AcerosEl acero es el más importante de los materiales ferrosos y se produce a partir de arabio y chatarra de acero. El acero se define como una aleación de hierro-carbono que contiene del 0.02 al 2.11% de carbono.

Métodos de producción de acero En 1963 el 80% de la producción de acero provino de hornos de

oxígeno básico, en la actualidad este tipo de hornos producen 63% y el 37% proviene de hornos eléctricos.

Procesos de producciónHogar abierto Es una caja rectangular de poca profundidad (27 m x 9 m) El metal está al paso de las llamas

- Básico- Ácido

Oxígeno básico- Bessemer

Eléctrico- Ácido- Básico

Tipos de procesos de hogar abierto Materiales utilizados para la obtención del acero

- Arabio (Mineral de hierro. Contiene C, S, Si)- Chatarra del acero- Piedra caliza- Mineral de hierro- Combustible (Gas, petróleo, coque)- Oxígeno

La piedra caliza se utiliza como fundente, esto se combina con las impurezas para formar la escoria. La chatarra de acero que constituye alrededor del 50 y de la hornada se carga en frío.El arabio se carga en lingotes.El oxígeno sirve para producir el contenido de carbono por oxidación y para aumentar la temperatura de las llamas de aprox. 3000 °F (1650 °C).El oxígeno se introduce en el metal fundido a alta presión con un tubo llamado lanza. El ciclo promedio desde la carga hasta el sangrado necesita entre 8 y 10 horas.

Proceso de oxígeno básico El proceso de producción de acero con oxígeno básico, es uno

de los más recientes.

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En la actualidad se producen con este proceso 1/3 de la producción mundial de acero. Su ventaja principal es el corto tiempo del ciclo para la hornada, que es únicamente de 55 min.La eficiencia del horno del oxígeno básico se debe al oxígeno utilizado como único agente oxidante en la refinación. La hornada consiste en arabio, chatarra de acero, piedra caliza y oxígeno.Este proceso es un desarrollo del proceso Bessemer, que fue el primer método que se utilizo para producir acero a gran escala.Proceso de Bessemer.

Se basa en el soplado de aire por agujeros situados en el fondo del convertidor para hacerlo circular en la carga fundida de arabio. La oxidación de las impurezas suministran no sólo bastante calor para mantener fundida la carga sino también lo suficiente para mantener un equilibrio químico favorable.

El horno de oxígeno básico es un recipiente en forma de o era, revestido con ladrillos refractarios en su interior y monto sobre balancines que permiten inclinarlo a 180°.Primero se inclina el horno y se carga la chatarra de acero, seguida por el arabio.Se eleva el horno a la posición vertical y se introduce el oxígeno mediante una lanza. El oxígeno al entrar en contacto con el arabio reacciona con violencia y se combina con el carbono de la carga para formar monóxido de carbono. El carbono arde y los gases escapan por la parte superior del horno.Mientras avanza la oxidación, se agrega cierta cantidad de piedra caliza por limpiar el metal en fusión y formar la escoria. Luego se inclina el horno ara descargarlo en un cazo de colada y crisol..El horno de oxígeno básico es de uso principalmente para obtener aceros al carbono. Aunque también se hacen algunas aleaciones de acero.

Proceso de horno eléctrico Es un envolvente de acero, circular en forma de taza, con

refractarios en el interior. El horno se monta en balancines para poder inclinarlo y descargar acero fundido. El tiempo del ciclo por hornada varía entre 3 y 6 horas, según el tamaño de la carga que pueda ser de 0 a 200 toneladas.

La carga para este tipo de horno consiste de chatarra de acero muy seleccionada, piedra caliza y recortes de laminada. En este tipo de hornos se utilizan los métodos ácidos y básicos. En el método ácido se produce acero para piezas fundidas y por el método básico se producen aceros especiales.

Produce altas temperaturas, un control muy preciso de la composición y mínima contaminación, sin embargo debido a la cantidad de electricidad que consume, este tipo de horno es más costoso en su operación para la producción de acero, en comparación con los otros tipos de hornos (hogar abierto y oxígeno básico)

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Productos de acero de horno eléctrico- Acero para herramientas y troqueles.- Aceros inoxidables y resistentes al calor.- Puede ser de arco o de inducción, la mayoría es de arco.

Clasificación de los aceros:La gran variedad de los aceros que la industria utiliza presenta un enserio problema por su clasificación, razón por la cual los aceros se han clasificados en forma diferente de acuerdo con factores como:

Composición Método que se utiliza para su obtención Método que se utiliza para su procesamiento Resistencia Aplicación

