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Procesos para la obtención del hierro y el acero

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by

Raul Leana

on 25 March 2014

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Transcript of Procesos para la obtención del hierro y el acero

Procesos para la obtención del hierro y el acero
El equipo 7 agradece su atención prestada.
Materiales
No Ferrosos
Ferrosos
Clasificación
Clasificación
Materia prima
Arrabio:
Tiene algunas características como:
Hornos
de conversión
de refinación del acero
Hasta la próxima exposición.
¡EXITO!
Alto Horno
Producto del
Pesados
Ligeros
Ultraligeros
Hierro dulce
Densidad ≥ 5 g/cm³

Ejemplo: Estaño, Cobre, Zinc, Plomo, entre otros.
Densidad 2-5 g/cm³

Ejemplo: Aluminio y Titanio.
Densidad < 2 g/cm³

Ejemplo: Magnesio y Berilio.
Entre sus características no son dados a la atracción magnética (a excepción del níquel y el cobalto.
Es la materia prima más importante para todos los productos ferrosos, también conocido como hierro de primera fusión.

Dimensión:
8 m de diámetro y 60 m de altura.


Materia prima:
mineral de hierro (mena), coque y piedra caliza.

Combustible:
Aire caliente.


Producción:
Arrabio, entre 700 y 1600 Mg por cada 24 hrs.
Para producir 1000 Mg de arrabio se necesita:

2000 Mg de mena.
800 Mg de coque.
500 Mg de piedra caliza.
4000 Mg de aire caliente.
Aceros
Fundiciones
Carbono entre 2% - 6%.
Carbono entre 0.03% - 2%.
Carbono entre 0.01% - 0.03%

Escoria: 1 - 3%
Fundición gris (Hierro comercial ordinario)

Color:
Grisáceo.
Se encuentra:
Principalmente en forma de grafito escamoso.
Comprensión:
Alta.
Tensión:
140 – 415 MPa.
Ductilidad:
Baja.
Fundición blanca

Causa de su color:
Cementita (carburo) –constituyente más duro del hierro–
Se produce por:
Regulación del análisis,
Vaciado en moldes fríos
Usado en:
Ruedas para automóvil, rodillos para triturar granos y cachetes de trituradora.
HIERRO FUNDIDO:

Aleaciones:
hierro-carbono-silicio y pequeños porcentajes de otros elementos.

Todo hierro fundido contiene:
Hierro, carbono, silicio, manganeso, fósforo y azufre.

Ferrita (hierro puro):
Es muy blando tiene pocos usos industriales.
Hierro fundido moteado

Producto intermedio entre fundiciones gris y blanca.

Se obtiene en fundiciones en las que se han endurecido ciertas superficies que han de quedar sometidas al desgaste.
Hierro fundido maleable.

En su producción se utilizan diferentes hornos; cubilote, el de aire y el eléctrico.
Proceso dupex:
Es la utilización simultanea de horno de cubilote y de aire.
El recocido dura:
De 3 a 4 días de 815 a 1010 grados C.
Tensión:
Más o menos 380 MPa.
Alargamiento:
18 %.
Resistencia al impacto.
Buenas propiedades de mecanizado.
Se usa en la industria:
Ferroviaria, automotriz, tuberías e implementos agrícolas.
Hierro nodular.


De gran resistencia y ductilidad.
Contiene el carbono en forma de nódulos de grafito.
Se produce añadiéndole al hierro gris pequeñas cantidades de agentes que contengan magnesio.
El tiempo de recocido es menor que el del maleable.
Se utiliza en cigüeñales y diversas piezas de maquinas.
Resistencia a la corrosión.

Fácil de ser soldado.

Ductilidad: Alta.

Producción de tubos.
Producido a través de
Proceso de pudelado (a mano)

Se funde arrabio y chatarra en horno pequeño de reverbero (horno de pudelado) de 230 kg de capacidad.

