conceptos de metalurgia

8/17/2019 Conceptos de Metalurgia

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ÍNDICE

Introducción…………………………………………………………………………2 Objetivo……………………………………………………………………………...3 Concepto de metalurgia……………………………………………………………...4

Altos hornos…………………………………………………………………4 Características de los altos hornos……………………………….….4 artes de un alto horno…………………………………………..…..! roceso del alto horno…………………………………………….…"

#ornos el$ctricos…………………………………………………………….% #ornos o&igenados……………………………………………………….….% #ornos de verbereo……………………………………………………….…% #orno de inducción……………………………………………………….…' roceso de convertidores (artín con características

rocesos )ísico*+uímicos del horno (artín……………………….…,

roceso de convertidores -essemer con características…………………… roceso de convertidores /homas con características…………………..…3

Conclusiones (arvic 0ernando Orope1a ara……………………………………..…….." uan 5nche1 -asulto……………………………………………..………." 6and7 avier 8on15le1 9strada…………………………………..……….." 9ric: Agustín ;51+ue1 6ojas………………………………………..……"

-ibliogra)ía……………………………………………………………………….…%

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INTRODUCCIÓN

a (etalurgia es llamada así por+ue es la ciencia +ue trabaja en conjunto con las industriasen la preparación 7 tratamiento de los metales 7 sus diversos tipos de aleaciones. e hablar5

sobre los hornos utili1ados en el tratamiento de los metales< dando las características de losmismos como tambi$n los procesos +ue se hacen para hacer algunas aleaciones de distintosmateriales< estos son necesarios para +ue los metales puedan ad+uirir propiedades m5s)uertes< maleables 7 durables.

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OBJETIVO

0amiliari1ar al alumno con la importancia +ue tiene la metalurgia en la in)raestructura decasi cual+uier objeto o construcción< 7a +ue esta es la ciencia de los metales como su

nombre lo demuestra< se espera transmitir una parte )undamental en la ciencia del metal


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CONCEPTO DE METALURGIA

Ciencia aplicada cu7o objeto es el estudio de las operaciones industriales tendientes a la preparación< tratamiento =)ísico 7>o +uímico? 7 producción de metales 7 sus aleaciones. 9n

t$rminos generales< la t$cnica metal@rgica comprende las siguientes )ases Obtención delmetal a partir de uno de sus minerales =mena?. A)ino o puri)icación del metal. reparaciónde aleaciones. /ratamientos mec5nicos< t$rmicos o termo+uímicos para su mejor utili1ación.

ALTOS HORNOS

9l alto horno es la instalación industrial donde se trans)orma o trabaja el mineral de hierro.

CARACTERÍSTICAS DEL ALTO HORNO

Bn alto horno típico est5 )ormado por una c5psula cilíndrica de acero de unos 3 m a ' mde alto )orrada con un material no met5lico 7 resistente al calor< como asbesto o ladrillosre)ractarios.

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http://es.wikipedia.org/wiki/Hierrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hierro


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9l di5metro de la c5psula disminu7e hacia arriba 7 hacia abajo< 7 es m5&imo en un puntosituado apro&imadamente a una cuarta parte de su altura total. a parte in)erior del hornoest5 dotada de varias aberturas tubulares llamadas toberas< por donde se )uer1a el paso delaire +ue enciende el co+ue.

Cerca del )ondo se encuentra un ori)icio por el +ue )lu7e el arrabio cuando se sangra =ovacía? el alto horno. 9ncima de ese ori)icio< pero debajo de las toberas< ha7 otro agujero para retirar la escoria. a parte superior del horno contiene respiraderos para los gases deescape< 7 un par de tolvas redondas< cerradas por v5lvulas en )orma de campana< por las+ue se introduce el mineral de hierro< el co+ue 7 la cali1a.

Bna ve1 obtenido el acero lí+uido< se puede introducir en distintos tipos de coladura paraobtener unos materiales determinados la colada convencional< de la +ue se obtienen productos acabadosD la colada continua< de la +ue se obtienen trenes de laminación 7<)inalmente< la colada sobre lingoteras< de la +ue lógicamente se obtienen lingotes. 9s+uemade )uncionamiento de un alto horno.

a instalación recibe este nombre por sus grandes dimensiones< 7a +ue puede llegar a tener una altura de ' metros. or la parte superior del horno se introduce el material< el cual< amedida +ue va descendiendo 7 por e)ecto de las altas temperaturas< se descompone en losdistintos materiales +ue lo )orman. 9n la parte in)erior del horno< por un lado< se recoge elarrabio 7< por otro< la escoria< o material de desecho< su capacidad de producción puedevariar entre ! 7 ! toneladas diarias.