Clasificación general: aceros al carbón Aceros de aleación Aceros especiales

Procedimiento LPD de PompeyEn las fábricas francesas de Pompey se desarrollo, hacia el año 1956, un proceso denominado LDP (LD Pompey) que permite utilizar en los convertidores LD, funciones muy fosforosas trabajando con escorias.Se caracteriza por el aprovechamiento de la escoria eliminada en el desescoriado intermedio como fertilizante, y la conservación de la segunda escoria en el convertidor al final del proceso, para ser luego aprovechada en la siguiente operación.La forma y movimientos del convertidor son parecidos a los que se emplean en el proceso LD. Se observan también las tres posiciones del convertidor en las diferentes fases del proceso: a) soplado, b) descoriado, c) colada.En el proceso hay dos etapas de oxidación principales. En la primera, que dura unos 15 min., se elimina la mayor parte del fósforo y el contenido de carbono baja hasta 1% aproximadamente.La segunda etapa dura unos 8 min. y comienza después del desescoriado intermedio. En ella, los porcentajes de todos los elementos disminuyen hasta cifras muy bajas. Durante el proceso se añade mineral de hierro, chatarra y cal (en pedazos), a través de un embudo situado sobre la boca del convertidor.Para regular la temperatura se hacen adiciones de mineral en la primera etapa y de hierro en la segunda.La colada del acero se hace a través de la piquería de colada, que permite que la mayor parte de la escoria permanezca en el convertidor para ser utilizada luego en una operación posterior. Se suelen emplear convertidores de 30t de capacidad.

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Una operación completa dura unos 45 min. y, desde que comienza el soplado hasta que termina, transcurren unos 30 minutos.Los periodos más importantes de una operación LDP son los siguientes:

1. Se carga el arrabio o fundición liquida en el convertidor que contiene la escoria de una operación precedente y se endereza hasta la posición de soplado.

2. Se baja la lanza y comienza la inyección del oxigeno.3. Al comenzar el primer periodo de oxidación, que dura unos 15

min., se añade cal y mineral. Se distinguen dos partes principales: en los primeros momentos se elimina rápidamente el silicio que contiene la fundición, luego se reduce también rápidamente el contenido en carbono y disminuye ligeramente el porcentaje de fósforo. En la segunda mitad, cuando el carbono ha sido eliminado en gran parte, generalmente se ha elevado ya bastante la temperatura del baño y la cal se ha incorporado a la escoria, la eliminación del fósforo es muy rápida. En el comienzo de esta fase se hacen adiciones de 3% de mineral y 1.5% de cal. El contenido en carbono baja el 1% y el fósforo a o.3%

4. Se para el soplado, se sube la lanza y se gira el convertidor.5. Se saca la escoria. Su composición es aproximadamente:

P2O5= 23%, FeO= 10% y CaO= 50% y su peso es de 175 kg/t de fundición.

6. Comienza el segundo periodo de oxidación que dura unos 8 min. y se añade algo de chatarra (0.5%) para regular la temperatura y cal (5%) para formar la escoria y se inyecta el oxigeno. En esta fase bajan los porcentajes de carbono, fósforo, manganeso y azufre a límites muy bajos. Se puede conocer el momento en que se debe parar la operación por la experiencia de coladas anteriores. Al final de este periodo, el acero esta cubierto por una escoria de la siguiente composición aproximada: P2O2= 10%, FeO= 30% y CaO= 50%. Su peso es aproximadamente 125kg por tonelada de fundición.

7. Se para el soplado, se saca una lanza y se gira el convertidor. Se toman muestras del metal y se mide la temperatura del baño para decidir las adiciones que convenga hacer o el método operatorio que convenga adoptar.

8. Si el acero esta en las debidas condiciones, se cuela a la cuchara por el agujero de colada con una pequeña cantidad de escoria, cuidando de dejar la mayor parte en el convertidor para la próxima operación.

9. Se hace en la cuchara las adiciones de desoxidantes y recarburantes adecuados.

10. Se cuela el acero de la cuchara a las lingoteras.11. Se inspecciona el convertidor y se hacen pequeñas

reparaciones.

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Inyección de cal en polvo a través de la lanza de oxigeno.Hacia el año 1955, se desarrollaron, en Bélgica y Francia, casi simultáneamente, importantes trabajos sobre la inyección de cal en polvo a través de la lanza de oxigeno en los convertidores, que han contribuido mucho al desarrollo de nuevos procedimientos de fabricación de acero. Esas técnicas de inyección de cal en polvo también se pueden emplear con fundiciones poco fosforosas.Estas técnicas tuvieron un gran éxito en Europa Central e Inglaterra, donde se utilizaron en nuevas instalaciones denominadas LDAC y OLP, que van sustituyendo a las antiguas acerías Thomas.La posibilidad de regular por este procedimiento con gran facilitadlas adiciones de cal durante el proceso y la acción reforzadora de la cal en la penetración del chorro de oxigeno en el baño, son las principales características de esta nueva técnica.Además, la inyección de cal en polvo, junto con el oxigeno a través de la lanza, modifica sensiblemente la forma de realizarse la oxidación del baño, ya que la cal en polvo provoca un cierto enfriamiento de las zonas de altas temperaturas.También ofrece la ventaja de reducir la capacidad de disolución del nitrógeno que contiene el oxigeno en el baño metálico, y así se obtienen aceros con muy bajos porcentajes de nitrógeno.En la primera parte de la operación se forma una escoria espumosa, muy típica de estos procesos, que elimina con facilidad gran parte del fósforo que contiene el baño metálico.Esa desfosforzcion se produce a pesar de que en esa primera fase no son muy favorables las condiciones que existen en el baño, debido a que todavía la temperatura es relativamente baja para la posible formación de escoria y para que la cal se disuelva en la escoria.

