Acero en México

Obtención de ACERO
La obtención del acero es un proceso de purificación del arrabio que consiste
principalmente en una refinación (afino) por oxidación. La oxidación puede lograrse por
el oxígeno del aire o por el agregado de elementos oxidables como el óxido de hierro.
El carbono se oxida transformándose en CO y CO2 y escapa en forma de gas, el silicio,
el manganeso y el fósforo forman óxidos que se separan con la escoria. El azufre no
toma parte en el afino (ha sido bajado en algunos casos hasta 0.05 % : eliminándolo
parte en el horno alto )
Del mineral de hierro al acero
El hierro se encuentra normalmente en la naturaleza sólo como mineral, en
combinación química con otros elementos. Los minerales de hierro se componen,
sobre todo, de combinaciones de hierro y oxígeno (óxidos) que se hallan
mezclados con impurezas.
Para obtener el hierro hay que disolver esta unión química. A fin de separar el
oxígeno del hierro, es decir, para reducir el mineral de hierro, se necesita una
sustancia apropiada que se combine con el oxígeno del mineral, por ejemplo, el
coque, el carbón, el gas del carbón o el hidrógeno.
Las gangas se aglutinan formando la escoria. Para el proceso de reducción se
requiere calor.
Vista de un alto horno
La reducción se realiza normalmente en el alto horno. Durante el proceso se produce
arrabio líquido. En los procedimientos de reducción directa se produce esponja de
hierro sólida.
Un poco acerca del horno
El alto horno es un horno que trabaja en forma continua y que posee un revestimiento
interior constituido por ladrillos refractarios. Las dimensiones del alto horno dependen
de las cantidades que se planea producir. Los altos hornos de grandes dimensiones
permiten elaborar más de 11.000 toneladas de arrabio por día.
Formación de Acero En Alto Horno
Los productos para el alto horno se precalientan y se secan.
A continuación, las uniones químicas del hierro con el oxígeno contenidas en el
mineral de hierro se van reduciendo (disolviendo) paso a paso. En la parte superior
del alto horno, esto se produce gracias al monóxido de carbono, un gas que se
genera debido a la combustión del coque en la parte inferior del alto horno.
En esta parte inferior, el carbono del coque reduce los óxidos restantes a
temperaturas de 1400 a 1600 ºC. Abajo del todo, en el crisol, se recogen el arrabio
líquido y la escoria, que por ser más ligera flota sobre éste. A intervalos
alternativos, se hace fluir ambas sustancias a través de orificios de salida, que se
cierran nuevamente tras cada sangría. El arrabio contiene un porcentaje de
carbono del 3 al 4 %.
La proporción de carbono superfluo y de impurezas existentes en el arrabio se
elimina en el paso siguiente, es decir, durante la obtención del acero.
Otras sustancias adicionales para la obtención del acero, además del arrabio y la
esponja de hierro sólida, son:
La chatarra
Los fundentes (cal, bauxita, espato, mineral de hierro)
Aditivos de aleación.
Los procedimientos de afino antes más comunes, como el procedimiento
Bessemer, el procedimiento Thomas y el procedimiento Siemens-Martin, carecen
de importancia hoy en día.
Los grupos de procedimientos que, en nuestros días, son importantes para realizar
el afino del acero a partir del arrabio y de la chatarra o bien a partir de la esponja
de hierro, son diversos métodos que aplican el insuflado de oxígeno y el
procedimiento del horno de arco voltaico.
Aquellos en los cuales se aplica el insuflado de oxígeno permiten procesar, sobre
todo, el arrabio y determinados porcentajes de chatarra. En el horno de arco
voltaico se convierte normalmente la chatarra o la esponja de hierro en acero.
Existen varios tipos de procedimientos con insuflado de oxígeno, los cuales se
distinguen sobre todo por la manera de soplar el oxígeno puro.
Los recipientes en los que se realizan estos procedimientos se denominan
convertidores. En cada colada es posible producir hasta 400 toneladas de acero.
