El acero

EL ACERO

Jorge Landerretche B.
Septiembre 2006

Materiales de Ingeniería
EL ACERO
SIDERURGIA
Siderurgia, del griego síderos, hierro y érgon, obra; es la parte de la
metalurgia que estudia técnicas de producción y transformación industrial del
hierro (Fe), uno de los elementos más abundantes en la naturaleza.

Los principales productos siderúrgicos son:
•

la Fundición de Hierro oArrabio

•

el Acero, obtenido a partir del Arrabio y de chatarra de acero
recuperada, clasificado a su vez en:

•
o Acero Corriente,

o Acero Fino y

o Acero Especial.

•

las Aleaciones Férricas, con numerosas variantes, en las que el
Hierro está aleado con Aluminio (Al), Manganeso (Mn), Cromo
(Cr), Níquel (Ni), etc.

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El objetivo de laindustria siderúrgica es la obtención de aleaciones de
metales en las que el Hierro es el elemento principal. Cuando una planta
siderúrgica abarca todas las fases de producción del acero, desde la
preparación de materias primas hasta la laminación y acabado de productos,
se dice que es una planta integrada,

en caso contrario recibe el nombre de planta no integrada.

Producción del Acero
ElAcero es básicamente una aleación de Hierro (Fe) y Carbono (C),
donde el porcentaje de este último componente puede llegar hasta el 5%. Es
precisamente el porcentaje de Carbono contenido en el Acero el responsable
de los cambios de sus propiedades, tales como su resistencia a la tracción, su
dureza o su tenacidad. Los principales minerales de Hierro son la Magnetita
(Fe3O4), elemento magnetizablecon un 71,4% de Fe puro y el Oligosto
(Fe2O3), también llamado hematites roja (encargado de transportar el oxígeno
en nuestra sangre y darle su característico color) o Especularita, con un 70%
de Fe puro; ambos minerales son óxidos de Hierro. El Fe puro se extrae por
reacciones químicas entre estos óxidos, con agentes reductores como el
Carbono (C), el Hidrógeno (H) o el Metano (CH4).
Laecuación característica para el proceso de extracción del Hierro es:

FexOy + zCO → xFe + zCO2 (gas)
El agente reductor usado aquí es el Monóxido de Carbono (CO), que
puede actuar en estado sólido o gaseoso, prefiriéndose este último estado por
la rapidez de reacción con el óxido de Hierro. Este proceso se realiza en el Alto
Horno (Huachipato, VII Región, Chile), que en general es un procesoautógeno, es decir, no necesita un aporte importante de energía para que la
reacción se mantenga y se conserva encendido durante mucho tiempo (meses,
años). Esto se debe a que sus paredes interiores están recubiertas con ladrillos
refractarios que aíslan la reacción química y la combustión se mantiene por el
aporte de combustible sólido, en la forma de Carbón (Coque).
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Estabilización de la producción en un Alto Horno
Un Alto Horno es en esencia un gasógeno donde, en conjunción con la
combustión parcial y destilación de un combustible carbonoso, tiene lugar
simultáneamente la reducción del mineral y la formación de escoria. La
carga del Alto Horno consta de:
o Mineral de Hierro,

en forma de granza o

en forma de pellets,

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o Carbón Coque metalúrgico, preparado a partir de Carbones importados
desde U.S.A., Canadá o Australia y

o Piedra caliza como fundente o escorificante

Estos elementos en proporciones adecuadas se introducen por la parte
superior del Alto Horno (tragante), por medio de carros transportadores. Como
la carga del Alto Horno no puede estar en contacto con la atmósfera, existe unsistema de doble puerta donde se elimina el aire.

Por la tobera cerca del fondo del horno se inyecta aire precalentado
(1000oC), más Oxigeno puro (O2), preferentemente exento de vapor de agua,
por la columna de mineral que desciende. Esto da lugar a la combustión del
Coque, produciéndose Dióxido de Carbono (CO2). El Dióxido de Carbono
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gasificado, en...