Procedimiento LDAC Arbed Dudelange (Luxemburgo)El “Centre Nationale de Recherches Metallurgiques” de Lieja (Bélgica) (CNRM), desarrollo con éxito, en colaboración con los talleres ARBED de Dudelange (Luxemburgo) este procedimiento, que se caracteriza por el empleo de una cierta cantidad de cal en polvo en los convertidores LD.Al principio recibió la denominación OCP (Oxigene Chaux Pulveriseè) y luego se cambio por LDAC, que quiere decir LD Arbed CNRM.El polvo de cal esta formado por partículas de tamaño inferior a 2mm y se inyecta, a través de la lanza, junto con el oxigeno.La cantidad de oxigeno y de cal que se inyecta, así como la distancia del extremo de la lanza al baño, se regulan cuidadosamente durante la operación.En el proceso deben considerarse dos periodos principales.El primer periodo de soplado dura unos 14 min. y en el se produce un espumado de la escoria, que es muy beneficioso para la eliminación del fósforo, debiendo controlarse la altura de la espuma para evitar que escape por la boca del convertidor. Si no hay formación de espuma, el fósforo se elimina con más dificultad. En esa primera

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parte, el carbono es reducido a 0.7%, mientras el fósforo baja hasta 0.2%. En este momento se para el soplado y se elimina una escoria de la siguiente composición aproximada: P2O2= 27% y Fe= 8%.El segundo periodo de soplado es muy breve, dura solo unos 5 min. y en esta fase el fósforo baja a 0.020% y el carbono a 0.10%, aproximadamente.A continuación se explican los principales periodos de una operación LDAC:

1. Se introduce en el convertidor la chatarra, la fundición y 1/3 de la cal en pedazos o trozos con algo de bauxita y con cierta cantidad de mineral.

2. Se endereza el convertidor, se baja la lanza y, al iniciarse el soplado con oxigeno, comienza el soplado.

3. Comienza el primer periodo oxidante que consta de dos fases. En la primera, que dura 5 min. no se inyecta nada de cal para evitar que hayas demasiadas salpicaduras. En esta fase de la operación se consigue la formación rápida de una escoria espumosa, gracias a la adición del mineral, cal y bauxita. Se comienza el soplado con la lanza en posición alta y sin adicionar polvo de cal para reducir las salpicaduras del metal. La situación de la lanza en el lugar adecuado contribuye a la formación de una escoria fluida y espumosa. Si se mantiene la lanza alta, la escoria será muy espumosa y se desbordara. Si se baja demasiado, la escoria será pesada y viscosa. El punto clave de esta parte del proceso es el control del espumado. Debe conseguirse una buena eliminación del fósforo y evitarse que la escoria escape por la boca del convertidor. Si no se forma espuma, es difícil la eliminación del fósforo. En la segunda fase, a los 5 min., de iniciado el soplado con oxigeno puro, sin parar el soplado se inyecta a través de la lanza polvo de cal con el oxigeno y se baja gradualmente la lanza, de acuerdo con el avance de la operación.

4. A los 14 min. se para el soplad, se sube la lanza y se gira el convertidor.

5. Se desescoria. En este momento el baño suele tener C= 0.7% aproximadamente. Se saca la escoria espumosa. El consumo de cal depende del silicio y fósforo que contiene la fundición. La escoria contiene P2O2= 25% y Fe= 3%, el contenido en fósforo del metal suele ser de 0.20%

6. Se añade la chatarra que sea necesaria, según sea la temperatura y a veces un poco de bauxita o sílice y se continua nuevamente el soplado con inyección de cal y oxigeno a través de la lanza, hasta que al descender el contenido de carbono a 0.10% aproximadamente, se para el soplado y finaliza la oxidación. Este segundo periodo oxidante dura unos 5 min.

7. Se para el soplado, se sube la lanza y se gira el convertidor. Se saca una muestra del metal para hacer análisis y se mide la temperatura del baño con un pirometro de inmersión para comprobar si es la adecuada. Luego se saca la escoria.

8. Se cuela el acero a la cuchara.

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9. Se hacen las adiciones de desoxidantes y recarburantes a la cuchara.

10. se cuela el acero de la cuchara a las lingoteras.11. Se inspecciona el interior del convertidor y se repara el

refractario si es necesario.

