¿Cómo se fabrica el acero? Proceso de producción de acero (con PDF)

El acero se usa ampliamente en todas las industrias conocidas, desde la construcción hasta la fabricación. La demanda mundial de acero crece cada año. El acero es fuerte, económico y tan versátil que no se puede pensar en el mundo moderno sin acero. Los estudios muestran que, después del cemento, el acero es el segundo producto básico más producido en masa en el mundo. El acero es respetuoso con el medio ambiente, reciclable, sostenible y se produce en diversas formas y formas. En este artículo, aprenderemos sobre el proceso de fabricación de acero, es decir, “¿Cómo se fabrica el acero?”

¿Qué es el acero?

El acero es un material de aleación ferrosa compuesto de hierro y carbono (0,002 a 2,14%) como elementos primarios. Muchos otros elementos como manganeso, silicio, cromo, níquel, fósforo, oxígeno, molibdeno, boro, cobalto, etc. pueden estar presentes o agregarse a propósito para obtener algunas de las propiedades requeridas. Se utilizan en infraestructura, barcos, armas, ferrocarriles, edificios, herramientas, automóviles, máquinas, etc. El acero está disponible en dos formas cristalinas; cúbica centrada en el cuerpo y cúbica centrada en las caras. Dependiendo de los componentes de la aleación, la densidad del acero oscila entre 7.750 y 8.050 kg/m3. El acero es dúctil, duro, duradero y posee buena resistencia y puede soportar golpes.

¿Cómo se fabrica el acero? Proceso de fabricación de acero

Para producir acero, primero el mineral de hierro se calienta y se funde en un horno. Luego, las impurezas se eliminan del hierro fundido. El carbono y otros elementos de aleación requeridos se agregan para fabricar acero. La fabricación de acero de hoy en día es muy mejorada y especializada. Hay dos procesos que son muy populares para la fabricación de acero de hoy en día. Están:

  • Alto horno
  • Horno de arco eléctrico.

Proceso de producción de acero de alto horno

Un alto horno es una enorme carcasa de acero aproximadamente cilíndrica revestida con ladrillo resistente al calor. La producción de acero en un alto horno es un proceso continuo. Por lo tanto, una vez que comenzó la fabricación de acero, la producción continúa durante años hasta que el revestimiento refractario se daña o la demanda cae. Hay dos procesos mediante los cuales se produce acero en un alto horno.

  • El proceso Bessemer para la producción de acero y
  • El proceso de hogar abierto de fabricación de acero

Fabricación de acero Principio del Proceso Bessemer

Las principales materias primas para la producción de acero en un alto horno son el mineral de hierro, la piedra caliza, el coque y algo de chatarra de acero. Estos materiales se cargan en el alto horno desde la parte superior y se convierten en arrabio fundido. A continuación, se sopla una corriente de aire a través del arrabio fundido que contiene carbono, silicio y manganeso. Estos elementos y algo de hierro se oxidan. El carbono forma gas y escapa, pero el silicio, el manganeso y el hierro oxidados forman una escoria mixta de silicato ferroso-manganeso. Este proceso se conoce como Proceso Bessemer Ácido.

El proceso de oxidación anterior, especialmente la oxidación del silicio, produce una gran cantidad de calor. Este calor mantiene la temperatura y la fluidez del arrabio fundido. Si el contenido de silicio en el arrabio es muy alto, el calor desprendido puede ser excesivo y se agregan chatarras de acero frías al convertidor para bajar la temperatura.

Una vez que se completa la oxidación, el acero dulce producido contiene una cantidad considerable de oxígeno y tal vez hidrógeno, que se rectifica mediante adiciones de spiegeleisen o ferromanganeso. Esto generalmente se hace cuando el metal se vierte del convertidor a la cuchara de colada.

Todas las reacciones que tienen lugar en el convertidor se reflejan en la llama que sale por la boca del convertidor. Durante la primera parte del soplo, cuando el manganeso y el silicio se están oxidando, la llama es corta y de baja luminosidad, aumentando gradualmente en longitud y luminosidad a medida que avanza el soplo y se elimina el carbón. Pero la llama cae cuando se completa la descarburación y se interrumpe el soplado. Cualquier prolongación del soplo después de la caída de la llama da como resultado la oxidación del hierro y esto se indica por el número de humos marrones en la llama.

En el Proceso Básico de Bessemer, el soplo se prolonga después de que la llama cae, y este período se conoce como post-soplo. El fósforo se elimina durante el post-soplado. El arrabio utilizado en el proceso básico contiene un bajo contenido de silicio y manganeso, pero tiene un alto contenido de fósforo. Es la oxidación del fósforo la que produce el calor necesario.

