El proceso siderúrgico

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  • 1. El proceso siderúrgico J.M.F.- Nov. 2011 1
  • 2. Fases del proceso1.- 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. J.M.F.- Nov. 2011 2
  • 3. 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 - J.M.F.- Nov. 2011 3
  • 4. 1.- Obtención del mineral de hierro (2)El primer tratamiento con el mineral de hierro consiste en separar la menade 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 porflotación. J.M.F.- Nov. 2011 4
  • 5. 2.- Obtención del coqueSe obtiene a partir de hullas grasas con menos del1% de azufre y menos del 8% de cenizas.El proceso de generación de coque consiste en laintroducción de carbón en un horno de la batería ydejarlo coquizando (calentando / quemando) duranteun tiempo entre 10-24 horas (dependiendo del tamañodel 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. J.M.F.- Nov. 2011 5
  • 6. 3.- Los fundentesoEl mineral de hierro contiene impurezas que hay que eliminar.oLas impurezas se concentran en una escoria que sobrenada en el metalfundido.oEl fundente siderúrgico consiste en piedra calizaoLas funciones del fundente son: Bajar el punto de fusión de la ganga, haciendo la escoria fluidificada Reaccionar 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. J.M.F.- Nov. 2011 6
  • 7. 4.- Obtención del arrabio (1) ALTO HORNO•Horno vertical, alto, ensanchado en elvientre, cuyo objetivo principal es producirarrabio líquido de composición constante.•Se producen: arrabio líquido, escorias ygas 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 industriascementeras 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. J.M.F.- Nov. 2011 7
  • 8. 4.- Obtención del arrabio (2)5.- El oxígeno y el coque producen el calornecesario 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 lapiquera de arrabio.7.- El arrabio se transporta a la acería mediantevagones-torpedo, que mantienen la temperatura deunos 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. J.M.F.- Nov. 2011 8
  • 9. 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 carbonoy a la eliminación de las impurezas que contiene.•Esto se lleva a cabo en un Convertidor LD: se basa en lainyección de oxígeno, que burbujea en el arrabio y reacciona conel carbono1.- Al llegar el vagón-torpedo, descarga el arrabio sobre unacuchara.2 Tras ello se procede a la desulfuración3.-La cuchara vuelca su contenido sobreel convertidor.4.- El arrabio y la chatarra se mezclanen el convertidor y se burbujeaoxígeno, que reacciona con elcarbono, el fósforo y el manganeso.5.- Tras 40-45 m. se vuelca la escoriaprimero y después el acero en la cuba J.M.F.- Nov. 2011 9
  • 10. 5.- Obtención del acero (2)Otros convertidores en desuso son: el horno de cubilote el horno Martin-Siemens el convertidor Bessemer.El horno eléctrico es muy empleadomodernamente. El calor se obtieneinterponiendo la chatarra que sobrenada enarrabio dentro de un arco eléctrico creado porun alto voltaje o bien por corrientes deinducción (campos magnéticos o de Foucault). -Volcado de arrabio en el Convertidor-A partir de aquí, empieza el proceso de refinodel acero. J.M.F.- Nov. 2011 10
  • 11. 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 acerosaleados (Cr, Ni), que confieren propiedades especiales a los aceros.Para producir acero sólido a partir del líquido se le somete a lacolada, 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 boquilla Por sifón: mediante el principio de vasos comunicantes. J.M.F.- Nov. 2011 11
  • 12. 6.- Colada del acero (2) COLADA CONTÍNUAEl acero proveniente de la cuchara decolada, es vertido en unos moldes sin fondo,llamados “lingoteras”, por donde fluye porgravedadA medida que desciende, solidifica primeropor 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 rodillosenderezadores.Posteriormente son pulverizadas conagua para solidificar el núcleoAl final se cortan según un oxicorte, y sedepositan en playas de enfriamiento. Nov. 2011 J.M.F.- 12
  • 13. 7.- Laminación del acero (1) LAMINACIÓN EN CALIENTELos desbastes o tochos se llevan aunos rodillos que se encargarán dereducir su sección y conformarlo a unasección determinada.Los conjuntos de rodillos vandisminuyendo su distancia entre ejes.Las barras se aplanan y seensanchan progresivamente.De acuerdo al perfil que tengan lascanaladuras en los rodillos lamina-dores, obtendremos productos dedistinto formato. J.M.F.- Nov. 2011 13
  • 14. 7.- Laminación del acero (2) J.M.F.- Nov. 2011 14
  • 15. 7.- Laminación del acero (3) LAMINACIÓN EN FRIOLas bobinas de chapasprovenientes del laminado encaliente, pasan por un decapadocon ácido sulfúrico para desprenderel óxido formado y un lavadoposterior, para ser introducidas enun tren laminador.Se reduce el espesornotablemente.Si el espesor es tan fino, senecesita un recocido deablandamiento y un templadoposterior. J.M.F.- Nov. 2011 15
  • 16. 7.- Laminación del acero (4)Conseguido esto, se rocían con aceite pulverizado bobinándolas ocortándolas en hojas. J.M.F.- Nov. 2011 16