Proceso OLP desarrollado por el IRSID de Paris.Este proceso, que recibe el nombre OLP (Oxigene-Lance-Poudre u Oxigene-LimePowder), esta basado en gran parte en estudios realizados por el IRSID de Paris sobre las adiciones de materiales pulverulentos en siderurgia.Se caracteriza por utilizar solamente cal en polvo en la operación, siendo inyectada a través de la lanza de oxigeno. Con la instalación del IRSID es posible inyectar con gran precisión, a través de la lanza, la totalidad de la cal necesaria y según un programa regulable en todo momento, de acuerdo con la composición de la fundición y la fase de la operación en que se trabaja.Es interesante destacar que la desfosforacion se realiza en presencia de un alto porcentaje de carbono. En este proceso finaliza la desfosforacion antes de la descarburación, fenómeno que no se produce en el Thomas, en que la desfosforacion se produce solamente cuando el porcentaje de carbono ha disminuido mucho.Esta fácil desfosforacion permite la fabricación de aceros duros (de 0.3% a 0.8% de carbono), parando la oxidación del bao en el momento apropiado, es decir, con solo un contenido de carbono ligeramente inferior al que se desea obtener al final.Este método OLP del IRSID se diferencia del proceso LDAC en que en este ultimo proceso un 30% de la cal se introduce en pedazos al principio de la operación y, en cambio, en el proceso OLP toda la cal se introduce en polvo a través de la lanza. Por lo demás, en líneas generales, los dos métodos son muy parecidos.El empleo de la cal en polvo refuerza y aumenta en ambos casos la penetración de oxigeno en el baño.Estas técnicas, empleadas en principio con fundiciones fosforosas, permiten también el afino de fundiciones medianamente fosforosas y de bajo contenido de fósforo.

Proceso Kaldo.Hacia el año 1956, el profesor Kalling desarrollo en Domnarvet (Suecia) este método de fabricación de acero.Este proceso se caracteriza por emplear con convertidor con el fondo cerrado, que gira continuamente alrededor de su eje y que durante la operación se encuentra inclinado unos 17º sobre la línea horizontal. Se suelen utilizar velocidades de giro variables generalmente desde 5 a 30 r.p.m.Se emplean fundiciones fosforosas (P= 1 a 2%), pero en este proceso es posible trabajar con una gamma muy amplia de composiciones, empleándose también con éxito fundiciones de cualquier porcentaje de fósforo, incluso las de bajo contenido en fósforo (P<0.100%).

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Una de sus ventajas mas importantes es su buen rendimiento térmico por quemarse el CO dentro del convertidor, lo que permite emplear mayores porcentajes de chatarra (hasta 50%) que en los otros procesos de soplado de oxigeno, que suelen cargar de 10 hasta 25%.El oxigeno se sopla, en forma parecida al proceso LD, por la boca del convertidor a través de una lanza refrigerada con agua. Pero en este proceso el oxigeno no llega a chocar directamente con el metal, sino que incide inclinado sobre la escoria formando un ángulo de unos 20º con la horizontal.El oxigeno se inyecta a baja presión 3 kg/cm2, en vez de 10 kg/cm2 que se emplea en el LD. La oxidación del metal se hace prácticamente a través de la escoria, como ocurre en el horno Siemens. Modificando la velocidad de rotación y la inyección de oxigeno, se controla muy bien la reacción entre el metal y la escoria.Para las operaciones de carga y para la colada, el convertidor KALDO puede girar 360º alrededor de un eje horizontal y perpendicular al de rotación continua. El método KALDO ofrece ventajas muy interesantes y tiene también inconvenientes. Puede emplearse con fundiciones de cualquier contenido de fósforo. Tiene muy buen aprovechamiento térmico, ya que el CO formado en la oxidación del carbono se quema dentro del convertidor en vez de fuera al dejar salir los gases por la boca, como ocurre en los Bessemer, Thomas y LD.Se puede emplear mayor porcentaje de chatarra (hasta el 50%), superior al que se emplea en los otros procesos con soplado: en el Bessemer, 10%; LD, 20%; OLP, 30% aproximadamente.Debido a la continua rotación del horno, las paredes transmiten continuamente el calor que reciben en la cámara de combustión al metal, regularizándose continuamente la temperatura del baño.El giro relativamente rápido del convertidor alrededor de su eje comunica al metal un movimiento de rotación y se consigue un contacto entre el metal y escoria, muy favorable para que se produzca el afino y muy superior al que se consigue en otros procesos.Normalmente, se trabaja en un convertidor y se tiene otro reparando, debido al fuerte desgaste del refractario y a posibles averías mecánicas en la instalación.El control metalúrgico de la operación y el encaje de los diversos elementos es mas fácil que en los demás convertidores por durar algo mas de tiempo la operación (unos 60 min.).Se pueden emplear convertidores de 30t a 150t y se puede fabricar aceros extradulces y otros aceros con porcentajes de carbono muy variables. Para fabricar aceros de 0.3& a 0.8% de carbono, no hay dificultad en parar la operación y alcanzar fácilmente la especificación deseada.Se pueden alcanzar bajos porcentajes de hidrogeno, nitrógeno, fósforo, azufre, y es posible garantizar con este procedimiento la fabricación de aceros de calidad muy uniforme.

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Normalmente, en el proceso se utilizan dos escorias y en ocasiones excepcionales tres, eliminándose siempre la mayor parte del fósforo con la primera escoria.Aunque desde el punto de vista metalúrgico y térmico el proceso KALDO tiene muchas ventajas, no ha tenido este proceso gran éxito, debido principalmente a las complicaciones de orden mecánico debidas a las utilización de mecanismos de rotación que deben de resistir un trabajo muy duro trabajando a alta temperatura. Por otra parte, los refractarios en el proceso KALDO sufren mucho, su vida es corta y la duración de la operación es mayor que en otros procesos al oxigeno.La marcha de una operación consta de los siguientes periodos:

1. Se comienza una operación colocando el convertidor en posición casi vertical para cargar cal, mineral, fundentes, chatarra y fundición, y luego se gira a la posición de soplado, formando 17º con la horizontal.

