MATERIALES FÉRRICOS PAL - CURSO 2008/09 Eduardo García Marín

Presentación del tema: "MATERIALES FÉRRICOS PAL - CURSO 2008/09 Eduardo García Marín"— Transcripción de la presentación:

1 MATERIALES FÉRRICOS PAL - CURSO 2008/09 Eduardo García Marín
Jorge Sanjuán García Héctor Siguero Jurado

2 Son aquellos materiales cuyo componente principal es el hierro asociado con otras sustancias tanto metálicas como no metálicas. Se pueden clasificar dependiendo del contenido de Carbono en: Hierro Aceros Fundiciones Ferroaleaciones

3 Producción de hierro El elemento químico hierro supone el 5% de la corteza terrestre. Nunca se presenta en estado puro. Para la producción de hierro y acero son necesarias cuatro sustancias fundamentales: -Minerales de hierro -Coque -Piedra caliza -Aire

4 Minerales de hierro Los principales minerales de los que forma parte son: HEMATITES ROJA ÓXIDO DE HIERRO (III) 40-60% MAGNETITA OXIDOS DE HIERRO 60-70%

5 Minerales de hierro LIMONITA HIDRÓXIDO DE HIERRO (III) 30-60% SIDERITA
CARBONATO DE HIERRO (II) 30-40%

6 CARBÓN DE COK - COQUE La misión del carbón de coque en el proceso siderúrgico es: Producir por combustión el calor necesario para la reacción de reducción (eliminar oxígeno) y fundir la mena dentro del horno. Producir el gas reductor (CO) que transforma los óxidos en arrabio. Se obtiene el coque calentando las hullas grasas y semigrasas de llama corta, con contenido en materias volátiles entre 22% y 30%, azufre <1% y cenizas <9% a >1000 ºC . Características de un buen coque: Alto poder calorífico (6500 – 8750 kcal/kg) Mínimo contenido en fósforo y azufre (hacen frágil la fundición)

7 FUNDENTES La misión de los fundentes en el proceso siderúrgico es:
Combinarse con la ganga y con las impurezas para bajar su punto de fusión, y hacer que la escoria se encuentre fluida. La cantidad de fundente y su naturaleza debe establecerse con mucho cuidado, dependiendo de la naturaleza y composición de la ganga y la proporción de impurezas. Los fundentes más utilizados: sílice, caliza (carbonato cálcico) y la dolomía (carbonato magnésico). Si ganga ácida SiO2 → fundente básico Al2O3, MgO, CaO Si ganga básica MgO, CaO → fundente ácido SiO2 Si ganga neutra → fundente neutro CrO

8 OBTENCIÓN DEL HIERRO El dispositivo habitual para obtener hierro a partir de sus minerales es el denominado ALTO HORNO

9 REACCIONES EN EL ALTO HORNO
Fe2O3 + CO → 2 Fe O + CO2 FeO + CO → Fe + CO2 CO3Ca → CaO + CO2 CaO + SiO2 →SiO2Ca COK + HIERRO SÓLIDO COK ESCORIA HIERRO LIQUIDO LIQUIDA C+CO2 → 2CO C + O2 → CO2

10 AFINO El arrabio posee un exceso de impurezas carbono, azufre, fósforo, silicio, manganeso, etc.) que lo hace demasiado frágil y poco adecuado para la fabricación de piezas industriales. La solución consiste en eliminar la mayoría de esas impurezas en hornos adecuados, denominados hornos de afino.

11 1855 – CONVERTIDOR BESSEMER (GB)
HORNOS DE AFINO 1855 – CONVERTIDOR BESSEMER (GB) 1. Recipiente Cavidad interior 3. Entrada de aire 4. Caja de cierre 5. Toma de aire Basculante 7. Boca

12 1855 – CONVERTIDOR BESSEMER (GB)
HORNOS DE AFINO 1855 – CONVERTIDOR BESSEMER (GB) 1) Fase de llenado. El convertidor se inclina y se vierte el arrabio fundido. 2) Fase de soplado. El convertidor se pone en posición vertical y se inyecta aire a presión desde el fondo, pasando a través de la masa fundida y oxidando el carbono, el silicio y el magnesio. 3) Fase de vaciado. Se inclina el convertidor y se vierten primero las escorias y después el acero en las lingoteras.

13 1864 – HORNO SIEMENS-MARTIN (ALE)
HORNOS DE AFINO 1864 – HORNO SIEMENS-MARTIN (ALE) PULSA PARA AMPLIAR

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15 1864 – HORNO SIEMENS-MARTIN (ALE)
HORNOS DE AFINO 1864 – HORNO SIEMENS-MARTIN (ALE) Fue el primer dispositivo capaz de obtener acero a partir de chatarra. La carga se realiza por al parte superior. El afino consiste en quemar el combustible a 1800 ºC. A esa temperatura las impurezas se oxidan y son arrastradas por la cal formando escorias. Puede cargar materiales de arrabio, mineral de hierro y chatarra hasta el 70%. Cuando el contenido en carbono es el adecuado, se añaden los aleantes y se extrae la colada. Se gasta mucho combustible.

