Investigación Documental Proceso De Obtención Del Hierro Y El Acero

Índice

1. Introducción 1

2. Objetivo 1

3. Proceso de obtención del hierro y el acero 2

3.1Acero 2

3.2Hierro forjado 2

3.3Hierro colado 2

3.4Mineral de hierro 2

3.5Coque 3

4. Horno alto 3

5. Fabricación del acero por el procedimiento Bessemer 4

6. Procedimiento Siemens 5

7. Procedimiento del crisol 7

8. Acero al horno eléctrico 8

9. Manufactura de hierro forjado 8

10. Fundición 9

10.1Piezas de Hierro Colado 9

10.2Piezas de acero moldeado 9

11. Conclusión 10

12. Bibliografía 10

Introducción

En esta investigación mencionaremos el proceso de obtención del hierro y el acero y que se necesita para esto.

Como también algunos términos que se utilizan en el proceso y veremos que existen diferentes procedimientos para obtener el hierro y el acero, utilizando el horno alto, horno eléctrico, el horno Siemens o el horno Bessemer.

Hace muchísimos años, el hierro era un metal raro y precioso. En la actualidad, el acero, una forma purificada del mineral del hierro, se ha convertido en uno de los servidores más útiles de la humanidad. La naturaleza proporcionó las materias primas como son: mineral de hierro, el carbón mineral y la piedra caliza y el ingenio humano lo convirtió en un incontable número de productos.

Objetivo

Conocer a cerca del proceso de obtención de hierro y el acero así como los materiales con que se fabrican y los tipos de hornos por los cuales puede ser llevado a este proceso y diferenciar las ventajas entre los diferentes hornos altos que se utilizan para producir el hierro y el acero.

Proceso de obtención del hierro y el acero

Acero: Metal fundamental: se puede obtener en grandes cantidades ya sea colado o forjado. Su plasticidad, ya sea a temperatura ambiente o a altas temperaturas permite trabajarlo en frío o en caliente. La combinación de su resistencia mecánica con su plasticidad le hace el metal más importante para la construcción de grandes estructuras variando el contenido de carbono y con tratamientos térmicos apropiados pueden variarse sus propiedades. Desde muy blando a acero mecanizable del tipo empleado en piezas de metal prensado, alambre y materiales similares, a duro, acero resistente, apropiado para máquinas y herramientas en que se requiera gran resistencia mecánica y dureza.

Esencialmente, el acero es una aleación de hierro y carbono. El contenido de carbono en los tipos de acero corrientes se halla comprendido entre, aproximadamente, entre 0.08 y 1.4%. El porcentaje de carbono del acero es el factor más importante que gobierna sus propiedades y aplicaciones. En ciertos aceros especiales el contenido de carbono puede ser más grande de 1.4 %. En un principio el acero se fabricaba por un proceso de adición de carbono al hierro forjado en el estado sólido, esto es, cementación. En la actualidad todos los aceros se fabrican partiendo del hierro en estado de fusión y el carbono se añade al hierro líquido.

Hierro forjado: Es la forma más antigua fabricada por el hombre. Fue originariamente producido por una reducción lenta del metal en el hogar de la forja partiendo de mineral de hierro. Este proceso de reducción daba un hierro muy impuro, el cual requería un ulterior afino de tipo mecánico, esto es, martillándolo para darle la forma en la cual era utilizado. El hierro forjado es un metal que contiene hierro de elevada pureza y silicato de hierro en asociación física. Su contenido de carbono es muy bajo, y el silicato de hierro o escoria, se halla distribuido por todo el metal base en forma de fibras que le dan un aspecto fibroso cuando se le fractura.

Hierro colado: Es una aleación cuyos principales elementos son hierro, silicio y carbono. En el comercio existen hierros colados con una gran variedad de propiedades. Cada clase tiene sus características y dentro de cada una puede haber regulaciones y modificaciones para adaptarla mejor al servicio particular de que se trate. El lingote de hierro, hierro colado gris, hierro colado blanco, hierro colado templado y hierro colado maleable se consideran todos como hierro colado, principalmente debido a que estas formas de hierro no son suficientemente plásticas, incluso en caliente, para poderse forjar. Por esta razón se obtienen siempre comercialmente por un proceso de fusión y colado para darle la forma prevista. La forma comercial de cada uno de estos metales es la de piezas coladas.

Mineral de hierro: El principal mineral de hierro es el hematitis, el cual cuando es puro contiene 70% hierro. Cuando este óxido de hierro contiene agua se denomina limonita, y contiene 60% de hierro cuando es puro. La magnetita se halla con menos abundancia. La siderita se ha empleado como mineral, pero debido a su pequeño contenido en hierro no se emplea con frecuencia en la actualidad.