2. Se introduce la lanza y comienza el soplado y la rotación del convertidor.

3. En el primer periodo de oxidación se emplea la máxima velocidad de giro con 28 r.p.m. En los primeros momentos aumenta la energía eléctrica consumida por el motor de rotación, debido a las materias sólidas que hay en el convertidor. Al formarse la escoria, baja rápidamente la intensidad de la corriente. Se forma una escoria seca de bajo contenido de FeO. A los pocos minutos se produce una fuerte oxidación del carbono que se manifiesta por una elevación progresiva de la temperatura de los gases que escapan del convertidor. Cuando los gases llegan a alcanzar los 450º, se disminuye la cantidad de oxigeno y durante un cierto tiempo se mantiene la alta temperatura y aun se produce un nuevo aumento de temperatura de gas. Entonces, se vuelve a reducir el oxigeno. Para conocer el consumo de energía se observa la intensidad de corriente que consume el motor de rotación. Al final de esta fase, que dura unos 25 min., en la que se produce una importante disminución de carbono y fósforo, el acero suele tener unos 1500º de temperatura y C= 1.12%; P= 0.30%. La composición de la escoria es: FeO= 6.3%, P2O5= 16.2% y CaO= 54.5%.

4. Se para el soplado de rotación y se saca la lanza.5. Se gira el convertidor y se hace el primer descoriado.6. Se añade un poco de cal y mineral para conseguir la

temperatura adecuada. Se vuelve a inyectar oxigeno y disminuyen los contenidos de carbono y fósforo del acero a C= 0.50% y P= 0.08%.

7. Se vuelve a realizar otro descoriado para alcanzar un bajo contenido en fósforo.

8. Se añade un poco de cal, se vuelve a inyectar oxigeno y se llega a obtener un acero con C= 0.08% y P= 0.015%.

9. Se para el soplado, se desescoria y se toman muestras del acero y de la temperatura para decidir el fin de la colada. A

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continuación se desoxida el acero y encaja la composición como en otros procesos.

Las ultimas fases de colada del acero a la cuchara, y luego a as lingoteras, son análogas a las descritas en los procedimientos Pompey, LDAC, etc.

Proceso Rotor.Este proceso que fue desarrollado en Oberhausen (Alemania) emplea, también como el KALDO, un horno rotatorio. En la actualidad, de todos los métodos que estamos por ver, este es el menos empleado de todos.Se caracteriza por utilizar un horno horizontal de 3m de diámetro y 12m de longitud, aproximadamente, que gira continuamente alrededor de su eje horizontal durante la operación. Durante el proceso se inyecta oxigeno a través de dos lanzas refrigeradas con agua. Con una de ellas se inyecta oxigeno primario por debajo de la superficie del metal y con la otra de inyecta oxigeno secundario a la cámara del horno por encima de la superficie del metal y la escoria.La velocidad de giro es de una a dos revoluciones por minuto, muy inferior a la del convertidor KALDO.El oxigeno primario afina y agita el metal fundido, mientras el oxigeno secundario sirve para quemar el CO que se desprende al oxidarse el carbono del baño metálico. Así la combustión del CO en la cámara del horno proporciona gran cantidad de calor.

Proceso OBM.En el año 1960, Guy Savard y Robert Lee, investigadores de la compañía “Air Liquid” del Canadá, dedicados a ampliar la utilización del oxigeno en procesos industriales, inventaron un nuevo tipo de tobera para inyección de oxigeno.Esta nueva tobera esta constituida por un tubo de inyección que quedaba envuelto por otro tubo concéntrico de mayor diámetro, que permitía utilizar el espacio anular comprendido entre los dos tubos para poder inyectar hidrocarburos (propano o gas natural) a la vez que se inyectaba oxigeno por el tubo central.En el año 1967, la empresa “Eisenwerk Gesellschaft Maximilianschutte”, de la republica federal Alemana, comenzó a ensayar industrialmente esa nueva tobera en la fabricación de acero y a colaborar con “Air Liquid” en sus ensayos.Al inyectar oxigeno y gas natural a través del fondo de los convertidores Thomas empleando esa tobera, se comprobó que, debido a la alta temperatura que había en el convertidor, se descomponían instantáneamente los hidrocarburos que llegaban a la boca de la tobera envolviendo el oxigeno. Esta descomposición era endotérmica, absorbía calor y producía una fuerte refrigeración del refractario próximo a las toberas, que impedía su rápida destrucción.La fabricación industrial de acero por inyección de oxigeno por el fondo de los convertidores básicos, es decir, el proceso OBM,

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comenzó en la fabrica de Sulzbach-Rosenberg, de Alemania, en marzo del año 1968.Los primeros trabajos y el posterior desarrollo del proceso se realizaron en Europa Central utilizando siempre fundiciones altas en fósforo, que en esa época se utilizaban normalmente para la carga de los convertidores Thomas y se obtenían aceros de calidad media, a los que no se exigían fuertes especificaciones. Puede considerarse, por lo tanto, que, sus comienzos, este proceso OBM fue un proceso de utilidad limitada a aceros de calidad media, o como una importante mejora del proceso Thomas.Sin embargo, el éxito de este procedimiento fue tan grande, que en 1971 la capacidad de producción de las instalaciones OBM eran ya muy importantes y en ella se llego a producir en Europa Central unos 5 millones de toneladas.

