El documento describe los principales materiales para producir acero, incluyendo mineral de hierro, coque y chatarra. Explica procesos como el alto horno, horno Bessemer, horno básico de oxígeno, horno de hogar abierto y horno de arco eléctrico. También describe métodos como la colada continua y convencional para producir acero en diferentes formas.

1. Obtención del acero
Escuela de Educación Técnica
Nº1 La Unión, Ezeiza
Alumno: Mauro Adlerfligel
Prof.: Juan Luis Musumeci

2. Obtención del acero

3. Principales Materias Primas para
obtención del acero
Mineral de hierro:
El principal mineral de hierro es la hematita, el cual cuando es puro contiene 70% hierro.
Cuando este oxido de hierro contiene agua se denomina limonita, y contiene 60% de hierro
cuando es puro. La magnetita se halla con menos abundancia. La siderita se a empleado
como mineral, pero debido a su pequeño contenido en hierro no se emplea con frecuencia en
la actualidad.
Las impurezas mas corriente del mineral de hierro son con sílice, titanio y fósforo. Los
minerales que contienen las cantidades más pequeñas de estas impurezas son los que
tienen mas valor.
Una gran cantidad de sílice y titanio resulta perjudicial
porque requiere cantidades extras de fundentes
para escorificarlos en el horno alto,
mientras que el fósforo y el azufre son perjudiciales
debido a su efecto nocivo sobre el hierro y acero.
Los minerales de hierro suecos están casi enteramente
extensos de fósforos y azufre,
lo cual explica la fama de los aceros y hierro suecos
por su gran pureza.
El mineral de estos depósitos naturales es hematita
y contiene un 68% de hierro.
La mayor parte del mineral de este distrito se presenta
tan cerca de la superficie
que puede extraer económicamente a cielo abierto.
.
Mineral
de hierro

4. Principales Materias Primas para la
obtención del acero.
Coque:
El calor requerido para fundir el mineral en los hornos altos se
obtienen de la combustión del coque. El coque es el residuo que
queda después de calentar ciertos carbones en ausencia de aire.
Es un material duro quebradizo y poroso, que contiene de 85% a 90%
de carbono, junto con alto de cenizas, azufre y fósforo. La
resistencia mecánica, fragilidad e impurezas del coque dependen del
carbón empleado y del método de fabricación utilizado.
Existen dos maneras de hacer coque. En el procedimiento antiguo, en el
cual las materias volátiles se destruían, se fabricaban en hornos de
mufla sin aprovechar los subproductos destilados. En el proceso
moderno se fabrica en retortas y se obtienen al mismo tiempo de los
productos destilados muchos subproductos, tales como brea,
amoniaco y benzol.
Coque

5. Principales Materias para obtener el
acero
Chatarra:
Solo los metales pueden ser utilizados varias veces. Otros
materiales, tales como la madera, vidrio y hormigón constituyen
u escombro cuándo han perdido su utilidad. En cambio, os
metales procedentes de estructuras inservibles, tales como
calderas, puentes, buques, automóviles, etc., se convierten en
chatarra aprovechable.
La necesidad de chatarras en la fabricación de metales y
aleaciones férricos y no férricos es unos de los principales
problemas que se le presentan al fabricante, particularmente en
la industria del acero, en la que se necesitan grandes
cantidades de chatarras clasificadas. Durante los periodos
ordinarios de productividad no es seria la dificultad de obtener
chatarra de buena calidad en suficiente cantidad; no obstante,
constituye un factor importante en el funcionamiento cotidiano
de una acería

6. Principales Materias Primas para la
obtención del acero.
La mayor parte de la chatarra llega como subproducto de los
procesos de manipulación de metal, o bien de material
anticuado, o pérdidas y producto de metal considerados
como inútiles, comprendidos entre pequeñas piezas y
acorazados.
La chatarra requiere una clasificación apropiada con
el fin de que resulten satisfactoria. La clasificación
comprende la separación por tamaños, forma,
clasificación de composición, etc; así como la separación
completa de los metales no férricos y férricos,
separación de los aceros aleados de los aceros al
carbono, y la clasificación de calidades y composición de
aceros aleados, esto es, al cromo tungsteno, etc.

7. Proceso productivo
Para producir 1000 toneladas de arrabio, se
necesitan 2000 toneladas de mineral de
hierro, 800 toneladas de coque, 500
toneladas de piedra caliza y 4000 toneladas
de aire caliente.
Con la inyección de aire caliente a 550°C, se
reduce el consumo de coque en un 70%.
Los sangrados del horno se hacen cada 5 o 6
horas, y por cada tonelada de hierro se
produce 1/2 de escoria.

8. Altos Hornos
 En general los altos hornos tienen un
diámetro mayor a 8 m y llegan a tener una
altura superior de los 60 m. Están revestidos
de refractario de alta calidad.
Los altos hornos pueden producir entre 800
y 1600 toneladas de arrabio cada 24 h. La
caliza, el coque y el mineral de hierro se
introducen por la parte superior del horno por
medio de vagones que son volteados en una
tolva.

