hierro. En cualquier caso cuando la temperatura se requiere ajustar se tiene una pérdida de tiempo.

2) Azufre

Cuando el azufre es demasiado alto, que es el único caso en que se requiere una acción correctiva, se tienen varias alternativas; si la cal no está disuelta se debe resoplar hasta disolverla; si la cal ya esta disuelta, se debe añadir mas y resoplar; si es pequeña la desviación de azufre se puede vaciar y desulfurar en la olla; si es muy grande la desviación de azufre se debe degradar el acero. Cualquiera de las dos primeras -acciones mencionadas para controlar el contenido de azufre, implican un aumento de temperatura y una disminución del contenido de carbono en el baño.

3) Carbono

Cuando el carbono es demasiado alto se requiere resoplar hasta alcanzar el nivel de carbono deseado. Esta acción implica un aumento de temperatura del baño. Cuando el carbono es demasiado bajo únicamente se requiere descarburar en la olla, siendo esta una acción correctiva de las más simples.

VACIADO.

Después de un periodo de afino de aproximadamente 15-18 min. Y hecho el análisis químico del acero, de la escoria y medir temperatura, y si estas mediciones son las correctas, se procede al vaciado del acero girando el convertidor hacia la piquera. Posteriormente, se gira el convertidor hacia el lado contrario para des escoriar por la boca del convertidor.

HORNO ELÉCTRICO DE ARCO.

Una de las principales ventajas de los Hornos Eléctricos de Arco (HEA) es que su instalación es mucho más sencilla y menos costosa que la de cualquier otro horno de los utilizados para fabricar acero. Para cualquier empresa o grupo industrial es mucho más fácil montar HEA que los costosos hornos Siemens o Convertidores. Además que la materia prima es mas sencilla de obtener. El HEA se carga con chatarra de hierro dulce o de acero, que puede adquirirse en mercados muy diversos.

Como elementos de adición se cargan, también pequeñas cantidades de fundición, de mineral de hierro y de ferroaleaciones. Para la formación de escoria se añade caliza, cal , arena, espato fluor y coque, y al final del proceso se añade ferrosilicio, ferromanganeso, aluminio, carburo de calcio y sílico-calcio como elementos desoxidantes y auxiliares.

Los HEA pueden ser ácidos (Arena Silicosa) o básicos (Magnesia o Dolomita).

La tensión eléctrica de trabajo que se utiliza para producir el arco entre los electrodos y la chatarra, varía de 80 a 500 volts y las intensidades de corriente que circulan por los electrodos varían de 1,000 a 50,000 amperes.

PARTES DEL HORNO ELÉCTRICO DE ARCO.

1.- La cuba.

2.- Bóveda, paredes y solera.

3.- Electrodos.

4.- Mecanismos de basculación.

LA CUBA

La cuba del horno se construye con chapa de acero dulce, soldada, revestida interiormente con material refractario. Tiene una o dos puertas por donde se realizan algunas maniobras de carga y adición de elementos formadores de escoria, desoxidantes, etc.

LA BÓVEDA

La bóveda se construye con ladrillos refractarios de formas especiales sobre un anillo metálico generalmente refrigerado, que luego se apoya sobre la cuba. Normalmente tiene tres agujeros simétricos, a través de los cuales pasa los electrodos y en ocasiones existe otro orificio para la extracción de los gases.

Al principio se usaban ladrillos de sílice (Refractario Ácido) y después ladrillos de alto contenido de alúmina.

PAREDES

En un principio se utilizaron ladrillos de sílice, después materiales básicos como:

a).- Ladrillos de Magnesia o de Magnesia-Cromo

b).- Ladrillos de dolomía

c).- Bloques apisonados de dolomía.

En la zona de la línea de la escoria se colocan ladrillos de Magnesia, que son los que mejor resisten el ataque químico de las escorias de óxido de hierro.

SOLERA

En los hornos básicos la solera, que suele tener de 400 a 700 mm de espesor se prepara siempre con material básico. Puede ser dolomía de granulometría fina apisonada en seco o dolomía alquitranada o polvo de magnesia fuertemente apisonada, Debajo de la dolomía existe un revestimiento de seguridad de ladrillos de Magnesia. En los hornos ácidos, la solera se prepara con arena de sílice.

ELECTRODOS

Normalmente se emplean electrodos de grafito, cuyo diámetro varía desde 60 mm para hornos de 5 toneladas hasta 800 para hornos de 350 toneladas.Su longitud varía de 2 a 3 metros y se unen unos con otros, a medida que se van gastando por medio de un anillo roscado. Los electrodos se sujetan con mordazas de cobre refrigeradas con agua. El mantenimiento de la situación de los electrodos y de esas barras se verifica por medios automáticos.

