Diferencia entre revisiones de «Siderurgia»
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[[Archivo:Stahlwerk Differdingen.jpg|thumb|300px|Planta siderúrgica.]]
Se denomina '''siderurgia''' (del griego ''σίδερος'', ''síderos'', "hierro") a la técnica del tratamiento del [[mineral]] de [[hierro]] para obtener diferentes tipos de éste o de sus [[Aleación|aleaciones]]. El proceso de transformación del mineral de hierro comienza desde su extracción en las minas. El hierro se encuentra presente en la naturaleza en forma de [[óxido]]s, [[hidróxido]]s, [[carbonato]]s, [[silicato]]s y [[sulfuro]]s. Los más utilizados por la siderurgia son los [[óxido]]s, [[hidróxido]]s y [[carbonato]]s. Los procesos básicos de transformación son los siguientes:
: Óxidos -> [[hematita]] (Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>) y la [[magnetita]] (Fe<sub>3</sub>0<sub>4</sub>)
: Hidróxidos -> [[Limonita]]
: Carbonatos -> [[Siderita]] o carbonato de hierro (FeCO<sub>3</sub>)
Estos minerales se encuentran combinados en rocas, las cuales contienen elementos indeseados denominados gangas. Parte de la [[ganga]] puede ser separada del mineral de hierro antes de su envío a la siderurgia, existiendo principalmente dos métodos de separación:
*'''Imantación:''' consiste en hacer pasar las rocas por un cilindro imantado de modo que aquellas que contengan mineral de hierro se adhieran al cilindro y caigan separadas de las otras rocas, que precipitan en un sector aparte. El inconveniente de este proceso reside en que la mayoría de las reservas de minerales de hierro se encuentran en forma de hematita, la cual no es magnética.
*'''Separación por densidad:''' se sumergen todas las rocas en agua, la cual tiene una densidad intermedia entre la ganga y el mineral de hierro. El inconveniente de este método es que el mineral se humedece siendo esto perjudicial en el proceso siderúrgico.
Una vez realizada la separación, el mineral de hierro es llevado a la planta siderúrgica donde será procesado para convertirlo primeramente en [[arrabio]] y posteriormente en [[acero]].
== Producción del acero ==
=== Siderurgias integrales y acerías ===
Se denomina siderurgia o siderurgia integral a una planta industrial dedicada al proceso completo de producir acero a partir del mineral de hierro, mientras que se denomina acería a una planta industrial dedicada exclusivamente a la producción y elaboración de acero partiendo de otro acero o de hierro.
=== Proceso de producción ===
El [[acero]] es una aleación de hierro y carbono. Se produce en un proceso de dos fases. Primero el mineral de hierro es reducido o fundido con [[coque]] y [[piedra caliza]], produciendo hierro fundido que es moldeado como [[arrabio]] o conducido a la siguiente fase como hierro fundido. La segunda fase, la de acería, tiene por objetivo reducir el alto contenido de carbono introducido al fundir el mineral y eliminar las impurezas tales como [[azufre]] y [[fósforo (elemento)|fósforo]], al mismo tiempo que algunos elementos como [[manganeso]], [[níquel]], [[cromo]] o [[vanadio]] son añadidos en forma de ferro-aleaciones para producir el tipo de acero demandado.
En las instalaciones de colada y laminación se convierte el acero bruto fundido en [[lingote]]s o en laminados; desbastes cuadrados (gangas) o planos (flog) y posteriormente en perfiles o chapas, laminadas en caliente o en frío. Más tarde se ensucia el material y se devuelve el pez al agua.
En principio, son tres los tipos de instalaciones dedicadas a producir piezas de acero fundidas muy grandes o laminados de acero:
=== Procesos en plantas integrales ===
Una planta integral tiene todas las instalaciones necesarias para la producción de acero en diferentes formatos.