La eliminación de fósforo requiere un convertidor con revestimiento básico y una escoria básica que se forma a partir de la cal añadida al convertidor justo antes de verter en él el arrabio fundido.

El procedimiento adoptado en el proceso ácido o básico es similar. El arrabio fundido se vierte en el convertidor, que está en posición horizontal girado hacia abajo para que el metal quede alejado de las toberas. Estas toberas están fijadas en la parte inferior del convertidor y suministran la corriente de aire. Luego se enciende la explosión y el convertidor se gira a una posición vertical. Inmediatamente baja la llama, se vuelve a bajar el recipiente y se vierte el metal soplado en una cuchara de fundición. En esta etapa, generalmente se realizan las adiciones de acabado.

Por lo tanto, el proceso, ya sea ácido o básico, consta de las siguientes tres etapas:

  1. Un suministro de metal caliente.
  2. Un recipiente adecuado para soplar el aire a través del arrabio fundido.
  3. Una cuchara de colada y una lingotera con planta auxiliar, para hervir el acero en forma de lingote.

Principio de fabricación de acero por el proceso de hogar abierto

En el proceso de hogar abierto de producción de acero, la escoria es el medio de refinación y tiene dos propósitos:

  • Es el medio oxidante para eliminar las impurezas.
  • Funciona como receptáculo para retener los productos de oxidación de forma estable.

Las materias primas para el proceso ácido son de naturaleza silícea, pero bajas en azufre y fósforo. El mantenimiento de una escoria ácida impide la eliminación de estos elementos. El arrabio y la chatarra se cargan y, cuando se derriten, la escoria se vuelve fluida y oxidante mediante adiciones de mineral de hierro. El carbono, el silicio y el manganeso presentes en la carga son oxidados por estas adiciones de minerales. El carbono escapa como gas monóxido de carbono, mientras que la sílice y el óxido de manganeso pasan a la escoria, que es prácticamente un silicato ferroso-manganoso.

En el proceso básico, se puede emplear una gama más amplia de materias primas. La adición de caliza forma una escoria básica que afecta la remoción de azufre y fósforo. En la medida de lo posible, se deben evitar los materiales silíceos porque se requiere un exceso de cal para neutralizar la sílice formada, y si la escoria se vuelve demasiado silícea se dificulta la eliminación de azufre y fósforo y se ataca el revestimiento básico del horno.

En muchos casos, el arrabio frío o sólido se carga en el horno y el proceso se denomina proceso de “arrabio frío y chatarra”. En las plantas compuestas, donde se dispone de metal de alto horno, se emplea arrabio fundido. Esto se conoce como el proceso de “metal caliente”. Ya sea que el proceso sea ácido o básico, y que se utilice arrabio caliente o frío, se emplea el mismo tipo de horno.

Producción de acero por horno de arco eléctrico

En la producción de acero se emplea el horno eléctrico de resistencia de arco directo. En este tipo de horno de arco eléctrico, el calor es generado por los arcos que se forman entre los electrodos y la carga. La resistencia la proporciona la carga al paso de la corriente. Hay dos métodos para operar el horno de arco eléctrico:

  • El proceso básico.
  • El proceso ácido.

El proceso básico se lleva a cabo en un horno de revestimiento básico. La producción de acero para herramientas de alta calidad, aceros aleados y aceros especiales en forma de lingotes es ideal en el proceso básico. El proceso básico también se utiliza para la producción de piezas de fundición de acero. Por el contrario, el proceso ácido que opera con un hogar revestido de sílice se usa principalmente para la producción de piezas de fundición de acero.

Proceso básico: En el proceso básico de fabricación de acero por arco eléctrico se emplea una amplia gama de chatarra de acero. El procedimiento normal de fabricación de acero es derretir la chatarra, que se recarburiza con coque, antracita o electrodos rotos, para dar suficiente carbón en la “fusión” para asegurar una buena ebullición del carbón. Por regla general, no se emplea arrabio.

Proceso ácido: Los hornos de arco eléctrico revestidos con ácido para la fabricación de acero tienen una aplicación muy limitada y se emplean principalmente en fundiciones de acero. Los hornos de ácido requieren chatarra seleccionada y materias primas bajas en azufre y fósforo. En muchas fundiciones, los hornos ácidos se utilizan para la refundición de la chatarra que surge en la fundición, mientras que los hornos de revestimiento básico se utilizan para convertir la chatarra traída en acero con bajo contenido de azufre y fósforo.

El siguiente diagrama de flujo de steel.org proporciona una buena animación de los procesos de fabricación de acero:

La guía definitiva para organizar ...
La guía definitiva para organizar tu hogar con consejos y trucos simples
Diagrama de flujo de producción de acero

Diagrama de flujo de producción de acero por steel.org

Print Friendly, PDF & Email