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martes, 31 de marzo de 2015
viernes, 27 de marzo de 2015
PROCESO DE CONFORMADO EN FRIO.
Cuando
un metal es laminado, forjado, rolado, extruido o estirado a una temperatura de
bajo de la recristalización el metal es trabajado en frío. La mayoría de los
metales se trabajan en frío a temperatura ambiente aunque la reacción de
formado en ellos causa una elevación de la temperatura. El trabajo en caliente
realizado sobre el metal en estampado plástico, refina la estructura de grano
mientras que el trabajo en frío distorsiona el grano y reduce un poco su
tamaño. El trabajo en frío mejora la resistencia, la maquinabilidad, exactitud
dimensional y terminada de superficie del metal. Debida a que la oxidación es
menor en el trabajo en frió laminas más delgadas y hojalatas pueden laminarse
mejor que en caliente.
Efectos del trabajo en frío.
La diferencia
principal del trabajo en caliente y en frío es la temperatura a la cual se
realiza el proceso. En el trabajo en frío el material se trabaja a temperatura
ambiente, pero el proceso como tal ocasiona calentamiento por fricción entre el
equipo y la pieza, por lo que es común que el trabajo en frío alcance
temperaturas hasta de 200 °C.
Todos los metales son cristalinos por la naturaleza y
están hechos de granos de forma irregular de varios tamaños. Cuando se trabaja
en frío los cambios resultantes en la forma del material trae consigo marcas en
la estructura de grano. Los cambios estructurales producen fragmentaciones del
grano, movimientos de átomos y distorsión de la malla.
Para el trabajo
en frío se requieren presiones mucho mayores que en el trabajo en caliente.
Como el metal permanece en un estado más rígido no es permanentemente deformado
hasta que los esfuerzos aplicados han excedido el límite elástico.
La cantidad de trabajo en frío que un metal soporta
depende sobre todo de su ductilidad, mientras más dúctil se el metal mejor
podrá trabajarse en frío; Los metales puros pueden soportar una mayor
deformación que los que tienen elementos dados, debido a que los metales de
aleación incrementan la tendencia y rapidez del endurecimiento.
Publicación: Isabel, Elio e Israel.
Publicación: Isabel, Elio e Israel.
jueves, 12 de marzo de 2015
Resumen de Proceso de fabricación del acero de Equipo de Héctor Vazquez y Armando Zepeda
Proceso de
fabricación del acero
El acero se puede obtener a partir de dos materias primas
fundamentales:
•
El arrabio, obtenido a partir de mineral en
instalaciones dotadas de alto horno (proceso integral)
• Las chatarras tanto férricas
como inoxidables,
Los procesos en horno de arco eléctrico pueden usar casi un
100% de chatarra metálica, aun así, la media de las estadísticas actuales
calcula que el 85% de las materias primas utilizadas en los hornos de arco
eléctrico son chatarra metálica. Las estimaciones del porcentaje mundial de
industrias que utilizan el convertidor con oxígeno en 1995 eran del 59% y de un
33% para las que utilizaban horno de arco. Las aleaciones de acero se realizan
generalmente a través del horno de arco eléctrico, incluyendo el acero
inoxidable. En algunos tipos de acero inoxidable se añade a su composición
molibdeno, titanio, niobio u otro elemento con el fin de conferir a los aceros
distintas propiedades.
La calidad de la chatarra depende de tres factores:
·
Su facilidad para ser cargada en el horno - Su
comportamiento de fusión (densidad de la chatarra, tamaño, espesor, forma)
·
Su composición, siendo fundamental la presencia
de elementos residuales que sean difíciles de eliminar en el proceso del
horno
Atendiendo a su procedencia, la chatarra se puede clasificar
en tres grandes grupos:
·
Chatarra reciclada
·
Chatarra de transformación
·
Chatarra de recuperación
Fabricación en horno eléctrico
El horno eléctrico consiste en un gran recipiente cilíndrico
de chapa gruesa (15 a 30 mm de espesor) forrado de material refractario que
forma la solera y alberga el baño de acero líquido y escoria. El resto del
horno está formado por paneles refrigerados por agua. La bóveda está dotada de una serie de
orificios por los que se introducen los electrodos, generalmente tres, que son
gruesas barras de grafito de hasta 700 mm de diámetro.
