El ferro és després de l’alumini, el metall més abundant a l’escorça terrestre. Es troba en els minerals formant diferents compostos químics:
Com que el ferro es troba en el mineral en forma oxidada, en el procés d’obtenció del ferro haurem de separar l’oxigen del metall. Aquesta operació s’anomena reducció del metall. El principal element reductor en siderúrgia és el carboni.
L’obtenció de l’acer i les foses és un procés que consta de dues fases. La primera comença amb la seva obtenció i la segona amb les seves respectives separacions.
2.1 Obtenció del ferro colat: l’alt forn
L’alt forn està format per una estructura d’acer recoberta interiorment per material ceràmic refractari. Per la part superior s’introdueixen les matèries primeres i s’extreuen els gasos. Per la part inferior s’introdueix aire calent a pressió, que fa possible la combustió del carbó, i es recullen el ferro colat i les escòries.
Les matèries primeres que intervenen en l’alt forn són:
-Mineral de ferro: aporta el ferro oxidat que, un cop reduït, obtindrem en forma de ferro colat
-Carbó de coc: actua com a combustible per obtenir elevades temperatures i aporta el carboni necessari per a la reducció del ferro.
-Pedra calcària: es combina amb el silici del mineral i forma el compost CaSiO3, que és el principal component de l’escòria.
El procés d’obtenció consisteix en la introducció de les matèries primeres per la boca superior del forn. Periòdicament es va extraient el ferro colat per un orifici i l’escòria per un altre.
Dins del forn es distingeixen 4 zones per on van passant les matèries primeres:
-Zona de deshidratació (aprox 400ºC): el contingut d’humitat que puguin tenir les matèries primeres s’elimina en forma de vapor d’aigua.
-Zona de reducció (aprox 700ºC): el monòxid de carboni en forma de gas produït per la combustió puja pel forn i es combina amb l’oxigen del mineral per formar diòxid de carboni i ferro reduït.
-Zona de carburació (aprox 1200ºC): el carboni es combina amb el ferro formant l’aliatge fèrric.
-Zona de fusió (aprox 1800ºC): es produeix la fusió del ferro que s’escola en forma líquida en el fons del forn.
El ferro colat obtingut a l’alt forn és un aliatge de ferro i carboni amb un contingut aproximat del 4% de carboni, el 2% de silici i quantitats menors de fòsfor, sofre i oxigen.
Aquest producte s’ha de sotmetre a una segona transformació abans de ser utilitzat industrialment.
2.2 Obtenció de l’acer
Per obtenir acer cal descarburar el ferro colat, de l’alt forn. També conté moltes impureses que el fan més fràgil i mal·leable.
Per fer això es necessiten dues instal·lacions:
- Convertidor. S’introdueix el ferro colat líquid ja que no hi ha un escalfament extern.
- Forns. Hi ha un escalfament externa amb l’ajuda de la combustió d’un gas o per la producció d’un arc voltaic.
El convertidor d’oxigen
Recipient cilíndric i tronc cònic revestit interiorment per ceràmica refractària i obert per la part superior.
El procés és el següent:
- Primerament, s’introdueix ferro colat líquid, ferralla i calç i s’injecta oxigen a pressió.
- Els canvis dins el convertidor disminueixen el contingut de carboni i les impureses del ferro colat.
- El ferro colat es combina amb l’oxigen i desprèn calor.
- El silici es combina amb l’oxigen i després aquesta combinació amb la calç per formar l’escòria.
- El fòsfor combinat amb l’oxigen i després amb la calç dona lloc també a l’escòria.
Amb el calor que es produeix, els materials es mantenen líquids durant tot el procés. Durant aquest procés es poden regular el materials per obtenir el tipus d’acer que es vol. Un cop tenim l’acer com es vol, es cola ens uns motlles o recipients.
Tota l’escòria que es forma s’extreu i s’utilitza per fertilitzar els camps de conreu.
[escòria = part sobrant de materials]
El forn elèctric
Consisteix en un recipient d’acer refrigerat externament per un circuit d’aigua i recobert internament per ceràmica refractària. Aquest recipient es tanca amb una coberta que disposa de tres elèctrodes de grafit als quals els és aplicat un fort corrent elèctric trifàsic.
Dins del forn s’introdueix el ferro colat, la ferralla oxidada i la calç. Un cop tenim la composició de l’acer dins dels marges desitjats, es cola, bé en motlles o recipients adequats, per a la seva transformació posterior en productes semielaborats.
El forn elèctric permet un control molt precís de la temperatura i de la composició de l’acer.
No hay comentarios:
Publicar un comentario