Hierro de primera fusion

UNIDAD 1.
Proceso de Obtención del Hierro y del Acero

1.1 Proceso Tecnológico de la obtención del hierro de 1ª fusión

Fabricación del arrabio (hierro de primera fundición)
El primer paso en la fabricación de cualquier hierro o acero es la producción del arrabio o hierro de primera fundición, en el alto horno. Con aproximadamente 40 m de altura, es un enorme cascarón de acerorecubierto con ladrillo resistente al calor. Una vez encendido, el alto horno es de producción continua, hasta que necesite renovarse la capa de ladrillo, o hasta que disminuya la demanda de arrabio.
El mineral de hierro, el coque y la piedra caliza se miden con todo cuidado y se transportan hasta la parte superior del horno en una vagoneta de concha. Cada ingrediente se descarga por separado en elhorno a través del sistema de campana, formando capas de coque, piedra caliza y mineral de hierro, en la parte superior del horno. Una corriente continua de aire caliente,, que proviene de las estufas cuyas temperaturas son de 650°C pasa por el tubo atizador y las toberas para hacer que el coque arda vigorosamente.
La temperatura en el fondo del horno alcanza los 1650°C o más. El carbonodel coque se combina con el oxígeno del aire para formar monóxido de carbono, con lo que se elimina el oxigeno que contiene el mineral de hierro y se libera el hierro metálico. Éste fundido, escurre por la carga y se recoge en el fondo del horno.
El intenso calor funde también la piedra caliza, la cual se combina con las impurezas del mineral y del coque para formar una nata llamada escoria.Ésta también se cuela hasta el fondo de la carga y flota sobre al arrabio fundido.
Cada cuatro o cinco horas se sangra el horno y el hierro fundido, hasta 315 toneladas, Fluye hacia una vagoneta para el metal fundido o de botella y se lleva a los hornos de aceración. A veces el arrabio se moldea directamente en lingotes cortos que se utilizan en las fundiciones para hacer piezas de hierrofundido.
La escoria se extrae a intervalos más frecuentes y se vierte en una vagoneta para escoria o cazo de colada y finalmente se utiliza para fabricar aislamiento de lana mineral, bloques para construcción y otros productos.

Figura 1. Vista esquemática de un Alto horno

El diagrama general de la fusión primaria del hierro integra a la mayoría de las actividades que se desarrollan en elproceso productivo. No se debe olvidar que los diagramas de flujo son una de las herramientas más utilizadas por los ingenieros industriales y que de manera automática los deben utilizar o elaborar.

Preparación del mineral:
Lavado
Quebrado
Cribado

Aire
Escoria
Transporte del mineral del hierro
Extracción del mineral de hierro


Alto horno

Arrabio


Preparación demineral:
Refinado
Calentado
Transporte del mineral de coque

Explotación del coque



Preparación del mineral:
Lavado
Quebrado
Cribado

Transporte de la piedra
Explotación de piedra caliza





Figura 2. Producción del hierro y el acero.


Principales minerales extraídos del hierro

* Hematita (mena roja) 70% de hierro
* Magnetita (mena negra)72.4% de hierro
* Siderita (mena café pobre) 48.3% de hierro
* Limonita (mena café) 60-65% de hierro



Para la producción de hierro y acero son necesarios cuatro elementos fundamentales:

1. Mineral de hierro
2. Coque
3. Piedra caliza
4. Aire

Los tres primeros se extraen de minas y son transportados y preparados antes de que se introduzcan al sistema enel que se producirá el arrabio.
El arrabio es un hierro de poca calidad, su contenido de carbón no está controlado y la cantidad de azufre rebasa los mínimos permitidos en los hierros comerciales.
Sin embargo es el producto de un proceso conocido como la fusión primaria del hierro y del cual todos los hierros y aceros comerciales proceden.
A la caliza, el coque y el mineral de hierro...