descripción básica del proceso de obtención del acero

9. Materias Primas
Esta etapa incluye la descarga, clasificación, pesaje y almacenamiento
de las materias primas.
Mineral de hierrro,
Carbones metalúrgicos y
Caliza.
Carbones Metalúrgicos: Que se
convierte en Coque, se importa desde
países como Australia, Canadá y
Estados Unidos.
Mineral de Hierro: Pellets desde
Huasco y Los Colorados (III Región) y
Granzas producidos en Mina El
Romeral (IV Región)
Caliza: Esta materia prima se extrae
desde Isla Guarello.

10. Los materiales básicos empleados en el proceso de obtención del acero
son Mineral de Hierro, Coque y Caliza.
Mineral de Hierro
Se utilizan 2 tipos de Minerales de Hierro, las Granzas y los Pellets
Básicos, ambos producidos íntegramente por CMP, empresa del Grupo
CAP.
Granzas Pellet

11. La mezcla de carbones metalúrgicos se somete a un proceso de destilación
seca que lo transforma en coque metalúrgico.
Este proceso se realiza en la Planta de Coque, que en el caso de CSH cuenta
con 58 hornos.
La coquificarían del carbón mineral deja, como subproducto, gas de alto poder
calorífico, que es utilizado como combustible en los diversos procesos de la
industria.
Carbón Coque

12. La caliza se extrae de la Mina Guarello, pertenenciente a CSH,
empresa CAP.
Caliza

13. El coque se quema como combustible para calentar el horno, y al arder
libera monóxido de carbono, que se combina con los óxidos de hierro
del mineral y los reduce a hierro metálico.
La caliza de la carga del horno se emplea como fuente adicional de
monóxido de carbono y como sustancia fundente.
Este material se combina con la sílice presente en el mineral (que no se
funde a las temperaturas del horno) para formar silicato de calcio.
El silicato de calcio y otras impurezas forman una escoria que flota
sobre el metal fundido en la parte inferior del horno.

19. El arrabio producido en los altos hornos tiene la siguiente composición: un
92% de hierro, un 3 o 4% de carbono, entre 0,5 y 3% de silicio, del 0,25% al
2,5% de manganeso, del 0,04 al 2% de fósforo y algunas partículas de
azufre.
El Alto Horno es virtualmente una planta química que reduce continuamente
el hierro del mineral.
Químicamente desprende el oxígeno del óxido de hierro existente en el
mineral para liberar el hierro.
Está formado por una cápsula cilíndrica de acero forrada con un material
no metálico y resistente al calor, como ladrillos refractarios y placas
refrigerantes.
La parte inferior del horno está dotada de varias aberturas tubulares
llamadas toberas, por donde se fuerza el paso del aire.
Cerca del fondo se encuentra un orificio por el que fluye el arrabio
cuando se sangra (o vacía) el alto horno.

20. Encima de ese orificio, pero debajo de las toberas, hay otro agujero para
retirar la escoria.
La parte superior del horno, cuya altura es de unos 30 m, contiene
respiraderos para los gases de escape, y un par de tolvas redondas,
cerradas por válvulas en forma de campana, por las que se introduce la
carga en el horno.

23. Carga típica en Alto Horno de CSH
Componentes kg/t kg/carga
Mineral de Hierro 490 9.600
Pellets 995 19.600
Chatarra 15 300
Mineral de Mn 22 450
Caliza 112 2.300
Cuarzo 12 250
Coque 451 9.200
Petróleo + Alquitrán 44 899
Aire Insuflado 1.530 m3/min
Temperatura Aire Insuflado 1.030ºC

24. El aire, que ha sido precalentado hasta los 1.030ºC aproximadamente, es
forzado dentro de la base del horno para quemar el coque. El coque en
combustión genera el intenso calor requerido para fundir el mineral y
produce los gases necesarios para separar el hierro del mineral.
La escoria que flota sobre el metal fundido se retira una vez cada dos
horas, y el arrabio se sangra cinco veces al día.
Cada cinco o seis horas, se cuelan desde la parte interior del horno hacia
una olla de colada o a un carro de metal caliente, entre 150 a 375
toneladas de arrabio.

26. El arrabio recién producido contiene demasiado carbono y demasiadas
impurezas para ser provechoso.
La fabricación del acero a partir del arrabio implica no sólo la remoción del
carbono para llevarlo al nivel deseado, sino también la remoción o reducción
de las impurezas que contiene.
Se pueden emplear varios procesos de fabricación de acero para purificar
o refinar el arrabio; es decir, para remover sus impurezas. Cada uno de
ellos incluye el proceso básico de oxidación.

