Procesos Clave en la Metalurgia y Obtención de Materiales Avanzados

Proceso de Elaboración de Arrabio

• Lavado: El mineral de hierro se separa de arenas y sustancias salinas al llegar de la mina.
• Cribado: Se selecciona el mineral a tamaños iguales; los fragmentos grandes se trituran para igualarlos.
• Calcinación: Se tuesta el mineral hasta convertirlo en óxido de hierro, facilitando la eliminación del azufre.
• Sinterización: Una vez triturado, el mineral se aglomera en trozos y se introduce en el alto horno.

Función de los Combustibles

Los agentes combustibles son los encargados de aportar calor, fundir el material y separar la escoria.

Obtención de Acero

Se obtiene en hornos especiales llamados convertidores. Mediante reacciones químicas, se eliminan las impurezas, controlando el contenido de carbono.

Métodos de Obtención de Acero

Acero al Crisol

Se produce en crisoles, hornos diseñados para obtener aceros de alta calidad. El acero no entra en contacto directo con las llamas y se almacena en el crisol, permitiendo un control preciso. Se alimenta con gasóleo o carbón, y el tiempo de elaboración es relativamente corto.

Aceros de Hornos Eléctricos

Utilizan hornos eléctricos, permitiendo una regulación más estricta del proceso. Son especialmente útiles para producir acero inoxidable. El refinado se realiza en una cámara hermética donde se controla la temperatura. La carga principal es chatarra, a la que se añaden otros materiales para ajustar la composición, como la eliminación de carbono.

Identificación de Aceros

Métodos de Identificación

• Prueba del Imán: Permite distinguir entre aceros magnéticos y no magnéticos.
• Prueba de Densidad: Conociendo el volumen, se pesa el metal para calcular su densidad, que luego se compara con tablas de referencia.
• Ensayo de Chispa: Método de identificación rápido y aproximado que requiere experiencia. Consiste en presionar la aleación contra una esmeril para arrancar material y observar las chispas generadas. Este proceso no sustituye un análisis químico.

Fundición

Hornos Cubilote

Se utilizan para fundir el hierro en una cuba vertical, empleando coque como combustible y caliza como fundente. La combustión se logra mediante inyección a presión con un soplador. La carga se introduce por la parte superior. Ofrecen salida de metal continua, alta producción horaria, bajo coste y son sencillos de operar. Actualmente, han sido en gran medida sustituidos por hornos de inducción.

Obtención de Grafeno

Métodos de Obtención de Grafeno

• Exfoliación de Grafito: Consiste en separar las láminas de grafito. Es un método simple que produce grafeno puro, pero en cantidades pequeñas.
• Deposición de Átomos de Carbono: Implica calentar el carbono, dejarlo enfriar, depositarlo sobre un sustrato y permitir que se formen las láminas de grafeno. Tiene un coste muy alto.
• Oxidación-Reducción de Óxido de Grafeno: Utiliza reacciones redox para obtener óxido de grafeno, que luego se purifica hasta convertirse en grafeno. Es un método relativamente fácil.
• Grafeno Artificial: Consiste en manipular las moléculas de óxido de grafeno para lograr la estructura deseada.

Aleaciones Comunes

HIERRO + CARBONO = ACERO

COBRE + ESTAÑO = BRONCE

COBRE + CINC = LATÓN

TITANIO + NÍQUEL = NITINOL