El documento resume los procesos clave para la obtención de hierro y acero, incluyendo la extracción del mineral de hierro, su procesamiento en un alto horno para producir arrabio, y los métodos posteriores como el convertidor de oxígeno y el horno eléctrico para refinar el arrabio en acero. También describe brevemente procesos como la laminación para dar forma al acero.

2. Introducción
 El 90% de todos los metales fabricados a escala mundial
son de hierro y acero. Los procesos para la obtención de
hierro fueron conocidos desde el año 1200 AC.
Hierro
Es un metal maleable, de color gris
plateado y presenta propiedades
magnéticas; es ferromágnético a Aceros
temperatura ambiente y presión
Aleaciones férreas; su materia prima principal es el
atmosférica.
Se encuentra en la naturaleza formando hierro, con un contenido máximo de carbono del 2%, el
parte de numerosos minerales, entre cual puede estar como aleante de inserción en la ferrita y
ellos muchos óxidos, y raramente se austenita y formando carburo de hierro. Algunas
encuentra libre. Para obtener hierro en aleaciones no son ferromagnéticas
estado elemental, los óxidos se reducen
con carbono y luego es sometido a un
proceso de refinado para eliminar las Siderurgia
impurezas presentes.
Es la técnica del tratamiento del mineral de hierro para
obtener diferentes tipos de éste o de sus aleaciones. El
proceso de transformación del mineral de hierro comienza
desde su extracción en las minas. El hierro se encuentra
presente en la naturaleza en forma de óxidos, hidróxidos,
carbonatos, silicatos y sulfuros. Los más utilizados por la
siderurgia son los óxidos, hidróxidos y carbonatos.

3. BREVE SEMBLANZA DE LA INDUSTRIA SIDERURGICA
Henry Cort 1747 Pudelado: técnica fatigosa y de bajo rendimiento
Henry Bessemer segunda mitad XIX Producción de acero a gran
escala a precios competitivos
Siemens-Martin 1864 Empleo de chatarra de acero
Gillchrist Thomas 1876 Revestimientos refractarios
básicos
Horno de arco fines siglo XIX Gran capacidad de producción
eléctrico
Oxiconvertidores 1953 Adelanto más notable en la
tecnología siderúrgica
La tendencia a nivel mundial busca mejorar los procesos tecnológicos y
eficientar los sistemas de recolección de chatarra con el fin de reciclarla
Tasa de re-utilización del acero (25 al 100% reciclado)
Económico
Menor contaminación
Menor utilización de recursos naturales

5. Carbonato: Siderita 48. 3% de Hierro
Óxido: Hematita 70% de Hierro
P r in c ip a le s m in e r a le s e n la
e x t r a c c ió n d e l h ie r r o
Óxido: Magnetita 72.4% de Hierro Hidróxido: Limonita 60-65% de Hierro

6. Para la producción del acero son necesarios cuatro elementos
fundamentales:
1. Mineral de hierro
2. Coque
3. Piedra caliza
• Los tres primeros se extraen de minas y son
4. Aire
preparados antes que se transporten e
introduzcan al sistema en el que se producirá
el arrabio…
El arrabio es un hierro de
poca calidad, su contenido
de carbón no está controlado
A la caliza, el coque y el mineral de hierro se y la cantidad de azufre
les prepara antes de introducirse al alto horno rebasa los mínimos
para que tengan la calidad, el tamaño y la permitidos en los hierros
temperatura adecuada, esto se logra por comerciales. Sin embargo es
medio del lavado, triturado y cribado de los el producto de un proceso
tres materiales conocido como la fusión
primaria del hierro y del cual
todos los hierros y aceros
comerciales proceden.

7. Trituración
Tamizado
S e p a ra do
r Salida del ciclones
m a g n é t ic o material Flotación
magnético
Salida del
material no
magnético

9. Proceso de fundición en alto
horno

10. A partir de un arrabio cuya composición media es:
Fe / 93 C / 4 Si / 0.5 – 2.0 Mn / 1 P / 2 - 0.1 S / 0.05
Reacciones químicas en el
alto horno
Se desea obtener
Fe / 98 C / 0.5 – 1.5 Si / 0 – 0.3 Mn / 0.3 – 0.6 P <0.5 S <0.05