Proceso Q-BOPEn 1972, “US Steel” había montado ya 5 plantas BOP que trabajaban a completa satisfacción con una producción de 18.1 millones de toneladas de acero al año y tenían, además, una nueva planta BOP en construcción en Gari para incrementar su capacidad en otros 5 millones de toneladas por año.Pero en los años 1971 y 1972 hubo cambios muy importantes en las ideas metalúrgicas de los dirigentes de la “US Steel”. En 1971 una delegaciones de la “US Steel”, que se encontraba en Europa, había visitado a la empresa Max-Chutte y quedaron impresionados al conocer el proceso OBM, aunque no se adaptara exactamente a sus necesidades. “US STEEL” empleaba fundiciones mucho mas bajas en fósforo que las utilizadas en Europa Central, utilizaba mayores hornos y fabricaba aceros de mas alta calidad que la industria europea que empleaba el proceso OBM. A pesar de ello, les pareció de extraordinario interés el procedimiento.Convencidos de su eficacia e interés, instalaron rápidamente en su fabrica de “South Works”, en Chicago, un convertidor piloto de 30t con toberas especiales que permitían a la inyección del oxigeno por el fondo del convertidor con protección de gas natural alrededor del oxigeno.Comenzaron los ensayos el 14 de agosto de 1971 y, después del éxito conseguido en la fabricación de 250 coladas de prueba, consideraron, a finales de noviembre del mismo año, que el procedimiento estaba suficientemente experimentado para poderlo desarrollar en mayor escala. Entonces se decidió el montaje de dos convertidores soplados con oxigeno por el fondo, en las antiguas naves de hornos Siemens de la fabrica de Fairfield.Al nuevo proceso se le dio el nombre de Q-BOP, anteponiendo a la clásica denominación BOP (Basic Oxigen Process) la Q, que significa quiet, quick o quality (tranquilo, rápido calidad), que son las ventajas mas importantes que se atribuían al nuevo procedimiento.

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La capacidad de los convertidores Q-BOP varia, generalmente, de 25 a 200 toneladas.La duración de los revestimientos llega a 1000 coladas.La duración de los fondos es de unas 300 coladas.

Procedimiento AOD. El procedimiento AOD utiliza un convertidor especial con soplado de oxigeno y argon por la zona inferior del aparato. Se utiliza casi exclusivamente para la fabricación de aceros inoxidables de alta aleación con muy bajo contenido en carbono y alto contenido en cromo. Se utiliza mucho, por ejemplo, para fabricar aceros con C= 0.02%, Cr= 18% y Ni= 9% y otros del tipo 18-8.Este proceso comenzó a desarrollarse hacia el año 1953, ante las dificultades que había para fabricar en los hornos eléctricos de arco, aceros inoxidables de muy bajo contenido en carbono. Las dificultades principales eran debidas a que los electrodos cedían carbono al baño y que, al intentar disminuir el carbono del baño metálico por oxidación, se producía también una perdida importante de cromo.Al descubrirse la estrecha relación que hay entre la oxidación del carbono, la oxidación del cromo, la temperatura del acero y la presión parcial del CO que se desprende del baño, se comenzó a estudiar la situación del proceso tradicional de fabricación en horno eléctrico, que hasta entonces se utilizaba, y desarrollar alguno nuevo que no tuviera los inconvenientes citados anteriormente.En la marcha que se emplea para la fabricación de aceros inoxidables clásicos en horno eléctrico, cuando la fase oxidante se llega a alcanzar contenidos en C inferiores a 0.10& y se continua la oxidación del carbono, hay una fuerte oxidación del cromo que pasa a la escoria en forma de oxido y se pierde con el consiguiente perjuicio económico.En los hornos eléctricos, en condiciones normales es muy difícil fabricar con buen rendimiento económico aceros muy bajos en carbono (<0.08%) y altos en cromo (16 a 20%). Esta circunstancia crea dificultades en el proceso por la gran perdida de cromo que se produce por oxidación. Cuando se fabrican aceros de muy alto porcentaje de cromo, es imprescindible además emplear ferrocromo fino (de bajo contenido en carbono) que no aumenta el carbono del baño fundido ( o lo aumenta muy poco). Pero ese ferrocromo fino es más caro que el ferrocromo duro (alto en carbono), que no se puede utilizar en la fase final del proceso porque eleva demasiado el contenido en carbono del baño.En el proceso AOD se puede utilizar el ferrocromo duro (que es relativamente barato), porque en ese proceso, aunque el carbono del baño aumenta en una fase de la operación, luego la descarburación no ofrece dificultades y, además, en esa fase descarburante del proceso no se oxida el cromo.El proceso AOD tiene la ventaja de que, durante la fase oxidante, se inyecta argon y oxigeno y se consigue que se produzca la oxidación

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del carbono con preferencia a la del cromo. Así, se pueden fabricar económicamente y sin dificultad aceros de muy alto porcentaje de cromo (16 a 20%) con contenidos en carbono de hasta 0.03%, sin perdidas importantes de cromo.El oxigeno que se emplea en este proceso sirve, como el empleado en los hornos eléctricos de arco, para oxidar el baño y disminuir el contenido en carbono a limites muy bajos.

