Procesos para la obtención de hierro y acero

Procesos tecnológicos para la obtención del hierro

1.1 Hierro

El hierro  es un elemento químico de número atómico 26 situado en el grupo 8, periodo 4 de la tabla periódica de los elementos. Su símbolo es Fe  y tiene una masa atómica de 55,6 u.

Este metal de transición es el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre, representando un 5% y, entre los metales, sóloel aluminio es más abundante. Igualmente es uno de los elementos más importantes del Universo, y el núcleo de la Tierra está formado principalmente por hierro y níquel, generando al moverse un campo magnético.

Para obtener hierro en estado elemental, los óxidos se reducen con carbono y luego es sometido a un proceso de refinado para eliminar las impurezas presentes.

El hierro fundido es una composición dehierro, carbono, silicio y otros elementos en cantidades insignificantes y el horno de cubilote se utiliza para hacer piezas de fundición.

1.2 Hierro colado:
Es una aleación cuyos principales elementos son hierro silicio y carbono. En el comercio existen hierro colados con una gran variedad de propiedades. Las especificaciones A.S.T.M. prevén clases de hierro colado con resistencias mínimas ala tracción comprendidas entre 1400 y 5600 kilogramos/cms2 (20000 y 80000 libras/pulgadas2 ). Cada clase tiene sus características y dentro de cada una puede haber regulaciones y modificaciones para adaptarla mejor al servicio particular de que se trate. El lingote de hierro, hierro colado gris, hierro colado blanco, hierro colado templado y hierro colado maleable se consideran todos como hierrocolado, principalmente debido a que estas formas de hierro no son suficientemente plásticas, incluso en caliente, para poderse forjar. Por esta razón se obtienen siempre comercialmente por un proceso de fusión y colado para darle la forma prevista. La forma comercial de cada unos de estos metales es la de piezas coladas.

1.3 Hierro forjado:
Es la forma más antigua fabricada por el hombre. Fueoriginariamente producido por una reducción lenta del metal en el hogar de la forja partiendo de mineral de hierro. Este proceso de reducción daba un hierro muy impuro, el cual requería un ulterior afino de tipo mecánico, esto es , martillándolo para darle la forma en la cual era utilizado. El hierro forjado es un metal que contiene hierro de elevada pureza y silicato de hierro en asociaciónfísica. Su contenido de carbono es muy bajo, y el silicato de hierro o escoria, se halla distribuido por todo el metal base en forma de fibras que le dan un aspecto fibroso cuando se le fractura.
1.4 Mineral de hierro:
El principal mineral de hierro es el hematitis, el cual cuando es puro contiene 70% hierro. Cuando este oxido de hierro contiene agua se denomina limonita, y contiene 60% de hierrocuando es puro. La magnetita se halla con menos abundancia. La siderita se a empleado como mineral, pero debido a su pequeño contenido en hierro no se emplea con frecuencia en la actualidad.
Las impurezas mas corriente del mineral de hierro son con sílice, titanio y fósforo. Los minerales que contienen las cantidades más pequeñas de estas impurezas son los que tienen mas valor. Una gran cantidad desílice y titanio resulta perjudicial porque requiere cantidades extras de fundentes para escorificarlos en el horno alto, mientras que el fósforo y el azufre son perjudiciales debido a su efecto nocivo sobre el hierro y acero. Los minerales de hierro suecos están casi enteramente extensos de fósforos y azufre, lo cual explica la fama de los aceros y hierro suecos por su gran pureza. Casi las trescuartas partes del mineral de hierro empleado en los Estados Unidos vienen del distrito del Lago Superior. El mineral de estos depósitos naturales es hematites y contiene un 68% de hierro. La mayor parte del mineral de este distrito se presenta tan cerca de la superficie que puede extraer económicamente a cielo abierto.
1.5 Coque:
El calor requerido para fundir el mineral en los hornos altos...