Fundamentos de la Siderurgia: Procesos de Obtención del Hierro y el Acero

Obtención de Productos Ferrosos

Los productos ferrosos se obtienen de dos maneras principales: a través del horno alto o del horno eléctrico.

El Horno Alto: Producción de Arrabio

El horno alto es el método tradicional para obtener arrabio a partir de mineral de hierro.

Materia Prima del Horno Alto

1. Mineral de Hierro: Se somete a tratamientos que consisten en triturar y moler el mineral para separar lo útil (la mena) de lo no útil (la ganga).
2. Carbón de Coque: Se crea artificialmente a partir de hulla. Produce, por combustión, el calor necesario para fundir la mena, generar reacciones químicas y soportar el peso de la materia prima.
3. Fundente: Compuesto principalmente por piedra caliza. Reacciona con la ganga y forma la escoria. Su función es bajar el punto de fusión de la ganga para que la escoria sea líquida.

Funcionamiento del Horno Alto

A medida que se introduce la carga por la parte superior, esta va bajando y su temperatura (Tª) aumenta. Al llegar al etalaje, el mineral se transforma en gotitas y se depositan en el crisol. La cal reacciona con la ganga formando la escoria, que flota sobre el hierro. Por la bigotera se extrae la escoria. Finalmente, se abre la piquera de arrabio y se extrae el hierro líquido del crisol.

El arrabio obtenido se convierte posteriormente en acero a través del convertidor o se solidifica en lingotes.

Clasificación de las Fundiciones

Las fundiciones son aleaciones de hierro y carbono con un alto contenido de carbono.

Fundiciones Ordinarias

Solo llevan hierro y carbono:

• Blanca
• Gris
• Atruchada
• Aleada (lleva otros elementos que le mejoran las propiedades).

Fundiciones Especiales

Emplean como materia prima las fundiciones ordinarias:

• Corazón blanco
• Corazón negro
• Perlítica
• De grafito esferoidal

Transformación del Arrabio en Acero (Afino)

El arrabio posee un exceso de impurezas que lo hace demasiado frágil. La solución es eliminar la mayoría de estas impurezas en un horno de afino. El horno más empleado para este proceso es el convertidor.

El Convertidor

Materia Prima y Características

• Materia Prima: Arrabio líquido, fundente y ferroaleaciones.
• Características: Está recubierto por ladrillo refractario. Permite obtener una gran calidad de acero. Cada horneada dura aproximadamente 1 hora.

Obtención de Acero de Chatarra: El Horno Eléctrico (EAF)

El horno eléctrico de arco (EAF) es el método principal para producir acero a partir de chatarra.

Componentes Principales del Horno Eléctrico

1. Transformador Eléctrico: Convierte el voltaje y transforma la corriente alterna en continua.
2. Cables Flexibles: Conducen la electricidad.
3. Brazos de Electrodos: Permiten que los electrodos se acerquen o se alejen de la chatarra.
4. Sujeción de Electrodos.
5. Pórtico con Brazos Hidráulicos: Permiten quitar y poner la tapadera del horno.
6. Salida de Humos Refrigerada: Conduce los humos a un filtro.
7. Estructura Oscilante: Permite inclinar el horno para extraer el acero fundido.

Materias Primas y Características

• Materias Primas: Chatarra, fundente y cal.
• Características: Utiliza ladrillo refractario. Se pueden llegar a alcanzar 3500 ºC. Tiene una capacidad de carga de hasta 100 toneladas. El tiempo de horneada es de aproximadamente 50 minutos.

Funcionamiento del Horno Eléctrico

1. Se quita la tapa y se introduce la chatarra.
2. Se cierra el horno y se acercan los electrodos, iniciando el arco eléctrico.
3. Cuando la chatarra está fundida, se inyecta oxígeno para eliminar elementos indeseados.
4. Se inclina el horno y se extrae la escoria.
5. Finalmente, se inclina el horno y se vierte el acero en la cuchara para moldearlo.