Make your own free website on Tripod.com

Industria Siderúrgica

downloaded from
Trabajos Prácticos
http://members.tripod.com/~fatiga/index.htm
 
   
1) ¿Qué se entiende por Metalurgia?.
2) ¿A qué se denomina Siderurgia?.
3) ¿Cómo se presenta el hierro?.
4) ¿Cómo debe ser la elección del mineral de hierro?.
5) ¿A qué se denomina arrabio o hierro colado?.
6) Propiedades del hierro colado.
7) ¿Cómo se obtiene el hierro colado?.
8) Fundiciones: ¿En qué consiste y cómo pueden ser?.
9) ¿A qué se denomina hierro dulce?.
10) Propiedades del hierro dulce.
11) Métodos de obtención del hierro dulce (solo nombrarlos).
12) Nombre las variedades comerciales del hierro.
13) Aplicaciones del hierro.
14) Principales yacimientos (nombrarlos solamente).
15) Países productores.
16) Propiedades del hierro puro.
17) ¿A qué se llama acero?.
18) ¿Cómo se obtiene el acero?.
 
1) La metalurgia es el arte o industria cuyo objeto es extraer los metales de los
minerales que los contienen.
 
2) Arte de extraer el hierro y de trabajarlo.
 
3) El hierro pocas veces se encuentra al estado libre. Generalmente se presenta
formando óxidos y sales, como la hematita, pirita, magnetita, etc.
 
4) Para obtener hierro debemos elegir minerales ricos en ese metal. En ningún
caso debe bajar el porcentaje del 30%. Además, deben ser minerales que
puedan obtenerse fácilmente y no presenten impurezas difíciles de eliminar.
Esta última condición no la cumple la pirita, ya que el azufre residual que queda
en el hierro fundido lo hace quebradizo e inútil para muchos trabajos.
 El método de obtención del hierro consiste, esencialmente, en reducir los
óxidos con carbón o monóxido de carbono, según una reacción que se produce:
 Para ello los minerales se someten a un tratamiento previo que elimina las
sustancias volátiles y los convierte en un óxido poroso.
 
5) Es la aleación de hierro-carbono obtenida de la reducción de minerales de
hierro por fusión.
 
6) Su punto de fusión oscila alrededor de los 1150 ºC. Es sumamente frágil y no
puede soldarse ni forjarse. Es frágil y no maleable.
 
7) La reducción más económica de los óxidos de hierro es la que se realiza en
los altos hornos.
a) Carga del alto horno: El encendido de un alto horno exige alrededor de
quince días. Por lo tanto debe utilizarse en forma continua para que resulte
económico.
 Una vez encendido se carga con el mineral, combustible (coque) y el fundente.
La carga se efectúa por el tragante y debe quedar un espacio de unos dos
metros entre la superficie superior de la carga y el tragante.
b) Reducción de los óxidos: Una vez cargado el alto horno, se insufla aire
caliente por las toberas. El aire caliente (600 a 800 ºC) choca contra el coque
(carbono) y forma dióxido de carbono en la parte superior del crisol (por hallarse
una gran cantidad de oxígeno presente).
 Este dióxido de carbono sube hasta el talaje (étalage), donde es reducido a
monóxido de carbono por el coque que allí en exceso sobre el gas que
asciende.
 En la cuba, el monóxido de carbono actúa sobre el mineral y toma su oxígeno
dejando el hierro libre.
 Por la parte superior del horno escapa el dióxido de carbono que no ha
reaccionado y otros gases, como el nitrógeno del aire, que pasa a través del
horno sin actuar.
 Observamos pues que en todo el proceso, mientras el aire insuflado por las
toberas sube, el mineral cargado por el tragante baja.
 Es así que a los cuatro metros del tragante, el mineral comienza a reducirse y a
medida que baja por el horno su temperatura se va elevando. Al llegar al atalaje
inferior, el hierro comienza a fundir y absorbe, a su vez, un pequeño porcentaje
de carbono.
 Cae luego sobre el crisol y de allí puede verterse sobre los moldes de arena.
Por otra parte, el fundente que fue agregado en la carga se combina con las
impurezas del metal y constituye la escoria. Esta escoria cae junto con el hierro
fundido en el crisol pero flota, porque su densidad es menor, con lo cual puede
separarse.
 Así, en el crisol tenemos: en su parte inferior hierro fundido con algo de
carbono disuelto y en la parte superior, una capa de escoria.
 Ese hierro, con una cantidad de carbono que oscila entre el 2 y el 5% se llama
arrabio o hierro colado. Contiene, además 1 a 4% de silicio y como máximo, 1%
de manganeso, fósforo y azufre.
 Por lo general el arrabio se envía a las acerías para producir acero, pero
fundido nuevamente origina las fundiciones de hierro.
 
8) Fundición gris: Se obtiene por enfriamiento lento de la fundición. De esta
manera el carbono disuelto se separa formando pequeños cristales de grafito.
 La fundición gris tiene grano fino y es relativamente blanda, pues puede
trabajarse con la lima. Es algo quebradiza, aunque en menor escala que la
fundición blanca.
 Es de color gris oscuro.
 Fundición blanca: Se obtiene por enfriamiento rápido de la fundición. De esta
manera, al solidificarse, el carbono se separa en su mayor parte como carburo
de hierro (cementita). Esto origina que la fundición blanca sea muy dura, no
pudiéndose trabajar con la lima.
 Es más quebradiza que la fundición gris, como ya se ha indicado y muy frágil.
 Tiene grano grueso y su color es blanco grisáceo.
 Sobre el papel no deja marcado trazo visible a diferencia de la fundición gris
que, en igualdad de condiciones deja una marca de color gris por el grafito que
contiene.
 