9. Altos Hornos

10. Procesos de producción de
hierro y acero

11. Horno Bessemer:
Es un horno en forma de pera que está
forrado con refractario de línea ácida o
básica. El convertidor se carga con chatarra
fría y se le vacía arrabio derretido,
posteriormente se le inyecta aire a alta
presión con lo que se eleva la temperatura
por arriba del punto de fusión del hierro,
haciendo que este hierva. Con lo anterior
las impurezas son eliminadas y se obtiene
acero de alta calidad. Este horno ha sido
substituido por el BOF, el que a
continuación se describe.

12. Horno Bessemer:

13. Horno Básico de Oxígeno (BOF)
 Es un horno muy parecido al Bessemer con la gran
diferencia que a este horno en lugar de inyectar aire a
presión se le inyecta oxígeno a presión, con lo que se eleva
mucho más la temperatura que en el Bessemer y en un
tiempo muy reducido. El nombre del horno se debe a que
tiene un recubrimiento de refractario de la línea básica y a
la inyección del oxígeno. La carga del horno está constituida
por 75% de arrabio procedente del alto horno y el resto es
chatarra y cal. La temperatura de operación del horno es
superior a los 1650°C y es considerado como el sistema
más eficiente para la producción de acero de alta calidad.
Este horno fue inventado por Sir Henrry Bessemer a
mediados de 1800, sólo que como en esa época la
producción del oxígeno era cara se inició con la inyección de
aire, con lo que surgió el convertidor Bessemer, el que ya
fue descrito.

14. Horno Básico de Oxígeno (BOF)

15. Horno de Hogar Abierto o Crisol
 Un horno de este tipo puede contener entre 10 y 540
toneladas de metal en su interior. Tiene un fondo poco
profundo y la flama da directamente sobre la carga, por lo
que es considerado como un horno de reverbero. Su
combustible puede ser gas, brea o petróleo, por lo regular
estos hornos tienen chimeneas laterales las que además de
expulsar los gases sirven para calentar al aire y al
combustible, por lo que se consideran como hornos
regenerativos.
Los recubrimientos de los hornos de hogar abrierto por lo
regular son de línea básica sin embargo existen también los
de línea ácida ((ladrillos con sílice y paredes de arcilla). Las
ventajas de una línea básica de refractario, sobre una ácida
son que con la primera se pueden controlar o eliminar el
fósforo, el azufre, el silicio, el magnesio y el carbono y con
la línea ácida sólo se puede controlar al carbono. El costo de
la línea básica es mayor que el de la ácida.

16. Horno de Hogar Abierto o Crisol

17. Horno de Arco Eléctrico
 Existen hornos de arco eléctrico que pueden contener hasta
270 toneladas de material fundido. Para fundir 115
toneladas se requieren aproximadamente tres horas y
50,000 kwh de potencia. También en estos hornos se
inyecta oxígeno puro por medio de una lanza.
Los hornos de arco eléctrico funcionan con tres electrodos
de grafito los que pueden llegar a tener 760mm de diámetro
y longitud de hasta 12m. La mayoría de los hornos operan a
40v y la corriente eléctrica es de 12,000 A.
Estos equipos tienen un crisol o cuerpo de placa de acero
forrado con refractario y su bóveda es de refractario
también sostenida por un cincho de acero, por lo regular
enfriado con agua. Para la carga del horno los electrodos y
la bóveda se mueven dejando descubierto al crisol, en el
que se deposita la carga por medio de una grúa viajera.
Estos equipos son los más utilizados en industrias de
tamaño mediano y pequeño, en donde la producción del
acero es para un fin determinado, como varilla corrugada,
aleaciones especiales, etc.

18. Horno de arco eléctrico

19. Colada Contínua
 Cuando se requiere un material de sección constante y en
grandes cantidades se puede utilizar el método de la colada
continua, el cuan consiste en colocar un molde con la forma
que se requiere debajo de un crisol, el que con una válvula
puede ir dosificando material fundido al molde. Por
gravedad el material fundido pasa por el molde, el que está
enfriado por un sistema de agua, al pasar el material
fundido por le molde frío se convierte en pastoso y adquiere
la forma del molde. Posteriormente el material es
conformado con una serie de rodillos que al mismo tiempo
lo arrastran hacia la parte exterior del sistema. Una vez
conformado el material con la forma necesaria y con la
longitud adecuada el material se corta y almacena. Por este
medio se pueden fabricar perfiles, varillas y barras de
diferentes secciones y láminas o placas de varios calibres y
longitudes. La colada continua es un proceso muy eficaz y
efectivo para la fabricación de varios tipos de materiales de
uso comercial

20. Colada Continua

21. Colada Convencional
 Los moldes se hacen apisonando arenas apropiadas
sobre un modelo colocado en el interior de una caja.
La caja consiste simplemente en un recipiente
formado por dos o mas elementos, que permite sacar
el modelo.
El modelo se retira y el
espacio por él ocupado se
llena con el metal fundido.
Los modelos pueden ser de
madera o metálicos; son
reproducciones exactas de
las piezas que se trata de
fabricar, exceptuando que
son ligeramente más
grandes para compensar la
contracción del metal
durante su enfriamiento.