Los electrodos están conectados a un transformador que proporciona unas condiciones de voltaje e intensidad adecuadas para hacer saltar el arco. Otro orificio practicado en la bóveda permite la captación de los gases de combustión, que son depurados convenientemente para evitar contaminar la atmósfera.
Los electrodos están conectados a un transformador que proporciona unas condiciones de voltaje e intensidad adecuadas para hacer saltar el arco. Otro orificio practicado en la bóveda permite la captación de los gases de combustión, que son depurados convenientemente para evitar contaminar la atmósfera.
Fase de
fusión
Una vez introducida la chatarra en el horno y los agentes
reactivos y escorificantés (principalmente cal) se desplaza la bóveda hasta
cerrar el horno y se bajan los electrodos hasta la distancia apropiada.
Fase de
afino
El afino se lleva a
cabo en dos etapas. La primera en el propio horno y la segunda en un horno
cuchara. En el primer afino se analiza la composición del baño fundido y se
procede a la eliminación de impurezas y elementos indeseables
La colada
continúa
La colada continua es un procedimiento siderúrgico en el que
el acero se vierte directamente en un molde de fondo desplazable, cuya sección
transversal tiene la forma geométrica del semiproducto que se desea fabricar.
La
laminación
De forma simple, podríamos describir la laminación como un
proceso en el que se hace pasar al semiproducto (palanquilla) entre dos
rodillos o cilindros, que giran a la misma velocidad y en sentidos contrarios,
reduciendo su sección transversal gracias a la presión ejercida por éstos. De
ahí que la laminación en caliente se realice a temperaturas comprendidas entre
1.250ºC, al inicio del proceso, y 800ºC al final del mismo. La laminación sólo permite obtener productos
de sección constante, como es el caso de las barras corrugadas. Generalmente estos hornos son de gas y en
ellos se distinguen tres zonas: de precalentamiento, de calentamiento y de
homogeneización. La atmósfera en el interior del horno es oxidante, con el fin
de reducir al máximo la formación de cascarilla.
El tren de laminación se divide en tres partes:
·
Tren de desbaste
·
Tren intermedio
·
Tren acabador
Las barras ya laminadas se depositan en una gran placa o
lecho de enfriamiento. De ahí, son trasladadas a las líneas de corte a medida y
empaquetado y posteriormente pasan a la zona de almacenamiento y
expedición. En el caso de la laminación
de rollos, éstos salen del tren acabador en forma de espira, siendo
transportados por una cinta enfriadora, desde la que las espiras van siendo
depositadas en un huso, donde se compacta y se ata para su expedición, o bien
se lleva a una zona de encarretado, dónde se forman bobinas en carrete.
Durante la laminación se controlan los distintos parámetros que determinarán la calidad del producto final: la temperatura inicial de las palanquillas, el grado de deformación de cada pasada.
Durante la laminación se controlan los distintos parámetros que determinarán la calidad del producto final: la temperatura inicial de las palanquillas, el grado de deformación de cada pasada.
Flujos de
materia del proceso de fabricación del acero
Para producir una tonelada de acero virgen se necesitan
1500kg de ganga de hierro, 225kg de piedra caliza y 750kg de carbón (en forma
de coque). Las reacciones químicas que se producen durante el proceso de
fabricación del acero requieren temperaturas superiores a los 1000ºC para poder
eliminar las sustancias perjudiciales, bien en forma gaseosa o bien
trasladándolas del baño a la escoria
Principales
reacciones químicas en el afín
Por cada tonelada de bloque de acero fabricado se generan:
145kg de escoria, 230kg de escoria granulada, aproximadamente 150 000 litros de
agua residual y alrededor de 2 toneladas de emisiones gaseosas (incluyendo CO2,
óxidos sulfurosos y óxidos de nitrógeno.
