Metalurgia del Hierro y el Acero: Producción y Clasificación

1. Los Materiales: Origen y Clasificación

Materia prima: Material natural que se obtiene de la naturaleza.

Material elaborado: Es lo que se obtiene tras someter la materia prima a las transformaciones oportunas.

Clasificaciones

Por Composición

• Metálicos: Interviene metal como componente básico.
  • Férricos: Aceros, fundición, hierro dulce.
  • No Férricos: Metales ligeros, metales pesados, aleaciones.
• No Metálicos: No interviene metal como componente básico.
  • Naturales: Seda, madera, cuarzo.
  • Sintéticos: Hormigón, plástico, vidrio.
• Auxiliares: Pigmentos, lubricantes, insecticidas.

2. Los Materiales Férricos

Materiales férricos: Aquellos cuyo componente principal es el hierro.

Minerales de hierro:

• Magnetita: Es una mezcla de óxidos de hierro.
• Hematites roja: Es óxido de hierro(III).
• Siderita: Es carbonato de hierro(II).
• Limonita: Es hidróxido de hierro(III).
• Pirita: Es sulfuro de hierro, a menudo mezclado con compuestos de cobre.

3. Obtención de Hierro: El Alto Horno

Se trata de una instalación compleja cuyo objetivo principal es la obtención de hierro colado. El cuerpo central de la instalación, denominada alto horno, está formado por dos troncos de cono colocados uno sobre el otro y unidos por la base más ancha. La pared interior está construida con ladrillo refractario, y la exterior es de acero. Entre ambas se encuentran los canales de refrigeración. La parte superior del alto horno se llama bocana, y se compone de dos tolvas.

El material se introduce en el interior del horno en capas alternadas:

• Capa formada por una mezcla de minerales de hierro.
• Capa de carbón de coque.
• Capa de material fundente.

En la cuba se produce el primer calentamiento. La parte más ancha se llama vientre, y es donde se produce el proceso de fusión del hierro y la escoria. Bajo el vientre están las toberas, encargadas de insuflar el aire necesario para la combustión. Este aire procede de unas instalaciones llamadas recuperadores de calor. La parte inferior se llama solera.

La extracción de la escoria y el hierro fundido se lleva a cabo a través de dos orificios situados en la parte inferior, denominados:

• Piquera de escoria: Se extrae la escoria sobrenadante.
• Piquera de arrabio: Sale el hierro fundido.

4. Productos Siderúrgicos

Productos siderúrgicos: Son los diversos productos que se obtienen a partir de los minerales de hierro.

Clasificación

• Hierro dulce: Hierro que tiene un contenido en carbono inferior al 0,1%.
• Fundiciones: Material que se obtiene directamente del alto horno.

Clasificación según impurezas

• Fundición gris: Se obtiene cuando el contenido de silicio es elevado.
• Fundición blanca: Se obtiene cuando el contenido de manganeso es elevado.

Afinado: Reducir el contenido de carbono y modificar la composición de los otros elementos presentes en el hierro fundido.

5. Aceros

Acero: Aleación de hierro y carbono.

Tipos de Aleaciones

• Carbono: Aporta dureza y resistencia.
• Silicio: Aporta elasticidad y buena conductividad magnética.
• Manganeso: Aporta dureza y resistencia al desgaste.
• Cromo: Aporta dureza, resistencia al calor y al rozamiento.
• Níquel: Aporta tenacidad, resistencia a la tracción y a la corrosión.
• Molibdeno: Aporta dureza y resistencia al desgaste.
• Tungsteno: Aporta tenacidad, resistencia a la corrosión y al calor.

Según la Proporción de Sustancias

• Sin aleación: Elementos no superan el 1%.
• De baja aleación: Contenido entre 1% y 5%.
• De alta aleación: Contenido superior al 5%.

6. Procesos de Fabricación de Aceros

El Convertidor de Bessemer y Thomas

Fases:

• Llenado
• Soplado
• Vaciado

El Convertidor LD

Fases:

• Llenado
• Afinado
• Vaciado

El Horno de Siemens-Martin

Gran horno de reverbero.

Los Hornos Eléctricos

Tipos:

• Horno eléctrico de arco
• Horno de inducción

7. Tratamiento de la Colada

Proceso de vaciado en lingoteras: Consiste en verter la colada líquida en el interior de unos moldes llamados lingoteras.

Colada continua: Consiste en verter el material fundido sobre moldes de fondo desplazable cuya sección tiene la forma del producto deseado.

Tipos de Instalaciones Siderúrgicas

• Siderurgias integrales: Parten de la reducción del mineral de hierro.
• Siderurgias no integrales: No disponen de altos hornos y parten del material que se produce.

8. Tipos de Aceros Comerciales

• Aceros de construcción (F1)
• Aceros especiales (F2)
• Aceros inoxidables (F3)
• Aceros para herramientas (F5)