PARTES DE UN ALTO HORNO

. a cuba /iene )orma troncocónica 7 constitu7e la parte superior del alto hornoD por la 1ona m5s estrecha 7 alta de la cuba =llamada tragante? se introduce la carga lacarga +ue la componen 9l mineral de hierro (agnetita< limonita< siderita o hematite. Combustible 8eneralmente es carbón de co+ue. 9ste carbón se obtiene por

destilación del carbón de hulla 7 tiene alto poder calorí)ico. 9l carbón deco+ue< adem5s de actuar como combustible provoca la reducción del mineralde hierro< es decir< provoca +ue el metal hierro se separe del o&igeno.

0undente uede ser piedra cali1a o arcilla. 9l )undente se combina+uímicamente con la ganga para )ormare escoria< +ue +ueda )lotando sobreel hierro lí+uido< por lo +ue se puede separar. Adem5s a7uda a disminuir el punto de )usión de la me1cla.

2. 9talaje 9sta separada de la cuba por la 1ona m5s ancha de esta ultima parte<llamada vientre. 9l volumen del etalaje es mucho menor +ue el de la cuba. atemperatura de la carga es mu7 alta =! EC? 7 es a+uí donde el mineral de hierrocomien1a a trans)ormarse en hierro. a parte )inal del etalaje es m5s estrecha.

3. Crisol -ajo el etalaje se encuentra el crisol< donde se va depositando el metallí+uido. or un agujero< llamado bigotera o pi+uera de escoria se e&trae la escoria<

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http://www.ecured.cu/index.php/Magnetitahttp://www.ecured.cu/index.php?title=Carb%C3%B3n_de_coque&action=edit&redlink=1http://www.ecured.cu/index.php/Piedra_calizahttp://www.ecured.cu/index.php/Piedra_calizahttp://www.ecured.cu/index.php/Arcillahttp://www.ecured.cu/index.php/Arcillahttp://www.ecured.cu/index.php/Magnetitahttp://www.ecured.cu/index.php?title=Carb%C3%B3n_de_coque&action=edit&redlink=1http://www.ecured.cu/index.php/Piedra_calizahttp://www.ecured.cu/index.php/Arcilla


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+ue se aprovecha para hacer cementos 7 )ertili1antes. or un ori)icio practicado enla parte baja del mismo< denominada pi+uera de arrabio sale el hierro lí+uido<llamado arrabio.

4. Cucharas Fepósitos hasta lo cuales se conduce el producto )inal del alto horno

llamado arrabio< tambi$n llamado hierro colado o hierro de primera )usión.

PROCESO DEL ALTO HORNO

ara obtener hierro a partir de sus minerales< es necesario liberar el o&ígeno +ue leacompaGa e los minerales< mediante un proceso llamado reducción. ara reali1arlo esnecesario un elemento reductor +ue sea m5s a )in con el o&ígeno 7 +ue lo separe del hierro<combin5ndose con a+u$l.

#a7 varias materias +ue pueden ser reductoras pero es necesario +ue se encuentre encantidades su)icientes 7 +ue sea barato. 9l carbono es el elemento +uímico +ue cumpletodos estos re+uisitos siendo el constitu7ente principal del carbón< por ello es el elementoreductor utili1ado en siderurgia.

9l carbono< en su )orma industrial de co+ue< se me1cla con el mineral< con cu7o o&ígeno secombina< trans)orm5ndose< primero en monó&ido de carbono =CO? 7 luego en dió&ido decarbono =CO2?.

FeO+C = Fe+CO

FeO+CO= Fe+C O2

as reacciones de reducción comien1an a desarrollarse a unas temperaturas de cientos degrados pero ad+uieren una velocidad económicamente alrededor de los HC.

9n este proceso de reducción el mineral se va empobreciendo en o&ígeno hastatrans)ormarse en hierro esponjoso. i el proceso contin@a< elev5ndose la temperatura< elhierro esponjoso se carbure 7 )unde< trans)orm5ndose en arrabio.

