Procesos de obtencion del acero

Alto Horno

El alto horno es la instalación industrial dónde se ransforma o trabaja el mineral de hierro.

Básicamente consta de las siguientes partes fundamentales:

La cuba- De forma troncocónica, constituye la parte superior del alto horno; por la zona más alta y estrecha, denominada boca, se introduce la carga compuesta por:
El mineral de hierro, que puede ser de diferentes composiciones: hematites y limonita (óxido férrico), magnetita (óxido ferroso férrico) y siderita (carbonato).

El combustible, que generalmente es coque, producto obtenido de la destilación del carbón de hulla de gran poder calorífico y pobre en cenizas. En los primeros altos hornos, instalados en Gran Bretaña, a mediados del siglo XVII, se utilizaba como combustible el carbón vegetal. En la actualidad cada vez se utilizan más los altos hornos eléctricos.

El fundente, que puede ser roca calcárea o arcilla, según la ganga presente en el mineral sea ácida o básica, respectivamente. El fundente se combina químicamente con la ganga para formar la escoria, que queda flotando en el hierro líquido y, entonces, se puede separar fácilmente por decantación. La carga va descendiendo poco a poco y su temperatura y volumen aumentan a medida que baja. Este aumento de volumen exige que la cuba se ensanche hasta llegar al vientre, zona donde se produce la unión con el etalaje y donde el diámetro de la instalación es mayor.

El etalaje - También de forma troncocónica. En esta parte del horno se produce una notable disminución del volumen de los materiales, como consecuencia de las transformaciones químicas que tienen lugar en él. La zona inferior es de menor diámetro, a causa de esta disminución de volumen y, también, por el hecho de que la fusión de la carga hace que ésta fluya sin dejar espacios libres.

El crisol- Es un cilindro de gran capacidad, que recoge la fundición líquida, así como la escoria, que queda flotando en estado líquido. En la zona de unión del etalaje y el crisol, se insertan las toberas, que son unos tubos mediante los cuales se inyecta una corriente de aire comprimido y previamente calentado en el crisol.

Una vez finalizado, el proceso, se extraen tres tipos de productos:

Humos y gases residuales.- Se producen como consecuencia de la combustión del coque y de los gases producidos en la reducción química del mineral de hierro que, en un elevado porcentaje, se recogen en un colector situado en la parte superior del alto horno.

Escoria.- Es un residuo metalúrgico que a veces adquiere la categoría de subproducto, ya que se puede utilizar como material de construcción, bloques o como aislante de la humedad y en la fabricación de cemento y vidrio.

Fundición o hierro colado.- Es el producto propiamente aprovechable del alto horno y está constituido por hierro con un contenido en carbono que varía entre el 2% y el 5%. Dentro de la masa de hierro, el carbono puede encontrarse en tres formas o estados diferentes: en estado libre, formando grafito; en estado combinado, formando carburo de hierro; o disuelto.

Enlace de interes:

http://www.tecnologiaindustrial.info/index.php?main_page=document_general_info&cPath=385_386&products_id=263

Alto Horno Eléctrico

Una acería eléctrica produce acero a partir de un horno eléctrico de arco, partiendo de chatarra principalmente sin necesitar de otras instalaciones propias del proceso siderúrgico integral (baterías de coque, sinterizado y horno alto).
La energía empleada para la fusión de la chatarra se logra con un arco eléctrico que se hace saltar entre electrodos que se introducen por la parte superior.
La producción en Europa por este medio es del 35% y en España del 75%.

El acero se puede obtener a partir de dos materias primas fundamentales:
-El arrabio, obtenido a partir de mineral en instalaciones dotadas de alto horno
-Chatarras férricas, que condicionan el proceso de fabricación

En líneas generales, para fabricar acero a partir de arrabio se utiliza el convertidor con oxígeno, mientras que partiendo de chatarra como única materia prima se utiliza exclusivamente el horno eléctrico (proceso electrosiderúrgico).
Existen distintos tipos de hornos eléctricos: de resistencia, de inducción, electrolítico, de arco voltaico; pero éste último es el empleado para el afino del acero.

*Estructura del horno eléctrico

El horno eléctrico consiste en un gran recipiente cilíndrico de chapa gruesa forrado de material refractario que forma la solera que alberga el baño de acero líquido y escoria. El resto del horno está formado por paneles refrigerados por agua. La bóveda es desplazable para permitir la carga de la chatarra a través de unas cestas adecuadas. La bóveda está dotada de una serie de orificios por los que se introducen los electrodos que son gruesas barras de grafito. Los electrodos se desplazan de forma que se puede regular su distancia a la carga a medida que se van consumiendo. Otro orificio practicado en la bóveda permite la captación de humos, que son depurados convenientemente para evitar contaminar la atmósfera.
El horno va montado sobre una estructura oscilante que le permite bascular para proceder al sangrado de la escoria y el vaciado del baño.

Figura: Horno eléctrico de inducción




Figura: Horno eléctrico de arco directo







Figura: Horno eléctrico de arco indirecto

*Funcionamiento del horno eléctrico

La fabricación del acero en horno eléctrico se base en la fusión de las chatarras por medio de una corriente eléctrica, y al afino posterior del baño fundido. Primero se quita la tapasera y se introduce la chatarra y el fundente. Se cierra el horno y se acercan los electrodos a la chatarra, para que salte el arco electrico y comience a fundir la chatarra. Cuando la chatarra ya esta fundida, se inyecta oxigeno para eliminar los elementos ideseables del baño. Se inclina el horno y se extrae la escoria. A continuación se le añade el carbono y ferroaleaciones y se sigue calentando hasta qe las adiciones se disuelvan y se uniformice la composicion del baño. Por ultimo se inclina el horno y se vierte el acero en la cuchara, que lo llevará al área de moldeo.

VIDEO:

http://www.youtube.com/watch?v=9M3T_jnRd6Y