Impacto medioambiental de los productos ferrosos

Estos impactos se producen en tres momentos:

• A la hora de obtener la materia prima: la explotacion de minas de hierro en la actualidad se hace a cielo abierto lo que ocasiona un impacto acustico, paisajistico y destruccion de habitats.


• Durante la transformacion del mineral en producto comercial: se pueden emitir a la atmosfera metales pesados, gases residuales y de horno alto y electrico ( CO, CO2....). Para evitar esto se aislan las zonas industriales de los núcleos urbanos.


• Al desechar o reciclar un producto ferroso usado: esto tiene impacto sobre el medio ambiente pero es mucho menor que el de fabricar el producto.

Fundiciones

Las fundiciones son aleaciones hierro-carbono que pueden contener otros elementos químicos. El tanto por ciento de carbono oscila entre el 1,76 y el 6,67%. Sus características dependen de su composición y de su proceso de fabricación. Clarificación:

• Fundición ordinaria: solamente lleva hierro y carbono. Hay tres tipos.

1. Fundición blanca: es muy dura y frágil. Se emplea como materia prima para fabricar aleaciones maleables.
2. Fundición gris: tiene carbono en forma de grafito, por ello es gris. Se usa en fundiciones maleables de grafito esferoidal.
3. Fundición atruchada: es la intermedia entre la fundición gris y la blanca.

• Fundición aleada: además de poseer hierro y carbono, lleva otros elemntos químicos para mejorar sus propiedades.
• Fundición especial: emplea como materia prima las fundiciones ordinarias. Luego se someten a un tratamiento térmico. Tipos.

1. Maleable de corazón blanco: se moldea la pieza en fundición blanca. Se recubre de mineral de hierro y se mete en un horno a 1000ºC durante 10 dias. Se enfria lentamente durante 5 dias hasta alcanzar temperatura ambiente.
2. Maleable de corazón negro: se moldea la pieza de fundición blanca. Se recubre la pieza de arena y se introduce en un horno a 900ºC durante 6 dias. Se enfria durante 5 dias hasta alcanzar temperatura ambiente.
3. Maleable de grafito esferoidal o modular: a la fundición gris se le añade cerio y magnesio. Luego se echa en un molde y se deja enfriar a temperatura ambiente.

Si pincháis aquí podréis ver un video sobre fundiciones nodulares y grises.

Presentaciones comerciales del acero

Estas son las principales formas de presentación:

• Palastros: chapas laminadas que miden entre 1x2 y 3x3 metros.



• Barras: piezas mas largas que anchas, macizas y de secciones variables. Suelen tener las siguientes formas:

Los dos tipos mas importantes son el alambre ( gran longitud, seccion redonda y diametro menor de 5mm) y el fleje ( gran longitud y poco espesor).

• Perfiles: piezas huecas de secciones variables cuya longitud puede variar entre los 5 y 12 metros. Los mas usados son los siguientes.

Tipos de acero

Dependiendo de si contienen o no otros elementos químicos se clasifican en:

• Aceros no aleados: cuando el porcentaje de los elementos químicos que intervienen en la aleación no supera los valores de la tabla expuesta arriba. Además atendiendo a su porcentaje de carbono se pueden clasificar en:

• Aceros aleados o especiales: aquellos que además de hierro y carbono poseen otros elementos químicos en proporciones superiores a las de la tabla. Son los mas usados en la actualidad y se clasifican en cuanto a su aplicaciones. La manera de clasificarlos es la siguiente:
  

F+ un numero de cuatro cifras donde, la primera indica las aplicaciones generales,
la segunda características del acero y las dos ultimas cifras tienen un valor clasificatorio
a medida que vayan apareciendo.Un ejemplo es F-3000 ( Aceros inoxidables).

Si pulsáis aquí podréis ver un vídeo sobre la fabricación del acero.

Productos Ferrosos

Muchos objetos de los que nos rodean estan constituidos por productos ferrosos.

