Ingeniería de los materiales metálicos

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Caliza: Es obtenida de sus minas Sirve para disminuir el punto de fusión de la Ganga que contiene las materias primas y para desulfurar el arrabio

Básicamente en eso consiste el proceso de fabricación de arrabio de una forma mas reducida y sintetizada serian estos 4 pasos:

- Mineral de hierro (1). Antes de ser introducido en el horno alto se debe someter a una serie de tratamientos preliminares. Estos tratamientos consisten en triturar y moler el mineral, para posteriormente separar la parte útil (mena) de la no aprovechable (rocas, cal, sílice, tierra, etc.), que constituye la ganga.

- Carbón de coque (2). Se ha creado artificialmente a partir de la hulla. Su misión, dentro del horno alto, es la siguiente:

– Producir, por combustión, el calor necesario para fundir la mena y generar las reacciones químicas necesarias para que el óxido de hierro (mineral de hierro) se convierta en arrabio.

– Soportar el peso de la materia prima introducida, permitiendo que no se aplaste, para que pueda arder en la parte inferior y salgan los gases hacia la parte superior del horno.

- Fundente (3). Compuesto por piedra caliza o, lo que es lo mismo, cal (siempre que el mineral tenga composición ácida), cuya misión es:

– Reaccionar químicamente con la ganga que haya podido quedar en el mineral, arrastrándola

hacia la parte superior de la masa líquida, y formando lo que se denomina escoria.

– Bajar el punto de fusión de la ganga para que la escoria sea líquida.

- El horno alto (4), una vez encendido, está funcionando ininterrumpidamente hasta que es necesario hacerle una reparación.

ALTO HORNO

Se considera como una de las instalaciones industriales mas antiguas y grande que funciona en la actualidad, por supuesto con algunas actualizaciones pero, siendo el mismo principio.

El alto horno sirve para transformar principalmente el elemento del hierro en fundición, lo que actualmente sirve como principal fuente de creación de acero, uno de los materiales mas solicitados para la industria, a principios del alto horno se utilizaba carbón natural, como fuente de combustible no fue hasta que en 1730, se logro emplear con éxito el coque obtenido por destilación de la hulla) como combustible. La gran resistencia a la compresión, la porosidad, combustibilidad, y reactividad del coque han hecho que en el siglo XX sea prácticamente el único combustible sólido empleado en los altos hornos.

PARTES DEL ALTO HORNO

1.- Los aparatos de carga

2.- el cuerpo del horno

3.- Las campanas de cierre del tragante y las tuberías de salida de gases.

4.- Los dispositivos refrigerantes

5.- El anillo de aire y las toberas.

EL CUERPO DEL ALTO HORNO

El alto horno, posee una figura como de una botella gigante con una superficie ancha y un cuerpo cilíndrico, el cual esta echo de materiales aislantes y refractarios, que son resistentes y conservan el calor, debe de ser de esa forma ya que las temperatuars que se manejan son muy grandes.

El alto horno se compone principalmente por las siguientes partes:

1.- Tragante.- Se llama tragante, la parte superior del alto horno por donde se cargan las materias primas.

2.- Cuba.- El Nombre de cuba se da al tronco de cono superior, que tiene su mayor diámetro en la parte inferior.

3.- Vientre.- Se le denomina a la parte del alto horno de mayor diámetro, que es la zona de unión de los dos troncos de cono.

4.- Etalaje.- Se denomina etalaje al tronco de cono situado en la parte inferior , justo debajo del vientre, que tiene su mayor diámetro en la parte superior.

5.- Crisol .- El crisol es la parte inferior cilíndrica, donde se reúnen en estado líquido el arrabio o fundición y la escoria antes de su salida del horno.

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REACCIONES DEL PROCESO DEL ALTO HORNO

1.- PRECALENTAMIENTO Y SECADO DE LAS CARGAS

En la parte superior de alto horno el material, empieza a recibir temperatura de los gases inferiores de las reacciones que se están llevando acabo por lo que la humedad del material desaparece ya que recibe una temperatura aproximada de 200 grados Celsius.

2.- REDUCCIÓN INDIRECTA DEL MINERAL Y OBTENCIÓN DEL ÓXIDO FERROSO.

Se realiza por la acción del monóxido de carbono sobre los óxidos de hierro, y en esta primera etapa se forma lo que es el oxido ferroso es decir el FeO. Esta reacción se lleva acabo a menos de 1000° Celsius.

3.- DESCOMPOSICIÓN DEL CARBONATO DE HIERRO.

Si se halla presente el carbonato de hierro en las cargas que se alimentan al Alto Horno, se produce esta descomposición a unos 600ºC.

CO3 Fe = FeO + CO2

4.- DESCOMPOSICIÓN DE LA CALIZA

Esta reacción comienza a los 700ºC, se acelera a 800ºC y se completa a 900ºC.

El CO2 que se desprende en la descomposición de esos carbonatos, contribuye a disminuir el porcentaje de CO en los gases ascendentes y con ello, disminuye el poder reductor de esos gases.

5.- REDUCCIÓN DIRECTA DEL ÓXIDO FERROSO.

La reducción del óxido ferrosos, FeO, y la aparición de Fe comienza a temperaturas superiores a 950ºC. Esta reacción puede considerarse como una de las más importantes, en la zona del horno donde se produce , en la que hay temperaturas superiores a 1000ºC. En esa zona de inestabilidad, una gran parte del CO2 formado reacciona con el carbono del coque.

Que al producirse ocasiona una importante absorción ó disolución del carbono sólido del coque y un consumo fuerte de calor y la formación final de CO.

6.- CARBURACIÓN