INSTITUTO TECNOLOGICO
SUPERIOR DE TEPEACA
INGENIERIA
INDUSTRIAL
PROCESOS DE
FABRICACION
UNIDAD I
PROCESO DE OBTENCIÓN DEL
HIERRO Y EL ACERO
HIERRO Y ACERO
El hierro es un metal maleable, de color
gris plateado y presenta propiedades
magnéticas.
Es extremadamente duro y denso.
Se encuentra en la naturaleza formando
parte de numerosos minerales, entre
ellos muchos óxidos, y raramente se
encuentra libre.
Para obtener hierro en estado
elemental, los óxidos se reducen con
carbono y luego es sometido a un
proceso de refinado para eliminar las
impurezas presentes.
Los aceros son aleaciones férreas con un
contenido máximo de carbono del 2%,
Los principales minerales de los que se extrae el hierro
son:
Hematita (mena roja) 70% de hierro
Magnetita (mena negra) 72.4% de hierro
Siderita (mena café pobre) 48.3% de hierro
Limonita (mena café) 60-65% de hierro
1.1 proceso tecnologico del hierro de
primera fusión
• Para la producción de hierro y acero son necesarios cuatro
elementos fundamentales:
• 1. Mineral de hierro
• 2. Coque
• 3. Piedra caliza
• 4. Aire
•
Los tres primeros se extraen de minas y son transportados y preparados antes de que se introduzcan al
sistema en el que se producirá el arrabio.
Algunos elementos químicos en la fundición del hierro
• Carbono. Arriba del 4% baja la calidad del hierro, sin embargo se debe decir que es
el elemento que da la dureza al hierro y por medio de sus diferentes formas en las
que se presenta, se pueden definir varias propiedades de las aleaciones y su grado
de maquinabilidad.
•
Silicio. Este elemento hasta un 3.25% es un ablandador del hierro y es el elemento
predominante en la determinación de las cantidades de carbono en las aleaciones de
hierro.
•
Manganeso. Es un elemento que cuando se agrega a la fundición arriba del 0.5%
sirve para eliminar al azufre del hierro. Como la mezcla producto del azufre y el
manganeso tiene baja densidad flota y se elimina en forma de escoria.
•
Azufre. No sirve de nada en el hierro, debe ser eliminado y controlado.
PROCESO PARA OBTENCIÓN DEL ARRABIO
1.2 FUNCIONAMIENTO DEL PROCESO
TECNOLOGICO Y OTROS PRODUCTOS
OBTENIDOS
La producción del hierro y del acero empieza con las menas de hierro y otros
materiales requeridos.

•
Las otras materias primas que se necesitan para reducir el hierro de sus
menas, son el coque y la piedra caliza.
El coque desempeña dos funciones en
el proceso de reducción:
1) Es un combustible que proporciona
calor para la reacción química y
2) produce monóxido de carbono (CO)
para reducir las menas de hierro.
• La piedra caliza es una roca que contiene altas proporciones de carbonato de
calcio (Ca CO 3).
• Esta piedra caliza se usa en el proceso como un fundente que reacciona con
las impurezas presentes y las remueve del hierro fundido como escoria.
ALTO HORNO
 La caliza, el coque y el
mineral de hierro se
introducen por la par te
superior del horno por
medio de vagones que
son volteados en una
tolva.
 Con la inyección de aire
caliente a 550 °C, se
reduce el consumo de
coque en un 70%.
 Los sangrados del
horno se hacen cada 5
o 6 horas, y por cada
tonelada de hierro se
produce 1/2 de
escoria.
En general los altos hornos tienen un diámetro
mayor a 8 m y llegan a tener una altura superior
de los 60 m. Están revestidos de refractario de
alta calidad.
Los altos hornos pueden
producir entre 800 y
1600 toneladas de
arrabio cada 24 h.
LA PRODUCCIÓN DEL HIERRO.
Para producir hierro, se alimenta por la parte superior de un alto horno una carga con capas
alternadas de coque, piedra caliza y mineral de menas de hierro. Un alto horno es virtualmente
una planta química que reduce continuamente el hierro del mineral. Químicamente desprende el
oxígeno del óxido de hierro existente en el mineral para liberar el hierro.
