PROCESOS DE OBTENCIÓN DEL ACERO Y OTROS PRODUCTOS FERROSOS

Actualmente, los productos ferrosos se obtienen, de dos maneras, dependiendo de la materia prima empleada. Estos procedimientos son a través del horno alto (usando mineral de hierro) y del horno eléctrico (chatarra).

En la imagen podemos ver resumidamente los dos procesos.

1.Horno alto.

1.1 Materia prima del horno alto

La materia prima, formada por mineral de hierro (60%), carbón de coque (30%) y fundente (10%), se introduce por la parte superior.

Mineral de hierro: se somete a unos tratamientos preliminares, que consisten en triturar y moler el mineral, para separar la parte útil (mena) de la no aprovechable (rocas, cal, sílice, etc.), que constituye la ganga.

Carbón de coque: creado artificialmente a partir de la hulla. Su misión es:
– Producir, el calor necesario para fundir la mena y generar las reacciones químicas necesarias para que el óxido de hierro se convierta en arrabio.
– Soportar el peso de la materia prima y que no se aplaste, para que pueda arder en la parte inferior y salgan los gases hacia la parte superior.

Fundente: cal (siempre que el mineral tenga composición ácida), cuya misión es:
– Reaccionar con la ganga que haya podido quedar, arrastrándola hacia la parte superior, y formando la escoria.
– Bajar el punto de fusión de la ganga para que la escoria sea líquida.

1.2 Funcionamiento del horno alto

Una vez encendido, está funcionando ininterrupidamente hasta que es necesario repararlo.

A medida que se introduce la carga, ésta va bajando y su temperatura va aumentando hasta llegar al etalaje, dónde la temperatura ronda los 1650 ºC, suficientes para que la mena se transforme en gotitas de hierro y se deposite en el crisol.

El fundente reacciona con la ganga formando la escoria, que flota en el hierro fundido. Por un agujero, bigotera o piquera de escoria, se extrae cada dos horas. Esta escoria se emplea en la fabricacion de cementos, aislante terminco, etc.

Periódicamente, se abre la piquera de arrabio y se extrae el hierro líquido del crisol. Este hierro líquido se llama arrabio o hierro de primera fusión y contiene muchas impurezas y exceso de carbono, por lo que no tiene ninguna aplicación.

Casi todo este arrabio se convierte en acero mediante el convertidor o procedimiento LD, a veces, se solidifica en moldes especiales, formando lingotes.

Rodeando al horno, a la altura del etalaje, se encuentra el anillo de viento, del cual se extrae aire caliente que se introduce en el horno.

1.3 Tranformación del arrabio en acero: convertidor

El arrabio posee un exceso de impurezas que lo hace demasiado frágil y poco adecuado para la fabricación de piezas industriales. La solución es eliminar la mayoría de esas impurezas en los hornos de afino, el más usado se denomina convertidor o precedimiento LD.

El transporte desde el horno hast ale convertidor se hace mediante trenes, llamados torpedos.

Materia prima del convertidor LD:

-Arrabio líquido, y aveces pequeñas cantidades de chatarra.

-Fundente, que reacciona con las impurezas y forma escoria.

-Ferroaleaciones, que mejoran las propiedades del acero.

Características del convertidor:

-Interiormente está recubierto de ladrillo refractario

-La producción por hornada suele ser de unas 300 toneladas de acero de gran calidad.

-Cada hornada suele durar aprox. una hora.

Funcionamiento del convertidor:

-Se inclina el horno y se añade el arrabio, el fundente y, a veces, la chatarra.

-Se pone vertical y se baja la lanza para inyectar oxigeno en el metal fundido, asi las impurezas se queman.

-Se inclina y se saca la escoria que flota en el acero.

-Se vierte el acero sobre la cuchara y se añaden ferroaleaciones y carbono.

2.Horno eléctrico.

2.1 Obtención de acero a través de chatarra

Las partes más importantes son:

• Transformador eléctrico. Convierte el voltaje a 900 V y transforma la corriente alterna en corriente continua.
• Cables flexibles. Conducen la electricidad hasta los electrodos.
• Brazos de los electrodos. Permiten que los electrodos se acerquen o se alejen de la
chatarra para que salte el arco eléctrico.
• Sujeción de electrodos.
• Pórtico con brazos hidráulicos. Permite quitar y poner la tapadera del horno eléctrico
para introducir la materia prima.
• Salida de humos refrigerada. Conduce los humos a un filtro, eliminando las partículas en suspensión.
• Estructura oscilante. Permite inclinar el horno para extraer el acero fundido. Dispone de un dispositivo de volteo hidráulico.

Horno eléctrico

2.2 Materias primas del horno eléctrico

-Chatarra que no lleve otros metales no ferrosos como cobre, aluminio, etc.
-Fundente (cal).
-Ferroaleaciones, p.e.: Ni, Cr, Mo, etc., para fabricar aceros especiales.

2.3 Características del horno eléctrico.

-Interiormente está recubierto de ladrillo refractario.
-En el interior se llegan a alcanzar temperaturas de 3 500 °C, con que es muy facil fundir no solamente aleaciones ferrosas, sino cualquier otra cuyo punto de fusión sea alto, como wolframio, tántalo, etc.
-La carga del horno es de unas 100 toneladas.

-Cada hornada dura aproximadamente 50 minutos.

2.4 Funcionamiento del horno eléctrico.

1. Se quita la tapadera y se introduce la chatarra y el fundente.
2. Se cierra el horno y se acercan los electrodos a la chatarra, para que comience a fundir.

3. Cuando está fundida, se inyecta oxígeno para eliminar las impurezas.
4. Se inclina el horno y se extrae la escoria. Después se le añade el carbono y ferroaleaciones y se sigue calentando hasta que se disuelvan y se uniformice la composición del baño.
5. Se inclina el horno y se vierte el acero en la cuchara, que lo llevará al área de moldeo