El hierro se encuentra más ampliamente en la corteza terrestre, en forma de varios minerales (óxidos, minerales hidratados, carbonatos, sulfuros, silicatos, etc.). Desde tiempos prehistóricos, el ser humano ha aprendido a preparar y procesar estos minerales mediante diversas operaciones de lavado, trituración y cribado, separación de la ganga, calcinación, sinterización y peletización, con el fin de convertirlos en fundibles y obtener hierro y acero. En tiempos históricos, se desarrolló una próspera industria del hierro en muchos países, basada en los suministros locales de mineral y la proximidad de los bosques para suministrar el carbón vegetal como combustible. A principios del siglo XVIII, el descubrimiento de que se podía usar coque en lugar de carbón vegetal revolucionó la industria, haciendo posible su rápido desarrollo como base sobre la que descansaban todos los demás desarrollos de la Revolución Industrial. Se acumularon grandes ventajas para aquellos países donde los depósitos naturales de carbón y mineral de hierro se encontraban muy juntos.

La fabricación de acero fue en gran parte un desarrollo del siglo XIX, con la invención de los procesos de fusión; el Bessemer (19), el hogar abierto, generalmente alimentado por gas productor (1855); y el horno eléctrico (1864). Desde mediados del siglo XX, la conversión de oxígeno, principalmente el proceso Linz-Donowitz (LD) por lanza de oxígeno, ha permitido fabricar acero de alta calidad con costos de producción relativamente bajos.

Hoy en día, la producción de acero es un índice de la prosperidad nacional y la base de la producción en masa en muchas otras industrias, como la construcción naval, automóviles, construcción, maquinaria, herramientas y equipos industriales y domésticos. El desarrollo del transporte, en particular por mar, ha hecho económicamente rentable el intercambio internacional de las materias primas necesarias (mineral de hierro, carbón, fuel oil, chatarra y aditivos). Por lo tanto, los países que poseen depósitos de mineral de hierro cerca de los yacimientos de carbón ya no son privilegiados, y se han construido grandes plantas de fundición y acerías en las regiones costeras de los principales países industrializados y se abastecen de materias primas de los países exportadores que pueden satisfacer las necesidades actuales. Requisitos diarios para materiales de alta calidad.

Durante las últimas décadas, los llamados procesos de reducción directa se han desarrollado y han tenido éxito. Los minerales de hierro, en particular los de alta ley o mejorados, se reducen a hierro esponja mediante la extracción del oxígeno que contienen, obteniendo así un material férreo que sustituye a la chatarra.

Producción de hierro y acero

La producción mundial de arrabio fue de 578 millones de toneladas en 1995 (ver figura 1).

Figura 1. Producción mundial de arrabio en 1995, por regiones

La producción mundial de acero bruto fue de 828 millones de toneladas en 1995 (ver figura 2).

Figura 2. Producción mundial de acero bruto en 1995, por regiones

La industria del acero ha estado experimentando una revolución tecnológica, y la tendencia en la construcción de nueva capacidad de producción ha sido hacia el horno de arco eléctrico (EAF) que utiliza chatarra de acero reciclado por parte de las acerías más pequeñas (ver figura 3). Aunque las acerías integradas en las que el acero se fabrica a partir de mineral de hierro están operando a niveles récord de eficiencia, las acerías EAF con capacidades de producción del orden de menos de 1 millón de toneladas al año son cada vez más comunes en los principales países productores de acero del mundo. .

Figura 3. Cargas chatarra u hornos eléctricos

fabricación de hierro

La línea de flujo general de la fabricación de hierro y acero se muestra en la figura 4.

Figura 4. Línea de flujo de fabricación de acero

Para la fabricación de hierro, la característica esencial es el alto horno, donde el mineral de hierro se funde (reduce) para producir arrabio. El horno se carga desde arriba con mineral de hierro, coque y piedra caliza; se sopla aire caliente, frecuentemente enriquecido con oxígeno, desde el fondo; y el monóxido de carbono producido a partir del coque transforma el mineral de hierro en arrabio que contiene carbono. La caliza actúa como fundente. A una temperatura de 1,600 °C (ver figura 5), ​​el arrabio se funde y se acumula en el fondo del horno, y la piedra caliza se combina con la tierra para formar escoria. El horno se golpea (es decir, se retira el arrabio) periódicamente, y el arrabio se puede verter en lingotes para su uso posterior (por ejemplo, en fundiciones), o en cucharones donde se transfiere, aún fundido, a la acería. hacer planta.

Figura 5. Tomando la temperatura del metal fundido en un alto horno

Algunas plantas grandes tienen hornos de coque en el mismo sitio. Los minerales de hierro se someten generalmente a procesos preparatorios especiales antes de ser cargados en el alto horno (lavado, reducción al tamaño de terrón ideal mediante trituración y cribado, separación del mineral fino para sinterización y peletización, clasificación mecanizada para separar la ganga, calcinación, sinterización y granulación). La escoria que se extraiga del horno podrá reconvertirse en las instalaciones para otros usos, en particular para la fabricación de cemento.

