¿Qué es el arrabio?

El arrabio es hierro con un alto porcentaje de carbono, azufre, silicio, fósforo y manganeso. Se obtiene en el alto horno y es una materia prima para la acería.

¿Cuáles son los principales minerales de hierro?

Los principales minerales de hierro son la hematita (roja), la magnetita (negra), la siderita (café pobre) y la limonita (café).

¿Qué es el hierro esponja?

El hierro esponja son bolitas porosas del mineral de hierro obtenidas por reducción directa, sin pasar por el alto horno.

Producción de hierro y acero: alto horno, reducción directa y acería

Resumen

El documento describe las bases químicas y metalúrgicas de la siderurgia: definiciones de acero, ferroaleaciones, arrabio y hierro esponja, y las materias primas necesarias. Explica la producción de hierro en alto horno, el proceso de reducción directa y los procesos de refinado en acería, incluido el horno de oxígeno.

Puntos clave

El acero es una aleación de hierro y carbono a la que pueden añadirse otros elementos para modificar sus propiedades.
Las cuatro materias primas esenciales para producir hierro son mineral de hierro, coque, piedra caliza y aire.
Los principales minerales de hierro son la hematita (roja), la magnetita (negra), la siderita (café pobre) y la limonita (café).
En el alto horno, la combinación de mineral, piedra caliza, coque y aire produce escoria y arrabio.
La reducción directa permite obtener hierro esponja sin pasar por el alto horno.
En el horno de oxígeno (BOF), la carga está formada por un 75% de arrabio y el resto de chatarra y cal, y produce hasta 300 toneladas de acero en 45 minutos.

Ponte a prueba

Definiciones Fundamentales en Siderurgia

Acero

Acero: Aleación de hierro-carbono a la que se le pueden agregar más elementos para modificar sus propiedades.

Ferroaleaciones

Ferroaleaciones: Aleación de hierro con un 20% a 80% de otros elementos (Manganeso, Silicio, Cromo).

Arrabio

Arrabio: Hierro con alto porcentaje de Carbono, Azufre, Silicio, Fósforo y Manganeso.

Hierro Esponja

Hierro Esponja: Bolitas porosas del mineral de hierro, producto de la reducción directa.

Procesos de Producción de Hierro y Acero

1. Preparación de Materias Primas

Los cuatro elementos esenciales para la producción de hierro son: Mineral de hierro, Coque, Piedra caliza y Aire.

Extracción y Preparación del Mineral de Hierro
Proceso: Transporte del mineral; Preparación del mineral (Lavado, quebrado, cribado).
Preparación del Coque
Proceso: Transporte del mineral; Preparación del coque (Refinado, calentado).
Preparación de la Piedra Caliza
Proceso: Transporte de la piedra; Preparación del mineral (Lavado, quebrado, cribado).

2. Minerales de Hierro Principales

Los principales minerales de donde se extrae hierro son:

Hematita: Roja
Magnetita: Negra
Siderita: Café pobre
Limonita: Café

3. Producción en Alto Horno (Siderurgia Clásica)

El Alto Horno

Definición: Método utilizado para purificar el metal y transformarlo químicamente.

Componentes:

Un par de tolvas redondas.
Válvulas en forma de campana donde se introduce el mineral.

Proceso en el Alto Horno: La combinación de Mineral de hierro, Piedra caliza, Coque y Aire produce: Escoria y Arrabio.

Producto: Se obtiene acero líquido que se coloca en coladura para obtener materiales determinados.

Tipos de Coladas

Colada convencional: Productos acabados.
Colada continua: Trenes de laminación.
Colada sobre lingoteras: Lingotes.

4. Proceso de Reducción Directa

Este proceso busca obtener Hierro Esponja sin pasar por el Alto Horno.

Reducción Directa

Insumos: Gas natural, Coque, Aceite combustible, Monóxido de carbono, Hidrógeno o Grafito.

Método: Triturar la merma de hierro y pasarla por un reactor con agentes reductores.

Producto: Hierro esponja.

Producción de Hierro Esponja (Método Alternativo)

Insumos: Mineral de hierro, Coque, Caliza.

Proceso: El coque se quema como combustible para calentar el horno. Al quemarse, libera monóxido de carbono que se combina con los óxidos del mineral de hierro y los reduce a hierro metálico.

Productos: Arrabio y Hierro esponja.

Metalurgia y Refinación del Acero

Metalurgia o Acería

Insumos: Arrabio, Hierro esponja, Chatarra metálica.

Proceso: Se colocan en hornos para refinar y ajustar el porcentaje de carbono según las normas SAE/AISI.

Resultado: Producción de acero y otros metales para generar aleaciones.

Principales Procesos de Fabricación de Acero

Horno Eléctrico
Horno de Oxígeno

Horno de Oxígeno (BOF)

La carga del horno está constituida por 75% de arrabio del alto horno y el resto de chatarra y cal.
Produce hasta 300 toneladas de acero en 45 minutos.
Objetivo: Producir altos tonelajes de acero con bajo nivel de carbono.