Historia de la siderurgia:La siderurgia es el conjunto de tcnicas utilizadas para extraer y trabajar el hierro. La historia de la siderurgia comenz, segn los indicios que tenemos, en Anatolia, donde se han encontrado elementos de hierro fundido datados en el III milenio a.C. En el frica negra la siderurgia surgi de forma autctona y sin pasar por las fases previas de la metalurgia euroasitica (cobre y bronce), en cronologas tan antiguas como el II milenio a.C.(en el desierto de Nger).2 En India se han encontrado artefactos realizados en hierro correspondientes tambin al II milenio a.C.3 , mientras que en China seran del I milenio a.C. La siderurgia lleg a Amrica con la conquista espaola.

La produccin siderrgica en el mundo:Desde la fundicin, en todas sus variedades, hasta los aceros especiales ya mencionados (al cromo, al nquel, al manganeso, al cromo-nquel, al cromo-vanadio, al wolframio, etc.), la gama de los productos de la industria del hierro, llamada siderurgia, es extenssima y representa la base del sistema productivo de todos los pases, constituyendo la denominada industria pesada. Sin sta no seran posibles las construcciones de maquinaria en general, ni las ferroviarias, automovilsticas, navales, areas y agrcolas. La siderurgia puede tomarse, por consiguiente, como un ndice del potencial industrial de una nacin. La cantidad de fundicin y acero producidos anualmente alcanza cifras del orden de millones de toneladas. La mayor potencia siderrgica son los EE.UU., seguidos por la Unin Sovitica y, con menor produccin, por Japn, Repblica Federal de Alemania, Inglaterra y Francia. La edad del hierro, iniciada hace cerca de 3.000 aos, contina, pues, en nuestros das. A pesar del descubrimiento de otros muchos metales, est sigue siendo fundamental, pues ningn otro ha podido mejorar su resistencia y dems propiedades mecnicas; y algunos, que quiz las igualaran, son raros, y su produccin industrial difcil y antieconmica. El nico que ha mantenido su importancia junto al hierro, en el transcurso del ltimo siglo, es el aluminio. Este es el metal ms abundante en la corteza terrestre (casi el doble que el hierro) y conduce el calor y la electricidad mejor que aqul. Su escasa densidad y la facilidad para producir aleaciones ligeras le hacen insustituible en la fabricacin de las estructuras y revestimientos de los modernos aparatos de aviacin as como en muchas otras industrias de todo tipo. Sin embargo, los campos de aplicacin del hierro y del aluminio estn perfectamente delimitados, aunque ambos metales se emplean provechosamente unidos en producciones de todo gnero que abarcan una extensa gama, que comprende desde la industria pesada antes mencionada a los pequeos objetos de uso cotidiano.Como se clasifican los productos siderrgicos:Los productos siderrgicos se obtienen por reduccin de los xidos de hierro por el carbono y el monxido de carbono en los altos hornos, en los que se introducen los minerales, combustibles (principalmente carbn), fundentes y aire. Dependiendo del contenido en carbono de la aleacin de hierro encontramos tres tipos principales de productos siderrgicos: Fundicin o arrabio, Aceros y Hierros.

Fundicin: considerado como el producto de la primera fusin de los altos hornos. Son aleaciones hierro-carbono con contenidos de entre el 1.7 al 6.7% de carbono. Hierros: reciben este nombre los aceros extrasuaves con 0.05 a 0.15% de carbono. Aceros: son aleaciones con menos del 2% de carbono. De carcter maleable templan bien debido a que su contenido de carbono supera el 0,25%. Al aumentar el porcentaje de carbono, mejoran ciertas propiedades como la resistencia a la traccin, lmite elstico y dureza. Sin embargo disminuye la ductibilidad, resiliencia y alargamiento de rotura. Dependiendo del nmero de elementos que entran a formar parte en la composicin del acero hablaremos de aceros ordinarios o al carbono (compuestos nicamente por hierro y carbono) y aceros alcados (que llevan en su composicin otros elementos adicionales). Aceros ordinarios: se clasifican en funcin de su contenido en carbono. Pertenecen a este tipo los denominados F-115 y F-145, que se utilizan en la fabricacin de ejes para friends, anclajes y chapas. Aceros aleados: son aceros a los que se aade, durante su proceso de obtencin, elementos adicionales al hierro y al carbono para modificar sus propiedades. Normalmente incorporan manganeso, nquel, cromo, molibdeno, vanadio, wolframio, silicio, etc. De esta manera el cromo aumenta la dureza del acero y constituye la base de los aceros inoxidables, el wolframio se usa en aceros rpidos para la fabricacin de herramientas, el nquel hace aumentar la tenacidad, etc. Existen los siguientes tipos principales de aceros aleados: Aceros aleados de gran resistencia: para usos en los que sea necesaria una gran resistencia a la traccin con buena tenacidad y resiliencia. Se encuentran aceros al nquel, cromo-nquel (I1.5% de cromo y 4-4.5% de nquel), cromo-molibdeno y cromo-nquel-molibdeno (1-1.5% de cromo, 4-4.5% de nquel y de molibdeno 0.2-0.6%) como los empleados en ho . as y cabezas de piolets, pitones y clavos y tornillos de hielo. Aceros de gran elasticidad: deben tener suficiente resiliencia sin que disminuya mucho el lmite elstico. Aceros de cementacin: son aceros de bajo contenido en carbono que se destinan a la fabricacin de piezas cuyo ncleo debe ser tenaz y su superficie muy dura y resistente. Se logran por cementacin, es decir, sometiendo a las piezas a un proceso de carburacin superficial. Una composicin tpica de estos de aceros contiene 0.10-0.15% de carbono, 3.84.5% de nquel, 0.9-1.0% de cromo y 0.15-0.35% de molibdeno, como el usado en la fabricacin de los spits. Aceros inoxidables: son aceros destinados a resistir el efecto corrosivo de los medios naturales o industriales. Estn constituidos por mezclas de cromo al 12-14% con contenidos de carbono del 0.3-0.4% que le dan dureza. En materiales de montaa se utilizan los denorninados 18-8 (18% de cromo, 8% de nquel y 18-12 (18% de manganeso y 12% de cromo) ambos con contenidos en carbono menor del 0. 1 %. Aceros de alto contenido en carbono: incorporan adicionalmente cromo y wolframio, que proporcionan dureza y resistencia al desgaste. Aceros rpidos: utilizados en la fabricacin de herramientas cortantes, como el llamado 18-4-1 (18% de Wolframio, 4% de cromo, 1 % de vanadio y 0. 7-0.8% de carbono). En el desarrollo de nuestras actividades en montaa slo encontraremos este tipo de aceros en la brocas de "widia", que usamos para taladrar la roca.OBTENCION DEL ARRABO:OBTENCIN DEL ARRABIO:El arrabio es un producto intermedio del proceso de fundicin de las menas del hierro tratadas con coque como combustible y caliza como fundente. Tambin se han usado como combustibles el carbn vegetal y la antracita. Se obtiene como material fundido en un alto horno mediante reduccin del mineral de hierro. Se utiliza como materia prima en la obtencin del acero en los hornos siderrgicos. El arrabio tiene un alto contenido en carbono, generalmente entre 3.54.5%,1 adems de slice y otras impurezas, que lo hacen muy frgil por lo que tiene limitados usos como material. En el apartado anterior conseguimos un concentrado de hierro del 70%, pero an no es suficiente, necesitamos eliminar an ms impurezas. Para ello utilizamos el alto horno que recibe este nombre por sus dimensiones, ya que puede llegar a tener una altura de 80 metros. Que introducimos en el alto horno?:a) Hierro: Procedente de la mina o tambin de la chatarra (coches, electrodomsticos,...).b) Carbn de coque: Sirve para:- Convertir el xido de hierro en hierro puro.- Al quemarse proporciona calor al horno.- Va a ser el elemento que va a acompaar al hierro para formar la aleacin de acero o fundicin.c) Fundente: Sobre todo es carbonato clcico que se mezcla con las impurezas y las hace menos pesadas. Podemos decir que es el detergente que utilizamos para limpiar el hierro.

Que obtenemos en el alto horno?:a) Escoria: Es la mezcla de fundente e impurezas, dicha mezcla al pesar menos se queda en la parte superior del horno. b) Arrabio: Es la mezcla de hierro, el carbn que no se ha quemado y algunas impurezas que an no se han podido eliminar. Esta mezcla pesa ms que la escoria por lo que se queda en la parte baja del horno. En la parte inferior hay un orificio que se llama piquera de arrabio por donde sale esta mezcla.

MINERALES DEL HIERRO:El hierro es uno de los 8 grandes elementos en la corteza terrestre, siendo el cuarto elemento ms abundante con alrededor de un 5% en peso. El mineral de hierro es abundante, pero su aislamiento es un proceso que consume intensa energa. Los minerales principales son los xidos hematita, Fe2O3, y magnetita, Fe3O4, y su carbonato siderita, FeCO3. El hierro tambin forma los minerales de xido lepidocrocita y goethita, cada uno con la frmula general FeO(OH). El hierro se encuentra con manganeso y zinc en el mineral de xido franklinita.QUE ES UNA CHATARRA, FUNDENTES, COMBUSTIBLE, CUALES SE UTILIZA:La chatarra (del euskera, txatarra, lo viejo)1 es el conjunto de trozos de metal de desecho, principalmente hierro.

La chatarra de hierro se utiliza en la produccin de acero, y cubre un 40 por ciento de las necesidades mundiales. El porcentaje de uso vara segn el proceso de fabricacin utilizado, y el 20 por ciento se usa en la produccin de acero por convertidor LD y llega hasta el 100 por ciento en el proceso de fabricacin por horno elctrico.[citarequerida]El fundente es un producto qumico usado en proceso de soldar y en la fabricacin de placas y otros componentes electrnicos. Sirve para, entre otras funciones, aislar del contacto del aire, disolver y eliminar los xidos que pueden formarse y favorecer el mojado del material base por el metal de aportacin fundido, consiguiendo que el metal de aportacin pueda fluir y se distribuya en la unin.

Se suelen suministrar en forma de polvo, pasta o lquido y son mezclas de muchos componentes qumicos, entre los que estn los boratos, fluoruros, brax, cido brico y los agentes mojantes.

Combustible es cualquier material capaz de liberar energa cuando se oxida de forma violenta con desprendimiento de calor. Supone la liberacin de una energa de su forma potencial (energa de enlace) a una forma utilizable sea directamente (energa trmica) o energa mecnica (motores trmicos) dejando como residuo calor (energa trmica), dixido de carbono y algn otro compuesto qumico.DESCRIPCION DEL ALTO HORNO:El alto horno es la construccin para efectuar la fusin y la reduccin de minerales de hierro, con vistas a elaborar la fundicin.

Un alto horno tpico est formado por una cpsula cilndrica de acero de unos 30 m de alto forrada con un material no metlico y resistente al calor, como asbesto o ladrillos refractarios. El dimetro de la cpsula disminuye hacia arriba y hacia abajo, y es mximo en un punto situado aproximadamente a una cuarta parte de su altura total.

La parte inferior del horno est dotada de varias aberturas tubulares llamadas toberas, por donde se fuerza el paso del aire que enciende el coque.

Cerca del fondo se encuentra un orificio por el que fluye el arrabio cuando se sangra (o vaca) el alto horno. Encima de ese orificio, pero debajo de las toberas, hay otro agujero para retirar la escoria.

La parte superior del horno contiene respiraderos para los gases de escape, y un par de tolvas redondas, cerradas por vlvulas en forma de campana, por las que se introduce el mineral de hierro, el coque y la caliza.

Una vez obtenido el arrabio lquido, se puede introducir en distintos tipos de coladura para obtener unos materiales determinados: la colada convencional, de la que se obtienen productos acabados; la colada continua, de la que se obtienen trenes de laminacin y, finalmente, la colada sobre lingoteras, de la que lgicamente se obtienen lingotes.

REDUCCIONES DE LOS HIERROS DE LOS ALTOS HORNOS

La reduccin de los xidos de hierroLos xidos de hierro se reducen siguiendo la siguiente secuencia:

La secuencia de la temperatura en la cuba es (desde arriba de la cuba en funcin de la temperatura):

T > 320C(e)

620C < T < 950C(f)

T > 950C(g)

en el fondo de la cuba, se produce la regeneracin del CO por la reaccin de Boudouard (c) a una temperatura de alrededor de 1000 - 1050 C.

ESCORIAS, DEFICION Y FORMACION:Las escorias: son un subproducto de la fundicin de la mena para purificar los metales. Se pueden considerar como una mezcla de xidos metlicos; sin embargo, pueden contener sulfuros de metal y tomos de metal en forma de elemento. Aunque la escoria suele utilizarse como un mecanismo de eliminacin de residuos en la fundicin del metal, tambin pueden servir para otros propsitos, como ayudar en el control de la temperatura durante la fundicin y minimizar la reoxidacin del metal lquido final antes de pasar al molde. En la naturaleza, los minerales de metales como el hierro, el cobre, el aluminio y otros metales se encuentran en estados impuros, a menudo oxidados y mezclados con silicatos de otros metales.

Durante la fundicin, cuando la mena est expuesta a altas temperaturas, estas impurezas se separan del metal fundido y se pueden retirar. La coleccin de compuestos que se retira es la escoria.

Los procesos de fundicin ferrosos y no ferrosos producen distintas escorias. Por ejemplo, la fundicin del cobre y el plomo, no ferrosa, est diseada para eliminar el hierro y la slice que suelen darse en estos minerales, y se separa en forma de escoria basada en silicato de hierro. Por otro lado, la escoria de las aceras, en las que se produce una fundicin ferrosa, se disea para minimizar la prdida de hierro y por tanto contiene principalmente calcio, magnesio y aluminio.

La escoria tiene muchos usos comerciales y raramente se desecha. A menudo se vuelve a procesar para separar algn otro metal que contenga. Los restos de esta recuperacin se pueden utilizar como balasto para el ferrocarril y como fertilizante. Se ha utilizado como metal para pavimentacin y como una forma barata y duradera de fortalecer las paredes inclinadas de los rompeolas para frenar el movimiento de las olas.

A menudo se utiliza escoria granular de alto horno en combinacin con el mortero de cemento prtland como parte de una mezcla de cemento. Este tipo de escoria reacciona con el agua para producir propiedades cementosas. El mortero que contiene escoria granular de alto horno desarrolla una gran resistencia durante largo tiempo, ofreciendo una menor permeabilidad y mayor durabilidad. Como tambin se reduce la unidad de volumen de cemento prtland, el mortero es menos vulnerable al lcali-slice y al ataque de sulfato.

ESCORIAS COMPOSICION Y PROPIEDADES:Formacin y composicin de la escoria:La escoria contiene xidos que surgen de algunas reacciones de oxidacin (SiO2, P2O5, FeO y MnO), de fundentes agregados (CaO, MgO) y del desgaste de refractarios (MgO). Su evolucin durante el soplado de oxgeno es la siguiente:

Evolucin de la composicin de la escoria durante el soplado:

1-2: Escoria cida formada a partir del Si y el Fe (Mn) oxidados. La cal es disuelta slo parcialmente. La temperatura es baja para que se oxide parte del fsforo.

2-3: La cal se disuelve progresivamente enriqueciendo en CaO a la escoria lquida y reduciendo su contenido de FeO a causa de la dilucin y de la reduccin del FeO durante la decarburacin total (en especial, si la lanza est demasiado baja). La escoria es heterognea y no reactiva respecto del fsforo.

3-4: Escoria reactiva, apropiada para la

DIMENSIONES Y PERFIL DEL ALTO HORNO:ALTO HORNO :El alto horno es la instalacin industrial dnde se transforma o trabaja el mineral de hierro. Un alto horno tpico est formado por una cpsula cilndrica de acero de unos 30 m de alto forrada con un material no metlico y resistente al calor, como asbesto o ladrillos refractarios.

El dimetro de la cpsula disminuye hacia arriba y hacia abajo, y es mximo en un punto situado aproximadamente a una cuarta parte de su altura total.

La parte inferior del horno est dotada de varias aberturas tubulares llamadas toberas, por donde se fuerza el paso del aire que enciende el coque. Cerca del fondo se encuentra un orificio por el que fluye el arrabio cuando se sangra (o vaca) el alto horno.

Encima de ese orificio, pero debajo de las toberas, hay otro agujero para retirar la escoria. La parte superior del horno contiene respiraderos para los gases de escape, y un par de tolvas redondas, cerradas por vlvulas en forma de campana, por las que se introduce el mineral de hierro, el coque y la caliza.

Modo de cargar los hornos:Los minerales y combustible se introducen por el tragante a intervalos regulares cuya constancia no se vara durante el trabajo, debiendo procurar que la cuba est siempre llena hasta cerca del tragante sin llegar a un espacio mayor que 1 metro o 1,50, a cuyo fin un operario sonda de vez en cuando pasando una varilla por un agujero practicado al lado de la trapa del tragante.

Las cargas no deben ser demasiado grandes, pus enfriaran la cuba, ni demasiado pequeas, pus seran atravesadas por los minerales de la carga siguiente. Las cargas de carbn oscilan entre 5 a 10 hectlitros cuando se utiliza el carbn vegetal y 10 a 20 cuando se aprovecha el cok.

Las cargas de mineral y fundente no son constantes para un mismo horno. Varan segn la calidad del mineral y condiciones del hierro que se desea obtener y se determinan haciendo el anlisis de los minerales que han de utilizarse. En general suelen ser de doble a triple peso que el de carbn que se carga.

El nmero diario de cargas vara con la capacidad del horno y con la cantidad que se carga cada vez, pero determinada esta ltima debe ser constante para siempre.

Las escorias se extraen con frecuencia o bien de un modo contnuo y el hierro fundido que se recoje en el crisol se saca cada cinco o seis horas por el orificio de colada. El hierro fundido corre por canales formados con arena a otros que afectan la forma que luego ha de tener el lingote; all se enfra y solidifica, y cortado en pedazos de longitud conveniente, se amontona y transporta donde convenga. Existen aparatos modernos que vienen a ser un molde sin fin; estos reciben la fundicin, enfran los lingotes y los descargan automticamente en las vagonetas de la fbrica.

Una vez que se tiene el horno en completa produccin debe funcionar continuamente, da y noche, hasta que sea necesario apagarlo con objeto de reparar averas. Su manejo necesita, por lo tanto, dos cuadrillas de operarios que se relevan cada doce horas. Hay hornos que han funcionado cuatro y cinco aos sin interrupcin.

Un horno para cok, de regular tamao, puede producir unas 300 toneladas de lingotes diarias y algunos de los mayores llegan a duplicar la produccin.

Cmo se hace el acero?. Cmo es su Proceso de Fabricacin?

Para Fabricar Acero se tiene que echar en el alto horno una mezcla de mineral de hierro (con impurezas) y un combustible llamado Cok que adems de ser combustible separa las impurezas del mineral de hierro (llamadas ganga) del resto de material que ser hierro casi puro con una pequea cantidad de carbono llamado arrabio (el carbono se acopla al acero en la combustin con el cok). Este arrabio ser el acero que tendremos en estado lquido para pasar al proceso de darle forma o moldedo.

Los desechos se llaman escoria y se suelen recoger para utilizarlas luego en otros procesos como por ejemplo para hacer cemento o para la construccin de carreteras.

Tambien se puede fabricar acero a partir de chatarra, resultante de el reciclaje de acero. Las chatarras tienen que fundirse antes en un alto horno elctrico para poder reutilizarse. Esta forma es la ms economica en dinero y en recursos naturales.

AFINO DEL ARRABIO:Concepto: El arrabio que se obtiene en el alto horno lleva disueltas muchas impurezas, es preciso quemar estas impurezas, al proceso de quemado se le llama afino.

Los elementos que sobran son: Carbono, Silicio, Magnesio, Azufre y Fosforo que forman el 7% del arrabio. El fosforo y el azufre hay que quemarlos lo mas posible porque son perjudiciales para el hierro, el silicio y el magnesio no tanto porque en pequeas cantidades mejoran el hierro.

Afino, proceso de descarburizacin y eliminacin de impurezas al que se somete el arrabio (hierro de primera fundicin con alto porcentaje de carbono) para la obtencin del acero.

Afino al crisol:Este mtodo de fusin se emplea para producir aceros de calidad superior partiendo de fundicin, o bien acero si se trata de refinarlo. Se efecta en hornos de crisol. Los ms sencillos son los llamados de viento libre. El crisol es de grafito o de acero inoxidable (20% de nquel y 25% de cromo) y suele calentarse externamente, mediante carbn, gas o petrleo; o, ms corrientemente, por induccin.

Los hornos de crisol calentados por induccin se emplean para fabricar aceros inoxidables refractarios, aceros magnticos, etc. ntimamente relacionado con el acero al crisol, se encuentra el acero al vaco. Se denomina as el acero resultante cuando, en algn momento del proceso, el lquido se encuentra rodeado por una disminucin de la presin atmosfrica. Esto facilita que se eliminen los gases ocluidos en el metal lquido, como son el xido de carbono, el oxgeno, el hidrgeno, el plomo, etc.

Afino al aire:Consiste en lanzar aire comprimido a travs de la fundicin en estado de fusin, con lo cual, oxidndose los cuerpos extraos que contiene, particularmente el carbono, aqulla se transforma en acero o hierro. Para que el afino se haga en buenas condiciones, es indispensable que la temperatura del bao sea siempre superior a la del punto de fusin del metal en los diversos grados de su transformacin, el cual se eleva a medida que adelanta el proceso.

Afino sobre solera:Consiste en descarburar la fundicin partiendo de chatarra de hierro y acero y mineral de hierro. Se utilizan los hornos Martin-Siemens, que se llaman as por deberse a estos dos metalrgicos.

Afino al horno elctrico:Este mtodo tiene la ventaja de que el metal puede ser tratado sin intervenir el aire atmosfrico, con lo cual se evita calentar intilmente gases inertes, y siendo la fuerte concentracin de calor favorable por disminuir las prdidas por conduccin y radiacin; as se logran productos puros y de una calidad determinada previamente. La temperatura alcanzada puede ser mayor que en cualquiera de los hornos reseados anteriormente. Adems Se evita casi en su totalidad la reoxidacin del acero.Cmo se obtiene el aluminio?Para obtener el aluminio hay quefundiry luego reducir la almina (xido de aluminio) por electrolisis. Es decir, aplicando una gran corriente elctrica para separar sus elementos: el aluminio (que se obtiene puro), por un lado y el oxgeno (que se combina con carbn) para dar CO2. Aparentemente parece todo muy sencillo, pero el problema de la obtencin radica en el altsimo punto de fusin de la almina (2072 C)que es muy difcil de alcanzar. Los cientficosCharles M. Hall(EE.UU.) yPaul Hrault(Francia) descubrieron en 1886 que aadiendo criolita (fluoruro de sodio y aluminio) a la mezclala temperatura de fusin descenda hasta aproximadamente 1000 C, lo que abarataba notablemente los costes del proceso.