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9ste proceso de obtención de hierro en )orma de arrabio en estado lí+uido a temperaturassuperiores a !HC se desarrolla en el horno alto.

9&isten otros procesos industriales en los +ue la reducción se reali1a a temperaturasin)eriores a !HC 7 el producto +ue se obtiene es el hierro esponjoso o pre reducido.

9stos procesos reciben el nombre de reducción directa 7a +ue puede utili1arse comoreductor el carbón o gases reductores< como el hidrógeno 7 el monó&ido de carbono<obtenidos a partir del gas natural.

os procesos de reducción directa suponen un pe+ueGo porcentaje del total< por lo +ue elhorno alto sigue siendo de gran importancia.

HORNOS ELÉCTRICOS

9s a+uel aparato para la cocción +ue )unciona con energía el$ctrica. 9sta es convertida en

calor por resistencias. os hornos el$ctricos son totalmente automati1adosD la cocción es lam5s per)ecta por el control +ue mantiene sobre la temperatura en todo momento. Cierto +ueel consumo de electricidad es oneroso< aun+ue en los modernos no es e&cesivamente alto.

HORNOS OXIGENADOS

9s un horno con )orma de pera +ue puede producir unas 3 toneladas de acero en 4!minutos. 9s mu7 parecido al -essemer con la gran di)erencia +ue a este horno en lugar dein7ectar aire a presión se le in7ecta o&ígeno a presión< con lo +ue se eleva mucho m5s latemperatura +ue en el -essemer 7 en un tiempo mu7 reducido. a carga del horno est5constituida por %! de arrabio procedente del alto horno 7 el resto es chatarra 7 cal. atemperatura de operación del horno es superior a los "!HC.

HORNOS DE VERBEREO

9s un tipo de horno generalmente rectangular< cubierto por una bóveda de ladrillo re)ractario 7 con chimenea< +ue re)leja =o reverbera? el calor producidoen un sitio independiente del hogar donde se hace la lumbre. 9s utili1ado para reali1ar la)usión del concentrado de cobre 7 separar la escoria< así como para la )undición de mineral7 el re)inado o la )usión de metales de bajo punto de )usión como el aluminio.

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http://es.wikipedia.org/wiki/Cocci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Resistorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Resistorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Regulaci%C3%B3n_autom%C3%A1ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Hornohttp://es.wikipedia.org/wiki/B%C3%B3vedahttp://es.wikipedia.org/wiki/Ladrillohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cobrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Escoria_(metalurgia)http://es.wikipedia.org/wiki/Aluminiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cocci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Resistorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Regulaci%C3%B3n_autom%C3%A1ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Hornohttp://es.wikipedia.org/wiki/B%C3%B3vedahttp://es.wikipedia.org/wiki/Ladrillohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cobrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Escoria_(metalurgia)http://es.wikipedia.org/wiki/Aluminio


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/ales hornos se usan en la producción de cobre< estaGo 7 ní+uel< en la producción de ciertoshormigones 7 cementos 7 en el reciclado del aluminio. os hornos de reverbero se utili1an para la )undición tanto de metales )$rreos como de metales no )$rreos< como cobre latón< bronce 7 aluminio.

HORNO DE INDUCCIÓN

9s un horno el$ctrico en el +ue el calor es generado por calentamiento< por la inducciónel$ctrica de un medio conductivo =un metal? en un crisol< alrededor del cual se encuentranenrolladas bobinas magn$ticas.

9l principio de calentamiento de un metal por medio de la inducción )ue descubierto por (ichael 0arada7 en '3 mientras se encontraba e&perimentando en su laboratorio. Bna ventaja del horno de inducción es +ue es limpio< e)iciente desde el punto de vistaenerg$tico< 7 es un proceso de )undición 7 de tratamiento de metales m5s controlable +uecon la ma7oría de los dem5s modos de calentamiento. Otra de sus ventajas es la capacidad para generar una gran cantidad de calor de manera r5pida. os principales componentes deun sistema de calentamiento por inducción son el cuerpo de bobinas < con)ormado por las

