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AFINO DEL ACERO

Díaz San Martin Priscila MichelleGutiérrez García JezareliHernandez Rochin RaulIbarra Tizoc Miguel AngelMedina Hernández Lluvia SaraiSánchez Méndez Ariana Isabel

Procesos de fabricación ING. SOTO FLORES MIGUEL ANGEL

isabel

Introducción

Desde comienzos de la epoca victoriana, los metodos de afinacion del acero ha sido de gran importancia, anteriormente se utilizaba el carbón mineral que usualmente contiene sustancias volátiles indeseables para la fabricación del arrabio lo que llevo a la necesidad de buscar metodos de afino de estas sustancias para tener una mejor calidad en el acero, y fabricar intrumentos para la milicia, construccion, productos de uso casero, etc. Convertidores de arrabio en acero inventado por Henry Bessemer y Martin-Siemens implementaron procesos que a la fecha siguen siendo utilizados, o procesos nuevos mejorados para el afinamiento del acero.

En la actualidad el acero juega un papel muy importante para la industria de la construccion, la industria medica, entre otras aplicaciones tecnologicas o comunes por las que es necesario conocer todos estos procesos.

Afino: proceso de descarburización y eliminación de impurezas al que se somete el arrabio (hierro de primera fundición con alto porcentaje de carbono) para la obtención del acero.

Cualquiera que sea el proceso de obtención del acero, siempre trae consigo la presencia de impurezas, gases, incrustaciones y segregaciones que hacen necesario la implementación de procesos de refinación posterior, comúnmente conocidos como “afino” del acero.

Acero: Fe: -------------- 0.5 a 2% de C (Carbono).Fundición: Fe: --------------- Mayor al 2% de C (Carbono)

isabel

Las principales materias primas son:

La cal, la chatarrametálica, la fluorita, lospelets de hierro, y elarrabio liquido traídodilectamente del altohorno.Fe--------------93%C---------------3% (mayor)P---------------1%S---------------1%Y otros--------4%

COMPOSICIÓN DEL ARRABIO

isabel

Se efectua por los siguientes metodosSe efectua por los siguientes metodos

Afino del Acero

convertidor o horno

básico de oxígeno

horno Martin-

Siemens o de hogar abierto

horno eléctrico

Cubilote

Afino del Acero

isabel

Tambien conocido por de SOPLO Consiste en quemar por medio de oxígeno tanto las impurezas (fósforo, azufre) como el exceso de carbono del arrabio líquido, ademas de aprovechar el calor de la oxidacion como fuente de energia para la fusion.

Los problemas de estos convertidores es que producen óxido de hierro y nitrógeno por lo que los aceros obtenidos son de calidad media aptos para elaborar tubos, chapas, perfiles laminados, alambre.

Afino en convertidor o horno básico de oxígeno Bessemer :

Un flujo de aire se inyecta por la parte inferior del horno para que elimine gran parte del carbono y otras impurezas del arrabio por oxidación. El oxígeno reacciona con las impurezas del arrabio produciendo escoria que sube y flota en la superficie del acero líquido.

jezareli

Consiste en una olla de acero recubierta en su interior con material refractario del tipo básico, por ejemplo óxido de magnesio. La lanza se enfría con serpentines de agua, interiores para evitar que se funda. La carga y la descarga de la olla se hacen también por la parte superior y por eso la olla está montada en ejes rotatorios.

Mediante un chorro de oxígeno con polvo de piedra caliza el arrabio es convertido en acero. El oxígeno reacciona con el carbono del arrabio y lo elimina en forma de bióxido (o monóxido) de carbono. La caliza sirve para eliminar impurezas, entre las que destaca el fósforo.

Convertidor De Inyección De Oxigeno BOF (Basic Oxygen Furnace)

jezareli

El horno se inclina desde su posiciónvertical y se carga la cal, la fluorita, lachatarra metálica (cerca de un 25%)y luego con arrabio calienta traídosdirectamente del alto horno.

Después de ser devuelto a su posición vertical, se hace descender hacia la carga una lanza de oxígeno (refrigerada poragua) y se fuerza sobre ella un flujode oxígeno puro a alta velocidaddurante 20 minutos.

Este actúa como fuente de calor y para la oxidación delas impurezas.

Proceso de afinación BOF

jezareli

El oxigeno se combina con elcarbono formando dióxido decarbono (O2C). y el carbonodebe estar menor al 2%.

La cal elimina el fósforo, elazufre y otros elementos nodeseados contenido en elarrabio.

Una vez eliminados todas lasimpurezas contenido en elarrabio es transformado en“ACERO”.

Fe---------------------98%C----------------------2%P----------------------0.005%S----------------------0.005%Y otros--------------0.005%

COMPOSICION QUIMICA DEL ACERO

Proceso de afinación BOF

Lluvia

Lluvia

Son hornos de gas que funden en su interior a 1 800ºC lingotes de arrabio solidificado y chatarra. Al alcanzar dicha temperatura se destruyen todas las impurezas y se consiguen aceros de calidad aptos para fabricar piezas de maquinaria.

Afino en horno Martin-Siemens o de hogar abierto:

• El horno es un recipiente rectangular con puertas para combustible y gases en ambos extremos.

• Estas puertas deben dirigir los gases hacia abajo, hacia la carga o baño del metal.

