metalurgia del hierro

Metalurgia del fierro

Hornos primitivos

Agujero cónico en el suelo en el cual se amontona la “tierra” de propiedades sorprendentes y encima se apila una cantidad de carbón de leña.
Al hacer subir algunos ladrillos en el costado que se había colocado previamente en el fondo para evitar la subida de la humedad del suelo, se inventó el “tiro natural”. Luego se vio que era mejor llevar elaire por debajo del combustible que lateralmente y se colocó en una especie de parrilla.

Fierro bruto (arrabio), fundiciones y acero

Antes de proseguir con el proceso definiremos algunos productos siderúrgicos

Al reducir el óxido de fierro con hidrógeno como reductor se obtiene el metal fierro (maleable) más o menos puro.

2Fe (metálico) + (gas)

Pero como el elemento reductorindustrial es el carbono contenido en el coque o en el carbón vegetal o de leña y además por ser el carbono soluble en el fierro se forma una aleación fierro-carbono y no fierro puro.

Como hemos dicho el carbono entra en solución en la red atómica del fierro por inserción formando una solución sólida. Por consiguiente a medida que avanza la reducción del óxido por el carbono, también se producela disolución de un poco de este elemento en el fierro. Finalmente no se obtiene fierro puro, sino que una aleación. Esta aleación es más o menos rica en carbono, según las condiciones de reducción. Fierro, fundición y acero son denominaciones tradicionales que corresponden por una parte a una composición química y por otro a un procedimiento de fabricación.

Proceso de reducción de minerales defierro en el alto horno

En la presencia de un exceso de monóxido de carbono el óxido de fierro puede ser totalmente reducido alrededor de 900°C, pero como el punto de fusión del hierro es 1539°C, el fierro producido así siempre estaba sólido, debía ser removido casi destruyendo el horno. El fierro producido de este modo es blando y maleable ya que absorbió poco carbono.
El descubrimiento delfierro fundido debe haber sido muy sorpresivo, que al abrir el horno en vez de salir una masa sólida, corrió el líquido. A medida que los hornos fueron haciéndose más eficientes se alcanzaban más altas temperaturas. Así el fierro absorbía más carbono y con ello se bajaba el punto de fusión luego se licuaba con facilidad. Entonces surgió el problema que el producto dejó de ser forjable ya que seobtuvo arrabio y no hierro dulce o acero de bajo carbono.
El arrabio no era utilizado en forma directa y debía ser sometido a una refinación posterior antes de ser utilizado como un material forjable.



La figura 1 muestra el esquema en corte de un alto horno y la figura 2 muestra una planta de alto horno. El alto horno tiene alrededor de 30 a 40 metros de altura y un diámetro máximo internode 7 a 10 metros.
El horno está revestido de material refractario, en su mayor parte de arcilla (). La zona del horno de mayor temperatura donde se produce la mezcla del aire con el combustible coque, o sea la zona de las toberas y el crisol es de la mejor calidad de ladrillo refractario, duro, denso y de alta resistencia. Algunos hornos son revestidos por bloques de carbono. El espesor de lascapas de refractarios es alrededor de 75 cm sobre las toberas y con serpentines de refrigeración de agua y de 1 a 2 metros en la parte de la cuba.
Los altos hornos modernos se operan día y noche por 3 a 7 años. Al final de la campaña se puede observar que el revestimiento se ha adelgazado por erosión y acción de la escoria, los bloques del fondo del crisol, han desaparecido y han sidoreemplazados por una salamandra, que es una masa de fierro solidificado.
El aire para la combustión entra por las toberas que son entre 10 a 16 distribuidas alrededor del diámetro y tienen un diámetro de 10 a 20 cm.
Cerca del fondo del horno está el orificio de sangría del arrabio y alrededor de 1 metro más alto el orificio de escoriado.
La carga se efectúa por la parte superior del horno, la cual...