MECANISMOS DE BASCULACIÓN.

Cuando la fusión ha terminado, es necesario bascular el horno para pasar el acero a la cuchara (Carro Termo). Se emplean mecanismos hidráulicos o eléctricos que, haciendo girar el horno, permiten que salga el acero a través del agujero de colada y caiga al carro termo que se encuentra siempre a un nivel inferior. Luego el acero se cuela a las lingoteras.

FABRICACIÓN DE ACERO EN HORNO ELÉCTRICO DE ARCO.

De una forma muy resumida, se puede decir que el proceso de doble escoria consiste en ; fundir la chatarra, luego crear una escoria oxidante sobre el baño metálico, que servirá para oxidar el carbono, silicio, manganeso y fósforo hasta que esos elementos queden reducidos a límites muy bajos.

Por la acción de esa primera escoria oxidante se consigue eliminar una gran parte del fósforo que contienen las cargas y, luego, por la acción de la segunda escoria reductora se puede eliminar gran parte del azufre.

Antes de colar el acero a las lingoteras, es necesario eliminar el oxígeno que contiene el baño metálico que, en el proceso de solidificación crearía porosidades muy perjudiciales. Esto se obtiene por la acción de la segunda escoria reductora añadiendo desoxidantes como el ferromanganeso, el ferrosilicio, aluminio y carburo de calcio, que, empleados en cantidades adecuadas, sirven, además, para obtener exactamente el acero con su composición deseada.

La primera fase de afino oxidante se realiza de acuerdo con las siguientes reacciones:

La eliminación del fósforo se consigue, también por oxidación, en la primera fase del proceso con escoria básica y oxidante. El anhídrido fosfórico formado se combina con la cal para dar fosfato tricálcico, que sale del horno al desescoriar.

El azufre se elimina, en cambio, en la segunda fase del proceso con escoria básica reductora. Se combina con la cal y se forma sulfuro de calcio que pasa a la escoria.

El oxígeno residual disuelto en el baño metálico se elimina al final del proceso. Una parte es absorbido por la escoria reductora y la otra parte por, por la adición de desoxidantes como el ferro silicio, ferromanganeso, carbono, aluminio y carburo de calcio.

FASES DE LA OPERACIÓN.

1.- Carga del horno.

2.- Conexión de la corriente eléctrica.

3.- Fusión de la carga.

4.- Período oxidante o de afino

5.- Des escoriado.

6.- Período desoxidante.

7.- Colada del acero

8.- Inspección y acondicionamiento del horno.

CONCLUSIÓN

Quedamos que la producción del arrabio es la primera fusión del hierro que se dan en el alto horno, con los tres materiales primarios como es el material ferrita, el coque o alquitrán y la piedra caliza. Sus porcentajes son estandarizados y normalizados por lo general son de proporcionar, el coque es el combustible y la piedra caliza como fundente dependiendo de estos materiales y de los refractarios de lo alto horno será la precisión de las propiedades del arrabio. También dependiendo del contenido de hidrógeno y nitrógeno se obtienen diferentes propiedades y para mejor estas propiedades el arrabio se lleva a las acereras.

En la acereras el arrabio elimina mas impurezas tales como el nitrógeno, hidrogeno y el azufre. Se tiene por lo general dos hornos tales como el horno de arco eléctrico y del oxígeno básico.

El horno de arco eléctrico se utiliza dos o tres electrodos es el horno más limpio ya que no utiliza combustible pero es más cara la producción pero de mejor calidad.

El horno de oxigeno básico utiliza el oxígeno inyectado de forma supersónica.

Ambos elimina las impurezas del hierro se mezclan con otras aleaciones para obtener una mejor calidad de materiales.

BIBLIOGRAFÍA

http://elementosdemetalurgiaromero.blogspot.mx/

http://procesosfqunimagdalena.wikispaces.com/El+Acero

http://www.oocities.org/mx/ahmsatech/Aceracion_BOF.htm

http://todoingenieriaindustrial.wordpress.com/procesos-de-fabricacion/4-procesos-tecnologicos-para-la-obtencion-del-acero-hornos-bof-electricos-convertidores-bessemer-y-thomas/

http://roble.pntic.mec.es/jprp0006/tecnologia/1eso_recursos/unidad07_los_metales/teoria/teoria4.htm

http://www.infoacero.cl/procesos/siderur_03.htm

http://www.infoacero.cl/acero/hornos.htm

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