Fabricacion De Acero 1

Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Mecánica

Del hierro al Acero

Paula Rojas S. Dr. Ciencias de la Ingeniería, Ing. Civil Metalúrgico.

Elementos y universo 8,E+08 7,E+08 6,E+08 5,E+08 4,E+08 3,E+08 2,E+08

0,E+00

H He O C Ne Fe N Si Mg S Ar Ca Ni Al Na Cr Mn P K Ti Co Cl V F Zn Ge Cu Kr Sc Ga As Br Li Se Be B

1,E+08

Elementos y universo 1,E+06

1,E+06

8,E+05

6,E+05

4,E+05

2,E+05

Be B

Se

Br Li

Ga As

Sc

Cu Kr

Zn Ge

F

Cl V

Ti Co

P K

Mn

Na Cr

Ni Al

Ca

S Ar

Si Mg

N

Fe

0,E+00

Elementos y la Tierra Corteza. Tiene un espesor que varía entre los 12 y 80 km.

Manto. Es una capa intermedia entre la corteza y el núcleo el cual llega hasta una profundidad de 2900 km.

Núcleo: Es la capa más profunda del planeta y tiene un espesor de 3475 km. Está compuesto de una aleación de hierro y níquel. Éste se subdivide a su vez en el núcleo interno, el cual es sólido, y el núcleo externo, el cual es líquido.

Elementos y corteza terrestre

Aluminio: 8% Hierro: 5% Calcio: 4%

Elementos y Chile Nativos METALES

Minerales

Cobre Oro Plata Hierro

Minerales de hierro

Hematita, 70%Fe

Siderita

Magnetita, 72% Fe

Limonita

Pirita

Extracción de minerales de Fe Mina Los colorados: Ley 48%.

Mina El Algarrobo: Ley 26%.

Mina El Romeral: Ley 30%

Fuente: CAP.

Del mineral al arrabio…

Del arrabio al acero…

Del acero a los productos.

Del acero al producto final.

Del acero al producto final.

Del acero al producto final.

Fabricación del acero.

El alto horno • Altura: 30 a 40 m. • Diámetro máx. interno: 7 a 10 m. • Toberas: 10 a 16. • Operación: 3 a 7 años. • Proceso más económico para minerales de alta ley. • El producto es ARRABIO y no acero.

El alto horno Mineral

Carga

Fundente Coque

Fe2O3 Caliza (CaCO3) C

El ingreso de la carga NO debe interrumpir el paso de los gases ascendentes a través del reactor, por ello su granulometría es controlada.

El alto horno El aire empleado en la COMBUSTIÓN, entra por las toberas distribuidas radialmente alrededor de 1m más arriba del orificio de escoriado.

Aire 1.530 m3/min, 580-850ºC

El alto horno Arrabio

Escoria

Fe

90-95%

C

3,5-4,5%

Mn

0,5-0,8%

Si

0,02-0,12%

P

0,1-0,9%

SiO2

30-35%

CaO

35-45%

Al2O3

10-15%

MgO

2-10%

Temperaturas dentro del AH ZONAS DE UN AH 200-250ºC

30m 25m

800ºC

Las mayores temperaturas se producen en el CRISOL, en la zona de las toberas donde el oxígeno contenido en el aire soplado reacciona con el coque.

Cuba 1000ºC

CRISOL

10m Etalaje Crisol

6m 3m

2000ºC

1600ºC

2000ºC

Reducción de óxidos de hierro 2C + O2 = 2CO +59 Kcal La reducción del mineral se inicia inmediatamente después que éste entra al horno. 3 Fe2O3 + CO = 2 Fe3O4 + CO2 2 Fe2O3 + 8 CO = Fe + 7 CO2+ 8C Fe3O4 +CO = 3 FeO + CO2 FeO + CO = Fe + CO2

Fe2O3 Fe3O4 FeO

C + CO2 = 2CO

Fe

Reducción de óxidos de hierro C +CO2

2CO, -41 Kcal

La reacción entre carbono y dióxido para formar monóxido es endotérmica, es decir, se consumen 41 Kcal al producir dos moles de CO, pero a la inversa, la descomposición de CO genera 41 Kcal. Si llevamos a una temperatura cada vez más alta la mezcla C-COCO2, se favorece la formación de CO a expensas del CO2 y C (Principio de Le Chatelier). Diagrama de Boudouard

Sobre 1000ºC casi un 100% es CO, a temperaturas entre 300 y 100ºC las proporciones de CO y CO2 estarán fijadas por la temperatura.

Procesos químicos en AH La reacción característica del AH es: FeO + CO = Fe + CO2

Si la temperatura y la concentración de CO2 son lo suficientemente altas la reacción se revierte y el hierro es reoxidado. Reacción general: FeO + 4CO = Fe + CO2+3CO (quema en “exceso” de C)

Alto Horno • Operacionalmente la temperatura de la ESCORIA está entre 14001500ºC, siendo la temperatura del baño metálico más baja y su densidad más alta. • El ARRABIO y la ESCORIA gotean juntos a través del coque y se acumulan en el crisol donde se separan debido a la diferencia entre sus densidades. • El ARRABIO disuelve C, Si, Mn, S y P. • La ESCORIA esta compuesta por CaO, CaS, SiO2, Al2O3, MgO y MnO. • El AH es sangrado periódicamente, 4 a 5 veces en 24 h y se obtiene entre 200 y 250 toneladas de ARRABIO en un horno de 1000 ton/día, el cual es transportado a la sección donde será transformado en ACERO.