bobinas de )uer1a =donde como est5n dispuestas )ísicamente es donde ha7 ma7or agitacióndel baGo li+uido? 7 por las bobinas de re)rigeración < la )uente de alimentación< la etapa deacoplamiento de la carga< una estación de en)riamiento< el material re)ractario +ue protege alas bobinas del baGo li+uido 7 la pie1a a ser tratada. as )undiciones m5s modernas utili1an este tipo de horno 7 cada ve1 m5s )undiciones est5nsustitu7endo los altos hornos por los de inducción< debido a +ue a+uellos generabanmucho polvo entre otros contaminantes. 9l rango de capacidades de los hornos deinducción abarca desde menos de un :ilogramo hasta cien toneladas 7 son utili1ados para)undir hierro 7 acero< cobre< aluminio 7 metales preciosos. Bno de los principalesinconvenientes de estos hornos es la imposibilidad de re)inamientoD la carga de materiales

ha de estar libre de productos o&idantes 7 ser de una composición conocida 7algunas aleaciones pueden perderse debido a la o&idación =7 deben ser re*aGadidos?.

9l rango de )recuencias de operación va desde la )recuencia de red =! ó " #1? hasta los :#1< en )unción del metal +ue se +uiere )undir< la capacidad del horno 7 la velocidad de)undición deseada * normalmente un horno de )recuencia elevada =m5s de 3 #1? es m5sr5pido< siendo utili1ados generalmente en la )undición de aceros< dado +ue la elevada

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http://es.wikipedia.org/wiki/Horno_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Inducci%C3%B3n_electromagn%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Inducci%C3%B3n_electromagn%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Inducci%C3%B3n_electromagn%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Metalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Crisolhttp://es.wikipedia.org/wiki/Inductorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Inductorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Michael_Faradayhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuente_de_alimentaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuente_de_alimentaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fundici%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fundici%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Altos_hornoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Polvohttp://es.wikipedia.org/wiki/Kilogramohttp://es.wikipedia.org/wiki/Kilogramohttp://es.wikipedia.org/wiki/Toneladahttp://es.wikipedia.org/wiki/Toneladahttp://es.wikipedia.org/wiki/Hierrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hierrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Acerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cobrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Aluminiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Metales_preciososhttp://es.wikipedia.org/wiki/Metales_preciososhttp://es.wikipedia.org/wiki/Oxidantehttp://es.wikipedia.org/wiki/Oxidantehttp://es.wikipedia.org/wiki/Aleacioneshttp://es.wikipedia.org/wiki/Herciohttp://es.wikipedia.org/wiki/Herciohttp://es.wikipedia.org/wiki/Acerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Acerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Horno_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Inducci%C3%B3n_electromagn%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Inducci%C3%B3n_electromagn%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Metalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Crisolhttp://es.wikipedia.org/wiki/Inductorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Michael_Faradayhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuente_de_alimentaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fundici%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Altos_hornoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Polvohttp://es.wikipedia.org/wiki/Kilogramohttp://es.wikipedia.org/wiki/Toneladahttp://es.wikipedia.org/wiki/Hierrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Acerohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cobrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Aluminiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Metales_preciososhttp://es.wikipedia.org/wiki/Oxidantehttp://es.wikipedia.org/wiki/Aleacioneshttp://es.wikipedia.org/wiki/Herciohttp://es.wikipedia.org/wiki/Acero


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)recuencia disminu7e la turbulencia 7 evita la o&idación. 0recuencias menores generan m5sturbulencias en el metal< reduciendo la potencia +ue puede aplicarse al metal )undido.9n la actualidad los hornos de )recuencia de línea =! ó " #1< seg@n país? han +uedado endesuso< 7a +ue los mismos poseían mu7 poca e)iciencia energ$tica 7 adem5s cargaban conun alto coste de mantenimiento< dado +ue contenían una gran cantidad de elementos

electromec5nicos. 9n las @ltimas d$cadas =apro&imadamente desde )inales de la d$cada de,%? se han incorporado e+uipos de estado sólido< con)ormados en su etapa de potenciacon componentes tales como tiristores =diodos C6? 7 transistores de potencia tipo I8-/<con lo +ue el rendimiento 7 e)iciencia de estos e+uipos ha aumentado considerablemente.

Bn horno para una tonelada precalentado puede )undir una carga )ría en menos de una hora.9n la pr5ctica se considera +ue se necesitan " :J para )undir una tonelada de hierro enuna hora.