Los valores del desglose de las emisiones gaseosas de la tabla 5.2 han sido obtenidos a partir de las estadísticas de emisiones de la industria de hierro y acero del Reino Unido en el año 1997 y la producción de acero de dicha industria ese año (datos publicados por el gobierno del Reino Unido y actualizados según los factores de conversión indicados por el mismo).
Los valores del desglose de las emisiones gaseosas de la tabla 5.2 han sido obtenidos a partir de las estadísticas de emisiones de la industria de hierro y acero del Reino Unido en el año 1997 y la producción de acero de dicha industria ese año (datos publicados por el gobierno del Reino Unido y actualizados según los factores de conversión indicados por el mismo).
El
reciclado de los materiales de construcción
El porcentaje de este tipo de residuos que actualmente son reutilizados o reciclados en España es
inferior al 5%, muy lejos de países como Holanda (90%), Bélgica (87%),
Dinamarca (81%) o del Reino Unido (45%).
Opciones de
reciclado del acero.
Al ser un material de alta intensidad energética, el acero
tiene un alto potencial para ser reciclado. El acero, se puede reciclar
técnicamente un número indefinido de veces, casi sin degradación en la
calidad. Aun así, la oxidación reduce la
cantidad de material no oxidado.
Mientras que prácticamente el 100% de los desechos de acero podrían ser re-introducidos en la industria, el porcentaje de acero reciclado se estima del 46%. Considerando la relativa facilidad con la que el acero puede ser reciclado y las ventajas obtenidas cuando se utiliza acero reciclado (requiere cuatro veces más energía producir acero de mineral virgen que reciclarlo. La naturaleza magnética de los metales férricos facilita la separación y manejo durante el reciclado.
Además, la escoria generada en el proceso de producción del acero, también puede ser reciclada, y se usa actualmente como sustituto de cemento o áridos en la construcción de carreteras y muros. Esta utilización es enormemente beneficiosa debido, por un lado, a la significativa reducción en la emisión de dióxido de carbono que de otra forma seria generado debido a la calcinación del mineral calcáreo, y por otro lado, a la reducción de escoria residual.
Se estima que la creación de una tonelada de escoria (durante la producción de 3,5 toneladas de metal fundido) ahorra entre 3 y 5 GJ de energía y puede evitar la cocción de 1000 kg de calcárea, que tiene el potencial de generar entre 900 y 1200 kg de dióxido de carbono.
Mientras que prácticamente el 100% de los desechos de acero podrían ser re-introducidos en la industria, el porcentaje de acero reciclado se estima del 46%. Considerando la relativa facilidad con la que el acero puede ser reciclado y las ventajas obtenidas cuando se utiliza acero reciclado (requiere cuatro veces más energía producir acero de mineral virgen que reciclarlo. La naturaleza magnética de los metales férricos facilita la separación y manejo durante el reciclado.
Además, la escoria generada en el proceso de producción del acero, también puede ser reciclada, y se usa actualmente como sustituto de cemento o áridos en la construcción de carreteras y muros. Esta utilización es enormemente beneficiosa debido, por un lado, a la significativa reducción en la emisión de dióxido de carbono que de otra forma seria generado debido a la calcinación del mineral calcáreo, y por otro lado, a la reducción de escoria residual.
Se estima que la creación de una tonelada de escoria (durante la producción de 3,5 toneladas de metal fundido) ahorra entre 3 y 5 GJ de energía y puede evitar la cocción de 1000 kg de calcárea, que tiene el potencial de generar entre 900 y 1200 kg de dióxido de carbono.
domingo, 8 de marzo de 2015
Alto Horno
ALTO HORNO
Un alto
horno es un horno especial en el que tienen lugar la fusión de los
minerales de
hierro y la transformación química en un metal rico en hierro
llamado
arrabio. Está constituido por dos troncos en forma de cono unidos por
sus bases
mayores. Mide de 20 a 30 metros de alto y de 4 a 9 metros de
diámetro; su
capacidad de producción puede variar entre 500 y 1500 toneladas
diarias.
