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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN FACULTAD DE INGENIERIA DE PROCESOS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MATERIALES

ALUMNO: HUACCALLO AGUILAR JESUS Cui: 20170589 CURSO: LABORATORIO DEL TECNOLOGIA DEL CONCRETO Y MATERIALES INDUSTRIALES TEMA: OBTENCION DE ACERO -

SIDERURGIA

Docente: Ing. DIEGO PAREDES LINARES AÑO: 2020 AREQUIPA – PERU

PRACTICA DE LABORATORIO N°10 TEMA: OBTENCION DE ACERO - SIDERURGIA 1. OBJETIVO: • Comprender el proceso de obtención del acero

2. CONTENIDO: MARCO TEORICO a) Introducción 3. EQUIPOS Y MATERIALES 4. PROCEDIMIENTO A REALIZAR 5. CASO AESTUDIAR 6. BIBLIOGRAFIA

PRÁCTICA N°10: OBTENCION DE ACERO - SIDERURGIA

DESARROLLO:

1. OBJETIVO •

Comprender el proceso de obtención del acero

2. MARCO TEORICO Se denomina siderurgia (del griego σίδερος, síderos, "hierro") o siderometalurgia, a la técnica del tratamiento del mineral de hierro para obtener diferentes tipos de éste o de sus aleaciones. El proceso de transformación del mineral de hierro comienza desde su extracción en las minas

ACERO El acero es una aleación de hierro con una cantidad de carbono que puede variar entre 0,03% y 1,075% en peso de su composición, además de otros elementos tales como Si, P, S (no metálicos) y Mn, Ti, Cr, Va, Ni, (metálicos). El acero conserva las características metálicas del hierro en estado puro, pero la adición de carbono y de otros elementos tanto metálicos como no metálicos mejora sus propiedades físico-químicas, sobre todo su resistencia. Existen muchos tipos de acero según los elementos aleantes que estén presentes. Cada tipo de acero permitirá diferentes aplicaciones y usos, lo que lo hace un material versátil y muy difundido en la vida moderna, donde podemos encontrarlo ampliamente. Los dos componentes principales del acero se encuentran en abundancia en la naturaleza. El acero se puede reciclar indefinidamente sin perder sus atributos, lo que favorece su producción a gran escala. Esta variedad y disponibilidad lo hace apto para numerosos usos como la construcción de maquinaria, herramientas, edificios y obras públicas, aeronáutica, industria automotriz, instrumental médico, etc… El hierro se encuentra presente en la naturaleza en forma de óxidos, hidróxidos, carbonatos, silicatos y sulfuros. Los más utilizados por la siderurgia son los óxidos, hidróxidos y carbonatos. Óxidos -> Hematita (Fe2O3) y la magnetita (Fe3O4) Hidróxidos -> Limonita (FeO(OH)·nH2O) Carbonatos -> Siderita o carbonato de hierro (FeCO3)

SIDERURGIA INTEGRAL Y ACERIA Se denomina siderurgia o siderurgia integral a una planta industrial dedicada al proceso completo de producir acero a partir del mineral de hierro. (RUTA INTEGRAL)

Se denomina acería a una planta industrial dedicada exclusivamente a la producción y elaboración de acero partiendo de otro acero o prerreducidos de hierro. (RUTA HORNO ELECTRICO)

3. MATERIALES Y EQUIPOS ALTO HORNO (BLAST FURNACE) El alto horno produce arrabio por fusión de minerales de hierro en una atmósfera reductora. Los minerales de hierro se componen de hierro y oxígeno. La reducción es la extracción del oxígeno desde los minerales. Esquemáticamente, sinterizados, pélets, coque y fundentes se cargan dentro del alto horno a través del tragante. El gas reductor se forma mediante la reacción del coque con el aire caliente inyectado, que tiene una temperatura de 1000 a 1200ºC. La combustión no solo genera gases reductores, sino también el calor necesario para fundir los minerales reducidos.

ESTRUCTURA DEL ALTO HORNO Existen 3 zonas donde ocurren distintas reacciones Zona 1 mayor temperatura está en el crisol frente a las toberas donde el oxígeno (aire) de soplado reacciona con el coque dando una temperatura local de 2000ºC. Fuera de la zona de combustión la temperatura cae 1600ºC (centro). Esto funde metal y escoria Zona 2 Etalaje y Cuba. La temperatura disminuye suave e uniformemente ante el aumento de la altura desde 1100ºC en la zona de toberas hasta 800ºC en la mitad de la cuba. Zona 3 temperatura cae rápidamente a 500 - 600ºC y entonces continúa descendiendo a menor velocidad, alcanzando los 200 a 250ºC en la parte superior.