Bn horno de inducción en )uncionamiento normalmente emite un 1umbido< silbido ochirrido =debido a la magnetostricción?< cu7a )recuencia puede ser utili1ada por losoperarios con e&periencia para saber si el horno )unciona correctamente o a +u$ potencia loest5 haciendo.

PROCESO DE CONVERTIDORES MARTÍN CONCARACTERÍSTICAS

PROCESOS FÍSICO-QUÍMICOS DEL HORNO MARTÍN

9n el trabajo de )undición del horno (artin< la o&idación de las impure1as se produce por procesos )ísico*+uímicos +ue se desarrollan entre los gases del horno* escoria 7 entreescoria*metal.

Kote +ue el contacto de los gases de la combustión es solo con la capa de escoria< 7 por ello

esta se calienta en primer lugar. Con una capa e&cesiva de escoria o con escoria de di)ícil)usión el calentamiento del metal se di)iculta. Correspondientemente< las cualidades de laescoria 7 su cantidad in)lu7en considerablemente sobre la marcha de la )undición. o +ueobliga a separar de ve1 en cuando parte de la escoria producida< 7 a utili1ar un )undenteadecuado para )undir los ó&idos 7 hacerlos )lotar en la masa del metal )undido comoescoria.

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http://es.wikipedia.org/wiki/Tiristorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Diodohttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnetostricci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Tiristorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Diodohttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnetostricci%C3%B3n


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Al iniciar la )undición< 7 durante la )usión del metal =LbaGo )ríoL? el primero +ue se o&idaes el 0e 7 luego este al i< (n< 7 . eg@n las reacciones

Si+2 FeO→→2 Fe+SiO2

Mn+ FeO→→Fe+ MnO 2 P+5 FeO → →5 Fe+2 P2 O5

Fe estos ó&idos 7 por el )undente se )orma la escoria< despu$s por debajo de la capa de laescoria se o&idan el resto de las impure1as.

a )uente principal de o&ígeno para la o&idación de las impure1as es el 0eO +ue seencuentra en la escoria. 9l ó&ido )erroso de la escoria reacciona con el o&ígeno de los gasesdel horno seg@n la reacción6 FeO+O

2→→ 2 Fe

3O

4+calor 9sta reacción genera calor por eso la escoria se puede

o&idar activamente a temperaturas del horno relativamente bajas. os ó&idos superiores +uese )orman se di)unden a trav$s de la escoria hacia el metal de abajo 7 lo o&idan seg@n lareacción

Fe+ Fe3

O4

→→ 4 FeO &ida las impure1as +ue contiene< la o&idación del hierro en LbaGo

)ríoL se e)ect@a de un modo m5s en$rgico< pero la reducción del ó&ido )erroso por elcarbono presente suele ser m5s lenta< 7a +ue esta reacción consume calor

FeO+C →→ Fe+CO−calor

9sta necesidad energ$tica del proceso se suple adicionando m5s combustible para calentar el metal. Cuando se calienta el metal =LbaGo calienteL? se invierten las actividades< lao&idación de la escoria suele ser m5s lenta< mientras +ue la reducción del ó&ido de hierro por el carbono suele ser m5s en$rgica 7 el baGo puede ebullirse debido a la generación delCO< esto hace +ue el metal se mueva 7 se me1cle en el baGo )avoreciendo su calentamientohomog$neo 7 r5pido. Fe esto se conclu7e +ue

. Bna temperatura baja del baGo contribu7e a la o&idación de la escoria 7 del metal+ue se encuentra por debajo.

2. Bna temperatura alta )avorece la obtención de escoria 7 metal poco o&idados.

9n consecuencia manejando la temperatura en el espacio activo del horno se pueden dirigir los procesos de reducción*o&idación en su interior 7 obtener un acero de las cualidades 7características deseadas en cuanto al contenido de impure1as 7 cantidad de carbono.