El oxígeno insuflado permite lograr, en el foco, temperaturas entre 2500 y 3000 ºC,
quemándose así el carbono y los componentes adicionales innecesarios.
Horno de arco voltaico:
Se genera el calor necesario para la fusión de los productos sólidos mediante
energía eléctrica. En este horno se producen temperaturas de hasta 3500 ºC, entre
un electrodo de grafito y la chatarra o la esponja.
Esto también permite fundir productos con un punto de fusión muy alto.
La ventaja especial de este procedimiento es una completa independencia a la hora
de elegir los productos a aplicar (chatarra, esponja de hierro, arrabio así como
cualquier tipo de mezcla).
Los hornos modernos tienen una capacidad de hasta 300 toneladas de acero y se
necesita aproximadamente una hora y media para cada colada.
Antes, el acero producido en el convertidor o en el horno de arco voltaico mediante el
procedimiento e afino ya quedaba "listo" en este punto y podía volcarse en moldes.
Hoy en día, a continuación del afino se efectúan generalmente tratamientos
posteriores - la metalurgia secundaria - para poder obtener tipos de acero de mejor
calidad aún. Así, se puede adaptar la composición química del acero con una
exactitud del 0,001 %.
Vista de una instalación de colada continua cuadrifilar para tochos:
der.: plataforma de colada; centro: puesto de mando, corte de los tochos; izq.: enfriadero
El acero tratado alcanza su primera forma sólida en la planta metalúrgica, donde
se cuela. Hasta hace unos pocos años solía colarse el acero en lingoteras
(coquillas) en "porciones". Hoy en día, por regla general el acero líquido se cuela
en tramos continuos (colada continua).
El próximo paso de trabajo del acero para lograr productos acabados consiste
generalmente en el laminado. Para obtener, por ejemplo, chapas delgadas, alambres o
tubos se requieren varios pasos independientes de laminado así como una serie de
tratamientos adicionales del producto laminado.
Procesos térmicos en el acero
Los procesos básicos de tratamiento térmicos para aceros incluyen la transformación o
descomposición de la austenita, la naturaleza y la apariencia determina las propiedades
físicas mecánicas de cualquier acero.
El primer paso en el tratamiento térmico del acero es calentar el material a alguna
temperatura o por encima del intervalo critico para formar austenita
Recocido total:
Este proceso consiste en calentar el acero a la temperatura adecuada y luego enfriar
lentamente a lo largo del intervalo de transformación, preferentemente en el horno o
cualquier material que sea buen aislante de calor. Por lo general el enfriamiento lento
continua a temperaturas mas bajas
El propósito de este proceso es para hacer refinar el grano, proporcionar suavidad,
mejorar las propiedades eléctricas y magnéticas y en algunos casos mejorar el
maquinado con ellos.
Esferoidizaciòn:
Es un proceso de tratamiento térmico que mejora la maquinabilidad.
Este proceso se caracteriza por los siguiente:
1 Mantener durante un tiempo prolongado a una temperatura justamente por debajo
de la línea critica inferior
2 Calentar y enfriar alternadamente entre las temperaturas que están justamente por
encima o por debajo de la línea critica inferior
3 Calentar a una temperatura o por encima de la línea critica inferior y luego enfriar
lentamente en el horno o mantener a una temperatura justo por debajo de la línea
critica inferior
Recocido Para Eliminación de Esfuerzos:
Este procesos es llamado recosido subcritico es útil para eliminar esfuerzos residuales
debidos a un fuerte maquinado u otros procesos en trabajos en frió, generalmente se
lleva a cabo a temperaturas por debajo de la línea critica inferior (1000 a 1 200 oF)
Recosido de Proceso:
Este tratamiento térmico se utiliza en las industrias de la lamina y alambre y se
lleva acabo al calentar el acero a una temperatura por debajo de la línea critica
inferior (1000 a 1250 oF)
Se aplica después del trabajo en frió y suaviza el acero, mediante recristalización
para un trabajo ulterior.