27. OBTENCIÓN DEL ACERO
Para la fabricación del acero la materia prima es el arrabio líquido.
El afino hace bajar el contenido del carbono de 3 % 4,5 % a
menos de 1,5 y elimina las impurezas de Si, Mn y P.
Una composición promedio de un arrabio contiene :
Carbono C 3.60 %
Silicio Si 2.20 %
Manganeso Mn 0.70 %
Fósforo P 0.50 %
Azufre S 0.12 %
El arrabio tiene las características de resistencia siguientes:
Resistencia a tracción 15 + 35 kg./ mm2
Resistencia a compresión 45 % 90 kg./mm2

28. La obtención del acero es un proceso de purificación del arrabio que
consiste principalmente en una refinación (afino) por oxidación.
La oxidación puede lograrse por el oxígeno del aire o por el
agregado de elementos oxidables como el óxido de hierro.
El carbono se oxida transformándose en CO y CO2 y escapa en
forma de gas
El silicio, el manganeso y el fósforo forman óxidos que se separan con
la escoria.
El azufre no toma parte en el afino (ha sido bajado en algunos casos
hasta 0.05 % : eliminándolo parte en el horno alto )

29. OBTENCIÓN DE ACEROS POR CONVERTIDOR:
Consiste en la
descarburación de la
fundición que sale del horno
alto (arrabio líquido)
quemando el carbono con el
oxigeno del aire.
La operación se lleva a cabo
sin en necesidad de emplear
combustibles, mediante un
aparato llamado convertidor.

30. El horno se carga por la boca con arrabio líquido y el aire que
atraviesa la masa metálica produce la refinación por oxidación de
ésta.
Ladrillos
refractarios
( 40 a 50
cm).
Chapa de 20 a 25 mm
placa refractaria con 100 a 200
agujeros o toberas de 10 mm
de diámetro
caja de viento
presión ( 1,5 2,5 kg./cm2 ).

31. No necesita combustible porque el calor necesario para mantener la masa
metálica en estado líquido es proporcionado por las reacciones químicas que
se producen.
En este proceso se oxidan el hierro, el silicio y el manganeso con formación
de escorias que flotan; a continuación se quema el carbono que se manifiesta
con la salida de intensas llamas por la boca del convertidor.
Al final de esta etapa se ha ha reducido el carbono a 0.03 %
Al terminar el proceso de refinación que dura de 15 a 20 minutos el material
líquido se vierte en cucharas y después en lingoteras.
El proceso de refinación por convertidor es muy económico y permite
operaciones muy rápidas.
La calidad del acero no es, por el contrario , suficiente para muchas
aplicaciones debido principalmente a que la rapidez del proceso no
permite controlarlo correctamente no pudiéndose mantener mucho
tiempo el material líquido por el peligro de su enfriamiento.

32. Cuando se piden aceros de calidad los productos del convertidor vienen
sometidos a otro afino (horno Martin- Siemens, horno de crisoles y hornos
eléctricos).
Al proceso Bessemer se le denomina ácido y se aplica cuando el arrabio
es rico de silicio ( Si > 2 % ) y pobre de fósforo ( P< 0.08 % )
Al proceso Thomas se la denomina básico y se aplica cuando el arrabio
contiene poco silicio y mucho fósforo hasta 2,4 % .
Los convertidores tienen una capacidad de 10 a 20 t. de arrabio líquido.

33. Extrusión del perfil

34. Hornos eléctricos para la fabricación de acero
Tienen la ventaja del calentamiento rapidísimo y de consentir elevadas temperaturas.
Existen 2 tipos de hornos
electricos.
•Hornos de arco voltaico
•Hornos de inducción
El horno eléctrico es
particularmente apto para la
fabricación de aceros especiales
partiendo de un acero ya afinado.
El horno eléctrico presenta las ventajas que el acero no se contamina
no por el aire ni por el combustible además puede calentarse
rápidamente alcanzando altas temperaturas fácilmente regulables
cuando se necesite.

36. Proceso de
Fabricación
Procesos de laminado en caliente
• Laminado en caliente tradicional.
• Laminación controlada.
– Laminado de normalización (N)
– Laminación termomecánica
controlada
• Enfriamiento acelerado
• Temple y autorrevenido

55. IDENTIFICACIÓN DEL ACERO
En el sistema AISI-SAE, los aceros se clasifican con cuatro dígitos.

56. DESIGNACIÓN TIPO
10XX Aceros ordinarios al carbón
11XX Aceros al carbono resulfurados de fácil maquinado
13XX Aceros con 1,75%DE Mn (1,5-2%)
15XX Aceros al Manganeso(1-1,65%)
23XX Aceros al Ni 3,5%Ni (3,25 – 3,75%)
25XX Aceros al Ni, 5% de Ni (4,75- 5,25%)
31XX Aceros al Ni-Cr, 1,25%Ni y 0,65%Cr
33XX Aceros al Ni-Cr, 3,5&Ni y 1,60%Cr.
40XX Aceros al Molibdeno, 0,25%Mo
41XX Aceros al Cr(0,4-1,2), Mo(0,08-0,25%
43XX Aceros al Ni-Cr-Mo(1,8%Ni,0,65%Cr,0,25%Mo)
44XX Acero al Mo (0,4-0,53%)

60. BRONCE
El bronce es una aleación metálica versátil y tiene base en el cobre
y proporciones variables de otros elementos como estaño (Sn),
Zinc (Zn), chumbo (Pb) y fósforo (P).
Algunas de sus características son:
 Alta resistencia mecánica;
 Alta ductilidad;
 Alta resistencia al desgaste;
 Alta resistencia a la corrosión;

61. Uno de los factores que vuelve esa materia-prima tan esencial para la
industria es la alta resistencia al desgaste por fricción, por ello el bronce
es un material muy usado en cojinetes, engranajes y piezas
relacionadas.