9n los hornos (artin se pueden tratar los desechos sólidos de la producción< la chatarra)errosa< obtener e&actamente una composición +uímica dada del acero< deso&idar bien elmetal< obtener simult5neamente gran cantidad de metal homog$neo e incluso obtener m5scantidad de metal +ue el vertido originalmente en el horno =hasta !?< 7a +ue se puedeusar parte de mena como aditivo ventajoso al horno< pero paralelamente tambi$n tiene sus

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de)iciencias< 7a +ue los gases participan en los procesos +uímicos< o&idando<simult5neamente con las impure1as comunes< a otro elementos de aleación +ue ha7 en elmetal =vanadio titanio 7 otros? 7 saturando el metal. A consecuencia de esto se di)iculta laobtención de aceros aleados.

PROCESO DE CONVERTIDORES BESSEMER CONCARACTERÍSTICAS

ara el procedimiento -essemer el convertidor se reviste interiormente de ladrillosre)ractarios de sílice =no menos de ,4.! de iO2? 7 arena cuar1osa< los +ue suelen)undirse a %HC. 9ste revestimiento no se corroe por las escorias de car5cter 5cido< por consiguiente en este convertidor solo pueden tratarse arrabios al silicio.

9l aire +ue entra en la masa )undida suministra el o&ígeno +ue en primera instanciainteract@a con el hierro para )ormar ó&ido )erroso =0eO?. or consiguiente las impure1ascomien1an a o&idarse en dos direcciones por al o&ígeno del aire +ue pasa a trav$s del metal7 por el ó&ido )erroso +ue se )orma 7 disuelve en el metal )undido.

Furante la in7ección de aire para hacerlo pasar a trav$s del metal se di)erencias tres períodos característicos

a o&idación del hierro< silicio< manganeso 7 la )ormación de la escoria. a +uema del carbono. a deso&idación o la deso&idación*carburación.

rimer período

9n esta etapa se o&ida el hierro< el silicio 7 el manganeso generando calor por lo +ue elmetal se calienta. Furante este tiempo se )orma la escoria. as reacciones +uímicas +ue se producen son

2 Fe+O2

→ →2 FeO

Si+2 FeO→→SiO2+2 Fe

Mn+ FeO→→MnO+ Fe

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A su ve1 los ó&idos generados entran en combinación seg@n

MnO+Si O2

→ → M n O . S i O2

FeO+Si O2

→ → FeO . Si O2

i la cantidad de iO2 por la o&idación del silicio contenido en el arrabio no es su)iciente< pasa a la escoria la sílice del revestimiento del convertidor./odos estos procesos de o&idación han calentado el metal 7 se produce la segunda etapa.

egundo período

Fada la alta temperatura del metal comien1a a +uemarse el carbono

C + FeO→→CO+ Fe

9ste proceso se reali1a con absorción de calor< pero el metal no se en)ría por+ue al mismotiempo se est5 o&idando el hierro en el convertidor +ue suple el calor necesario paramantener la temperatura.

9l monó&ido de carbono +ue se produce< produce una )uerte ebullición del metal 7 al salir del convertidor se +uema con el aire atmos)$rico< )ormando dió&ido de carbono< elconvertidor genera una llamarada clara. A medida +ue se consume el carbono< la llamacomien1a a e&tinguirse hasta desaparecer por completo< esto indica +ue el carbono se ha+uemado casi en su totalidad 7 marca el )in de la segunda etapa.

/ercer período

9n este momento se interrumpe la insu)lación de aire< 7a +ue con su suministro ulterior 7con mu7 poco carbono comen1ar5 a o&idarse el propio hierro a ó&ido )$rrico con lasconsiguientes p$rdidas de metal.

Bna ve1 interrumpido el suministro de aire el convertidor se lleva a la posición hori1ontal para reali1ar la deso&idación 7 carburación del acero. 9l objetivo de este paso es eliminar elo&ígeno disuelto como 0eO< como deso&idantes generalmente se utili1an las )erroleaciones7 el aluminio puro. ara elevar el contenido de carbono en el acero a los valores deseados

se utili1a una )undición especial.

9l material terminado se convierte a grandes lingotes para su uso en los laminadores.9l acero -essemer se utili1a en pie1as de uso general< varillas para hormigón armado< vigaslaminadas< hierro comercial para construcciones 7 similares.

as de)iciencias de este m$todo son

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a imposibilidad de eliminar del metal el )ós)oro 7 el a1u)re. a elevada p$rdida de hierro por o&idación ='*!?. a saturación del hierro con nitrógeno 7 ó&ido de hierro +ue empeoran su calidad.

