La fabricación de acero es un proceso que requiere mucha energía para producir acero a partir de mineral de hierro o de chatarra e implica varios pasos de producción. Las principales etapas de producción se muestran en la figura 1.
Los materiales de partida para la producción de acero son principalmente el mineral de hierro. Estos se separan de las impurezas en el curso del procesamiento del mineral y se procesan posteriormente para obtener sinterizado grumoso o pellets esféricos en plantas de sinterizadoo de pellets. Además, el agente reductor coque, que se requiere posteriormente, se produce en una planta de hornos de coque. La chatarra de acero también se utiliza como alternativa a las materias primas, el mineral de hierro y el coque. Esto se acumula en las acerías durante el proceso de producción, proviene de la industria de procesamiento de acero, por ejemplo, la industria automotriz, o se obtiene mediante procesosde reciclaje. La chatarra se utiliza principalmente como material de partida en el proceso de acero eléctrico. La preparación de la materia prima se cuenta en realidad como parte de la producción primaria de acero, pero éstas se muestran por separado en la figura 1 para una mejor visión general.
En la producción primaria de acero, el acero crudo sin alear se produce a partir de los materiales de partida. Para ello se utilizan cuatro rutas de proceso diferentes. Aproximadamente el 70 por ciento de la producción mundial de acero tiene lugar por la ruta de los altos hornos y aproximadamente el 28 por ciento por el proceso de acero eléctrico. Por consiguiente, el proceso de reducción de la fundición y el proceso de reducción directa sólo desempeñan un papel menor. Las plantas más importantes en cada ruta de producción son el alto horno, el horno de arco eléctrico, la reducción de fundición y la reducción directa. Además, también se requiere el convertidor de oxígeno-soplo, en el que el arrabio producido en el alto horno o durante el proceso de reducción de la fundición se transforma en acero.
El acero líquido producido durante la fabricación del acero primario todavía contiene numerosos elementos acompañantes indeseables, como el azufre, el fósforo y el hidrógeno. Estos elementos se eliminan del acero en la posterior metalurgia secundaria, por lo que se utiliza principalmente el llamado tratamiento en cuchara o tratamiento al vacío. Aquí, por ejemplo, las impurezas indeseables se reducen añadiendo soda o cal. Estos procesos de limpieza pueden ser apoyados por bajas presiones. Además, los elementos dealeación como el cromo, el níquel, el molibdeno, el aluminio, el titanio, el vanadio, etc. se añaden al acero en la metalurgia secundaria para mejorar sus propiedades.
Después de la metalurgia secundaria, el acero se suele fundir en una planta de colada continua o mediante la colada en lingotes. Sólo en estas plantas se produce el enfriamiento y la solidificación del acero líquido en lingotes o tablas de diferentes tamaños. En el curso de la conformación del acero, los lingotes o placas producidas se forman a las dimensiones finales deseadas. Esto se hace normalmente mediante la formación en caliente seguida de la formación en frío. A diferencia de la combinación de fundición y moldeo, las piezas complejas de acero también pueden ser producidas por la llamada fundición de acero. En este proceso, después de la metalurgia secundaria, el acero líquido y caliente se vierte directamente en los moldes en los que se solidifica. Este proceso se conoce como formación primaria. Las propiedades de los productos de acero se optimizan mediante el llamado tratamiento térmico. En el proceso, el calentamiento y el enfriamiento selectivos causan cambios en el material. En la fundición de acero, el tratamiento térmico tiene lugar después de que los productos se hayan solidificado y se hayan retirado del molde. En el caso de los productos fabricados por medio de la conformación, el tratamiento térmico suele realizarse entre la conformación en caliente y la conformación en frío o también después de la conformación en frío.
En un tratamiento final de la superficie, las dimensiones se ajustan a las tolerancias deseadas mediante un tratamiento específico de los productos de acero. En este contexto, las superficies de los productos también están preparadas para cumplir los requisitos ópticos. Además, losrevestimientos superficiales, por ejemplo los metálicos, se aplican a los productos de acero caso por caso, por ejemplo para aumentar la resistencia a la corrosión.
Dado que la producción de acero es un sector industrial con un consumo de energía muy elevado, existen numerosas posibilidades de aumentar la eficiencia energética de las distintas áreas. Algunos ejemplos de medidasde eficiencia energética son
Producción de acero
steel production, steelmaking