Clasificacion de los productos ferrosos (atendiendo a la proporcion de carbono):

• Hierros: su proporcion de carbono esta comprendida entre el 0,01 y 0,03%. Son muy blandos y dificiles de obtener, por lo que tienen pocas aplicaciones industriales.


• Aceros: aleaciones de hierro-carbono que pueden contener otros elementos quimicos. El porcentaje de carbono esta comprendido entre el 0,03 y 1,76%.


• Fundiciones: aleaciones de hierro-carbono que tambien pueden contener otros elementos quimicos. El porcentaje de carbono esta comprendido entre el 1,76 y 6,67%.
  


• Grafitos: se obtienen cuando el porcentaje de carbono es mayor del 6,67%. En la practica no se suelen usar porque son muy frágiles.

Diagrama de hierro-carbono:
Es una representacion grafica del comportamiento de la aleacion Fe-C en funcion de la temperatura y el tanto por ciento del carbono.

Trenes de laminación

La laminación consiste en hacer pasar el acero solidificado entre dos rodillos que giran a la misma velocidad pero en sentido contrario. Esto se hace para reducir la sección transversal y aumentar la longitud. Existen dos tipos de laminación:

• Laminación en caliente: la temperatura del material suele ser de unos 1000 ºC.


• Laminación en frío: se realiza a temperatura ambiente.
  

Dependiendo de el tamaño y la forma que quiera obtenerse la pieza los trenes pueden ser de distintos tipos:

• Tren devastador: convierte los lingotes en sección transversal cuadrada (bloom) y rectangular (slab) de gran longitud.


• Tren de perfiles estructurales: se utilizan blooms para obtener diferentes tipos de perfiles.


• Tren de bandas en caliente: se utilizan slabs para obtener chapa de distintos tamaños y espesores.

Si pulsáis aquí podéis ver un vídeo sobre la laminación del aluminio.

Colada de acero

El acero liquido obtenido bien del horno eléctrico o bien del convertidor se solidifica utilizando alguno de los siguientes métodos de colada:

• Colada convencional: consiste en verter el acero liquido sobre moldes que poseen la forma de la pieza que se quiera obtener. Se deja enfriar el metal y después se extrae la pieza.

• Colada continua: es el proceso mas innovador y económico que existe. Consiste en verter el acero liquido sobre un molde que no tenga fondo ni tapadera, con forma curva y sección transversal con la forma del producto a obtener. A medida que se desplaza el acero se enfría. Si pulsáis este enlace podréis ver una imagen del proceso de colada continua.
  
  


• Colada sobre lingoteras: este tipo de colada se usa cuando la demanda de productos ferrosos es escasa. Lo que se es solidificarlo en el interior de lingoteras y dejarlo enfriar. Posteriormente se extraen las lingoteras y se almacenan los lingotes hasta que aumente la demanda.

Procesos de obtención del acero y otros productos ferrosos

En la actualidad casi todos los productos ferrosos se obtienen de dos maneras, dependiendo de la materia prima empleada. Estos procedimientos son :

Horno alto

Materia prima.

Se introduce por la parte superior y esta formada por los siguientes elementos:

• Mineral de hierro (60%): antes de introducirlo hay que triturar y moler el mineral para después separar la parte útil (mena) de la no aprovechable, denominada ganga ( cal, tierra..)


• Carbón de coque (30%): creado artificialmente a partir de la hulla. Su función es la siguiente:

1. Producir el calor necesario para fundir la mena y generar reacciones química para convertir el mineral de hierro en arrabio.


2. Soportar el peso de la materia prima para que pueda arder en la parte inferior y salgan los gases hacia la parte superior del horno.

