INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CIUDAD CUAUHTÉMOC
CIENCIA E INGENIERÍA DE LOS MATERIALES Alumno: Rodrigo Andrés Quezada Corral Catedrático: ING. CESAR RODRIGUEZ LOPEZ
Mecatronica 22/03/2013 Diferencia entre altos hornos y hornos de acería El alto horno es la instalación industrial donde se transforma o trabaja el mineral de hierro con el fin de transformarlo en arrabio. Este es el proceso anterior a la elaboración del acero. El Alto Horno es usado para reducir el oxido y las impurezas del mineral de hierro. Un alto horno típico está formado por una cápsula cilíndrica de acero de un 30 m de alto forrado con un material no metálico y resistente al calor, como asbesto o ladrillos refractarios. refractarios. El Alto Horno tiene una producción diaria de arrabio que ronda entre las 1.500 y las 2.000 toneladas. El Alto Horno cuenta con una vagoneta que asciende con la carga de coque, piedra caliza y mineral de hierro. Los materiales de materias primas son depositados en la tolva receptora y caen por su campana. Se inyectan un soplo de aire caliente a través de las toberas. Para producir 1.000 toneladas de arrabio hacen falta 4.000 toneladas de oxigeno. El coque entra en combustión y sube la temperatura de la carga. El mineral se funde, y reduce su nivel de carbono y se deposita en el fondo del horno. Encima del arrabio se deposita la escoria (producto de fundentes e impurezas del mineral). Estos se retiran cada 2 horas. Antes de realizar la colada, el operario a cargo extrae muestras de la carga para efectuar controles de calidad. En la colada se abre la piquera y el arrabio fluye por la canaleta hasta el vagón térmico. Se realizan entre 5 y 6 coladas al día. El vagón vierte parte del arrabio en una cuchara que será trasladada a la acería. El resto se reserva para producir lingotes de hierro. Una vez obtenido el acero líquido, se puede introducir en distintos tipos de coladura para obtener unos materiales determinados: la colada convencional, de la que se obtienen productos acabados; la colada continua, de la
que se obtienen trenes de laminación y, finalmente, la colada sobre lingoteras, de la que lógicamente se obtienen lingotes. Los materiales básicos empleados para fabricar arrabio son mineral de hierro, coque y caliza. El coque se quema como combustible para calentar el horno, y al arder libera monóxido de carbono, que se combina con los óxidos de hierro del mineral y los reduce a hierro metálico. Un alto horno típico está formado por una cápsula cilíndrica de acero forrada con un material no metálico y resistente al calor, como asbesto o ladrillos refractarios. La parte inferior del horno está dotada de varias aberturas tubulares llamadas toberas, por donde se fuerza el paso del aire. Cerca del fondo se encuentra un orificio por el que fluye el arrabio cuando se sangra (o vacía) el alto horno. Encima de ese orificio, pero debajo de las toberas, hay otro agujero para retirar la escoria. La parte superior del horno, cuya altura es de unos 30 m, contiene respiraderos para los gases de escape, y un par de tolvas redondas, cerradas por válvulas en forma de campana, por las que se introduce la carga en el horno. En algunos hornos el calor para fundir y refinar el acero procede de la electricidad y no de la combustión de gas. Como las condiciones de refinado de estos hornos se pueden regular más estrictamente, los hornos eléctricos son sobre todo útiles para producir acero inoxidable y aceros aleados que deben ser fabricados según unas especificaciones muy exigentes. El refinado se produce en una cámara hermética, donde la temperatura y otras condiciones se controlan de forma rigurosa mediante dispositivos automáticos. En las primeras fases de este proceso de refinado se inyecta oxígeno de alta pureza para aumentar la temperatura del horno y disminuye el tiempo necesario para producir el acero. En la mayoría de los casos, la carga está formada casi exclusivamente por material de chatarra. Antes de poder utilizarla, la chatarra debe ser analizada y clasificada. También se añaden otros materiales, como pequeñas cantidades de mineral de hierro y cal seca, para contribuir a eliminar el carbono y otras impurezas. Los elementos adicionales para la aleación se introducen con la carga o después, cuando se vierte a la cuchara de acero.
Por lo regular son hornos que sólo se cargan con chatarra de acero de alta calidad. Son utilizados para la fusión de aceros para herramientas, de alta calidad, de resistencia a la temperatura o inoxidables. Considerando que estos hornos son para la producción de aceros de alta calidad siempre están recubiertos con ladrillos de la línea básica. Existen hornos de arco eléctrico que pueden contener hasta 270 toneladas de material fundido. Para fundir 115 toneladas se requieren aproximadamente tres horas y 50,000 kwh de potencia. También en estos hornos se inyecta oxígeno puro por medio de una lanza. Los hornos de arco eléctrico funcionan con tres electrodos de grafito los que pueden llegar a tener 760mm de diámetro y longitud de hasta 12m. La mayoría de los hornos operan a 40v y la corriente eléctrica es de 12,000 A. Estos equipos tienen un crisol o cuerpo de placa de acero forrado con refractario y su bóveda es de refractario también sostenida por un cincho de acero, por lo regular enfriado enfriado con agua. Para la carga del horno los electrodos y la bóveda se mueven dejando descubierto al crisol, en el que se deposita la carga por medio de una grúa viajera. v iajera. Estos equipos son los más utilizados en industrias de tamaño mediano y pequeño, en donde la producción del acero es para un fin determinado, como varilla corrugada, aleaciones especiales, etc. Los altos hornos se usan para hacer arrabio que es lo que se hace antes de llegar a tener acero más puro, en cambio los hornos de acería son los que transforman el arrabio en acero por medio de colaciones y fundición, no tienen demasiada diferencia solo que uno se usa antes que el otro.
La fabricación de hierro y acero implica una serie de procesos complejos, mediante los cuales, el mineral de hierro se extrae para producir productos de acero, empleando coque y piedra caliza. Los procesos de conversión siguen los siguientes pasos: producción de coque del carbón, y recuperación de los subproductos, preparación del mineral, producción de hierro, producción de acero, y fundición, laminación laminación y acabado.
El desarrollo de las tecnologías del acero contribuirá a una mayor comprensión de las diferencias de estos hornos. Se puede concluir que la siderurgia y sus procesos de afinamiento de acero y aleaciones juegan un papel importante en el desarrollo industrial de los pueblos y las aplicaciones que se le da al acero, ya sea para aplicaciones tecnológicas, medicas, o cotidianas. Precisamente por las diferencias de todas estas aplicaciones para poder llevar una conciencia de la fabricación de aceros comunes o especiales, es necesaria la utilización de ciertos procesos, los cuales son capaces de transmitir importantes propiedades, los grados de pureza que favorecen al acero, dependiendo en el rubro en el cual se va a utilizar.
http://www.tech-proceso1.com.mx /Temario1_III.html http://www.ilo.org/public/spanish/dialogue/sector/sectors/metal.htm#Heading4 Ciencia e Ingeniería de los Materiales, Donald R. Askeland, Ed. Thompson, Página 321 Ciencia e Ingeniería de los Materiales, Donald R. Askeland, Ed. Thompson, Página 355 http://www.ilo.org/public/spanish/dialogue/sector/sectors/metal.htm#Heading4 Catalogo de Productos de CARPENTER - ACEROS F ORTUNA, 2003, páginas 32 y 35