PROCESO DE CONVERTIDORES THOMAS CONCARACTERÍSTICAS

9n este convertidor el interior se reviste de material re)ractario b5sico< ladrillosde magnesita en las paredes 7 el )ondo con una me1cla de brea de carbón mineral7 dolomita. Como )undente para la )ormación de la escoria se utili1a la cal viva =CaO? conun contenido mínimo de los ó&idos 5cidos sílice =iO2? 7 al@mina =Al2O2?.

urge de la necesidad de tratar las )undiciones con alto contenido de )ós)oro< obtenidasde menas )errosas +ue se encuentran bastante propagadas en la corte1a terrestre. A su ve1 elcontenido de sílice debe ser mu7 bajo =menos de .!? para evitar el uso e&cesivo de)undente neutrali1ador.

9l proceso de )undición en un convertidor /homas se e)ect@a del modo siguiente primerose carga el convertidor con la cal< despu$s se vierte el hierro )undido< se inicia el viento 7 segira el convertidor a la posición vertical.

o primero +ue pasa es a o&idación del hierro seg@n la reacción

Fe+

1

2 O2→→FeO

9l ó&ido )erroso )ormado se disuelve en el metal 7 o&ida el resto de las impure1as i< (n<C 7 el )ós)oro. e distinguen tres períodos

O&idación del silicio 7 el manganeso Combustión intensa del carbono

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http://www.sabelotodo.org/elementosquimicos/nitrogeno.htmlhttp://www.sabelotodo.org/elementosquimicos/nitrogeno.html


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O&idación del )ós)oro.

rimer períodoa o&idación del silicio produce sílice< la sílice )ormada iO2< se une a la cal =ó&ido decalcio? seg@n la reacción

2CaO+SiO2→→ (CaO )

2. SiO

2

9l ó&ido de manganeso =(nO? 7 una parte del ó&ido )erroso =0eO? tambi$n pasan a laescoria< en este período el metal se calienta dado +ue las reacciones producen calor 7comien1a el segundo período.

egundo período

9l metal se ha calentado su)iciente 7 el carbono comien1a a +uemarse de manera intensaseg@n la reacción

C + FeO →→ Fe+CO

9l baGo comien1a a ebullirse por la producción del monó&ido de carbono 7 el horno generauna llamarada clara por la boca debido a la combustión del CO con el o&ígeno del aire de laatmós)era. 9l contenido de carbono se reduce a un valor mínimo 7 el metal se en)ría con lo+ue comien1a el tercer período.

/ercer período

9n este momento comien1a la o&idación del )ós)oro 7 comien1a a elevarse de nuevo latemperatura del metal< las reacciones características de esta etapa son

2 P+ FeO →→ P2

O5+5 Fe

P2

O5+3 FeO → →( FeO )

3. P

2O

5+2 Fe

( FeO )3

. P2

O5+4 CaO→→ ( CaO)

4. P

2O

5+3 Fe

9n la o&idación del )ós)oro 7 la subsiguiente reacción de su ó&ido con otros< se desprendeuna considerable cantidad de calor 7 el metal se calienta r5pidamente. 9l )os)ato c5lcico)ormado pasa a la escoria.

Cuando se ha terminado la o&idación del )ós)oro 7 su paso a la escoria< el convertidor segira a la posición hori1ontal< se interrumpe el aire 7 se descarga la escoria para evitar +ue el

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)ós)oro 7 el ó&ido )erroso +ue contiene puedan volver al metal. 0inalmente se deso&ida elmetal o se deso&ida*cementa.

9n el proceso /homas se produce cierta e&tracción del a1u)re +ue pasa a la escoria en)orma de sul)uros de manganeso =(n? 7 de calcio =Ca?.

Fespu$s de la deso&idación el acero se sangra en la cuchara 7 se cuela en lingoteras para la producción de lingotes.

9l acero producido tiene aplicación en el laminado de hierro en chapas< alambres e hierrocomercial.

9l m$todo de los convertidores en general< tiene la ventaja de su alto rendimiento< lasimplicidad relativa de la instalación< gastos b5sicos bajos 7 la ausencia del consumo deenergía para calentar el metal< pero no resuelve de manera óptima la obtención de aceros dedi)erentes calidades< no sirven para tratar todos los tipos de arrabio nacidos de la in)inidadde menas disponibles 7 en ellos solo puede utili1arse de manera limitada la gran cantidadde chatarra disponible en la industria.

