Metalurgia Del Hierro

INTRODUCCIÓN:

La siderurgia puede definirse como ciencia y la técnica del beneficio, extracción y producción del hierro y del acero.

Hierro y acero son términos muy estrechamente vinculados al desarrollo y progreso tecnológico del hombre. La edad del Hierro se inició cuando el hombre seguramente de forma fortuita, descubre la esponja del hierro al calentar menas del metal de fácil reducción. Se piensa que fueron los hititas, cerca de 1500 a. de C., los que detentaron el monopolio de la producción del hierro. Desaparecido el reino de los hititas, alrededor el 1200 a. de C., los expertos en la fabricación (transformación) del metal se dispersaron y sus habilidades y conocimientos se trasmitieron a otras civilizaciones y pueblos.

Actualmente, la producción de acero se canaliza mediante los siguientes métodos:

La siderurgia integral que partiendo del mineral de hierro y siguiendo la secuencia horno alto-conversión-metalurgia secundaria llega a la obtención, mediante colada continúa o convencional, del acero. Aproximadamente, el acero 60% de la producción mundial del acero, según datos del International Iron and Steel Institute, se obtiene atendiendo a los planteamientos de siderurgia integral.

La acería eléctrica que, partiendo de la chatarra o los prerreducidos, como materias primas fundamentales, utiliza el horno eléctrico y la metalurgia secundaria como etapas fundamentales del proceso de obtención del acero. El 33% de la producción mundial de acero se extrae según esta alternativa.

La acería Martin-Siemens que, aunque ha quedado fuera del mercado en regiones con tecnología siderúrgica avanzada (Japón, Unión Europea, EEUU, Canadá o la República de Corea), aun existen en las repúblicas de la antigua Unión Soviética, Polonia, Rumania, Turquía, India y China. La acería Martin-Siemens puede utilizar como materias primas chatarra, prerreducidos o arrabio del horno alto. Aunque notablemente mejorada con respecto a lo que en su día significo un progreso sustancial en el proceso y en la calidad del acero (la utilización a escala industrial de laceria Martin-Siemens data del año 1864), la velocidad de las reacciones de afino es considerablemente inferior a la lograda en un convertidor. La partición de la acería Martin-Siemens en la producción mundial de acero (752millones de tonelada en el año 1996) alcanzaría aun cotas significativas situadas en torno al 7% (54 millones de toneladas)

Otros procesos generalmente alternativa a la reducción de minerales de hierro en horno alto y a la obtención directa del metal afinado en fase liquida. Por el momento, los niveles de producción alcanzados por estas alternativas tan sólo alcanzan las 750.000t/año.

PRODUCCION MUNDIAL DE ACERO DESDE 1950 A 1996

Incrementos medios anuales desde 1950, en millones de toneladas

Año En el mundo Países del IISI

1950 189 160

1960 347 258

1970 595 452

1980 716 515

1985 719 497

1986 714 480

1987 736 496

1988 780 536

1989 786 543

1990 770 531

1991 736 518

1992 723 515

1993 731 533

1994 731 547

1995 756 570

1996 752 562

Incrementos medios anuales desde 1950 en tanto por ciento

Año En el mundo Países del IISI

1950-60 6.2 4.9

1960-70 5.5 5.8

1970-80 1.9 1.3

1980-90 0.7 0.3

1990-96 -0.4 1.0

CONSUMO APARENTE PER CAPITA EN EL PERIODO 1990-1996 EN Kg/HOMBRE

Región- País/ año 1990 1992 1994 1995 1996

UE 375 360 350 360 355

NAFTA (*) 330 315 355 345 355

Antigua URSS 450 315 180 170 160

Otros países de Europa 220 180 180 210 215

Media del Mundo 160 155 155 157 157

Asia y Oceanía 125 125 145 145 145

Oriente Medio 120 120 95 96 100

América Central y del Sur 90 94 105 105 105

África 20 18 18 20 22

Si se toma como base la producción de acero en el año de 1995 y se consideran las calidades que demanda el mercado, alrededor de 270 Mt de acero pueden fabricarse en la acerías eléctricas utilizando la chatarra como mata prima (acero que cubre la mayoría de las especificaciones exigidas para los productos largos y algunas calidades de chapa)

Por otra parte, la cantidad de acero producido en el año 1995 utilizando como carga 100% chatarra se puede estimar en 190 Mt. Estas cantidades indican que aun existe margen para el desarrollo de la acería eléctrica dentro del proceso siderúrgico. No obstante, no sería una interpretación adecuada señalar que la mayor participación de la acería eléctrica dentro del proceso siderúrgico presenta una agresión directo al horno alto, ya que de producirse esta previsible expansión del acero eléctrico, podría ser a expensas de la 55 Mt de acero Martin-Siemens que se ha fabricado durante el año 1995.

