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HISTORIA DE LA SIDERURGIA

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Jorge Verdejo Hernández

on 13 January 2016

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HISTORIA DE LA SIDERURGIA
El hierro es después del oxigeno, el silicio y el aluminio, el elemento mas abundante distribuido en la corteza terrestre. en el siglo XII a.c se construyeron los primeros hornos para el tratamiento de los minerales de hierro.
en el transcurso de los siglos, los procedimientos se han modificado y pueden distinguirse cuatro fases principales.
1. OBTENCIÓN DEL HIERRO A BAJA TEMPERATURA:
2. LOS PRIMEROS ALTOS HORNOS: EL ARRABIO.
4. LA MODERNA SIDERURGIA:
CLASIFICACIÓN DE LOS PRODUCTOS SIDERÚRGICOS
LA SIDERURGIA ACTUAL VISTA EN CONJUNTO:
Hasta el siglo XIV solo se conocía la operación por reducción directa del mineral por medio del carbón de madera. los medios rudimentarios para activar la combustión no permitían obtener una temperatura suficientemente elevada para fundir el metal. el hierro reducido se separaba del mineral bajo la forma de pequeños granos, algunas veces formando una escoria pastosa, resultado de la combinación de la ganga y el oxido de hierro.
mediante el martillo y la forja se eliminaba esta escoria, y los granos de hierro se aglomeraban y soldaban formando una masa compacta.
Desde el siglo XV se aumento la altura de los hornos. gracias al perfeccionamiento de los medios de insuflación, se llega a obtener diariamente 4 toneladas de un metal que cuela liquido del horno, lo que permite fundir en molde. esto es el arrabio o fundición de primera fusión.
3. LOS ACEROS:
En 1750 calentando el hierro y carbón de madera en un crisol, sometido a la acción de un hogar con coque incandescente, se obtuvo por fusión el primer acero homogéneo llamado " acero al crisol". en 1837 fue resuelto el problema de la captación de los gases salientes del tragante. también el afino del arrabio liquido, en el horno de reverbero, por el procedimiento del pudelado, sustituye el afino del arrabio solido a baja temperatura.
El calentamiento previo del aire a insuflar por los gases procedentes del alto horno, ha permitido rebajar el consumo del coque.
el arrabio se afina rápidamente en estado liquido, transformándose en acero liquido por los procedimientos Bessemer, Martín ácido, Thomas y Martín básico. la aparición del horno eléctrico (1900) permite el control riguroso de las reacciones durante el afino y permite garantizar la composición del acero.
al cabo de 50 años, diversos procedimientos han desaparecido: afino a baja temperatura, pudelado y acero al crisol.
5. PERSPECTIVAS PARAEL FUTURO:
La posibilidad de obtener temperaturas mas elevadas ha conducido a buscar métodos encaminados a obtener directamente el acero partiendo del mineral.
el nuevo procedimiento de obtención de acero 2 al oxigeno" ha abierto notables perspectivas de progreso a la siderurgia.
EL HIERRO:
(C%<0,05) La ferrita se conoce vulgarmente como hierro, es muy maleable, calentado a 900° y enfriado rápidamente adquiere temple.
EL ACERO:
(0,05<C%>1,7) es menos maleable que el hierro pero admite el temple. el constituyente característico del acero es la perlita( 0,85% C)
LA FUNDICION:
(1,7<C%>6,7)
FUNDICION BLANCA:
El carbono esta combinado o disuelto
FUNDICION GRIS:
Contiene carbono libre (grafito)
Los distintos tratamientos que llevan ala producción del acero ordinario, se basan en dos faces esenciales:
a) obtención del arrabio:

