Secuencia Productiva del Acero: Desde la Extracción del Mineral hasta el Producto Final

1. Extracción del Mineral de Hierro

El mineral de hierro se extrae de una mina de fierro. Posteriormente, se carga a los altos hornos o al proceso de peletización, según su calidad.

• Si el material es de baja impureza (fósforo y azufre), se dirige directamente al proceso de molienda y concentración.
• De lo contrario, se le suman los procesos de peletización, donde se reducen sus impurezas.

2. Producción de Arrabio

Este es el primer proceso en la fabricación del acero. Se utilizan materiales como hierro, coque y caliza.

Proceso de Reducción

Se quema el coque para calentar el horno y se libera monóxido de carbono. Este gas se combina con los óxidos de hierro del mineral y los reduce a hierro metálico.

Función de la Caliza

La caliza se emplea como fuente adicional de monóxido de carbono. Este se combina con la sílice presente en el mineral y forma silicato de calcio. Junto con este silicato y otras impurezas, forman la escoria que flota en la parte inferior del horno. Esta escoria es extraída cada 2 horas, y el arrabio se sangra 5 veces al día.

Composición del Arrabio

El arrabio contiene aproximadamente:

• 92% Hierro
• 3-4% Carbono
• 0.5-3% Silicio
• 0.25% Aluminio
• 2.5% Magnesio
• 0.04% Fósforo
• Restante Azufre

El Alto Horno

El alto horno es virtualmente una planta química que reduce el hierro del mineral, desprendiendo el oxígeno del óxido de hierro existente para liberar el hierro. Las materias primas se cargan en la parte superior del horno, y el aire, precalentado a 1030°C, es forzado para quemar el coque. El coque, al entrar en combustión, separa el hierro del material.

3. Transporte y Refinación del Arrabio

Transporte de Arrabio a Acería

Una vez obtenido el arrabio, se carga en un carro y se dirige hacia la acería, donde continuará el proceso de refinado para obtener acero de alta calidad.

Vaciado del Arrabio

El arrabio se vacía en uno o más carros torpedero para ser trasladado al área de acería. Cada carro puede transportar 200 toneladas.

Refinación del Arrabio

Se emplea oxígeno para remover el exceso de carbono del arrabio. A alta temperatura, los átomos de carbono disueltos en el hierro se combinan con el oxígeno para producir monóxido de carbono gaseoso, removiendo así el carbono mediante el proceso de oxidación.

4. Proceso Siderúrgico Detallado

1. Reducción del Mineral

Descarga de materias primas, alto horno, carro y luego a refinación de arrabio.

2. Fabricación de Acero

Ingreso de arrabio, cal, chatarra y oxígeno al convertidor. Luego de este proceso, sale el acero, se mezcla con ferroaleaciones, pasa a una olla y finalmente se envía a colada continua.

3. Laminación de Acero

Se recibe el material en el horno cuchara, se dirige a colada continua de planchones, luego se calienta en hornos y se lamina en planchas.

5. Proceso de Acabado

En este proceso se mejora la calidad del acero, refinando su estructura cristalina y aumentando su resistencia.

6. Producto Final

Los productos obtenidos incluyen: barras para hormigón, para molienda, alambrón, etc.

Aleaciones y sus Efectos en el Acero

La adición de elementos específicos modifica drásticamente las propiedades del acero:

Desoxidantes y Estructurales

• Aluminio: En pocas cantidades actúa como desoxidante para el acero fundido y produce un acero de grano fino.
• Silicio: Se emplea como desoxidante y actúa como endurecedor en el acero de aleación.
• Manganeso: Actúa como desoxidante y neutraliza los efectos nocivos del azufre.
• Titanio: Se emplea como desoxidante y para inhibir el crecimiento granular. Aumenta la resistencia a las altas temperaturas.

Mejora de Propiedades Mecánicas y Térmicas

• Boro: Aumenta la templabilidad.
• Cromo: Aumenta la profundidad del endurecimiento y mejora la resistencia.
• Níquel: Mejora las propiedades del tratamiento térmico, reduciendo la temperatura de endurecimiento.
• Molibdeno: Mejora las propiedades del tratamiento térmico, aumenta la resistencia a altas temperaturas.
• Tungsteno: Otorga gran resistencia al desgaste y dureza a altas temperaturas.
• Vanadio: Imparte dureza y ayuda en la formación de granos de tamaño fino. Aumenta la resistencia a los impactos y a la fatiga.

Resistencia a la Corrosión y Maquinabilidad

• Cobre: Mejora significativamente la resistencia a la corrosión.
• Azufre: Se pueden añadir grandes cantidades (0.06% a 0.30%) para aumentar la maquinabilidad de los aceros de aleación y al carbono.