Horno de bombardeo de electrones.El electrodo fabricado con el acero que se requiere refundir esta sometido a un bombardeo intenso de electrones emitidos por un cañón electrónico. Este cañón esta formado por un ánodo y un cátodo constituido por un filamento de wolframio, colocado todo ello dentro de una cámara de vació y sometido a una diferencia de potencial del orden de 15000V (alta tensión).Para que el flujo de electrones pueda producirse, es necesario hacer el vació en la cámara y que la presión en el horno llegue a ser inferior a 10 a la menos 4 mm. La intensidad de la corriente que calienta el filamento es del orden de 10 amperios.Cuando el horno esta en funcionamiento, el continuo bombardeo de electrones sobre el ánodo hace que se eleve su temperatura hasta su fusión.El metal fundido cae a una lingotera de cobre de forma móvil, enfriada por agua, donde se solidifica según el principio clásico de las instalaciones de colada continua.Un mecanismo especial de extracción permite evacuar progresivamente el lingote a medida que se produce la solidificación.Con este proceso, se obtiene acero de muy buena calidad y es utilizado, no solo para fabricar acero, sino que se emplea también para metales preciosos y aleaciones de alto precio.En siderurgia, el gran éxito alcanzado por el electroslag ha reducido la importancia de este procedimiento.

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HIERROEl hierro es el elemento químico más abundante, en cuarto lugar en la corteza terrestre y lleva siglos siendo el más importante de los metales tecnológicamente utilizables.II. ARRABIOEl Arrabio es el producto que se obtiene en primer lugar en el proceso de transformación del mineral de hierro en metal utilizable y se elabora en los hornos altos.-MENALa Mena de hierro, que es fundamental un oxido de metal acompañado de impurezas, recibe un tratamiento industrial destinado a romper los enlaces en el hierro y el oxígeno para producir hierro metálico o, como suele decirse, hierro bruto o de primera fusión.III. COMPOSICIÓN DEL ARRABIOEs un horno alto, a la vez que el mineral de hierro, también se reducen sin dificultad otros óxidos presentes en la mena y en el choque. En el arrabio está presente todo el fosforo y casi todo el manganeso que se introdujo en el horno.Los óxidos del silicio y azufre se reducen solo parcialmente. Los óxidos de calcio magnesio y aluminio se fluidifican merced al carbonato de la castina.IV. TIPOS DE ARRABIO Y SUS APLICACIONES La importancia primordial del arrabio reside en que es la materia prima de otros procesos.La palabra arrabio se reserva generalmente para el hierro de primera fusión en estado líquido, recién sacado del horno alto.El hierro de primera fusión en estado sólido suele reconocerse como lingote de hierro.V. REDUCCIÓN DIRECTA DE MENAS DE HIERROLa reducción directa es un proceso para transformar los minerales de hierro en hierro esponja empleando agentes reactivos como el gas natural, el coque, el aceite combustible, el monóxido de carbono, el hidrógeno o grafito.Hierro Esponja / Reducido:• Solido• Poroso• 0.9% C• No es metálico ya que no posee estructura

Como resultado de la necesidad de emplear minerales más pobres y combustibles de disponibilidad menos dificultosa, inadecuados para

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los altos hornos, se han realizado numerosos intentos de desarrollar algún proceso que sustituyera, al menos en parte, al alto horno como productor de Hierro.A estos procesos se les conoce como procesos de reducción directa y sus objetivos pueden ser:

1. Producir acero directamente a partir de la mena de hierro.2. Fabricar un producto equivalente al arrabio de alto horno para

emplearlo en las acerías existentes.3. Producir un hierro pobre en carbono para emplearlo de manera

similar a como se emplea la chatarra en las acerías actuales.

Entre los agentes reductores se encuentran:- Coque- Hulla- Grafito- Carbón de leña- Residuos de destilación- Brea- Hidrocarburos gaseosos- Hidrogeno

VI. HIERRO COLADOEs esencialmente lo mismo que el arrabio, pero es una expresión que se aplica cuando el metal se funde a su estado final.VII. HIERRO DULCEAunque ya no se produzca en cantidades importantes, el hierro dulce fue el metal más importante hasta 1885.Se obtenía afinando más el arrabio hasta conseguir un hierro muy puro que, luego se combinaba con escoria siliciosas para formar una matriz ferrosa con partículas fibrosas de escoria.El hierro dulce es un metal ferroso que contiene menos del .1% de carbono, con 1 a 3% de escoria finalmente dividida y distribuida de forma uniforme en todas partes del metal.