se introduce en el alto horno una mezcla (lecho de fusión) del mineral (óxidos de hierro), de combustible(coque) y el fundente. se insufla una corriente de aire caliente que origina con el coque oxido de carbono, que reduce al mineral, el hierro metal coexiste con la ganga solida. por combinación con el fundente, esta ganga pasa al estado de escoria, fusible hacia los 1300°C, bajo el efecto de tal temperatura, el hierro se combina con el carbono (disolviéndose una pequeña cantidad): se forma arrabio, con un contenido máximo de 94% de hierro.
arrabio y escorias en estado liquido se separan por orden de densidades.
b) fabricación del acero:
el acero se obtiene por afino del arrabio, en cuya operación se rebaja la proporción de carbono de 3,5% a menos del 1%. esta concentración consiste esencialmente en un conjunto de oxidaciones parciales producidas por:
acción de una corriente de aire que atraviesa la masa de arrabio liquido (afino por aire).
acción de un oxido de hierro (mineral o chatarra) en un horno de solera (afino por solera), o en el horno eléctrico (afino eléctrico)

las materia primas necesarias para la siderurgia son : los minerales (y chatarra), los combustibles, los fundentes y el aire.
MINERALES DE HIERRO:
1. OXIDOS DE HIERRO:
oxido magnético: (Fe3O4),
es el mas rico en estado de pureza (72% de hierro), la ganga, generalmente siliciosa, esta exenta de fósforo.
óxidos férricos anhidros (Fe2O3),
los mas importantes son el hierro oligisto ( cristalizado) y la hematites roja ( amorfa).
óxidos férricos hidratados,
son faciles de

reducir, pero su ganga contiene frecuentemente combinaciones fosfatadas o sulfuradas. pueden citarse:
la hematites parda
la limonita o mineral de marisma
la hematites oolica, que se encuentra en Baja - Normandia y que constituye el yacimiento de hierro mas importante del mundo.
El mineral de Lorena
2. CARBONATOS DE HIERRO:
a) hierro litoide o esferosiderita:

este mineral esta mezclado a veces con la hulla.
b) el hierro espático o siderosa:

fractura cristalina, a estos minerales pueden añadirse:
los óxidos ferricos,

resultado de la tostacion de piritas de la industria del ácido sulfúrico.
virutas,

residuos de fabricación, exceso de lingotes, chatarra, escorias del horno Martín.
minerales de manganeso
, destinados a aumentar la proporción de manganeso en estado de fusión para facilitar la obtención de la fundición blanca.
CHATARRA:
se usa como complemento del mineral de hierro.
COMBUSTIBLES:
El combustible introducido debe presentar una resistencia al aplastamiento muy elevada y una gran porosidad, además las temperaturas de 600 a 700°C no debe aglomerarse en masas pastosas que imposibilitarían el descenso del mineral.
FUNDENTES:
A los minerales silíceos se añade un fundente calcáreo (castina) y a los minerales calcareos un fundente arcilloso (erbue).
EL VIENTO:
Es el aire insuflado por presión dentro del alto horno. es llevado a una temperatura previa de 700 a 800°C y contiene siempre un poco de humedad.
en los ultimos tiempos se va extendiendo el empleo de aire oxigenado (30% de oxigeno)
DESCRIPCION SIMPLIFICADA DEL ALTO HORNO:
FUNCIONAMIENTO DE UN ALTO HORNO
Las cargas solidas, introducidas por el tragante, están compuestas de:
a) minerales
b) fundentes calcareos
c) coque
estas cargas descienden por su propio peso y sufren el efecto de una corriente de gas ascendente compuesto inicialmente de nitrógeno y oxido de carbono, producto de la oxidación del coque por el aire a nivel de las toberas. resulta que desde lo alto de la cuba hasta el etalaje se produce un conjunto complejo de reacciones, de entre las cuales la mas importante es la reducción de los óxidos de hierro y que finalmente dan por resultado la formación de :

a) el arrabio, solucion en estado liquido de carbono, silicio y manganeso en el hierro.
b) escorias, silicatos complejos de calcio, magnesio, aluminio y de hiero.
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