M. Sc. Dalmiro Cornejo OlarteMETALES FERREOS

1. INTRODUCCINEl hierro es un elemento metlico puro, no muy adaptado para su uso directo en la industria, sin embargo, al aadir una pequea cantidad del elemento no metlico llamado carbono se obtiene hierro fundido, hierro dulce y acero.El acero, un material muy til y resistente, es una aleacin compuesta principalmente por hierro y carbono y otros elemento que le dan ciertas propiedades distintivas; el carbono alcanza porcentajes entre el 0,2% y el 0,3%.

2. EVOLUCIN HISTRICA DE LA SIDERURGIA6000 a. C. se funden objetos de cobre.3000 a. C. bronce fundido al alear cobre y estao.1500 a. C. Los hititas (Turqua) utilizan el hierro. Se encuentra en forma de mineral, y as no tiene utilidad. Hay que separar la mena y la ganga; descubierto este proceso su utilizacin aumenta: ms abundante que el cobre, se encuentra en la corteza terrestre, es ms duro y resistente.1200 a. C. empieza la Edad de Hierro y se propaga por Oriente Medio.600 a. C. comienza Edad Hierro en China y Europa.s. I los romanos dominan el mundo, organizan la produccin de acero y la fabricacin de armas: Damasco, Espaa, Italia, son centros productores de hierro.700 Aparece la forja catalana, un tipo de horno con cuba de mampostera provista de tobera lateral para mantener el carbn a mayor T.1300 Primer Horno Alto, horno de gran capacidad, recibe aire de un fuelle, hierro en contacto con el carbn y disminuye el punto de fusin, se obtiene el hierro colado.

1709-1735 horno de coque, Abraham Darby sustituye el carbn vegetal por coque, ms rico en C, ms limpio y menos contaminante.1740 acero al crisol. Benjamn Huntsman produce el primer acero al crisol. Acero de muy buena calidad.1784 Horno de pudelar de Cort, el hierro colado procedente al horno alto se refunda en un horno de reverbero, y se obtena un hierro forjado de gran calidad.1820-1828 Inyeccin de aire, Neilson mejora la eficacia del alto horno haciendo pasar aire a travs de una tubera al rojo vivo.1855 Bessemer, inventa el afinado por aire, preparacin de acero sin fuego.1860 Cowper, inventa el recuperador de calor.1864 Emile y Pierre Martin funden los primeros aceros con adicin de chatarra.

1878, Thomas, inventa el revestimiento del convertidor que permite la desfosforacin del hierro.1880 Siemens inventa la fabricacin de acero por va electrotrmica.1884 1er Horno alto en Espaa1902 Heroult, patenta el horno elctrico de arco. 1904 1er Horno elctrico en Espaa1930 Colada continua.1948, fabricacin de acero con convertidores soplados con oxgeno (procedimiento LD). 1960 instalacin es Espaa de la colada continua.1978, en Alemania se pone en marcha el horno elctrico por induccin.

3. PROCESO SIDERRGICO

HIERROCARBN DE COQUEFUNDENTES3.1. MATERIAS PRIMAS

HIERROEl MINERAL DE HIERRO lleva mezclados:La MENA o parte til: xidos de hierroLa GANGA o parte no til: slices, cal, almina, etc.

CARBN DE COQUEEl CARBN es la materia prima para obtener COQUE. Slo son aptas las hullas grasas y semigrasas de llama corta, con contenido en materias voltiles entre 22% y 30%, azufre

FUNDENTESSu misin es:Combinarse con la ganga y bajar su punto de fusin, para hacer que la escoria se encuentre fluida.Combinarse con las impurezas, pasndolas a ganga.Los fundentes ms utilizados: slice, caliza (carbonato clcico) y la doloma (carbonato magnsico). La cantidad de fundente y su naturaleza debe establecerse con mucho cuidado, dependiendo de la naturaleza y composicin de la ganga y la proporcin de impurezas.

Si la ganga es cida SiO2 fundente bsico Al2O3, MgO, CaO Si la ganga es bsica MgO, CaO fundente cido SiO2 Si la ganga es neutra fundente neutro CrO

LA CHATARRA La chatarra de acero es otra materia utilizada para la fabricacin de acero. Conjunto de piezas, partes metlicas, etc., de acero, inservibles y sin ninguna utilidad industrial. Puede ser: reciclada, de trasformacin, de recuperacin.