. 3)

Various imptmties (SiO2. FeS, 2 5. MoO)

Stock Line 400’C

3Fe2O3 + CO 2Fe2O3 + 8CO Fe3O4 + CO

FeO + CO 850’C

CaCO3

2FajO + COj

(AH = -27.8 Kcal)

7CO2 + Fe + C 3FeO + CO2

Fe + COj CaO + CO2

(AH = +5.9 Kcal)

(AH = -3.9 Kcal) (AH = +41.8 Kcal)

1000’ C

C + CO2

I500’C

2CO

SiO2 + 2C Si + 2CO FeS + CaO + C CaS + Fe + CO (AH = +34.8 Kcal) 2P + SCO

O + hlnO + C

Mn + CO

H2 O + C

H2 + CO

2C + Oj

2CO

(AH = +234 Kcal)

--

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HORNO

4. PROCEDIMIENTO

TRABAJO PROPUESTO 1. Desarrollar un resumen del siguiente video: en máximo media hoja. https://www.youtube.com/watch?v=kYnzkL3Gbuw&t=863s Instalación de la industria siderúrgica recibe el nombre alto horno, consiste en el proceso de obtener hierro fundido a través del alto horno, se puede obtener tres tipos hierro fundidos, como la fundición gris, fundición blanca y ferroaleaciones, estos son los tres productos que se obtienen. Bien para eso tenemos que ver con que elementos consta esta instalación y como operan los elementos de la industria, para obtener esos productos. Se inicia por un proceso del primer elemento de la instalación que se llama caseta personal operativa, es donde se almacena en materia prima, mineral de hierro, ganga, fundentes, coque, lastre. Para eliminar las impurezas de ganga tenemos que fundir la ganga junto hierro con el fin de que tengamos hierro puro fundido independiente de la ganga fundida. Coque se utiliza para desoxidar la hierro, es decir separar los átomos de oxigeno de los átomos de hierro y eliminar también el lastre. Luego en el alto horno se da la salida de gases de combustión luego entra a la trampa de polvos, para aprovechar la combustión dentro del alto horno, para luego en las estufas para precalentador as de aire de combustión, luego por chimenea salida de gases de combustión. Bueno en otra instalación podemos observar que constituyen de elementos de la cual podemos producir de su alto horno hierro fundido, que tiene pasar por un proceso, en una correcta secuencia de sus elementos que son como, en el 1. se deposita el mineral hierro que son óxidos de hierro que traen impurezas reciben el nombre ganga y fundentes caliza, si impurezas acidas sílice y alúmina. 2 .coque y lastre, 3. Alto horno, 4. Vagoneria con escoria, 5. Bogoteca, 6. Ladrillo refractario, 7. Vagoneta para cargar al alto horno, 8. Hierro fundido gris arrabio, ferroaleaciones a usos 2000°C, 9. Vagoneta con hierro fundido, 10. Gas de combustión sin polvo, 11. Estufas de aire caliente, 12. Trampa para polvo.

2. Hacer un diagrama de flujo con su descripción traducida del proceso de siderurgia en un alto horno, mediante la captura de pantalla de simulación de alto horno, que se encuentra en la página web: https://steeluniversity.org/product/blast-furnace/ (adquirir la simulación, ya que se encuentra gratuita).

MEB – BF-ALTO HORNO

El alto horno utiliza mineral de hierro como materia prima que contiene hierro, coque y carbón pulverizado como agentes reductores y cal o piedra caliza como agentes fundentes. El objetivo principal de la fabricación de hornos de alto horno es producir metal caliente con una calidad constante para el proceso de fabricación de acero BOS. Por lo general, la especificación de las obras de acero requiere un metal caliente con 0.3– 0.7% de Si, 0.2–0.4% de Mn y 0.06–0.13% de P, y una temperatura lo más alta posible (1480–1520 ° C al golpear). Un alto horno moderno y grande tiene un diámetro de hogar de 14-15 m, y una altura de 35 m con un volumen interno de aproximadamente 4500 m3. Uno de estos grandes hornos puede producir 10.000 toneladas de metal caliente por día.

1. Carga alternativa del sistema Permite cargar mineral de hierro y coque, alternativamente. El sistema permite la entrada de materias primas y mantiene el alto horno presurizado

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2. Coque El coque es una forma de carbono derivado del carbón bituminoso. Tiene una alta densidad de energía y es lo suficientemente fuerte como para soportar el peso del mineral de hierro sin ser aplastado. 3. Mineral de hierro El mineral está en forma de pequeños gránulos que le permiten fluir fácilmente y llenar el horno. Reacciona con el carbono y el gas de monóxido de carbono en el horno para producir hierro, esto se llama reducción química.