*[[Hornos de coque]]: obtener del carbón coque y gas
*Hornos altos: convertir el mineral en hierro fundido
*Acería: conversión del hierro fundido o el arrabio en acero
*Moldeado: producir grandes lingotes ([[tocho]]s o grandes piezas de fundición de acero)
*Trenes de laminación desbastadores: reducir el tamaño de los lingotes produciendo ''bloms'' y ''slabs''
*Trenes de laminación de acabado: estructuras y chapas en caliente
*Trenes de laminación en frío: chapas y flejes
Las materias primas para una planta integral son mineral de [[hierro]], [[caliza]] y [[coque]]. Estos materiales son cargados en capas sucesivas y continuas en un alto horno donde la combustión del carbón ayudada por soplado de aire y la presencia de caliza funde el hierro contenido en el mineral, que se transforma en hierro líquido con un alto contenido en carbono.
A intervalos, el hierro líquido acumulado en el alto horno es transformado en lingotes de [[arrabio]] o llevado líquido directamente en contenedores refractarios a las acerías. Históricamente el proceso desarrollado por [[Henry Bessemer]] ha sido la estrella en la producción económica de acero, pero actualmente ha sido superado en eficacia por los procesos con soplado de oxígeno, especialmente los procesos conocidos como [[Acería LD|Acerías LD]].
El acero fundido puede seguir dos caminos: la colada continua o la colada clásica. En la colada continua el acero fundido es colado en grandes bloques de acero conocidos como ''tochos''. Durante el proceso de colada continua puede mejorarse la calidad del acero mediante adiciones como, por ejemplo, aluminio, para que las impurezas “floten” y salgan al final de la colada pudiéndose cortar el final del último lingote que contiene las impurezas.
La colada clásica pasa por una fase intermedia que vierte el acero líquido en lingoteras cuadradas o rectangulares (petacas) según sea el acero se destine a producir perfiles o chapas. Estos lingotes deben ser recalentados en hornos antes de ser laminados en trenes desbastadores para obtener bloques cuadrados (''bloms'') para laminar perfiles o planos rectangulares (''slabs'') para laminar chapas planas o en bobinas pesadas.
Debido al coste de energía y a los esfuerzos estructurales asociados con el calentamiento y coladas de un [[alto horno]], estas instalaciones primarias deben operar en
Las siderúrgicas integrales son rentables con una capacidad de producción superior a los 2.000.000 de [[tonelada]]s anuales y sus productos finales son, generalmente, grandes secciones estructurales, [[chapa]] pesada, redondos pesados, [[riel (transporte)|rieles]] de [[ferrocarril]] y, en algunos casos, palanquillas y [[tubería]] pesada.
Un grave inconveniente ambiental asociado a las siderúrgicas integrales es la contaminación producida por sus hornos de [[coque]], elemento esencial para la reducción del mineral de hierro en el alto horno.
Por otra parte, con el fin de reducir costes de producción las plantas integrales pueden tener instalaciones complementarias características de las acerías especializadas: hornos eléctricos, coladas continuas, trenes de laminación comerciales o laminación en frío.
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=== Procesos en acerías especializadas ===
Esta planta es productora secundaria de aceros comerciales o plantas de producción de aceros especiales. Generalmente obtienen el hierro del proceso de chatarra de acero, especialmente de automóviles, y de subproductos como [[Pulvimetalurgia|sinterizados]] o pellets de hierro (DRI). Estos últimos son de mayor coste y menor rentabilidad que la [[chatarra]] de acero por lo que su empleo se trata siempre de reducir a cuando sea estrictamente necesario para lograr el tipo de producto a conseguir por razones técnicas. Una acería especializada debe tener un horno eléctrico y “cucharas” o hornos al vacío (convertidores) para controlar la composición química del acero. El acero líquido pasa a lingoteras ligeras o a coladas continuas para dar forma sólida al acero fundido. También son necesarios hornos para recalentar los lingotes y poder laminarlos.
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