Calentado con: Carbón, aceite o gas.
Proceso Aston

Se funde arrabio en un cubilote y se refina en un convertidor Bessemer.

Tiene:
Carbono: Menor 0.30%
Silicio: Alrededor 0.13%
Azufre: Menor 0.02%
Fósforo: Alrededor 0.18%
Manganeso: Menor 0.10%
Efectos químicos sobre el hierro fundido
Silicio

El silicio arriba de 3.25% actúa como endurecedor.
El promedio de perdida de silicio es alrededor de 10% del silicio total cargado en el cubilote.
Porcentajes de 13 - 17, tiene resistencia a los ácidos y a la corrosión.
Carbono

Arriba de 2.0% de carbono está en la región de los hierros fundidos.
3 - 4% de carbono está la fundición gris.
La formación de carbono grafítico, depende del enfriamiento lento y del contenido de silicio.
El carbono grafítico reduce la contracción y le dá al hierro propiedades de fácil mecanizado.
La resistencia y la dureza del hierro aumenta con el porcentaje de carbono.
Manganeso

Actúa como desoxidante, purificador; aumenta la fluidez, resistencia y dureza del hierro. Se elimina del metal con la escoria.

Se pierde de 10% - 20% en el proceso de fundición.
Azufre

Facilita la formación del carbono combinado.
El hierro adquiere azufre de la mena y también del coque, durante el proceso de fundición.
Fundido el hierro aumenta 0.03% de azufre. Para contrarrestar se debe aumentar ferromanganeso y hierro especular.

Fósforo

Aumenta la fluidez del metal fundido y reduce la temperatura de fusión.
Aumento al rededor de 0.02% en la fundición.
Forma esteadita (mezcla de hierro y fósforo, es duro, frágil y punto de fusión bajo. 0.50% 5% de fósforo.
Un dispositivo que permite generar calor y mantenerlo dentro de un cierto compartimento. De esta manera, pude cumplir con diversas funciones, como la fundición de minerales.
Una aleación cristalizada de hierro, carbono y otros varios elementos, que endurece cuando se le enfría bruscamente después de estar arriba de su temperatura crítica.
No contiene escoria y se puede moldear, laminar o forjar.
Carbono constituyente que: Aumenta dureza y resistencia.
Es común que se molde en forma de lingotes para después usarlo en fabricación de tubos, barras, laminas o formas estructurales.
Es:
a) Aceros al carbón.

• Bajo carbono (menos de 0.30%)
 Se emplea en Alambres, perfiles estructurales, y órganos de fijación de máquinas.
• Medio carbono (0.30 a0.70%)
 Se usa para partes que requieren alta resistencia y dureza moderada.
• Alto carbono (0.70 a 1.40%)
 Se aplican en herramientas de corte.
b) Aceros aleados.

• Baja aleación (los elementos suman menos del 8.00%)
• Alta aleación los elementos suman arriba de 8.00%)
Se clasifica en
Clasificación de Acero al carbono.

¿Que es 10XX?
• Los dos primeros dígitos-Aceros al carbono.
• Tercer y cuarto dígito-Contenido de carbono en centésimas de %.
•Lingotes de acero:
Se obtiene vaciando el metal en moldes
• Acero calmado:
Aceros arriba de 0.30% de carbono
o Los lingotes tienen un mínimo de segregación, estructura buena y cavidad grande en el centro.
• Acero tapado:
o Ligeramente o no desoxidado por el horno
o Acción de semiebullición en la coquilla
o Tienen buena superficie y poca o ninguna formación de tubos.
• Método plata – banda:
Puede convertir 300Mg de metal fundido a sólido en 45 min.
Horno de Oxígeno Básico (HBO)

• Combustible primario: Oxigeno

• Metal predominante: Arrabio (65-80%), chatarra (30%), cal.

• Producto: Acero.

