viernes, 2 de abril de 2010

Fabricación acero en horno eléctrico


Se basa en la fusión de la chatarra por medio de una corriente eléctrica, y el afino posterior del baño fundido a la composición química deseada.

El horno eléctrico consta de un gran recipiente cilíndrico de chapa gruesa (15 a 30 mm de espesor) forrado de material refractario que forma la solera que alberga el acero líquido. Está refrigerado en su interior por agua. La bóveda es desplazable para permitir la carga de la chatarra por la parte superior de este.

De la bóveda superior salen 3 electrodos que están conectados a un transformador que proporciona unas condiciones de voltaje e intensidad adecuadas para hacer saltar el arco eléctrico, con intensidad variable en función de la fase de operación en el horno.

Fases
  • Fase de fusión: Una vez introducida la chatarra y los agentes reactivos y escorificantes (principalmente cal) se desplaza la bóveda hasta cerrar el horno y se bajan los electrodos hasta la distancia apropiada. El tamaño del horno suele estar entre 100 y 180 ton, constituyendo cada partida una colada.
  • Fase de afino: Se lleva a cabo en dos etapas, la primera en el propio horno y la segunda en un horno cuchara. En el primer afino se analiza la composición química del baño fundido y se procede a la eliminación de impurezas y elementos indeseables (silicio, manganeso, fósforo, etc) y realizar un primer ajuste por medio de adición de las ferroaleaciones. El acero obtenido se vacía en una cuchara de colada, en la que termina de ajustarse la composición del acero y de dársele la Tª adecuada para la siguiente fase.
  • El control del proceso: Durante el proceso se toman varias muestras del baño y de las escorias para comprobar la marcha del afino y poder ir ajustando la composición.
  • La colada continua: Finalizado el afino, la cuchara de colada se lleva hasta la artesa receptora de la colada continua donde se vacía su contenido. El acero se vierte directamente en un moldo de fondo desplazable, cuya sección transversal tiene la forma geométrica del semiproducto. La artesa tiene un orificio de fondo, o buza, por el que distribuye el acero líquido en varias líneas de colada, cada una de las cuales dispone de su lingotera generalmente de cobre, y paredes huecas refrigeradas con agua. Durante el proceso la lingotera se mueve alternativamente de arriba hacia abajo con el fin de despegar la costra sólida que se va formando durante el enfriamiento.
  • Corte: Posteriormente tras el enfriamiento controlado por medio de duchas de agua fría y después al aire se procede al corte del semiproducto en las longitudes deseadas mediante sopletes que se desplazan durante el corte.

jueves, 1 de abril de 2010

Reacciones durante la formación del acero

La obtención del acero pasa por la eliminación de las impurezas que se encuentran en el arrabio o en las chatarras, y por el control, dentro de unos límites, de los contenidos de los elementos que influyen en sus propiedades.

Las reacciones químicas que se producen durante el proceso de fabricación del acero requieren temperaturas superiores a 1.000 ºC para poder eliminar las sustancias perjudiciales, bien en forma gaseosa o bien trasladándolas del baño a la escoria.

Las principales reacciones se muestran a continuación:

Materias primas del acero

La composición de un acero viene definida por su fórmula química, fundamentalmente hierro y carbono, así como la presencia de una variada gama de metales que aportan las características especiales y necesarias para cada tipo de utilización.

Para la elaboración del acero en horno eléctrico (hoy en día el más usado) se parte de chatarra seleccionada que se mezcla con ferroaleaciones para obtener la composición química y especificación deseada, siendo imprescindible la adición de otros elementos, denominados fundentes, que colaboran en el proceso de obtención del acero absorbiendo y eliminando los elementos indeseables.

La chatarra
La principal materia prima en la fabricación del acero en horno eléctrico es la chatarra, cuyo coste puede presentar el 50% de los costes de producción de una palanquilla de acero al carbono, y cuyas propiedades y características van a repercutir en el producto final obtenido.

Las ferroaleaciones
Las ferroaleaciones son combinaciones de hierro con manganeso y silicio, principalmente, y de bajo contenido en fósforo y azufre, que se añaden en el baño para conseguir la composición final deseada en el acero. En ocasiones se añaden metales puros. Los más utilizados suelen ser el níquel, cobalto, cobre y aluminio.

Los fundentes
La principal función de los materiales fundentes es la formación de una escoria que recoja, durante los procesos de fusión y afino, los elementos que se introducen con la carga que pueden ser perjudiciales para el acero final, dejando el baño limpio de impurezas.

El fundente más utilizado es la cal, que puede incluso inyectarse en polvo con oxígeno en el horno a través de una lanza, fluyendo rápidamente sobre la escoria y disolviéndose en la misma.