El ferro es desprès de l’alumini el metall més abundant de l’escorça terrestre. Es troba combinat amb minerals formant diferents compostos químics
Com que el ferro es troba en el mineral de forma oxidada en el procés d’obtenció del ferro haurem de separar l’oxigen del metall. Aquest procés s’anomena reducció del metall. El principal element reductor en la siderúrgia es el carboni.
L’obtenció de l’acer i les foses es un procés que consta de dues fases. La primera comença amb la seva obtenció, i la segona amb les seves respectives separacions.
Obtenció del ferro colat: l’alt forn
L’alt forn esta format per una estructura d’acer recoberta interiorment per material 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 carboni i es recullen 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 l’obtindrem en forma de ferro colat.
- Carbó de coque: Actua com a combustible per obtenir altes temperatures i aportar el carboni necessari per la reducció del ferro.
- Pedra calcaria: es combina amb el silici del mineral i forma el compost CaSiO3 que es el principal compost de la escòria.
El procés d’obtenció de les primeres matèries per la boca superior del forn periòdicament es van traient el ferro i l’escòria. Dins del forn es distingeixen quatre zones; zona de deshidratació (aprox. 400oC) el contingut d’humitat de les matèries primeres s’elimina en forma de vapor d’aigua. Zona de reducció (aprox. 700oC) el monòxid de carboni en forma de gas 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. Zona de fusió (aprox. 1800oC) es produeix la fusió del ferro que s’escola en forma liquida al fons del forn.
El ferro colat obtingut a l’alt forn es un aliatge de ferro i carboni amb un contingut aproximat de un 4% de carboni un 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.
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 (més fràgil = fòsfor, menys mal·leabilitat= sofre) per fer aquest procés de descarburació es poden utilitzar dues instal·lacions (o una o altra).
- Primer mètode: el convertidor. S’introdueix el ferro colat líquid ( no hi ha escalfament extern ni combustió del carbó.
- Segona mètode: el forn: hi ha un escalfament extern amb l’ajuda de la combustió d’un gas o per la producció d’un arc voltaic (forn elèctric).
Actualment els procediments més emprats per l’obtenció de l’acer son el convertidor d’oxigen i el forn elèctric.
Convertidor d’oxigen
Recipient cilíndric i tronc cònic revestit interiorment per ceràmica refractària.
Procés: s’introdueix el ferro colat, ferralla i calç (òxid de calci), i s’injecta oxigen a pressió (això disminueix el contingut de carboni i impureses al ferro colat). El ferro colat es combina amb l’oxigen i desprèn calor. El silici es combina amb l’oxigen i ens dona l’escòria. El fòsfor combinat amb l’oxigen i després amb la calç ens dona també origen a l’escòria. Amb el calor que es produeix els materials es mantenen líquids durant tot el procés. Durant el procés podem regular els materials per obtenir l’acer que es vol (afegint més o menys ferralla i/o calç). L’escòria s’utilitza per fertilitzar els camps de conreu.
Forn electric
Consisteix en un recipient d’acer refrigerat externament per un circuit d’aigua internament recobert de ceràmica refractaria. Aquest recipient es tanca amb una coberta que disposa de tres elèctrodes de grafit als quals se’ls aplica un fort corrent elèctric.
Procés: dins dels forn s’introdueixen totes les mataries (ferro colat en estat líquid, ferralla i calç). Apliquem descarregues elèctriques per augmentar la temperatura. Afegim o traiem més ferralla o més calç per assolir l’acer desitjat. Colem l’acer en motlles.
Ferralla: ens aporta l’oxigen necessari, perquè es ferro oxidat.
Calç: ens aporta el silici per formar l’escòria.
El forn elèctric permet un control molt precís de la temperatura i composició de l’acer.
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada