07.02_07_08_Metalicos.SiderurgiaB

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Materiales metlicos: SiderurgiaMateriales metlicos: Siderurgia

Materiales de Construccin.

Materiales Metlicos:Materiales Metlicos:Siderurgia.Siderurgia.



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Siderurgia. ndice

1- Introduccin2- Historia de la siderurgia3- Materias primas

3.1- Mineral de hierro3.2- El coque3.3- Chatarra3.4- Otros

4- El alto Horno5- Horno elctrico de arco

6- Afino6.1- Afino oxidante6.2- Metalurgia secundaria

7- Colada8- Conformacin del acero

8.1- Laminacin8.2- Forja y estampacin8.3- Moldeo



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Siderurgia. Introduccin Introduccin

Produccin mundial de acero: Espaa

10% de la produccin europea De ella 75 % HEA y 25 % BOF

Produccin espaola de acero:



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Siderurgia. ndice









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2. Historia de la siderurgia Historia:

Antigua La siderurgia ha estado ntimamente relacionada con

la evolucin del ser humano Edad de piedra: ? hasta el 3000 a.C. Edad de bronce: 3000 hasta 1200 a.C. Edad de hierro: desde el 1200 a.C. hasta el 100 a.C.



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2. Historia de la siderurgia

Primera etapa de la siderurgia: Se consegua la reduccin de

los minerales ferrosos por carbn de madera en crisoles

Metal muy bajo en carbono que se endureca ponindolo en contacto con materias carbonosas y nitrogenadas, fundamento de las actuales tcnicas de cementacin y nitruracin.

Esta tcnica permanece hasta la edad media por la dificultad de alcanzar altas temperaturas necesarias para la fusin del hierro.

Hierro forjado



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2. Historia de la siderurgia Segunda etapa de la siderurgia:

Tamao y tiro (arrabio acero) calidad

En el siglo XIV se empez a fabricar en dos etapas

Primero se introducan el carbn vegetal y el mineral de hierro en un horno para producir fundicin en estado lquido.

Luego, partiendo de esta fundicin y mediante oxidacin se obtena el mineral en estado pastoso

Este mtodo de dos etapas se sigue empleando en la actualidad



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Revolucin industrial: Forja catalana + produccin Debido a la escasez de carbn

vegetal en Inglaterra se empieza a emplear el carbn mineral, pero dada la riqueza en azufre de los mismos se produca un acero de baja calidad.

Los hermanos Darby inventan el proceso productivo del carbn de coque, carbn enriquecido por destilacin. Con lo que se consigue incrementar la produccin de acero + produccin



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2. Historia de la siderurgia Para mejorar la calidad del acero el ingls Henry Cort inventa el horno

de pudelar calidad En 1856, Henri Bessemer lograba convertir directamente la fundicin de

hierro en acero mediante una corriente de aire a presin. En 1870 se introduce el convertidor Martin-Siemens

que supone una mejora del anterior. Convertidores LD, mediante lanza de oxgeno Metalurgia en cuchara



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Ironbridge in Coalbrookdale, Abraham Darby. 1779.



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Siderurgia. ndice









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3. Materias primas. Minerales de hierro Minerales de hierro: xidos:

xido frrico anhidro Fe2O3 cuya riqueza en hierro est prxima al 70%, es el principal componente del oligisto, mineral de color negro brillante que cristaliza en romboedros.

Hematites. El xido hidratado Fe2O3.3H2O con una riqueza en hierro (ley) del 60%

Magnetita: xido magntico Fe3O4 tiene una ley del 72.4% cuando es puro..

Carbonatos: CO3Fe: Siderita. Sulfuros. Riqueza terica del 46%, es el

constituyente principal de la pirita. Silicatos de hierro: Raramente se utilizan

pero son muy abundantes por lo que tienen grandes expectativas



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Sinterizacin y pelletizacin: Preparacin previa del mineral consistente en una trituracin

primaria y una preconcentracin. Se realiza con el fin de eliminar parte de la ganga, que es intil en el proceso siderrgico y de esta forma abaratar el transporte.

Sinterizacin: consiste en aglomerar a elevada temperatura las partculas de mineral (inferiores a 10 mm) mezcladas con un combustible (generalmente polvo de coque).

3. Materias primas. Minerales de hierro

Pelletizacin: se amasan las partculas de mineral con agua, polvo de carbn y aglomerantes, obtenindose as las pellas crudas, y posteriormente se someten a un proceso de coccin para su endurecimiento.



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Coque: Es el residuo slido que se obtiene

por destilacin de ciertos tipos de hullas (hullas coquizables) en cmaras cerradas, fuera del contacto del aire, a temperaturas superiores a los 1 000 C.

3. Materias primas. El coque



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3. Materias primas

Coque:



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3. Materias primas. Chatarra Chatarra:

Junto con los minerales de hierro, es la primera materia para la fabricacin del acero.

Chatarra reciclada: es la obtenida en los propios procesos siderrgicos en forma de despuntes, y recortes de los productos obtenidos

Chatarra de transformacin: es la obtenida como recortes en las industrias transformadoras de productos siderrgicos (automocin, industria naval, fabricacin de envases, construccin con acero, etc.)

Chatarra de recuperacin: es la procedente del desgace y deshecho de bienes de equipo cuyo componente principal es el acero (automviles, maquinaria, etc.).



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3. Materias primas. Otros

Otros Fundentes: son materiales cuya misin es la de formar una

escoria que recoja durante la fusin y el afino los elementos que se introducen con la carga y son perjudiciales para el acero final, dejando por tanto el bao libre de impurezas. A partir de ellos se forma la escoria. El ms empleado es la cal viva, aunque se aaden otros.

Ferroaleaciones: Son combinaciones de hierro con manganeso y silicio principalmente, y de bajo contenido en fsforo y azufre, que se aaden en el bao para conseguir la composicin final deseada en el acero. A veces se aaden metales puros, como el aluminio, el cobre, el cobalto o el nquel.



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Siderurgia. ndice









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4. Alto horno Alto horno

Partes del alto horno: Tragante: parte superior del horno por el que se

introduce la carga. Cuba: parte del horno con forma de tronco de cono

situada inmediatamente debajo del tragante. Vientre: parte ms ancha del horno, formada por

una franja prcticamente cilndrica. Etalajes: situados bajo el vientre, tienen forma de

tronco de cono invertido. En su parte inferior tienen las toberas por las quese inyecta el aire necesario para el funcionamiento del horno.

Crisol: de forma cilndrica que tiene pormisin contener el arrabio y la escoria, los cuales se evacuan por dos orificios situados a distinta altura denominados piqueras.



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4. Alto horno Funcionamiento:

Por la tragante se introducen las cargas de mineral, coque y fundentes, que en su descenso se encuentran con una corriente de viento ascendente insuflado por las toberas.

En el vientre, que est a la temperatura del rojo vivo (entre 950 y 1250C), se realiza la reduccin.

Esta reduccin se acaba en los etalajes en los que el xido ferroso pasa completamente a hierro y la ganga funde (es la zona con mayor T 1800 C.)

Se producen dos reacciones fundamentales: 2C + O2 2CO oxidacin incompleta del carbn Fe2O3 + 3 CO 2Fe + 3CO2 reduccin a Fe metlico (el xido de hierro se reduce

(gana electrones ) y el monxido de carbono se oxida (los pierde). El mineral contiene impurezas arenosas de slice (SiO2), que se funden a T

elevadas se aade cal viva (CaO) al mineral de entrada. CaO + SiO2 CaSiO3 silicato de calcio (escoria)

El hierro que sale del alto horno an contiene 4% de carbn (arrabio).



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Transporte: El arrabio procedente de la sangra se conduce a travs de unos

canales de arena hasta que las cucharas, que pueden ser abiertas o cerradas (cucharas torpedo) que permiten conservar mejor el calor durante los tiempos de transporte y espera de otra fase del proceso siderrgico.

Tiene un contenido de C muy alto, del 4%

4. Alto horno



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5. Horno elctrico de arco Horno elctrico de arco

Partes: Cuba, paredes y solera (suelo) que

se construye con chapa metlica. La bveda Mecanismos de basculacin,

elevacin de puertas, mov. de bveda,..

El circuito elctrico de alimentacin de energa, as como los sistemas para su medicin.

Mecanismos de inyeccin de oxgeno puro y fundentes (cal viva)

Las paredes de la cuba y la bveda de los HEA estn fabricadas con elementos metlicos refrigerados por agua, que en la parte interior del horno estn revestidas por material refractario, que puede soportar la accin de slidos, lquidos y gases corrosivos a altas temperaturas



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5. Horno elctrico de arco Funcionamiento:

Las materias primas deben ser cuidadosamente seleccionadas para cada calidad de acero. La seleccin depende del tipo de "impurezas" que pueda contener cualquier metal o mineral de la chatarra

La materia prima que se introduce puede ser chatarra seleccionada sin tratar (piezas de mquinas viejas, por ejemplo), o seleccionada, machacada y calibrada con un contenido mnimo en hierro del 92%.

Se cargan en una cuchara las materias primas seleccionadas para obtener el material deseado (bsicamente chatarra) y se vaca sta en el horno

Se cierra la bveda y se hace saltar el arco elctrico (40 V y 12000 A) entre los electrodos y la carga que funde el material en menos de 1 h.

Se suele introducir mediante una lanza, oxgeno puro y cal viva La temperatura alcanzada es de unos 1600 C, suficiente para fundir una materia

prima tan pura.La chatarra se funde en un horno de arco elctrico. Se consigue as acero lquido, que recibe entonces los mismos procesos de refinado y de mejora de la calidad que el arrabio.

Una vez se ha fundido el material, se vaca el horno por dos piqueras, una de escoria y otra de arrabio.



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5. Horno elctrico de arco



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Siderurgia. ndice









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6. Afino Convertidor de oxgeno bsico o LD

Aqu se convierte la fundicin en acero. Tiene lugar en un recipiente de forma semejante al convertidor Bessemer. En l se introduce arrabio y chatarra de acero, y se proyecta sobre la superficie un chorro de oxgeno puro a velocidad supersnica. El carbono y las impurezas se oxidan rpidamente.

El residuo, o escoria, se retira de la superficie.

Este acero bruto, as llamado porque todava ha de recibir una etapa de afinado, se vierte en una cuchara de colada.

Hasta 1950 Convertidor Bessemer:



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6. Afino

Metalurgia secundaria Afinado secundario

Estas dos operaciones ocurren en un contenedor cerrado al vaco. El acero se hace girar entre la cuchara de afinado y el contenedor mediante argn, un gas neutro.

Se inyecta oxgeno a fin de activarla descarburacin y calentar el metal

Este proceso permite un ajuste de gran precisin de la composicin qumica del acero para producir calidades especficas de acero.



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Siderurgia. ndice









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7. Colada La colada: Colada convencional

El acero se cuela en moldes prismticos de seccin cuadrada, rectangular o poligonal, segn el producto que se desea obtener

Los lingotes tienen una altura del orden de 2 m y una masa de 10-30 t. Cuando se ha conseguido una solidificacin suficiente se cargan en

hornos de fosa hasta que alcanzan la T de laminacin en el tren desbastador, en los que se transforma en desbastes planos, rectangulares o cuadrados.



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7. Colada La colada: Colada continua

El acero lquido se vierte sobre un molde de fondo desplazable que se refrigera mediante chorros de agua, con lo que se consigue una rpida solidificacin

Mediante unos rodillos extractores, se arrastra la barra as obtenida de forma continua y cuando se ha conseguido la solidificacin de toda la seccin, se trocea a las longitudes deseadas mediante soplete



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7. Colada



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6. Afino



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Siderurgia. ndice









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8. Conformacin del acero. Laminacin

Laminacin Aprovechando la maleabilidad del acero se consigue deformarlo

hasta obtener la forma deseada, este proceso se lleva a cabo en caliente para obtener mejores resultados.

La laminacin consiste en conformar un producto inicial, variando su seccin, mediante la presin ejercida por dos cilindros, entre los cuales se hace pasar el material.



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Trefilado Fabricacin de alambre Se hace pasar un alambre de un grosor

por un agujero cnico de dimetro levemente menor que el inicial

Haciendo esto varias veces se consigue la reduccin seccional adecuada

Finalmente si se desea sepueden tallar las corrugas en la superficie del alambre




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Forja: El metal caliente tiene gran

maleabilidad Se aplica presin y se deforma

Estampacin, se utiliza una prensa que da la forma de la matriz

Troquelado, = estampacin perocon corte

8. Conformacin del acero. Forja



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Moldeo por fusin: Muy poco utilizado en acero, s en

aluminio y cobre Se introduce metal lquido en un

molde con la forma de la pieza deseada

Los moldes se pueden fabricar de metal, de arcilla o de arena.

Los de arena son los ms empleados, la arena es silcea, con una parte de arcilla. A la arena se le agrega coque pulverizado para que al someterse a las temperaturas de la colada se queme desprendiendo gases que impidan la adherencia metal-arena.

8. Conformacin del acero. Moldeo



Materiales de Construccin.

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