16 HORNOS DE AFINO 1900 – HORNO ELÉCTRICO DE ARCO – Héroult (FR)

17 HORNOS DE AFINO 1900 – HORNO ELÉCTRICO DE ARCO – Héroult (FR)

18 HORNOS DE AFINO 1900 – HORNO ELÉCTRICO DE ARCO – Héroult (FR)
Se carga con chatarra, cal y otros metales para hacer aleaciones especiales. Se utilizan voltajes de ≈ 900 V Se calienta rápidamente a ºC; los procesos duran del orden de 60 minutos. Se obtienen aceros especiales. Elevado coste energético.

19 Se inclina el horno y se saca la escoria que flota sobre el acero.
HORNOS DE AFINO 1945 – Convertidor LD – Linz y Donowitz (AUS) Paso 1 Se inclina el horno y se añade el arrabio, el fundente y, a veces, la chatarra Paso 2 Se pone vertical y se baja la lanza para inyectar oxígeno en el metal fundido. Las impurezas se queman. Paso 3 Se inclina el horno y se saca la escoria que flota sobre el acero. Paso 4 Se vierte el acero sobre la cuchara y se añaden ferroaleaciones y carbono.

20 1945 – Convertidor LD – Linz y Donowitz (AUS)
HORNOS DE AFINO 1945 – Convertidor LD – Linz y Donowitz (AUS) Se pueden cargar de 300 a 500 Tn. La duración del afino es de unos 60 minutos. Se inyecta oxígeno a 12 atms. Oxida el carbono hasta niveles del 1%. Al quemar el carbón, aumenta la temperatura, mantiene el material liquido y elimina fósforo, azufre y silicio. Al final del proceso se añaden los aleantes.

21 HORNOS DE AFINO 1978 – Horno eléctrico de inducción – Krupp (ALE)

22 HORNOS DE AFINO 1978 – Horno eléctrico de inducción – Krupp (ALE) Trabajan a una frecuencia del orden de 9600 KHz. Voltajes de 380 V Las corrientes que inducen producen un aumento de temperatura.

23 PRODUCTOS SIDERÚRGICOS
Hierro dulce (C entre – %) Aceros (0.025 – 2.1 %) Fundiciones (2.1 – 6.67 %) Ferroaleaciones

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25 TIPOS DE ACEROS ACEROS C Si Mn Cr Mo Ni V W Al carbono 0,45 - 0,55
0,25 0,65 - 0,7 Aleados de temple y revenido 0,32 - 0,41 0,6 - 0,75 0,7 - 1,25 0 - 0,2 0 - 4,25 Rodamientos 1 0,3 1,5 Muelles 0,5 0,85 0,15 Cementación 0,1 -0,2 0,25 - 0,3 0,45 - 0,8 0 - 0,95 0 - 0,25 0 - 3,25 Mecanizado 0,05 1,25 Inoxidables 0,08 2 17,5 - 19 0 - 2,5 9,5 - 12 Herramientas 0,38 - 0,95 1,1 - 1,4 0,5 - 1,95 0 - 1 0 - 0,1 0 - 0,5

26 PRODUCTOS SIDERÚRGICOS

27 Reutilización del hierro – LA CHATARRA

28 Reutilización del hierro – LA CHATARRA
La chatarra de hierro, es el conjunto de trozos de metal de desecho. Es utilizada en la producción de acero, cubriendo un 40% de las necesidades mundiales. El porcentaje de uso varía según el proceso de fabricación utilizado, siendo un 20% en la producción de acero por convertidor LD y llegando al 100% en el proceso de fabricación por horno eléctrico. La chatarra se procesa en las zonas de desguace y después se envía a las acerías, donde se consiguen nuevos productos siderúrgicos.

29 Aplicaciones del hierro, acero y aleaciones
EN LA CONSTRUCCIÓN. Sirve para estructurar los edificios, los puentes, transportar el agua, el gas u otros fluidos.

30 Aplicaciones del hierro, acero y aleaciones
EN EL SECTOR DEL TRANSPORTE. Este sector constituye el segundo mercado acero, después de la construcción y las obras publicas.

31 Aplicaciones del hierro, acero y aleaciones
ENVASES DE USO COTIDIANO: Depósitos, botes, latas, bidones, etc. Numerosos envases son fabricados a partir de hojas de acero, si requieren un medio hermético de conservación.

32 Aplicaciones del hierro, acero y aleaciones
HOSTELERIA Y SERVICIOS Cada vez más, los materiales de acero inoxidable se emplea por su presencia y limpieza en todo lo relacionado con la manipulación de alimentos.

33 Aplicaciones del hierro, acero y aleaciones
EN SANIDAD El instrumental de acero inoxidable, las prótesis aleadas principalmente con titanio, forman parte del material sanitario.