Proceso de Fabricación en Alto Horno y Tratamientos del Acero

El Alto Horno: Estructura, Funcionamiento y Productos

El alto horno es un horno de cuba formado por dos troncos de cono desiguales, colocados uno sobre otro y unidos por su parte más ancha. La parte interior es de ladrillo refractario y en el exterior lleva una plancha de acero reforzada. El conjunto lleva a su alrededor un armazón metálico que lo sostiene y elementos auxiliares: escaleras, montacargas, etc. Su altura varía entre unos 30 y 70 m y su diámetro entre 4 y 12 m. Su capacidad de producción varía entre 500 y 1500 toneladas diarias.

El mineral de hierro, carbón y fundente se vierten al interior por la boca de carga o tragante. Del tragante parten los tubos para la toma de gases calientes que hay que enviar a los recuperadores de calor. Los altos hornos funcionan de manera continua y solo se apagan cuando hay que realizar reparaciones como consecuencia del desgaste del material refractario del recubrimiento de las paredes. La carga y descarga del material se realiza periódicamente cada 3-4 horas, período que puede modificarse controlando la inyección de aire por las toberas.

Reducción del Consumo Energético

Existe una serie de pasos para reducir el consumo energético en este proceso:

• Sinterización del mineral: Tratamiento térmico de un polvo o compactado metálico o cerámico a una temperatura inferior a la de fusión de la mezcla, para incrementar la fuerza y la resistencia de la pieza, creando enlaces fuertes entre las partículas.
• Inyección de gases combustibles por las toberas.
• Aumento de la calidad del coque, disminución de la humedad y del tamaño de los granos.

Puede ocurrir que se produzca más arrabio que el que se puede utilizar inmediatamente. En este caso, se pone en unos moldes llamados lingoteras para su uso posterior. A partir de la primera fusión, se obtienen todos los productos ferrosos restantes: hierro dulce, otras fundiciones, acero... En el vientre o zona más ancha se produce la fusión del hierro y la escoria. El hierro fundido se deposita en el etalaje y la escoria le sobrenada. Por las toberas se inyecta aire a presión que eleva la temperatura a unos 1.900 ºC. La piquera es un orificio situado en la parte baja y permite extraer el arrabio. La bigotera, situada más alta, permite la salida de la escoria. El principal producto obtenido en el alto horno es el arrabio.

Productos Obtenidos del Alto Horno

• Escoria: Es un residuo metalúrgico que a veces adquiere la categoría de subproducto, ya que se puede utilizar como material de construcción (bloques), como aislante de la humedad y en la fabricación de cemento y vidrio. La escoria, como se comentó anteriormente, se recoge por la parte inferior del alto horno, por la piquera de escoria (bigotera).
• Fundición, hierro colado o arrabio: Es el producto propiamente aprovechable del alto horno y está constituido por hierro con un contenido en carbono que varía entre el 2% y el 7%. Se presenta en estado líquido a 1800 ºC. En ocasiones, a este metal se le denomina hierro de primera fusión.

También se obtienen humos y gases residuales.

Tratamientos del Acero

Los tratamientos del acero son procesos que modifican sus propiedades para mejorar su rendimiento y durabilidad.

Tipos de Tratamientos

• Tratamientos Térmicos: Consisten en calentar el material a tratar hasta una temperatura inferior a la de fusión y mantenerlo en ella el tiempo suficiente como para que a lo largo de toda la pieza se alcance la misma temperatura, con el fin de homogeneizar el tamaño del grano.
• Tratamientos Termoquímicos: Se distinguen los siguientes tratamientos:
  • Cementación con carbono: Adición de carbono a nivel superficial, obteniendo un acero de gran dureza.
  • Nitruración con nitrógeno: Adición de nitrógeno a nivel superficial y en el seno de una atmósfera de amoniaco (NH3), los átomos de nitrógeno se asocian con elementos constituyentes de la aleación como el cromo, constituyéndose compuestos extraordinariamente duros.
  • Cianuración: Se emplea cianuro sódico.
  • Sulfinización: Se somete a la pieza a tratar a un baño de sales ricas en azufre, combinándose este elemento superficialmente con la pieza a tratar, obteniéndose una extraordinaria dureza superficial.
• Tratamientos Superficiales: Los tratamientos superficiales más habituales son:
  • Cromado: Recubrimiento embellecedor superficial para proteger de la oxidación.
  • Galvanizado: Recubrimiento superficial con zinc que se da al acero.
  • Niquelado: Similar al cromado.
  • Pintura: Recubrimiento protector.