• La llama y los gases calientes pasan por encima del baño y salen por el extremo opuesto del horno.

• Los gases de la combustión atraviesan uno o dos regeneradores antes de perderse en la chimenea; frecuentemente se colocan calderas después de los regeneradores para recuperar el calor perdido y conseguir la mejor recuperación posible de los productos de la combustión mediante válvulas refrigeradas con agua y entonces al horno se le calienta desde el extremo opuesto.

Proceso de Afino en horno Martin-Siemens o de hogar abierto:

Lluvia /raul

Afino en horno eléctrico:

Transforman la energía eléctrica en calor por lo que alcanzan temperaturas superiores a los anteriores. Al no generarse llama sólo se queman las impurezas y no el metal. Los aceros son de alta calidad o aleados.

Los dos tipos de hornos eléctricos son: De arco y de inducción.

Una vez afinado el acero se recoge en cuchara y vierte en lingoteras obteniendo lingotes de acero que tras calentarse en pozos de inmersión se forjarán o laminarán para obtener piezas comerciales.

De arco

De inducció

n

raul

En estos hornos  el calentamiento viene a causa de la corrientes inducidas en la masa metálica por una bobina, que circunda el crisol, alimentada por una corriente alterna.

La bobina es constituida de muchos espirales de tubo de cobre refrigerado por agua , las corrientes inducidas se ponen en la periferia de la masa metálica y circulan en un estado anular de pequeño espesor.

Este anillo constituye un espiral cerrado en corto circuito y funciona como el secundario de un transformador cuyo primario es la bobina exterior.

Como se trata de un solo espiral las corrientes inducidas tienen una intensidad elevada  y por está razón el calentamiento de la masa metálica viene con rapidez ( se puede alcanzar temperaturas entre 2800 y 3000 o  C).

Proceso Horno De Inducción Eléctrica

michelle

• En el horno eléctrico se introduce chatarra de acero y una pequeña cantidad de carbono y de cal a través del techo abierto. (Los hornos eléctricos también se pueden cargar con 100% de chatarra.)

• El techo se cierra y se bajan los electrodos. Se establece la conexión y dentro de un periodo de aproximadamente 2 horas, el metal se funde.

• La corriente entonces es desconectada, se elevan los electrodos, el horno es inclinado y el metal fundido es vaciado en una olla de traslado, que es un recipiente utilizado para la transferencia y vaciado del metal fundido.

Proceso de Arco Eléctrico

El calor se genera, por la resistencia que la masa de hierro presenta al paso de la corriente. Se funde en un crisol de arcilla refractaria, hierro dulce de elevada pureza, con cantidades perfectamente medidas de fundición de hierro. La fuente de calor es un arco eléctrico continuo, que se forma entre los electrodos y el metal cargado . Existen normalmente tres electrodos de grafito, que pueden ser de hasta 750 mm (30 pulg) de diámetro y de 1.5 a 2.5 m (5 a 8 pies) de longitud. Su altura dentro del horno se puede ajustar en respuesta a la cantidad de metal presente y al desgaste de los electrodos.

michelle

Afino de la fundición Cubilote:

El cubilote es un horno cilíndrico con una altura de 10 m, recubierto de ladrillo refractario, en el cual se introducen capas alternadas de arrabio y de carbón de coque (tras encender con maderas) hasta sobrepasar la altura de las toberas. Una vez incandescente se añade el fundente y se inyecta aire por las toberas. El metal fundido cae en un crisol y cuando está lleno se abre la piquera y se recoge el metal en cucharas de colada para después verter en los moldes de fundición.

Las toberas son boquillas a través de las cuales pasa el aire al interior del horno desde la caja de viento.

Miguel

Proceso afino de la fundición Cubilote:

El encendido del cubilote se hace de 2 a 3 horas para que alcance una temperatura entre los 1200 y 1500 grados centígrados, antes de que se deba tener el primer metal fundido, deberá utilizarse la suficiente cantidad de leña para quemar la primera cama de coque.

se añade coque poco a poco hasta que la cama crece a una altura conveniente.

Cuando la cama del coque esta encendida completamente se carga arrabio y la chatarra con una proporción de una parte de coque por 10 de hierro, esta relación es en masa.

Además se suministra alrededor de 34 Kg., de fundente por tonelada de hierro, por lo general es piedra caliza, cuyo objetivo es eliminar impurezas en el hierro, protegerlo de la oxidación y hacer la escoria mas fluida para retirarla con mayor facilidad del cubilote.

Miguel

El desarrollo de las tecnologías del acero de esta contribuirá a una mayor comprensión del tema y a su elección en función de las materias primas excelentes. Se puede concluir que la siderurgia y sus procesos de afinamiento de acero y aleaciones juegan un papel importante en el desarrollo industrial de los pueblos y las aplicaciones que se le de al acero, ya sea para aplicaciones tecnológicas, medicas, o cotidianas.

Conclusión

Precisamente por la diferencia de todas estas aplicaciones para poder llevar una conciencia de la fabricación de aceros comunes o especiales, es necesaria la utilización de ciertos procesos, los cuales son capaces de transmitir importantes propiedades, los grados de pureza que favorecen al acero, dependiendo del rubro en el cual se va a utilizar.

Miguel

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Gracias por su atención!