PARTES DE UN
ALTO HORNO
•Lacuba: Tiene
forma troncocónica y constituye la parte superior del alto
horno; por
la zona más estrecha y alta de la cuba (llamada tragante) se
introduce la
carga. La carga la componen
**El mineral
de hierro: magnetita,
limonita, siderita o hematite.
**Combustible: que
generalmente es carbón de
coque. (este
carbón se obtiene
por destilación del carbón de hulla y tiene alto poder
calorífico. El carbón de
coque, además de actúar como combustible
provoca la reducción del mineral
de hierro, es decir,provoca que
el metal hierro se separe del
oxígeno)
**El carbono,
en su forma industrial de coque, se mezcla con el mineral,
con cuyo
oxígeno se combina, transformándose, primero en monóxido de
carbono
(CO) y luego
en dióxido
carbónico (CO2).
FeO + C → Fe
+ CO (reducción del mineral de hierro – FeO – en metal hierro con CO)
FeO + CO →
Fe + CO2(reducción
del mineral de hierro – FeO – en metal hierro con CO2)
**Fundente: Puede serpiedra
caliza o arcilla.
El fundente se combina químicamente
con la ganga para formar escoria , que queda
flotando sobre el
hierro líquido,
por lo que se puede separar. Además ayuda a disminuir el
punto de fusión
de la mezcla.
El mineral
de hierro, el carbón de coque y los materiales fundentes se
mezclan y se
tratan previamente, antes de introducirlos en el alto horno.
El resultado
es un material poroso llamado sínter. Las proporciones del
sínter son:
2.Carbón de
coque ..........1 Tonelada.
3.Fundente........................½
Tonelada
se
introducen por la parte más alta de la cuba. La mezcla arde con la
ayuda de una
inyección de aire caliente (oxígeno), de forma que, a
medida que
baja, su temperatura aumenta hasta que llega al
•etalaje : Está
separada de la cuba por la zona más ancha de esta última
parte,
llamadavientre
. El volumen
del etalaje es mucho menor que el de la cuba. La
temperatura
de la carga es muy alta (1500 ºC) y es aquí donde el mineral de
hierro
comienza a transformarse en hierro.La parte final del etalaje es
más estrecha.
•Crisol : Bajo el
etalaje se encuentra elcrisol , donde se
va depositando el
metal
líquido. Por un agujero, llamado bigotera o
piquera de escoria
se extrae la
escoria, que se aprovecha para hacer cementos y fertilizantes. Por
un orificio
practicado en la parte baja del mismo, denominada piquera de
arrabio sale el
hierro líquido, llamado arrabio, el cual se conduce hasta
unos
depósitos llamados cucharas. Así pues, el
producto final del alto
horno se llama arrabio , también llamado hierro
colado o hierro de
primera
fusión.
•Humos y
gases residuales .- Se
producen como consecuencia de la combustión del
coque y de
los gases producidos en la reducción química del mineral de hierro que, en
un elevado
porcentaje, se recogen en un colector situado en la parte superior del alto
horno. Estos
gases son, principalmente, dióxido de carbono, monóxido de carbono y
óxidos de
azufre.
•Escoria .- Es un
residuo metalúrgico que a veces adquiere la categoría de subproducto,
ya que se
puede utilizar como material de construcción, bloques o como aislante de la
humedad y en
la fabricación de cemento y vidrio. La escoria, como se comentó
anteriormente,
se recoge por la parte inferior del alto horno por la piquera de escoria.
•Fundición,
hierro colado o arrabio.-Es el
producto propiamente aprovechable del
alto horno y
está constituido por hierro con un contenido en carbono que varía entre el
2% y el 5%.
Se presenta en estado líquido a 1800 ºC. En ocasiones, a este metal se le
denomina
hierro de primera fusión.
A partir de
la primera fusión, se obtienen todos los productos ferrosos restantes: otras
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