MATERIASPRIMAS:

Se consideran como materias primas fundamentalmente en la industria siderúrgica a las siguientes: carbón coquizable, minerales de hierro, escorificantes y fundentes, chatarra, ferroaleaciones y prerreduccidos.

Carbón coquizable:

Para la siderúrgica integral es fundamental garantizar el abastecimiento de carbón para la producción del coque. La producción mundial de arrabio, incluyendo el que se obtiene e la fundiciones con hornos de cubilote, en el año 1996, fue de 500 millones de toneladas. Para esta producción se necesita coque siderúrgico como materia prima, que aporta la energía, el gas reductor y el necesario soporte mecánico de la carga férrica en el horno alto.

Las reservas de carbón conocidas superan con mucho a las de los demás combustibles fósiles pero es motivo de preocupación su distribución geográfica. La disponibilidad del carbón coquizable afecta a tan solo unas pocas regiones. Por esta razón, se efectúan grandes esfuerzos para limitar esta dependencia mediante la ampliación a otras clases de carbón que se pueden transformas en coque siderúrgico. Se han buscado y desarrollado procedimiento que permita utilizar carbones de menor calidad que coquicen bien sin necesidad de mezcla. |En este mismo sentido, se están aplicando tecnologías de precalentamiento de carbones para aumentar el espectro de las materias primas susceptibles de coquización mejorando, simultáneamente la calidad del coque siderúrgico.

En el futuro, se pueden conseguir nuevos progresos en lo que se ha denominado la tecnología del coque moldeado. Existe una serie de sistemas en fase de experimentación encaminados a la utilización de distintas calidades de carbón, para la obtención de producción con prestaciones semejantes a las del coque siderúrgico.

EVOLUCION DE LOS CONSUMOS ESPECIFIOCS DEL COQUE SIDERURGICO EN LA PRODUCCION DEL ARRABIO:

Año Kg de coque/t de arrabio

1950 1.000

1975 500

1985 400

2000 250(estimado)

PROPIEDADES QUIMICAS-FISICAS DE LOS CARBONES COQUIZABLES:

-Reflectividad media 11.05 – 1.20

-Logaritmo de la fluidez 2.6 – 3.0

-Granulaciones

Mayor de 3 mm Menos del 18%

Menor de 0.5 mm Menos del 38%

-Humedad Menos del 10%

-Cenizas Menos del 7.6%

-Volátiles 25%

DEMANDA MUNDIAL DE COQUE EN EL AÑO DE 1995 EN DIFERENTES REGIONES-PAISES, EN MILLONES DE TONELADA

Region-Países Coke horno alto Cok para sinter Otras aplicaciones Demanda total

Unión Europea 38.04 5.21 2.97 46.21

Otros países de Europa 48.19 7.10 8.22 63.51

China 62.01 9.30 54.84 126.15

Asia y Oceanía 65.26 8.85 2.41 76.52

América del norte 25.89 0.68 4.55 31.11

América del Sur 10.79 0.29 0.29 11.36

África 5.14 0.13 0.13 5.39

Total 255.32 31.54 73.40 360.25

COK DISPONIBLE DURANTE EL PERIODO 1988-2005 EN DIFERENTES REGIONES Y PAISES DEL MUNDO, EN MILLONES DE TONELADAS

Región-Países 1988 1992 1995 2000 2005

Unión Europea 5.92 6.54 -6.89 -6.27 -7.77

Otros países de Europa 8.44 5.74 7.45 1.62 3.26

China 0.00 -1.40 8.85 9.91 7.86

Asia y Oceanía 8.60 7.27 2.99 6.57 7.77

América del norte 3.15 -1.43 -4.81 -2.10 -2.73

América del Sur 1.60 1.58 -1.88 -2.00 -1.65

África 1.26 1.94 0.60 1.17 0.51

Total 28.96 20.22 6.31 8.90 7.26

Mineral de Hierro:

El comercio mundial de minera de hierro (básicamente constituido alrededor de la hematites, Fe2O3,y la magnetita, Fe3O4) registra un crecimiento ligeramente superior a la evolución de la producción siderúrgica, tendencia que se puede incrementa en el futuro como consecuencia de la mayor participación de los países en vía de desarrollo.

Esta tendencia va a acompañada por un aumento constante de la calidad de los minerales importados. El contenido promedio de hierro, situado en el 40% en el año 1940, alcanzo el 59 en 1985. El consumo de minerales de alta pureza tiene buenas expectativas de futuro debido a la necesidad de alimentar el horno alto con unas materias primas que permitan alcanzar los máximos rendimientos operativos de la instalación. Como consecuencia, se registrara

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