Matèries primes i productes semielaborats

Matèries primes i productes semielaborats
Materials metàl·lics (aliatges ferris):
Les aliatges ferris, basats en ferro, suposen el 90% de tones de metalls produïts anualment ja que presenta un cost baix en produccions massives. Mitjançant modificacions de la composició química i dels tractaments tèrmics es pot obtenir una gran varietat d’aliatges amb diferents propietats.
En la seva produccióprimerament s’obté ferro colat (“arrabio”) i desprès s’ha separa segons acers i fundicions de ferro.
- Matèria prima:
El mineral de ferro es el quart element més abundant en la escorça terrestre (5%) i al escalfar-se amb presència d’un agent reductor es converteix amb ferro metàl·lic. Aquest mineral consisteix amb òxids i les seves formes són: magnetita (Fe3O4: 72% de Fe), hematita (Fe2O3: 70%de Fe) i limonita (Fe2O3·H2O: 57% de Fe). El carbonat de ferro (FeCO3), i els sulfurs de ferro (pirita)(FeS2) s’utilitzen com a mineral de ferro encara que es calcinen (eliminació de CO2 i de S) prèviament a la seva introducció al alt forn.
- Producció de ferro colat (“arrabio”):
El ferro colat es produeix al alt forn mitjançant el mineral, el combustible (coke) i el fundent.
1.- Carga delalt forn per la part superior:
Mineral de ferro (Fe + impureses)
Coke: s’obté per destil·lació del mineral de carbó i s’utilitza com a combustible, també té la funció de reductor, aporta carboni i sosté la carga.
Fundent (calcària o carbonat càlcic (CaCO3) + espat de fluor (CaF2)): s’afegeix perquè reaccioni amb les impureses del mineral i permeti la seva separació amb el ferro colat passant al’escòria que flota sobre ell.
2.- Entra aire per les toveres (part baixa) i provoca la combustió del xoc amb el coke formant diòxid de carboni (CO2). Aquest en absència d’oxigen lliure continua reaccionant per donar monòxid de carboni (CO), que és un potents reductor que ascendeix (puja) fins arribar a mitja altura del ventre del forn començant la seva acció (treure l’òxid del ferro) sobre lacarga minerals:
-Procés oxidant: Coke + vent → calor + CO (a 1000ºC)
Fe2O3 + CO 2FeO + CO2
FeO + CO Fe + CO2
-Procés reductor: Minerals + CO + calor → ferro colat + gasos de sortida
El fundent també fa la seva funció:
-Silicats: Ganga (impureses) + fundent + calor → escòries
3.- A part dels òxids de Fe, també es redueix Mn i Si,
passanta formar part del ferro colat (4%). Encara
es massa impur per ús comercial, per això
s’emmagatzema en torpedes i transportat a acereries.





- Producció d’acer:
La fabricació d’acer pot ser produïda per dos mètodes:
Alt forn (70% prod.): anomenats siderúrgiques integrals, a partir de ferro colat.



Convertidors: redueixen l’excés de carboni, magnesi, silici, sofre i fòsfor, ambles reaccions: descarburació, dessulfuració o desfosforació.
2C + O2 → 2CO
2CO + O2 → 2CO2
2Mn + O2 → 2MnO ( a la escòria)
Si + O2 → SiO2 (a la escòria)
4P + 5O2 → 2P2O5 ( a la escòria)
S + Fe + OCa → OFe + SCa ( a la escòria)
Afinament: s’injecta una corrent d’oxigen o vent a través del ferro colat líquid provocant la reacció més important, la descarburació, sent molt intensa iexotèrmica en els primers minuts del bufat. Per reduir el C per sota del 4% es produeix un increment d’oxigen dissolt, això perjudica la qualitat del acer. Per tant és necessari addicionar elements desoxidants (Al, ferrosilicis (FeMn) i ferromagnèsic(FeSi)). Aquest caràcter oxidant dificulta la dessulfuració, per això el ferro colat ha de ser dessulfurat prèviament. Classificació de mètodes:
1.-Afinament per vent:
- Por aire en el mètode Bessemer: revestiment àcid (no elimina P ni Si); i Thomas: revestiment bàsic amb calç (no elimina P ni S).
- Por oxigeno puro en el mètode LD: l’oxigen redueix l’excés de C i oxida Mn, P i S que passen a l’escòria amb ajuda de calç. També es produeix FeO que serà reduït en cullera apart (metal·lúrgia secundària: refinament addicional d’acer amb la...