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El proceso siderúrgico

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Fases del proceso

1.- Obtención del mineral de hierro.2.- Obtención del carbón de coque.3.- Los fundentes.4.- Obtención del arrabio.5.- Obtención del acero.6.- Colada del acero

6.1 – Colada convencional.6.2 – Colada continua.

7.- Laminación del acero.7.1.- Laminación en caliente.7.2.- Laminación en frío.

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1.- Obtención del mineral de

hierro (1)Minerales que se aprovechan industrialmente:• Óxidos: Magnetita (Fe3O4), Hematíes (Fe2O3) – 70% Fe• Carbonatos: Siderita (FeCO3) – 48% Fe

- Minerales de hierro, donde se aprecian las impurezas -

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1.- Obtención del mineral de

hierro (2)

El primer tratamiento con el mineral de hierro consiste en separar la mena de la ganga.

• Mena: mineral de hierro, aunque aún presente impurezas• Ganga: parte despreciable (tierras, rocas, cal, sílice…)

Se lleva a cabo por trituración y posterior separación magnética o por flotación.

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2.- Obtención del coque

Se obtiene a partir de hullas grasas con menos del 1% de azufre y menos del 8% de cenizas.

El proceso de generación de coque consiste en la introducción de carbón en un horno de la batería y dejarlo coquizando (calentando / quemando) durante un tiempo entre 10-24 horas (dependiendo del tamaño del horno).

La misión del coque en el proceso siderúrgico es: Producir, por combustión, el calor necesario para

las reacciones químicas de reducción del hierro (eliminación del oxígeno), así como fundir la mena dentro del horno.

Producir un gas reductor (CO) que transforma los óxidos en arrabio.

Dar permeabilidad a la carga del alto horno.

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3.- Los fundentes

oEl mineral de hierro contiene impurezas que hay que eliminar.

oLas impurezas se concentran en una escoria que sobrenada en el metal fundido.

oEl fundente siderúrgico consiste en piedra caliza

oLas funciones del fundente son:

Bajar el punto de fusión de la ganga, haciendo la escoria fluidificadaReaccionar químicamente con las impurezas de la mena (líquida)

dentro del alto horno.Arrastrar la escoria hasta la parte inferior del horno, sobrenadando al

arrabio, para separarse posteriormente.

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4.- Obtención del arrabio (1)

ALTO HORNO•Horno vertical, alto, ensanchado en el vientre, cuyo objetivo principal es producir arrabio líquido de composición constante.•Se producen: arrabio líquido, escorias y gas de alto horno•El arrabio obtenido está compuesto del 4% C y contiene impurezas de Si, S,P y Mn.•Las escorias se aprovechan en industrias cementeras y como abono agroquímico.1. Carga al horno de las tres materias

primas.2. Por medio de toberas se inyecta al

horno aire a 1150º C.3. En contacto con el coque, forma el

monóxido de carbono (CO).

4.- Al ascender, el CO reduce el hierro, eliminando el oxígeno y forma CO2.

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4.- Obtención del arrabio (2)

5.- El oxígeno y el coque producen el calor necesario para que el mineral de hierro se funda.

Tanto la carga como el sangrado son discontinuos, realizándose cada dos horas aproximadamente.

6.- Hay dos orificios al fondo: la escoriera y la piquera de arrabio.

7.- El arrabio se transporta a la acería mediante vagones-torpedo, que mantienen la temperatura de unos 1500ºC.

Este arrabio (hierro colado) aún contiene impurezas como Si, S, P y Mn.

8.- La producción diaria de un alto horno oscila entre 1.500 Tm y 10.000 Tm.

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5.- Obtención del acero (1)

•Dos materias primas: el arrabio y la chatarra de acero•El arrabio se somete a una reducción del porcentaje de carbono y a la eliminación de las impurezas que contiene. •Esto se lleva a cabo en un Convertidor LD: se basa en la inyección de oxígeno, que burbujea en el arrabio y reacciona con el carbono 1.- Al llegar el vagón-torpedo, descarga el arrabio sobre una cuchara.2 Tras ello se procede a la desulfuración3.-La cuchara vuelca su contenido sobre el convertidor.4.- El arrabio y la chatarra se mezclan en el convertidor y se burbujea oxígeno, que reacciona con el carbono, el fósforo y el manganeso.5.- Tras 40-45 m. se vuelca la escoria primero y después el acero en la cuba

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5.- Obtención del acero (2)

-Volcado de arrabio en el Convertidor-

Otros convertidores en desuso son: el horno de cubilote el horno Martin-Siemens el convertidor Bessemer.

El horno eléctrico es muy empleado modernamente. El calor se obtiene interponiendo la chatarra que sobrenada en arrabio dentro de un arco eléctrico creado por un alto voltaje o bien por corrientes de inducción (campos magnéticos o de Foucault).

A partir de aquí, empieza el proceso de refino del acero.

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6.- Colada del acero (1)

Al acero líquido que procede del convertidor se le puede reducir el %C inyectando oxígeno puro.

También se pueden añadir otros elementos para formar aceros aleados (Cr, Ni), que confieren propiedades especiales a los aceros.

Para producir acero sólido a partir del líquido se le somete a la colada, que puede ser convencional o continua.

La colada convencional se puede realizar por dos métodos.Verter el acero sobre moldes o preformas Colar el acero sobre moldes prismáticos llamados lingoteras, para su posterior trabajo en laminación.

En este último caso, la colada puede ser:Directa: por arriba, se carga un chorro de acero por la boquillaPor sifón: mediante el principio de vasos comunicantes.

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6.- Colada del acero (2)

COLADA CONTÍNUAEl acero proveniente de la cuchara de colada, es vertido en unos moldes sin fondo, llamados “lingoteras”, por donde fluye por gravedadA medida que desciende, solidifica primero por fuera, tomando la forma del molde.Estos moldes pueden ser:

Blooms, de sección rectangular.Slabs, de 250mm de grosor y 6 m de largo.

Las barras emergen en forma curva, debiendo ser enderezadas por rodillos enderezadores.Posteriormente son pulverizadas con agua para solidificar el núcleo Al final se cortan según un oxicorte, y se depositan en playas de enfriamiento.

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7.- Laminación del acero (1)

LAMINACIÓN EN CALIENTE

Los desbastes o tochos se llevan a unos rodillos que se encargarán de reducir su sección y conformarlo a una sección determinada.

Los conjuntos de rodillos van disminuyendo su distancia entre ejes.

Las barras se aplanan y se ensanchan progresivamente.

De acuerdo al perfil que tengan las canaladuras en los rodillos lamina-dores, obtendremos productos de distinto formato.

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7.- Laminación del acero (2)

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7.- Laminación del acero (3)

LAMINACIÓN EN FRIO

Las bobinas de chapas provenientes del laminado en caliente, pasan por un decapado con ácido sulfúrico para desprender el óxido formado y un lavado posterior, para ser introducidas en un tren laminador.Se reduce el espesor notablemente.Si el espesor es tan fino, se necesita un recocido de ablandamiento y un templado posterior.

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7.- Laminación del acero (4)

Conseguido esto, se rocían con aceite pulverizado bobinándolas o cortándolas en hojas.