• Fundente (10%): cal ( siempre que su composición se ácida) cuya función es:

1. Reaccionar químicamente con la ganga arrastrándola a la parte superior formando con la masa liquida la escoria.


2. Bajar el punto de fusión de la ganga para que la escoria sea liquida.
   

Funcionamiento

Esta funcionando interrunpidamente a no ser que haya que repararlo. Cuando se introduce la carga va bajando y su temperatura aumentando hasta llegar al etalaje (1650ºC), donde es suficiente para que la mena se transforme en gotitas de hierro que se depositan en el crisol. El fundente reacciona con la ganga formando la escoria, que flota sobre el hierro fundido. Esta se extrae cada dos horas por la bigotera de escoria y se utiliza para fabricar cementos, vías de ferrocarril....Periódicamente se abre la piquera de arabio y se extra el hierro liquido del crisol (arrabio). Este contiene muchas impurezas por lo que no suele tener aplicaciones. Casi todo el arrabio se convierte en acero a través del procedimiento LD, a veces se forman lingotes con él. Rodeando el horno alto se encuentra el anillo de viento, por el cual, se extrae el aire caliente introducido por las toberas.

Si pulsáis este enlace podréis ver una animacion del funcionamiento del alto horno.

Transformación del arrabio en acero.

El arrabio posee impurezas que lo hacen poco adecuado para la industria. La solución es eliminar las impurezas en hornos de afino, el más usado es el convertidor LD. El transporte del arrabio hasta el convertidor se realiza mediante trenes con depósitos (torpedos).

• Materia prima que emplea el LD: arrabio liquido y chatarra, fundente y ferroaleaciones ( para mejorar las propiedades del acero).


• Características del horno convertidor: esta recubierto por ladrillo refractario, producción de 300 ton de acero por hornada y cada hornada suele durar una hora.


• Funcionamiento del LD:

1. Se inclina el horno y se añade el arrabio.


2. Se pone vertical y se inyecta el oxigeno para eliminar las impurezas.


3. Se saca la escoria que flota sobre el acero.


4. Se vierte el acero sobre la cuchara y se añaden ferroaleaciones y carbono.

Horno eléctrico

Es el único horno que se emplea para convertir chatarra en acero.

Partes:

1. Transformador eléctrico: convierte el voltaje a 900V y transforma la corriente alterna en continua.


2. Cables flexibles: conducen la electricidad hasta los electrodos.


3. Brazos de los electrodos: permiten que los electrodos se acerquen o alejen a la chatarra para que salte el arco eléctrico.


4. Sujeción de electrodos.


5. Pórtico con brazos hidráulicos: permite poner y quitar la tapadera del horno.


6. Salida de humos refrigerada: conduce los humos a un filtro eliminando las partículas en suspensión


7. Estructura oscilante: permite inclinar el horno para extraer el acero fundido, para ello se dispone un dispositivo de volteo hidráulico.

Materias primas:

• Chatarra que no lleve otros metales no ferrosos.


• Fundente.


• Ferroaleaciones, para fabricar aceros especiales.
  

Características: en su interior esta recubierto de ladrillo refractario, en su interior se alcanzan temperaturas de 3500ºC, la carga es de 100 ton y cada hornada dura 50 min

Funcionamiento:

1. Se quita la tapadera para introducir la materia prima.


2. Se cierra el horno y se acercan los electrodos a la chatarra para que esta comience a fundir.


3. Se inyecta oxigeno para eliminar las impurezas.


4. Se inclina el horno y se extrae la escoria. Se añaden las ferroaleaciones y el carbono y se calienta hasta que se disuelva.


5. Se inclina el horno y se saca el acero para llevarlo al área de moldeo.

Metales Ferrosos o Férricos

Son aquellos que contienen hierro como elemento base y además otros elementos en pequeña proporción.

- Principales yacimientos de hierro: en la actualidad los yacimientos de hierro que se encuentran en España no se suelen utilizar, ya que, resulta mas rentable la importación de los minerales que lo contienen. La tendencia actual es la explotación de yacimientos a cielo abierto, como el Cerro Bolivar, Miferma.....



- Tipos de minerales de hierro: en la actualidad se suelen aprovechar unos pocos. Todos tienen una cosa en común que contienen proporciones de hierro puro muy elevadas:

Magnetita: pureza del 75%.

Hematites: pureza del 70%.

Limonita: pureza del 60%.


Siderita: pureza del 50%.


Si pulsáis aquí podréis ver las características de los minerales de hierros y de otros minerales también si queréis.