Es un horno de cuba formado por dos troncos de cono desiguales unidos por sus bases mayores.Parte interior de mampostera de ladrillos refractarios de 60-100 cm de espesorParte exterior revestida de plancha de acero reforzada con zunchos.3.2. EL ALTO HORNOPartes del alto horno: (de arriba abajo)TraganteCubaVientreEtalajesCrisol

En la parte superior de la cuba se produce el secado, precalentamiento y deshidratacin a T 200 450CEn la parte inferior de la cuba, es la zona de reduccin 400 1200CEn los etalajes zonas de carburacin y fusin 1800CLa ganga se ha combinado con el fundente formando la escoria que sale por la bigotera.Por la piquera sale el arrabio3.2.1. PROCESO DE OBTENCIN DEL ARRABIO

ARRABIO, producto principal del Alto Horno. 90-95% de hierro. Puede ser de dos tipos:Hematites, para piezas fundidas en moldeBsico, para fabricacin de acero en convertidor soplado por oxgeno.

ESCORIA, material de desecho que sobrenada el arrabio en el crisol, por su menor densidad. Sus aplicaciones son:ridos para hormignAislantes trmicoscementos3.2.2. PRODUCTOS DEL ALTO HORNO

4. PROCEDIMIENTOS DE OBTENCIN DEL ACEROPara la obtencin del acero se utilizan como materias primas el arrabio liquido del alto horno y la chatarra de acero.Se diferencian en la forma y tipo de energa aportada:

MARTIN - SIEMENSBESSEMER - THOMASHORNOS ELCTRICOS

4.1. PROCEDIMIENTO MARTIN - SIEMENS Permite cargas de tipo slido, lquido o mixto. Permite distintos tipos de mezclas, luego se obtienen productos definidos. La solera puede ser cida, bsica o neutra. Segn la proporcin de gas-aire podemos tener una atmsfera oxidante (para quemar o descarburar), reductora (para eliminar el oxgeno) o neutra (para mantener la T). Los gases del horno se les hace pasar por cmaras calentndolas; luego se invierte el sentido, haca otras cmaras fras. La corriente gaseosa atraviesa el horno en un sentido y otro alternativamente.

4.2. CONVERTIDOR BESSEMER - THOMAS Permite descarburar la fundicin gracias a una corriente de aire comprimido que atraviesa la masa de fundicin lquida contenida en el convertidor. Tres fases: llenado, soplado y vaciado. El proceso se puede detener cerrando la entrada de aire. Bessemer revestimiento cido, Thomas bsico.

ARRABIOINSUFLA AIREACERO

4.3. HORNO ELCTRICO Fusin de chatarra por medio de una corriente elctrica y posterior afino del bao fundido. Hay dos tipos de hornos: DE ARCO ELCTRICODE INDUCCINVentajas: Fcilmente regulable.Calentamiento rpido.Se mantiene la T a voluntad, y muy elevadas.No hay gases en la combustin (menos impurezas).El revestimiento interior puede ser cido o bsico (distintos tipos de fundiciones).

El ACERO sale del horno en estado lquido, hay que solidificarlo por varios mtodos:Vaciado, Deslingotado, Termosaturacion y Colada continua4.4. COLADA DEL ACERO

VACIADO- Vertir el acero sobre moldes de forma establecida (acero moldeado). DESLINGOTADO-Colar el acero lquido sobre moldes prismticos (lingoteras), para transformarlo luego por laminacin o forja.

TERMOSATURACION- Se colocan los lingotes en un horno fosa de recalentamiento donde se lleva lentamente a una temperatura uniforme, para evitar defectos. COLADA CONTINUA- del acero obteniendo directamente el semiproducto deseado.

4.5. OBTENCIN DE PRODUCTOS COMERCIALES Hay distintos caminos para obtener el acero slido, pero es necesario transformarlo en productos comerciales. Se realiza por los siguientes procedimientos: Laminacin Forja Estampacin MoldeoLa laminacin consiste en hacer pasar un material entre dos rodillos o cilindros que giran a la misma velocidad y en sentidos opuestos, y reducen la seccin transversal mediante la presin ejercida por stos.Puede realizarse en fro o en caliente (800 1250 C)

Se muestran componentes fundidos de un automvil comn

GRACIAS POR SU ATENCION