Primera Unidad de Procesos

8/2/2019 Primera Unidad de Procesos

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1.-PROCESO DE OBTENCIÓN DEL

HIERRO Y DEL ACERO

Eliana Elizabeth Suchiapa Solís

PROCESOS DE FABRICACIÓN



1.1 Proceso tecnológico de laobtención del hierro

O El hierro (Fe) es un elemento químico denúmero atómico 26 situado en el grupo 8 de latabla periódica de los elementos.

O Es el segundo metal más abundante en lacorteza terrestre y es el cuarto de todos loselementos. Además, es el principal metal quecompone la Tierra h asta con un 70%.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/ad/Iron_electrolytic_and_1cm3_cube.jpg

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/03/Fe,26.jpg



Principales minerales de losque se extrae el hierro:

Hematita (mena roja) 70% de hierro

Magnetita (mena negra) 72.4% de hierro

Siderita (mena café pobre) 48.3% de hierro

Limonita (mena café) 60-65% de hierro

Para la obtención del hierro son necesarios 3 elementos:fundamentales:• Mineral de hierro• Coque• Piedra caliza



O Los tres elementos se extraen de minas yson transportados y preparados antes deque se introduzcan al sistema en el que seproducirá el arrabio.

O

A la caliza, el coque y el mineral de hierrose les prepara antes de introducirse al altohorno para que tengan la calidad, eltamaño y la temperatura adecuada, estose logra por medio del lavado, triturado ycribado de los tres materiales.



1.2 Funcionamiento y

productos obtenidosO El hierro es el metal más usado, con el 95% en pesode la producción de metal.

O El hierro puro no permite muchas aplicaciones, perose utilizar su potencial magnético.

O El hierro tiene su gran aplicación para formar losproductos siderúrgicos, utilizando éste comoelemento matriz para alojar otros elementos aleantestanto metálicos como no metálicos, que confierendistintas propiedades al material.

O Se considera que una aleación de hierro es acero sicontiene menos de un 2,1% de carbono; si elporcentaje es mayor, recibe el nombre de fundición.



PRINCIPALES PRODUCTORES DEHIERRO



DATO CURIOSO

O La torre Eiffel, inaugurada en París en 1889, se

construyó con más de 7 000 toneladas de hierroforjado. Como el acero todavía era muy caro, losconstructores Forges y Mendel optaron por elhierro forjado.



1.3 Afino del aceroO El acero es una aleación de hierro y

carbono, donde el carbono no supera el2.1% en peso de la composición de laaleación.

O Porcentajes mayores a que el 2.0% decarbono dan lugar a las fundiciones(quebradizas y no se pueden forjar).



O El acero se obtiene a partir de dosmaterias primas fundamentales: el arrabio

obtenido en horno alto y la chatarra.O La fabricación del acero en síntesis se

realiza eliminando las impurezas delarrabio y añadiendo las cantidadesconvencionales de Mg, Si y de losdistintos elementos de aleación.



1.4 Procesos tecnológicos para la

obtención del acero BOF, hornoeléctrico, convertidores Bessemer y

Thomas



BOF

O Mediante un chorro de oxígeno con polvo de piedracaliza el arrabio es convertido en acero en un BOF, Eloxígeno reacciona con el carbono del arrabio y loelimina en forma de bióxido (o monóxido) de carbono.La caliza sirve para eliminar impurezas, entre las quedestaca el fósforo.



O Originalmente el proceso BOF fue desarrollado enAustria para convertir arrabio con bajo contenido defósforo (alrededor del O.3%). Luego la técnica seextendió, para arrabios de alto fósforo mediante la

adición al chorro de oxígeno de polvo de piedracaliza. Entonces se logró la producción de acero conarrabio de contenidos de fósforo tan altos quellegaban incluso al 2%.

O Una de las grandes ventajas que desde un principiose observó en los convertidores BOF fue sucapacidad para aceptar hasta un 20% de "chatarra

junto con la carga de arrabio líquido.



Horno Eléctrico

O

El horno de arco consta de una vasija recubierta conrefractarios donde se coloca chatarra y/o hierroesponja, que se funden con el paso de una corrienteeléctrica introducida con electrodos de grafito.



O El hierro esponja se convierte en acerolíquido en un horno de arco eléctrico. El

horno eléctrico funde al hierro esponja, y ala chatarra que usualmente se agrega,haciendo pasar por ellos enormescantidades de corriente eléctrica. El acerofundido se pasa a una olla donde, enocasiones, se hace el ajuste final de laaleación. Finalmente, el acero se vacía enmoldes adecuados a cada proceso defabricación posterior.



Convertidores Bessemer

O

Convertidor de arrabio en acero inventado por Henry Bessemer. Un flujo de aire seinyecta por la parte inferior del horno para que elimine gran parte del carbono y otrasimpurezas del arrabio por oxidación. Este diseño fracasó inicialmente porque elrefractario que cubría las paredes del horno era de tipo «acido».



O Los convertidoresThomas-Bessemer

permiten obtener acerodel hierro fundido. El

proceso consiste

básicamente en inyectaraire al hierro fundido

para desencadenar unproceso de oxidación

que elimina lasimpurezas.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7c/Bessemer_Converter_Sheffield.jpg



1.5 Clasificación y aplicacióndel acero

O El acero se clasifica en cinco grupos principales:O Aceros al carbono

O (90%) Estos aceros contienen una cantidad

diversa de carbono, menos un 1.65% demanganeso, un 0.6% de silicio y un 0.06 de cobre.O Con este tipo de acero se fabrican máquinas,

carrocerías de automóvil, estructuras deconstrucción, etc.



O Aceros aleados:

Están compuestos por una proporcióndeterminada de vanadio, molibdeno y otroselementos; además de cantidades mayoresde manganeso, silicio y cobre que los acerosal carbono. Se emplean para fabricarengranes, ejes, cuchillos, etc.



O Aceros de baja aleación ultrarresistentesEs la familia de aceros mas reciente de las cinco. Estosaceros son más baratos que los aceros convencionalesdebido a que contienen menor cantidad de materialescostosos de aleación.Este material se emplea para la fabricación de bagonesporque al ser más resistente, sus paredes son másdelgadas, con lo que la capacidad de carga es mayor.Además, al pesar menos, también se pueden cargar conun mayor peso. También se emplea para la fabricaciónde estructuras de edificios.



O Aceros inoxidablesEstos aceros contienen cromo, níquel, y otroselementos de aleación que los mantiene brillantes yresistentes a la oxidación. Algunos aceros inoxidablesson muy duros y otros muy resistentes.



O Debido a su brillo, los arquitectos lo emplean mucho

con fines decorativos. También se emplean muchopara tuberías, depósitos de petróleo y productosquímicos por su resistencia a la oxidación y para lafabricación de instrumentos quirúrgicos o sustituciónde huesos porque resiste a la acción de los fluidos

corporales. Además se usa para la fabricación de útilesde cocina, como pucheros, gracias a que no oscurecealimentos y es fácil de limpiar.



O Aceros de herramientas

Estos aceros se emplean para fabricar herramientasy cabezales de corte modelado de máquinas.Contiene wolframio, molibdeno y otros elementosde aleación que le proporcionan una alta

resistencia, dureza y durabilidad.

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