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PROCESO DE FABRICACION DEL HIERRO Y EL ACERO

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by

odilon cordoba

on 14 February 2014

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PROCESOS PARA LA OBTENCION DEL HIERRO Y EL ACERO
Proceso tecnológico de la extracción del mineral de hierro 1ª fusion
La producción de hierro de primera fusión en el alto horno es el primer paso a la fabricación de hierro fundido o acero.
Materias Primas
El mineral de hierro es la materia principal utilizada para la fabricación de hierro y acero.
Los minerales de hierro mas importantes son
*La hematita: Contiene aprox. 70% de hierro, varia en color desde el negro hasta el rojo ladrillo.
*La limonita: un mineral pardusco semejante a la hematita, contiene agua. Cuando se elimina el agua mediante el tostado, el material se parece a la hematita.
*La magnetita: un mineral negro, tiene el porcentaje más alto de hierro que cualquier otro material.
*La taconita: mineral de bajo grado que contiene del 25 al 30% de hierro.
Proceso de Paletizado
Los minerales de hierro de bajo grado, pasan por un proceso de peletizado, donde se elimina la mayor parte de la roca y se da al mineral una mayor concentración de hierro.
El mineral bruto se aplasta hasta convertirse en polvo y pasa por separadores magnéticos, en donde el contenido de hierro se aumenta aprox. 65%, después se mezcla con arcilla y se forman pelets. Los pelets en esta etapa se cubren con polvo de carbón y se sintetizan (hornean).
El carbón, después de transformarse en coque, se utiliza para proporcionar el calor para reducir el mineral de hierro. Éste produce monóxido de carbono, lo que elimina el oxígeno del hierro.
Y se utiliza piedra caliza como fundente en la producción de la primera fundición.
Arrabio.
La materia prima más importante para todos los productos ferrosos, el producto del alto horno.
Hierro de primera fusión.
Este hierro producto del alto horno, se conoce como arrabio; no es adecuado para la mayoría de las fundiciones comerciales, hasta que se le vuelve a fundir en un cubilote o en un horno de otro tipo.


En el alto horno se alimentan el mineral de hierro, el coque y la piedra caliza en la parte superior del horno, por medio de cucharas de carga. Se alimenta de aire caliente a 1000º F desde la parte inferior del horno. Ya que se ha encendido el coque, el aire caliente hace que arda vigorosamente, el monóxido de carbono se combina con el oxígeno en el mineral del hierro, reduciéndolo a una masa esponjosa de hierro. Durante este procesola piedra caliza actua como fundente y se une con las impurezas (silicio y azufre) en el mineral de hierro para formar la escoria.
FABRICACION DEL HIERRO FUNDIDO
La mayor parte del hierro fundido de primera fusión fabricado en un alto horno se utiliza para fabricar acero.
Las clases de fundiciones de hierro fundido principales son:
FUNDICIONES DE HIERRO GRIS
Hechas con una mezcla de hierro de primera fusión y chatarra de acero, son las uso más común. Se transforman en una gran variedad de productos.
HIERRO BLANCO
Se fabrican vaciando el metal fundido en moldes de metal, de manera que la superficie se enfríe rápidamente. Las fundiciones se utilizan para rodillos de trituración u otros productos que requieran una superficie dura y resistente al desgaste.
FUNDICIONES ALEADAS
Se fabrican vaciando el metal fundido en moldes de metal, de manera que la superficie se enfríe rápidamente. Las fundiciones se utilizan para rodillos de trituración u otros productos que requieran una superficie dura y resistente al desgaste.
FUNDICIONES MALEABLES
Se fabrican a partir de un grado especial de hierro de primera fusión y chatarra de fundición. Ya que estas fundiciones se han solidificado, se recocen en hornos especiales. Esto hace a hierro maleable y resistente al impacto.
FABRICACION DEL ACERO
Antes de convertir en acero el hierro de primera fusión fundido en acero, deben quemarse la mayoría de las impurezas. Esto puede llevarse a cabo con dos clases de horno básico de oxígeno o el horno de arco eléctrico de corriente directa o alterna.
PROCESO BASICO DEL OXIGENO
El horno básico de oxígeno se parece al convertidor Bessemer, pero no tiene la cámara de aire y las toberas en el fondo para admitir aire a través de carga
.• Combustible primario: Carbón pulverizado, aceite, oxigeno
• Metal predominante: Arrabio sólido o fundido (65-80%), chatarra (30%), cal, oxígeno.
• Producto: Fundición gris, fundición blanca acero.

HORNO ELECTRICO
El horno eléctrico se utiliza principalmente para fabricar aceros de aleación y de herramientas finos.
• 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 atmosfera 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.
• Puede ser de línea ácida o básica

 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
 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.

o
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.


o Crisol
• Los crisoles se hacen de una mezcla de grafito y arcilla.
• Proceso más viejo para la fabricación de aceros
• Se usa en fundiciones nos ferrosas.
• Combustible primario: Gas, coque aceite
• Carga de metal predominante: Arrabio sólido y chatarra
• Producto: Pequeñas cantidades de hierro fundido y acero
• Depósito en forma de tronco cónica en el cual el metal está completamente aislado del combustible
• Eliminación de los gases
• Obtención del metal líquido
• Aleación más limpia
• Formas: Tipo barril, jofaina, con pico entre otros.

FABRICACION DIRECTA DEL ACERO
En 1989, el American Iron and Steel Institute iniciaron un programa de desarrollo para eliminar el proceso de producción de coque y fabricar el acero directamente a partir del mineral de hierro.
FUNDICION
Se alimentan por gravedad oxígeno, mineral de hierro prerreducido, carbón y fundente en baño de escoria de hierro fundido. El oxígeno quema el carbón para producir parte del calor necesario para llevar a cabo el proceso. El óxido de hiero se funde con la escoria y es reducido a hierro fundido por el carbono del carbón. El resto de la energía necesaria viene de la combustión parcial del monóxido de carbono que se produce durante la reducción del óxido de hierro
PERREDUCIR
Este proceso se utiliza para precalentar y prerreducir el mineral de hierro que es alimentado a la fundidora, utilizando los gases de salida de la fundidora.
La eliminación de 30% del oxígeno en los pelets de mineral de hierro los reduce a wustita.
LIMPIEZA Y MANEJO DEL GAS DE SALIDA
El gas caliente cargado de polvo que se produce en la fundidora, se enfría con una corriente de gas reticulada y después se pasa por un separador de ciclón para eliminar el óxido de hierro.
El gas limpio y enfriado que sale del ciclón se divide en dos corrientes, una pasa a través de una limpiadora de agua, que la enfría para que se mezcle con gases calientes de la fundidora. La otra corriente va hacia un horno de tiro vertical para calentar y reducir lo pelets de mineral de hierro antes de que sean cargados en la fundidora.
REFINADO

Este proceso producirá acero líquido adecuado para tratamiento metalúrgico en cazo. A partir de este punto el acero líquido se procesa en productos de acero mediante la fundición continúa, el laminado, etc.
PROCESADO DE ACERO
Ya que se ha refinado el acero en cualquiera de los hornos, se vacía en ollas, donde pueden agregarse elementos de aleación y desoxidantes. El acero fundido entonces puede vaciarse en lingotes, que pueden pesar hasta 20 toneladas , y los lingotes calientes se colocan en pozos de recalentamiento a 2 200º F por 1.5 hr. para que tengan una temperatura uniforme.
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