Las impurezas más corrientes del mineral de hierro son con silicio, titanio y fósforo. Los minerales que contienen las cantidades más pequeñas de estas impurezas son los que tienen más valor. Una gran cantidad de silicio y titanio resulta perjudicial porque requiere cantidades extras de fundentes para escorificarlos en el horno alto, mientras que el fósforo y el azufre son perjudiciales debido a su efecto nocivo sobre el hierro y acero.

Coque: El calor requerido para fundir el mineral en los hornos altos se obtienen de la combustión del coque. El coque es el residuo que queda después de calentar ciertos carbones en ausencia de aire. Es un material duro quebradizo y poroso, que contiene de 85% a 90% de carbono, junto con alto de cenizas, azufre y fósforo. La resistencia mecánica, fragilidad e impurezas del coque dependen del carbón empleado y del método de fabricación utilizado. Exciten dos maneras de hacer coque. En el procedimiento antiguo, en el cual las materias volátiles se destruían, se fabricaban en hornos de mufla sin aprovechar los subproductos destilados. En el proceso moderno se fabrica en retortas y se obtienen al mismo tiempo de los productos destilados muchos subproductos, tales como brea, amoniaco y benzol.

Horno alto

El hierro se extrae del mineral por medio de los hornos altos, el hierro tal como se obtiene del horno alto puede volverse a fundir y colar para darle cualquier forma, o bien refinarse para transformarlo en acero o hierro forjado. Hoy en día los hornos pueden producir entre 500 y 1200 toneladas de hierro por día.

El mineral se reduce a metal en el horno alto por medio del coque cargado con el mineral, las impurezas se escorifican mediante la castina cargada también con el mineral.

El aire inyectado a través del horno, se calienta previamente en estufas que constituyen una parte importante de la instalación del horno alto. La combustión del coque suministra el calor necesario, y el óxido de carbono formado por la combustión parcial del coque, junto con el coque, producen el hierro. El hierro líquido y la escoria se depositan en el fondo del horno, de donde se sacan periódicamente por medio de sangrados.

El mineral, coque y castina se elevan desde el nivel del suelo al tragante del horno mediante dos vagonetas que se mueven sobre planos inclinados. Los materiales se pesan cuidadosamente con el fin de que se carguen en proporciones correctas, las cuales varían según sea el horno y la calidad de mineral usado. Las vagonetas descargan su contenido en el tragante y cae sobre la campana inferior al bajar la campana superior; de esta forma, al bajar la campana inferior entra dentro del horno el empleo de estas dos campanas impide que los gases llamas salgan al exterior por el tragante del horno cada vez que se carga. El aire caliente se inyecta por las toberas, cerca del fondo del horno. Los gases producidos se sacan a nivel próximo al tragante y a continuación se hacen pasar por el separador de polvo y por un lavador. Estos gases contienen nitrógeno, anhídrido carbónico y óxido de carbono. El óxido de carbono es combustible y puede quemarse para producir energía o calor. Aproximadamente un tercio de estos gases se emplea para calentar los recuperadores los cuales a su vez calientan el aire inyectado en el horno alto. Al quemarse los gases calientan los ladrillos y una vez calientes se suspende la circulación de los gases y en su lugar se hace pasar el aire que se ha de inyectar en el horno.

A medida que se forma el hierro y la escoria van cayendo en el crisol situado en el fondo del horno debido a que el hierro es más denso que la escoria, se deposita en el fondo, mientras que la escoria flota sobre el hierro fundido. Cerca del fondo del horno existen dos orificios. El más bajo, o piquera, sirve para sangrar el hierro y se tapa con bolas de arcilla disparadas mediante aire comprimido. El orificio superior o bigotera sirve para sacar la escoria y se cierra por medio de un tapón metálico. El hierro se sangra cada cuatro o cinco horas quitando el tapón de arcilla; la escoria se saca dos o tres veces entre cada dos sangrados de hierro. Muchas de las impurezas del mineral son recogidas y evacuadas con la castina fundida formando la escoria.

El hierro que sale del horno alto se conduce por canales a la cuchara, sobre dichos canales se coloca un espumador para separar la escoria y el verterla en una vagoneta. El hierro vertido en la cuchara se calienta a continuación en lingoteras, o bien se transporta en estado líquido a los hornos para fabricar acero. Algunas veces las escorias son apropiadas para la fabricación de cemento, pero la mayoría de los casos se

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