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CONCLUSIONES

(A6;IC 096KAKFO O6O9MA A6A9n este trabajo aprendimos sobre los conceptos de metalurgia< tambi$n a saber cu5les sonlas partes )undamentales de los hornos altos< el$ctricos de verbereo< etc.< sus partes +ue loscon)orman 7 como est5n estructurados los hornos 7 como pueden resistir tantastemperaturas elevadas.

BAK NKC#9M -AB/OCon esta investigación aprendimos los di)erentes usos de la metalurgia. 9n ella se usanherramientas 7 materiales varios< tales como los A/O #O6KO /OFO (9/A PB99 B9FA 0BKFI6 para reali1ar aleaciones o materiales m5s resistentes con la a7uda deminerales u otros mismos metales.

6AKF A;I96 8OKMN9M 9/6AFAos hornos utili1ados en la metalurgia son una parte )undamental< est5n hechos de metal<asbesto 7 materiales aislantes resistentes a las altas temperaturas< son de gran tamaGo=enormes?< en ellos se lleva a cabo la )undición de los metales con alguno +ue otro

elemento +ue se necesite seg@n el tipo de metal +ue se bus+ue obtener a base decaracterísticas tanto +uímicas como )ísicas.

96ICQ A8B/RK ;NMPB9M 6OA9n este trabajo aprendimos sobre los conceptos de metalurgia< tambi$n a saber cu5les sonlas partes )undamentales de los hornos altos< el$ctricos de verbereo.os hornos utili1ados en la metalurgia son una parte )undamental< est5n hechos de metal<asbesto 7 materiales aislantes resistentes a las altas temperaturas..

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BIBLIOGRAFÍA

http>>SSS.ar+h7s.com>ar+uitectura>metalurgia.html http>>SSS.ecured.cu>inde&.php>AltoThorno ubido por lauratoribio el !>(ar1o> =Consultado el '>(ar1o>3?

http>>SSS.slideshare.net>lauratoribio>alto*horno*)uncionamiento Ji:ipedia< Inc. > Ji:imedia > =Consultado el '>(ar1o>3?

http>>es.Si:ipedia.org>Si:i>#ornoTdeTreverbero Ji:ipedia< Inc. > Ji:imedia > =Consultado el '>(ar1o>3?

http>>es.Si:ipedia.org>Si:i>#ornoTdeTinducciC3-3n http>>SSS.sabelotodo.org>metalurgia>acero.html Ji:ipedia< Inc. > Ji:imedia > =Consultado el '>(ar1o>3?

http>>es.Si:ipedia.org>Si:i>ConvertidorT/homas*-essemer Ji:ipedia< Inc. > Ji:imedia > =Consultado el '>(ar1o>3?

http>>es.Si:ipedia.org>Si:i>#ornoTelC3A,ctrico http>>SSS.catedu.es>tecnologiautrillas>materiales>Seb3.htm

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http://www.arqhys.com/arquitectura/metalurgia.htmlhttp://www.ecured.cu/index.php/Alto_hornohttp://www.slideshare.net/lauratoribiohttp://www.slideshare.net/lauratoribio/alto-horno-funcionamientohttp://es.wikipedia.org/wiki/Horno_de_reverberohttp://es.wikipedia.org/wiki/Horno_de_inducci%C3%B3nhttp://www.sabelotodo.org/metalurgia/acero.htmlhttp://es.wikipedia.org/wiki/Convertidor_Thomas-Bessemerhttp://es.wikipedia.org/wiki/Horno_el%C3%A9ctricohttp://www.arqhys.com/arquitectura/metalurgia.htmlhttp://www.ecured.cu/index.php/Alto_hornohttp://www.slideshare.net/lauratoribiohttp://www.slideshare.net/lauratoribio/alto-horno-funcionamientohttp://es.wikipedia.org/wiki/Horno_de_reverberohttp://es.wikipedia.org/wiki/Horno_de_inducci%C3%B3nhttp://www.sabelotodo.org/metalurgia/acero.htmlhttp://es.wikipedia.org/wiki/Convertidor_Thomas-Bessemerhttp://es.wikipedia.org/wiki/Horno_el%C3%A9ctrico

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