 El hierro fundido de primera fusión, o arrabio se vacía periódicamente en
carros con los cuales se llenan lingoteras.
 Los lingotes se someten a una operación de enfriamiento para convertirse
mediante procesos metalúrgicos posteriores, en:
• hierro fundido de segunda fusión
• hierro dulce
• acero
1.3 AFINO DEL ACERO
 C u a l q ui er a q u e s e a e l p r o c e s o d e o b te n c i ó n d e l a c e r o , s i e m p r e t r a e c o n s i g o l a
p r e s e n c i a d e i m p ur e z a s , g a s e s , i n c r us t a c i o n e s y s e g r e g ac i o n e s q u e h a c e n
n e c e s a r i o l a i m p l em e n t a c i ó n d e p r o c e s o s d e r e f i n a c i ó n p o s te r i o r, c o m ún m en te
conocidos como “afino” del acero.
 TIPOS DE AFINO DE ACERO
Los modernos métodos de producción del acero utilizan el arrabio como materia prima.
• El afino se efectúa por los siguientes métodos: convertidor (hogar abierto), proceso de
inyección por oxígeno (soplado) y con horno eléctrico.
1 .4 P ROC E SOS T E C NOLOG I COS PA RA LA OBT E N CI ON DE L
AC E RO BOF, H ORN O E LE C T RIC O, C ON VE RTI DORES BE SSE MER
Y T H OM AS.
 Una vez obtenido el es necesario refinar al
hierro para que se transforme en material útil
para diferentes objetos o artefactos, o sea en
hierro o acero comercial.
HORNO BESSEMER
Es un horno en forma de pera que está forrado con
refractario de línea ácida o básica. El convertidor se carga
con chatarra fría y se le vacía arrabio derretido,
posteriormente se le inyecta aire a alta presión con lo que
se eleva la temperatura por arriba del punto de fusión del
hierro, haciendo que este hierva. Con lo anterior las
impurezas son eliminadas y se obtiene acero de alta
calidad. Este horno ha sido substituido por el BOF.
HORNO BASICO DE
OXIGENO (BOF)
Este horno fue inventado por Sir
Henrry Bessemer a mediados de
1800.
 Es un horno muy parecido al Bessemer con la gran
diferencia de que a este horno en lugar de inyectar
aire a presión se le inyecta oxígeno a presión, con lo
que se eleva mucho más la temperatura que en el
Bessemer y en un tiempo muy reducido.
QUE SE LE AGREGA?
• 75% de Arrabio (Metal Caliente)
• Chatarra
• Carbono
• Ferroaleaciones
• A través de la lanza se le inyecta oxigeno y polvo
de piedra caliza
QUE RESULTA
• Acero fundido
• Refinación del arrabio
HORNO DE ARCO
ELECTRICO
 Po r l o r eg ul ar s o n ho r no s qu e s ó l o s e c ar g a n
c o n c h at ar r a d e ac ero d e al t a c al i d ad . S o n
ut i l i z ad o s p ar a l a f u s i ó n d e ac ero s p ar a
h e r r am i e nt a s , d e al t a c al i d ad , d e r es i s te nc i a
a l a te m p e r a t ur a o i n ox i d a b le s
Existen hornos de arco eléctrico que pueden contener hasta 270
toneladas de material fundido. Para fundir 115 toneladas se
requieren aproximadamente tres horas y 50,000 kwh de potencia.
También en estos hornos se inyecta oxígeno puro por medio de una
lanza. Los hornos de arco eléctrico funcionan con tres electrodos de
grafito los que pueden llegar a tener 760mm de diámetro y longitud
de hasta 12m. La mayoría de los hornos operan a 40v y la corriente
eléctrica es de 12,000 A.
Estos equipos son los más utilizados en industrias de tamaño mediano y
pequeño, en donde la producción del acero es para un fin determinado,
como varilla corrugada, aleaciones especiales, etc.

GRACIAS
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