Productos siderúrgicos, el hierro y sus propiedades

Productos siderúrgicos, hierro, propiedades, obtención y variedades

Productos siderúrgicos. Se denominan así las sustancias férreas que han sufrido un proceso metalúrgico. Se clasifican en hierros, fundiciones, aceros, ferroaleaciones, aleaciones férreas especiales y conglomerados férreos. El carbono forma parte de los productos metalúrgicos en la proporción siguiente:

  • Hierro dulce hasta 0,03% C
  • Aceros 0,03% a 1,76% C
  • Fundiciones 1,76% a 6,67% C

Hierro. Propiedades

Con la palabra «hierro» se designa al elemento químico de este nombre y ciertos productos siderúrgicos que sólo como impurezas pueden entrar a formar parte de otros elementos. El hierro técnicamente puro, es decir, con menos del 0,008% de carbono, es un metal blanco azulado, dúctil y maleable, cuyo peso específico es 7,87. Funde a 1.536 °C y 1.539 °C, reblandeciéndose antes de llegar a esta temperatura, lo cual permite forjarlo y moldearlo con facilidad. La temperatura de fusión es baja cuando está maleado con carbono, siendo entonces de 145 °C. Es un buen conductor del calor y la electricidad, y se imanta fácilmente. Deben tomarse en consideración las siguientes variedades:

Hierro puro.

Es el obtenido por algún procedimiento industrial por el cual la cantidad de impurezas es tan reducida, que puede despreciarse.

Hierro electrolítico.

Es el depósito originado por electrólisis selectiva de una sustancia que contenga hierro.

Obtención

El hierro es un metal muy abundante en la naturaleza, que se encuentra combinado con otros elementos formando óxidos, carbonates y sulfuras. Para obtener el hierro y hacerlo utilizable industrialmente, se parte de los minerales de este metal, generalmente de los óxidos, que se reducen. Los carbonates y los sulfuras se calcinan y tuestan, respectivamente, para obtener óxidos. La reducción del oxígeno con que va combinado el hierro se efectúa mediante un agente que produzca calor, como el carbón o la electricidad.

Alto horno

La reducción de los óxidos de hierro se realiza en los altos hornos. El producto así obtenido es hierro en estado líquido y con un alto contenido de carbono e impurezas. Se llama arrabio o fundición de primera fusión y se utiliza para elaborar aceros o para obtener piezas moldeadas después de otra fusión. El alto horno se utiliza en el procedimiento indirecto a fin de obtener el hierro en la primera operación, es decir, para reducir el óxido de hierro para la fundición como producto intermedio.

Productos siderúrgicos, alto horno
Fig. 23. Representación esquemática de un alto homo con distintas zonas del mismo: 1) tolva de carga; 2) pequeña campana tragante; 3) tragante; 4) campana inferior del tragante; 5) colector de gases; 6) cuba superior; 7) revestimiento metálico; 8) material refractario; 9) cuba inferior; 10) vientre; 11) atalaje; 12) obra; 13) toberas; 14) bigotera; 15) crisol; 16) piquera y 17) solera.

El alto horno (Fig. 23) está formado por dos troncos de cono unidos por sus bases mayores. Esta zona de unión recibe el nombre de vientre. El cono inferior se llama atalaje, el superior, cuba, y la abertura superior de éste, por donde se carga el horno, tragante. La parte inferior de los atalajes es cilíndrica, en sus paredes hay varios agujeros por los que penetran las toberas de inyección de aire, y en su fondo se halla el crisol, donde se reúne el hierro fundido recubierto por la escoria, también líquida.

La altura del alto horno varía de veinte a treinta metros. La operación es continua, sin interrupciones en todo el tiempo que dura una campaña. Se alimenta por la parte superior con cargas alternadas de mineral, de carbón de coque y de un fundente, cuyo objeto es formar, con las impurezas del mineral, un compuesto (fusible) que, siendo más ligero que el hierro, flota sobre él.

Los productos siderúrgicos. son productos siderúrgicos que se obtienen por la reducción de los óxidos de hierro en los altos hornos, en los que se introducen los minerales, combustibles, fundentes y aire.

Este fundente es piedra calcárea, «castina», cuando las impurezas son silíceas, y arena silícea, cuando son calcáreas. La parte estrecha del horno se limita hasta la región del las toberas y, a partir de ellas, se le da la forma de un embudo, de modo que va aumentando el diámetro de las distintas secciones a medida que es mayor su altura. No es conveniente que el diámetro aumente hasta llegar al tragante, de hacerlo imposibilitaría una buena repartición de las materias cargadas. A partir del vientre, disminuye gradualmente el diámetro del horno hasta el tragante, disminuyendo el frotamiento del material cargado con las paredes. La capacidad de producción de los altos hornos varía entre extensos límites, llegando a las mil toneladas en 24 horas los más grandes y consumiendo aproximadamente tantas toneladas de carbón de coque como toneladas de fundición producen.

Horno de cubilote para obtener productos siderúrgicos.

El cubilote es un horno de cuba vertical, de unos cuatro a seis metros de altura, que se carga por la parte superior, en capas alternadas, con carbón de coque, lingote o chatarra y fundente castina. El viento necesario para la operación se inyecta por la parte inferior, por toberas unidas a una caja de palastro que rodea al cubilote.

En el crisol se reúne la fundición en estado líquido y la escoria, que se saca por el agujero de la colada, llamado agujero de escoriar. Por tratarse de un horno destinado sólo a fundir, es necesario conducir el fuego y el aire de manera que la temperatura se mantenga alta, a fin de que el hierro salga bien fluido para la colada.

Al mismo tiempo, conviene que el combustible arda bien para aprovechar todo el calor de la combustión completa; por este motivo, el aire que se inyecta en el cubilote se reparte por una gran superficie anular al efecto de que esté en contacto con la mayor superficie del carbón, debiendo penetrar hasta el centro del horno.

El aire no debe tener mucha presión, porque en este caso el coque se quemaría rápidamente; en vez de la presión, se aumenta la cantidad, para así obtener una temperatura suficiente. El objeto del fundente empleado es el de separar las impurezas del coque y el lingote, formando una escoria muy fluida que las arrastra flotando en la fundición líquida. El producto obtenido es la fundición de segunda fusión, utilizada para fabricar piezas.

Existen otros productos siderúrgicos que no hemos tratado en esta ocasión sin embargo más adelante hablaremos de ellos.

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