4. Flujo de gas Se forma gas durante la combustión del coque, esto incluye monóxido de carbono que toma oxígeno del mineral de hierro para producir metal de hierro.

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5. Zona cohesiva A medida que el mineral cae, la temperatura aumenta. Esto crea cohesión entre las partículas

6. Zona activa de coque En esta área, el coque se quema produciendo calor y gases calientes, incluyendo monóxido de carbono y dióxido de carbono.

7. Zona de goteo La temperatura ha aumentado hasta el punto de fusión del hierro. Entonces el hierro fundido comienza a caer como gotas.

8. Escoria La combinación química con aluminatos de cal, silicatos y coque se combinan para formar un producto no metálico llamado escoria de alto horno. 9. Arrabio El hierro fundido se almacena en el fondo del alto horno mediante proceso de decantación. El arrabio es hierro fundido con alto contenido de carbono y contaminantes y debe tratarse en procesos posteriores

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10. Tuyere Los gases reciclados, con oxígeno agregado, se introducen en el horno a través de toberas.

11. Inyección de carbón pulverizado Los polvos de coque generalmente se inyectan para mejorar la combustión

12. Tubo de ajetreo La tubería bulliciosa es una tubería de gran diámetro con forma de rosquilla que rodea el horno. Alimenta aire caliente (la explosión caliente) a las toberas. La temperatura de la explosión en caliente varía de 900 ° a 1,250 ° C (1,650 ° y 2,300 ° .F).

13. Evacuación de gases. Los gases de escape se purifican y reciclan. Se utilizan para generar electricidad mediante una turbina y para calentar gases que ingresan al horno.

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14. Downcomer El gas del alto horno se conduce a través de un tubo de bajada a un colector de polvo y un sistema de limpieza húmeda

15. Limpiador de gas Elimina el polvo de los gases exactos antes de quemarlos en la cámara de combustión de la estufa caliente.

16. Explosión principal fría Se genera un gran volumen de aire desde un turbo soplador y fluye a través de la tubería de chorro frío hasta las estufas.

17. Estufas calientes Antes de entregar el aire a las toberas del alto horno, se precalienta a 1000ºC-1250ºC al pasarlo a través de estufas regenerativas de alto calor que se calientan principalmente mediante la combustión del gas superior del alto horno.

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18. Explosión caliente principal El aire caliente de las estufas calientes es conducido de vuelta al horno a través de la "tubería principal de explosión".

19. Torpedo Car El metal caliente se transporta en cucharones de torpedos a la planta de fabricación de steek para su posterior procesamiento.

20. Coche de escoria El carro de la escoria recoge la escoria para su eliminación.

5. Bibliografía Red Eléctrica de España. Noviembre 2010 http://www.ree.es [2] Ministerio de medio ambiente, consumo industrial de energía. Noviembre 2010 http://www.mma.es/portal/secciones/calidad_contaminacion/indicadores_ambientales/b anco_publico_ia/ [3] UNESID Noviembre 2010 http://www.unesid.org [4] J. Antonio Fidalgo Sánchez, Manuel R. Fernández Pérez, Noemí Fernández Fernández, Emilio R. Gutiérrez Álvarez, Tecnología Industrial, Everest, 1999. [5] Proceso productivo siderúrgico. Noviembre 2010 http://www.infoacero.cl [6] La industria siderúrgica. Noviembre 2010 http://www.aim.es/publicaciones/bol2/06_Siderurgia.pdf [7] Proceso de fabricación. Noviembre 2010 http://www.celsa.com/Productos.mvc/Procesofabricacion [8] Proceso siderúrgico. Noviembre 2010 http://www.huachipato.cl/proceso/proceso.htm [9] Hornos de coque. Noviembre 2010 http://www.oviedocorreo.es/personales/carbon/coque/coque%20metalurgico.htm [10] Esquema alto horno. Noviembre 2010 http://www.fisicanet.com.ar/quimica/procesos/ap1/metalurgia01.gif [11] Esquema de un horno de arco eléctrico. Noviembre 2010 http://tecnometalesferrosos.blogspot.com/2009/02/procesos-de-obtencion-delacero.html [12] Sydney H. Avner, Introducción a la metalurgia física, McGraw-Hill, 1990. [13] Acerca del cinc. Noviembre 2010 http://www.latiza.com/acercadelzinc.html [14] Zinc y Plomo. Noviembre 2010 http://www.slideshare.net/guest3ae10c/trabajozinc-y-plomo [15] Española de Zinc. Noviembre 2010 http://www.edz.es/principal.htm