11. El arrabio es llevado por canaletas hasta las vagonetas
térmicas para su traslado a las acerías

12. • Hierro fundido (arrabio), que contiene fósforo, azufre,
manganeso, silicio y 4-5% de carbono. El hierro se puede
aumentar su pureza en un convertidor y posteriormente ir a un
laminado; alternativamente, se puede destinar a la fabricación
de piezas de fundición.
• Escoria, que se utiliza para construcción de carreteras, para
fabricación de cemento y para aislamiento térmico.
Acero
Moldeo Productos Laminación
laminados
Arrabio

13.  Para la producción del hierro también se puede utilizar el método de
reducción directa - Consiste en triturar la mena de hierro y pasarla por
un reactor con los agentes reductores, con lo que algunos elementos no
convenientes para la fusión del hierro son eliminados.
 El producto del sistema de reducción directa es el hierro esponja que
consiste en unos pellets de mineral de hierro los que pueden ser
utilizados directamente para la producción de hierro con características
controladas.

14.  Una vez obtenido el arrabio o el hierro esponja es necesario refinar al hierro
para que se transforme hierro o acero comercial.

16. Pasos para transformar el arrabio en acero:
Oxidación de las impurezas (C, Si, P, Mn, S)
Obtención de “acero al carbono”
Reducción del También
contenido de contiene otras
carbono impurezas
Añadir elementos de aleación (Cr, Ni, Mn, V, Mo,W) que confieran al
acero
las propiedades deseadas.

17. Convertidor Bessemer
La idea de Bessemer era simple: eliminar
impurezas del arrabio líquido y reducir su
contenido de carbono mediante la inyección de
aire en un "convertidor" de arrabio en acero. Así,
el contenido de carbono se reduce del 5% a
alrededor de un 0.5 % . Además el oxígeno
reacciona con impurezas produciendo escoria que
flota en la superficie del acero líquido. Como la
combinación del oxígeno con el carbono del
arrabio es una combustión que genera calor;
Bessemer sostenía que su proceso estaba exento
de costos por energía.
Convertidor de arrabio en acero inventado por
Henry Bessemer. Un flujo de aire se inyecta por la
parte inferior del horno para eliminar gran parte del
carbono y otras impurezas del arrabio por
oxidación. Este diseño fracasó inicialmente porque
el refractario era ácido .

18. Horno Siemens - Martin
Los hermanos Siemens, alemanes, y posteriormente los hermanos Martin, franceses,
dieron grandes pasos en el desarrollo de convertidores de arrabio en acero que antes de
terminar el siglo XIX ya habían superado la producción a los de Bessemer
A diferencia del convertidor Bessemer
donde soplaba aire por la parte inferior,
en el BOF se inyecta el oxígeno por una
lanza que entra por la parte superior. La
lanza se enfría con serpentines de agua
interiores para evitar que se funda.
Un chorro de oxígeno con polvo de
caliza, allí el arrabio es convertido en
acero en un BOF. El oxígeno
reacciona con el carbono del arrabio y
lo elimina en forma de bióxido (o
monóxido) de carbono. La caliza sirve
para eliminar impurezas, entre las
que destaca el fósforo.

19. Horno Eléctrico
El hierro esponja se convierte en
acero líquido en horno de arco
eléctrico, donde se lo funde, y
agrega chatarra, haciendo pasar
por ellos enormes cantidades de
corriente eléctrica. El acero fundido
se pasa a una olla, en ocasiones,
donde se hace el ajuste final de
aleación. Finalmente, se vacía en
moldes adecuados para el proceso
El horno de arco consta de posterior
una vasija recubierta con
refractarios donde se coloca
chatarra y/o hierro esponja,
que se funden con el paso de
una corriente eléctrica
introducida con electrodos de
grafito.

20. Del horno eléctrico, el acero
líquido se pasa a una olla
donde en ocasiones se pasa a
una máquina de colada
continua para producir barras
de acero de sección cuadrada
de 10 a 15 centímetros por lado
y de 6 a 8 metros de longitud,
llamadas palanquillas.
En el proceso de colada continua
se produce barras de sección
cuadrada (palanquillas) en un
molde, directamente a partir de
acero líquido. La colada continua
produce ahorro considerable de
trabajo y energía respecto a
procesos menos recientes.

21. Laminación
La laminación consiste en pasar un trozo de
metal maleable a través de un sistema de dos
rodillos. Al girar los rodillos aplanan al metal. A
veces los rodillos tienen acanalados que sirven
para conformar barras o perfiles en forma de T o
I, o alguna otra configuración.