ELEMENTO PORCENTAJE CARBONO .02

SILICIO .13MANGANESO .06

FÓSFORO .13AZUFRE .018

SILICATO 2.5HIERRO El resto

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VIII. HIERRO FUNDIDOEl hierro fundido es un término general aplicado a una amplia variedad de aleaciones-carbono-silicio, además de pequeños porcentajes de otros varios elementos.Viene a ser un hierro que contiene mucho carbono y sus equivalentes y que no es maleable.Es un metal que lleva en su composición al menos 6 elementos (hierro, carbono, silicio, manganeso, fosforo y azufre.).-Hierro de primera fusiónEste hierro producto del alto horno, se conoce como arrabio; no es adecuado para la mayoría de las fundiciones comerciales, hasta que se les vuelve a fundir en un cubilete o en un horno de otro tipo. -Fundición grisEs el hierro comercial ordinario llamado así, por el color grisáceo de su fractura. Es de este color, debido a que el carbono se encuentra principalmente en forma de grafito escamoso. La fundición gris es fácil de mecanizar y tiene una alta resistencia a la compresión. La resistencia a la tensión varía de 1400 a 4200 kg/cm², pero la ductilidad, es por lo general baja.Los porcentajes de los diferentes elementos, pueden variar considerablemente pero en general se encuentran dentro de los siguientes límites:

ELEMENTO LÍMITESCARBONO 3.00 – 3.50

SILICIO 1.00 – 2.75MANGANESO 0.40 – 1.00

FÓSFORO 0.15 – 1.00AZUFRE 0.02 – 0.15HIERRO El resto

Las líneas oscuras, son pequeñas escamas de grafito, las cuales proporcionan en gran parte la resistencia del hierro a los esfuerzos.La resistencia del hierro gris es mayor si las escamas son pequeñas y distribuidas uniformemente en el metal.El color claro constituye en el ataque a un espécimen resultando la esteadita, un componente estructural de hierro fundido, que contiene fosforo; el otro constituyente nuevo; que está presente se conoce como perlita.ESTEADITA: Se identifica por su formación dendrítica blanca. Viene a ser una estructura eutectoide de hierro alfa y de fosforo de hierro.La ferrita o hierro puro, también se presenta como un constituyente de la fundición gris que tiene alto contenido de silicio o de hierros que han sido enfriados lentamente.

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PERLITA: Compuesta de laminillas alternadas de ferrita y carburo de hierro, se encuentra en la mayoría de los hierros y es similar a la perlita encontrada en los aceros al carbono.Este constituyente, le aumenta al hierro su resistencia a los esfuerzos y al desgaste.-Fundición blancaEste hierro muestra una fractura blanca, porque el carbono está en forma de carburo, el Fe3C. El carburo conocido como cementita, es el constituyente más duro del hierro. La fundición con alto contenido de carburo no es mecanizable.La fundición blanca se puede producir por vaciado en moldes fríos o por regulación del análisis. Las enfriaderas se utilizan cuando se desea una superficie dura, resistente al desgaste; para productos tales, como ruedas para automóvil y rodillos para triturar grano. El primer paso para la producción del hierro maleable, es el de producir una fundición blanca, controlando el análisis del metal.Una especificación para la producción de estas fundiciones es la siguiente:

ELEMENTO PORCENTAJE CARBONO 1.75-2.30

SILICIO 0.85-1.20MANGANESO Menos de 0.40

FÓSFORO Menos de 0.20AZUFRE Menos de 0.12HIERRO El resto

*Especificaciones A47-33, grado 35018, de la ASTM-Hierro fundido moteadoEste es el producto intermedio entre las fundiciones gris y blanca. Nuevamente el nombre deriva del aspecto de la fractura. Se obtiene en fundiciones en las que se han endurecido ciertas superficies que han de quedar sometidas a desgaste.-Hierro fundido maleableSe utilizan diversos tipos de hornos para la producción del hierro maleable:

1. Cubilote2. Aire3. Eléctrico

Proceso dúplex: permite colados continuos, así como un control más preciso de las temperaturas de colado y de análisis del metal.Las piezas obtenidas, se colocan en crisoles y se llevan a hornos de recocido, dispuestos en tal forma que permitan la libre circulación del calor alrededor de cada unidad.

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El tiempo de recocido dura de tres a cuatro días a temperaturas que varían de 815 a 1010´CLos carburos de hierro que son duros, son cambiados a ¨nódulos de carbón de temple o grafitico¨, en una matriz de hierro comparativamente puro.-Hierro nodularHierro de alta resistencia y gran ductilidad.Contiene el carbono en forma de nódulos de grafito y en la actualidad se produce, añadiéndole al hierro gris pequeñas cantidades de agentes que contengan magnesio.

Conclusion

Aceros:Como metodo mas utilizado y mas moderno esta el Horno de bombarde de electrones.es el cual es el menos costoso y mas eficaz,pero a la fecha existe un metodo llamado Electroslog que es similar pero causo que el metodo de horno de bombardeo de electrones fuera menos importante.

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Hierro:

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