Convertidor Bessemer

• Combustible primario: Aire
• Soplado inferior
• Carga de metal predominante: Arrabio fundido o hierro de cubilote fundido
• Producto: Materia prima para hierro forjado y acero.
• Se usa raramente en EUA.
De aire o de reverbero

• Combustible primario:
Carbón pulverizado, aceite.

• Metal predominante:
Arrabio sólido o fundido, chatarra.

• Producto:
Fundición gris, fundición blanca.
Horno de cubilote

Combustible primario:
Coque
Carga de metal:
Arrabio sólido y chatarra
Producto:
Hierro gris y nodular
Los colados de hierro se hacen volviendo a fundir chatarra junto con arrabio.
Materiales fundentes:
Piedra caliza, espato flúor, o cenizas de sosa.
Teóricamente se requieren:
5.78 m3 de aire con presión de 100 Kpa y 15.5 ºc para consumir 1 Kg de carbono.
Eléctrico

• Combustible primario:
Electricidad
•Metal predominante:
Chatarra de acero bien seleccionada.
• Atmósfera especial disponible:
Vacío o con gas inerte
• Producto:
Acero, hierro gris.
• No contamina la atmósfera como otros.
Horno de arco indirecto

• Electrodos arriba del metal

• Calentado por radiación
Horno de arco directo

• La corriente pasa por un electrodo sobre la carga o en baño de fundición que pasa a la parte posterior del otro electrodo
• Produce acero económicamente
Línea básica

• Hogar de grano de magnesita y paredes de ladrillo de magnesita y aluminio
• Produce cualquier grado de acero o aleación de acero
•Está muy generalizado, puede controlar el fósforo y reducir el azufre.
Línea ácida


• Hogar de grano de arcilla y paredes de ladrillos de sílice
• Produce bajo carbono, aceros de baja aleación
• Tener cuidado que la chatarra sea baja en fósforo y sulfuro
Pueden ser de:
Existe el tipo de
Horno de hogar abierto.

Combustible primario:
Gas natural, coque, gas de horno, carbón pulverizado y aceite.
Carga de metal:
Arrabio fundido, chatarra de acero o combinación de ambos.
Producto:
Acero .
Es regenerativo
.
El horno contiene de 9.9 a 540 Mg de metal en un deposito poco profundo que es calentado por una flama de gas, brea o aceite que pasa sobre la carga.
En general la carga consiste total mente de arrabio fundido o chatarra de acero.
Puede estar hecho de material:
Básico (90% son hornos de hogar básico)

Encontrar o eliminar fósforo, azufre, silicio, manganeso y carbono.

El hogar es forrado con magnesita.
Ácido.

Controlar o eliminar únicamente silicio, manganeso y carbono.
Tienen un recubrimiento ácido de ladrillo o arena cuyo principal ingrediente es el sílice.
Crisol

• Los crisoles se hacen de una mezcla de grafito y arcilla.
• Proceso más viejo para la fabricación de aceros
• Se usa en fundiciones no ferrosas.
• Combustible primario: Gas, coque, aceite
• Carga de metal predominante: Arrabio sólido y chatarra
• Producto: Pequeñas cantidades de hierro fundido y acero
• Eliminación de los gases
• Obtención del metal líquido
• Aleación más limpia
• Formas: Tipo barril, jofaina, con pico entre otros.

Horno eléctrico de inducción

Combustible:
Electricidad
Carga de metal: Chatarra escogida
Atmósfera especial disponible: Vacío o con gas inerte
Producto:
Acero
Utilizan una corriente inducida para fundir la carga. La energía es de tipo de inducción sin núcleo dada por una corriente de alta frecuencia que suministra a la bobina primaria, enfriada por agua que circunda al crisol. La corriente de alta frecuencia es alrededor de 1000 Hz.
Pérez Reyes Rebeca Edith
Leana Sosa Raúl
Neri Alonso Yuliana
Córdoba Diana Laura
García Levinn
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