9) Se denomina hierro dulce al hierro colado o fundición que contenga, como
máximo 0,15 % de carbono.
 
10) Es muy maleable y puede ser trabajado a martillo. Funde a 1530 ºC, pero a
los 600 ºC ya se reblandece pudiendo soldarse dos trozos por medio de
presión.
 Se imana por el paso de la corriente eléctrica, y como su imanación cesa
cuando ésta se corta, puede utilizarse en la fabricación de electroimanes. El
acero, por lo contrario, conserva esa propiedad aun cuando se suspenda el
paso de la corriente eléctrica.
 
11) a) A partir de los minerales (forja catalana).
b) A partir del hierro colado (pudelado y convertidor Bessemer).
 
12)  Hierro esponja, Arrabio, Arrabio gris, Arrabio blanco, Arrabio atruchado,
Fundición, Fundición gris, Fundición blanca, Fundición maleable, Fundición
nodular, Fundición aleada.
 
13) Es bien sabido que el hierro es un metal de amplísimas aplicaciones diarias.
Por ejemplo su uso en la industria de la construcción de edificios, puentes,
torres, verjas, sillas y juegos, etc. es enorme. Pero también se emplea hierro en
gran cantidad en la construcción de herramientas, máquinas, alambres, rieles,
armas de fuego, artículos del hogar, vehículos de transporte, etc.
 Es constituyente fundamental de los distintos tipos de aceros, de la hojalata,
del hierro galvanizado, de las fundiciones y de los arrabios, de todos los cuales
se indican sus importante aplicaciones.
 
14) Los yacimientos de hierro más importantes de nuestro país se encuentran
en Zapla (provincia de Jujuy) y en Sierras Grandes (provincia de Río Negro).
Hay también yacimientos en el sur de Mendoza y, en estudio en la provincia de
Misiones.
 
15) El mayor productor mundial de hierro y acero es Estados Unidos. Le siguen
Rusia, Japón, Alemania, Inglaterra y Francia.
 
16) Es un metal de color gris, con brillo metálico, cuyo punto de fusión es de
1530 ºC y su punto de ebullición de 2950 ºC, a una atmósfera de presión.
 Su densidad, a 20 ºC, es de 7,87 g/cm3 y cristaliza en el sistema cúbico.
 Es estable frente al aire seco, pero en presencia de aire muy húmedo produce
rápidamente sobre su superficie una capa de hidróxido férrico. Esta
característica del hierro se expresa vulgarmente diciendo que se ha oxidado o
enmohecido.
 A temperatura normal es estable en presencia de los álcalis (hidróxido de sodio
o potasio). Si la temperatura es elevada reacciona con ellos.
 Calentado el aire se cubre superficialmente con una capa de óxido salino de
hierro correctamente denominado tetraóxido de trihierro (comercialmente: óxido
ferroso-férrico). En una atmósfera de oxígeno, el hierro quema con gran brillo.
 El hierro se disuelve en los ácidos diluidos. Con ácido sulfúrico origina sulfato
ferroso y con ácido clorhídrico, cloruro ferroso. En ambos casos se desprende
hidrógeno.
 Con ácido nítrico diluido origina nitrato ferroso, pero si la concentración del
ácido es mediana (peso específico: 1,3 g/cm3) se forma nitrato férrico. Si el
ácido nítrico utilizado es muy concentrado el hierro no reacciona. Se dice que el
hierro se ha transformado en hierro pasivo.
 En presencia de vapor de agua, el hierro calentado al rojo origina óxido salino e
hidrógeno. Este es un procedimiento para la obtención de este elemento.
 
17) Se llama acero al hierro que contiene entre el 0,5 y 1,5% de carbono.
 
18) El contenido de carbono del acero es intermedio entre el del hierro dulce y
la fundición. Luego si eliminamos carbono en la fundición (decarburación) o
carburamos el hierro dulce podemos obtener acero. Pero el método de
decarburación presenta dificultades debido a la imposibilidad de controlar
exactamente la eliminación del carbono. Por ello todos los métodos utilizados
(métodos de carburación) parten del hierro dulce.
 El acero se puede obtener por tres métodos:
a) Convertidor Bessemer
 Se funde hierro dulce en el convertidor Bessemer y se agrega la cantidad de
coque calculada obteniéndose así el acero. Como el hierro colado tiene carbono
en exceso puede agregarse en lugar del coque calculándose la cantidad de
hierro colado (fundición) necesario para convertir el hierro dulce en acero.
 Es decir tomamos un hierro que contiene mucho carbono y un hierro que tiene
poco. Los fundimos juntos y obtenemos un hierro conteniendo un porcentaje de
carbono intermedio, confirme a la proporción en que se hayan mezclados los
dos hierros.
b) Cementación
 El hierro dulce se coloca en cajas llamadas de cementación, rodeándolo con
polvo de carbón o alguna sustancia que contenga carbono. Se calienta el
conjunto. 
El carbono es absorbido por el hierro dulce y éste aumenta así su porcentaje de
carbono.
c) Siemens Martin
 La mezcla de hierro colado y dulce se coloca en el laboratorio del horno donde
se los funde. Por la izquierda entran gases combustibles obtenidos en un
aparato llamado gasómetro. Los gases de combustión salen por la derecha. El
proceso puede invertirse circulando los gases en sentido inverso.

PAGINA PRINCIPAL