Obtención del mineral de hierro (el alto horno)
El alto horno es la construcción para efectuar la fusión y la reducción de minerales de hierro, con vistas a elaborar la fundición.La parte inferior del horno está dotada de varias aberturas tubulares llamadas toberas, por donde se fuerza el paso del aire que enciende el coque.
Cerca del fondo se encuentra un orificio por el que fluye el arrabio cuando se sangra (o vacía) el alto horno. Encima de ese orificio, pero debajo de las toberas, hay otro agujero para retirar la escoria (bigotera).
La parte superior del horno contiene respiraderos para los gases de escape, y un par de tolvas redondas, cerradas por válvulas en forma de campana, por las que se introduce el mineral de hierro, el coque y la caliza.
El material es introducido en el horno en capas alternadas:
Cerca del fondo se encuentra un orificio por el que fluye el arrabio cuando se sangra (o vacía) el alto horno. Encima de ese orificio, pero debajo de las toberas, hay otro agujero para retirar la escoria (bigotera).
La parte superior del horno contiene respiraderos para los gases de escape, y un par de tolvas redondas, cerradas por válvulas en forma de campana, por las que se introduce el mineral de hierro, el coque y la caliza.
El material es introducido en el horno en capas alternadas:
- Una capa formada por mineral de hierro.
- Una capa de carbón de coque.
- Una capa de material fundente
Fabricación del acero
Convertidor de Bessemer y Thomas
Consiste en una gran caldera piriforme, forrada con grueso palastro de acero y revestida interiormente de material refractario; la parte superior está abierta y la inferior es redonda y móvil en torno de un eje horizontal y taladrada por pequeños agujeros para la insuflación del aire. El aparato descansa sobre dos soportes, uno de los cuales posee un mecanismo hidráulico que hace girar el recipiente, para que sea posible cargar la fundición sin que se tapen los agujeros del fondo, y también para facilitar la colada del acero una vez realizada la conversión. La operación de conversión se desarrolla en tres periodos:
- Llenado: Se inclina el convertidor para un llenado más fácil del arrabio, procedente del alto horno.
- Soplado: El horno se pone en posición vertical. Se inyecta aire a presión al arrabio por unos orificios realizados en la parte el fondo. El aire pasa por la masa fundida y óxida el carbono, manganeso y silicio desprendiendo calor y manteniendo la temperatura de fusión del arrabio.
- Vaciado: Se realizaba una vez quemadas las impurezas. Se inclinaba el convertidor y se vertía el acero en las lingoteras.
Convertidor LD
Es un dispositivo que permite obtener acero por soplado de oxígeno. Se insufla oxígeno a presión hasta la superficie del metal fundido mediante una lanza refrigerada por agua. Consta de 3 fases:
- Llenado: Se introduce en el convertidor, en primer lugar, el arrabio líquido procedente del horno alto; a continuación, la chatarra de acero y, finalmente, el fundente encargado de formar y arrastrar la escoria.
- Afino: Se inyecta oxígeno mediante la lanza (refrigerada a una presión de 12atm.).Esto produce una reacción que reduce el contenido de carbono (proceso muy rápido y a altas temperaturas). Al mismo tiempo, se elimina el exceso de fósforo, azufre y silicio. Al final del proceso, se añaden distintos aleantes dependiendo de las propiedades que queramos obtener en ese acero.
- Vaciado: Se elimina la escoria (mezcla de óxidos metálicos, aunque puede contener sulfuros) y se vacía el acero.
Horno de Siemens-Martin
Es un horno de reverbero. La solera se calienta exteriormente y se cargan el arrabio y la chatarra inclinados hacia un orificio de salida. La capacidad de estos hornos es muy variable: los hay hasta de 250 toneladas. La bóveda es de ladrillo refractario de sílice. Por el exterior circula aire frío para refrigerar. Los gases de la combustión pasan por unos recuperadores que invierten su sentido de circulación con el aire carburante y producen temperaturas muy elevadas, a unos 1800 º C. A dicha temperatura funde la chatarra y lingotes de arrabio solidificado bajo la llama producida en la combustión; se eliminan las impurezas y se consiguen aceros de una gran calidad para fabricar piezas de maquinaria. Su campo de aplicación es muy amplio, ya que pueden fundir latones, bronces, aleaciones de aluminio, fundiciones y acero.
Horno eléctrico
Horno de arco eléctrico:
Está formado por una cuba en la cual se introduce la chatarra, a la que se denomina crisol. Una vez introducida la chatarra se procede al calentamiento del horno. El calentamiento se realiza mediante electrodos de grafito o carbono para resistir las altas temperaturas y permitir la conducción de la electricidad. Con esto se calienta la chatarra hasta unos 1600ºC. Una vez fundidad la chatarra, en le horno queda el hierro fundido y la escoria
Está formado por una cuba en la cual se introduce la chatarra, a la que se denomina crisol. Una vez introducida la chatarra se procede al calentamiento del horno. El calentamiento se realiza mediante electrodos de grafito o carbono para resistir las altas temperaturas y permitir la conducción de la electricidad. Con esto se calienta la chatarra hasta unos 1600ºC. Una vez fundidad la chatarra, en le horno queda el hierro fundido y la escoria
Horno de inducción:
El Horno eléctrico en que el en el que el calor es generado por calentamiento, por la inducción eléctrica de un medio conductivo (un metal) en un crisol, alrededor del cual se encuentran enrolladas bobinas magnéticas se denomina horno de inducción. Dicho principio de calentamiento por inducción de un metal fue descubierto en 1831 por Michael Faraday.
El Horno eléctrico en que el en el que el calor es generado por calentamiento, por la inducción eléctrica de un medio conductivo (un metal) en un crisol, alrededor del cual se encuentran enrolladas bobinas magnéticas se denomina horno de inducción. Dicho principio de calentamiento por inducción de un metal fue descubierto en 1831 por Michael Faraday.
- Por medio del control de velocidad se hace funcionar el motor para proporcionarle energía mecánica al alternador de alta frecuencia.
- El alternador de alta frecuencia proporciona la energía alterna utilizada por el horno de inducción, esta energía pasa a través de un banco de capacitores automáticos para poder regular el factor de potencia.
- Un sensor de temperatura sensa la temperatura del horno, la señal es transmitida a un indicador de temperatura y a su vez a un controlador o variador de velocidad.
- El variador de velocidad regula las revoluciones por minuto, al hacer esto esta variando la frecuencia del alternador.