Producción y Propiedades de Metales Ferrosos: Del Arrabio al Acero
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Metales Ferrosos: Producción y Propiedades
Los metales ferrosos son aquellos que contienen hierro como elemento principal, pudiendo además llevar pequeñas proporciones de otros elementos.
El Horno Alto
Un alto horno está formado por una cápsula cilíndrica de acero de unos 30 m de alto forrada con un material no metálico y resistente al calor.Materia prima: mineral de hierro, carbón de coque y caliza (fundente)
- El coque se quema como combustible para calentar el horno, y al arder libera monóxido de carbono, que se combina con los óxidos de hierro del mineral y los reduce a hierro metálico.
- La caliza se emplea como fuente adicional de monóxido de carbono y como sustancia fundente. La piedra caliza fundida se convierte en cal, la cual se combina con el azufre y otras impurezas. Esto forma una escoria que flota encima del hierro derretido.
En este proceso se obtiene el arrabio, que contiene muchas impurezas y un exceso de carbono. También se obtiene como desecho la escoria.
A continuación, el contenedor lleno de arrabio se transporta en cucharas al Convertidor LD.
Convertidor LD: Transformación de Arrabio en Acero Líquido
El Convertidor LD es una vasija de grandes dimensiones que se construye externamente en acero e internamente de material refractario.
El arrabio debe reducir su contenido en carbono para poder transformarse en acero.
Materia prima: arrabio, fundentes y oxígeno.
- Los fundentes se emplean para provocar la fusión del material y reaccionar con las impurezas.
Horno Eléctrico
Materia prima: a partir de chatarra y añadiendo fundente y ferroaleaciones.
Su funcionamiento se basa en la fusión de las chatarras por medio de una corriente eléctrica.
La energía empleada para la fusión de la chatarra se logra con un arco eléctrico que se hace saltar entre electrodos que se introducen por la parte superior.
Se obtiene el acero líquido. También se obtiene como desecho la escoria.
Colada del Acero
El acero líquido se solidifica en moldes o lingoteras. La colada puede ser de tres tipos:
Colada Convencional
El acero líquido se vierte sobre unos moldes que tienen la forma del producto final y que cuando se enfría tiene la forma deseada.
Colada Continua
Se produce cuando el acero líquido se vierte sobre un molde de fondo desplazable cuya sección tiene la forma que nosotros deseamos que tenga el producto final (vigas cuadradas, redondas, triangulares, planchas...).
Se le llama colada continua porque el producto sale sin parar hasta que se acaba el contenido de la cuchara.
Colada sobre Lingoteras
El acero líquido se vierte sobre unas lingoteras (piezas prismáticas) que después deberán sufrir un proceso de laminación o transformación.
Propiedades de los Metales Ferrosos
Hierro
Son muy blandos, maleables y magnéticos. Tienen pocas aplicaciones industriales, excepto para fabricación de imanes y electroimanes.
Acero
Es un material duro, flexible, tenaz, oxidable y corrosible, y cuando disminuye el porcentaje de carbono es dúctil y maleable.
Sus aplicaciones fundamentales son en estructuras de edificios y en fabricación de piezas mecánicas.
Fundiciones
Funden a menor temperatura que los aceros, no son dúctiles ni maleables, sueldan con dificultad, resistentes a los esfuerzos y fácil mecanizado. No son forjables.
Se utilizan principalmente en fabricación de piezas mediante moldes y piezas que deben ser sometidas a grandes esfuerzos mecánicos.
Grafito
Es un mineral negro, blando, de tacto graso, conductor y en la práctica no tienen aplicaciones debido a que son muy frágiles.