viernes, 18 de septiembre de 2009

Altos Hornos


El alto horno es la instalación industrial dónde se transforma o trabaja el mineral de hierro. Un alto horno típico está formado por una cápsula cilíndrica de acero de unos 30 m de alto forrada con un material no metálico y resistente al calor, como asbesto o ladrillos refractarios. El diámetro de la cápsula disminuye hacia arriba y hacia abajo, y es máximo en un punto situado aproximadamente a una cuarta parte de su altura total. La parte inferior del horno está dotada de varias aberturas tubulares llamadas toberas, por donde se fuerza el paso del aire que enciende el coque. Cerca del fondo se encuentra un orificio por el que fluye el arrabio cuando se sangra (o vacía) el alto horno. Encima de ese orificio, pero debajo de las toberas, hay otro agujero para retirar la escoria. La parte superior del horno contiene respiraderos para los gases de escape, y un par de tolvas redondas, cerradas por válvulas en forma de campana, por las que se introduce el mineral de hierro, el coque y la caliza. Una vez obtenido el acero líquido, se puede introducir en distintos tipos de coladura para obtener unos materiales determinados: la colada convencional, de la que se obtienen productos acabados; la colada continua, de la que se obtienen trenes de laminación y, finalmente, la colada sobre lingoteras, de la que lógicamente se obtienen lingotes.

La producción de acero ordinario se basa en la obtención del arrabio por reducción y fusión del mineral y por afino del arrabio. Para la obtención del arrabio, se introduce en el alto horno una mezcla (lecho de fusión) del mineral de hierro (óxidos de hierro), de combustible (coque, que actúa a la vez de reductor) y de fundente. Se insufla una corriente de aire caliente (viento), originando con el coque, óxido de carbono que reduce al mineral. Por combinación con el fundente, la ganga pasa al estado de escoria, fusible hacia los 1300°C; a esta temperatura el hierro se combina con el carbono y se forma arrabio, aleación compleja, con un contenido máximo de 95% de hierro; el arrabio y la escoria es estado líquido, se separan por orden de densidades.

El acero se obtiene por afino del arrabio, en cuya operación se rebaja la proporción de carbono de 3.5% a menos de 1%. Esta concentración consiste esencialmente en un conjunto de oxidaciones parciales producidas por: acción de una corriente de aire que atraviesa la masa de arrabio líquido (afino por aire), en los convertidores, acción de un óxido de hierro (mineral o chatarra) en un horno de solera (afino por solera), o en el horno eléctrico(afino eléctrico)
Carga en el alto horno: Las materias primas necesarias para la siderurgia son: los minerales (y chatarra), los combustibles, los fundentes y el aire.

Los minerales de hierro más importantes son los óxidos: se emplean también los carbonatos y algunos sulfuros.


1. Óxidos de hierro: El óxido magnético (Fe3O4) en estado puro es el más rico de todos los minerales de hierro. La ganga, generalmente siliciosa, está exenta de fósforo. Entre los óxidos férricos anhídridos (Fe2 O3), los más importante son el hierro oligisto (cristalizado) y la hematites roja amorfa. Los óxidos férricos hidratados, tienen una composición Fe2O3nH2O, son fáciles de reducir, pero su ganga contiene combinaciones fosfatadas o sulfuradas.


2. Carbonatos de hierro: formados por carbonato ferroso (CO3Fe), asociado a una ganga compuesta de carbonatos isomorfos (CO3Ca).


3. A estos minerales, pueden añadirse: los óxidos férricos resultado de la tostación de piritas (S2Fe), virutas, residuos de fabricación, exceso de lingotes, chatarra, escorias del horno Martín, minerales de magnesio en estado de fusión, para facilitar la obtención de la fundición blanca y productos de la sinterización y peletización de los minerales de Fe.


4. El combustible en el alto horno debe presentar una buena resistencia a la compresión , a fin de poder descender en la cuba sin desmoronarse y una gran porosidad, condición necesaria para la regularidad de su combustión.
La hulla en general no cumple con estas condiciones, en utiliza el coque metalúrgico obtenido por pirogenación (destilación en vacío) de la hulla grasa de llama corta. Características del coque metalúrgico: la resistencia a la compresión de 170 kg/cm2 ha permitido elevar la altura de los hornos a 60 m. el poder calorífico de 7500 Kcal/Kg, la mayor parte es carbono, 15% de cenizas, 1% de azufre. Al utilizar carbón de madera limita a unos 1 2m la altura de los hornos, restringiendo la capacidad de producción. La ganga del mineral, generalmente silícea o calcárea es infusible. Para transformarla en escoria fusible hacia 1300°C, es preciso combinar esta ganga con una sustancia, de manera que pueda formarse un silicato de fácil fusión. El viento o aire insuflado a presión dentro del alto horno (60cm) de columna de mercurio de sobrepresión, se calienta a una temperatura previa de 1000 °C y contiene humedad de 15 g de agua por m3. Se consume alrededor de 5 toneladas de viento para obtener una tonelada de arrabio.