Figura 6. Carga de metal caliente para horno de oxígeno básico

Fabricación de acero

El arrabio contiene grandes cantidades de carbono y otras impurezas (principalmente azufre y fósforo). Por lo tanto, debe ser refinado. El contenido de carbono debe reducirse, las impurezas deben oxidarse y eliminarse, y el hierro debe convertirse en un metal altamente elástico que pueda forjarse y fabricarse. Este es el propósito de las operaciones de fabricación de acero. Hay tres tipos de hornos de fabricación de acero: el horno de hogar abierto, el convertidor de proceso de oxígeno básico (ver figura 6) y el horno de arco eléctrico (ver figura 7). Los hornos de hogar abierto en su mayor parte han sido reemplazados por convertidores de oxígeno básico (en los que el acero se fabrica soplando aire u oxígeno en el hierro fundido) y hornos de arco eléctrico (en los que el acero se fabrica a partir de chatarra y gránulos de hierro esponja).

Figura 7. Vista general de la fundición en horno eléctrico

Los aceros especiales son aleaciones en las que se incorporan otros elementos metálicos para producir aceros con cualidades especiales y para fines especiales (por ejemplo, cromo para evitar la oxidación, tungsteno para dar dureza y tenacidad a altas temperaturas, níquel para aumentar la resistencia, ductilidad y resistencia a la corrosión) . Estos constituyentes de la aleación pueden agregarse a la carga del alto horno (ver figura 8) o al acero fundido (en el horno o en la cuchara) (ver figura 9). El metal fundido del proceso de fabricación de acero se vierte en máquinas de colada continua para formar palanquillas (ver figura 10), tochos (ver figura 11) o planchones. El metal fundido también se puede verter en moldes para formar lingotes. La mayor parte del acero se produce por el método de fundición (ver figura 12). Los beneficios de la colada continua son un mayor rendimiento, mayor calidad, ahorro de energía y una reducción de los costos operativos y de capital. Los moldes vertidos en lingotes se almacenan en pozos de remojo (es decir, hornos subterráneos con puertas), donde los lingotes se pueden recalentar antes de pasar a los laminadores u otros procesos posteriores (figura 4). Recientemente, las empresas han comenzado a fabricar acero con máquinas de colada continua. Los trenes de laminación se analizan en otra parte de este capítulo; Las fundiciones, la forja y el prensado se analizan en el capítulo Industria metalúrgica y de procesamiento de metales.

Figura 8. Parte posterior de la carga de metal caliente

Figura 9. Cucharón de colada continua

Figura 10. Palanquilla de colada continua

Figura 11. Bloom de colada continua

Figura 12. Púlpito de control para proceso de colada continua

Peligros

Accidentes

En la industria del hierro y el acero, se procesan, transportan y transportan grandes cantidades de material mediante equipos masivos que eclipsan a los de la mayoría de las industrias. Las plantas siderúrgicas suelen tener sofisticados programas de seguridad y salud para abordar los peligros en un entorno que puede ser implacable. Por lo general, se requiere un enfoque integrado que combine buenas prácticas de ingeniería y mantenimiento, procedimientos de trabajo seguros, capacitación de los trabajadores y uso de equipo de protección personal (EPP) para controlar los peligros.

Las quemaduras pueden ocurrir en muchos puntos del proceso de fabricación de acero: en la parte delantera del horno durante la extracción del metal fundido o la escoria; de derrames, salpicaduras o erupciones de metal caliente de cucharones o recipientes durante el procesamiento, vertido (vertido) o transporte; y del contacto con el metal caliente mientras se forma en un producto final.

El agua atrapada por el metal fundido o la escoria puede generar fuerzas explosivas que lanzan metal o material caliente sobre un área amplia. La inserción de un instrumento húmedo en el metal fundido también puede causar erupciones violentas.

El transporte mecánico es esencial en la fabricación de hierro y acero, pero expone a los trabajadores a posibles peligros de ser golpeados y atrapados entre ellos. Los puentes grúa se encuentran en casi todas las áreas de las acerías. La mayoría de las obras grandes también dependen en gran medida del uso de equipos de rieles fijos y grandes tractores industriales para el transporte de materiales.

Los programas de seguridad para el uso de grúas requieren capacitación para garantizar la operación adecuada y segura de la grúa y el aparejo de las cargas para evitar que se caigan; buena comunicación y uso de señales manuales estándar entre los conductores de grúas y los honderos para evitar lesiones por movimientos inesperados de la grúa; programas de inspección y mantenimiento de piezas de grúas, aparejos de elevación, eslingas y ganchos para evitar la caída de cargas; y medios seguros de acceso a las grúas para evitar caídas y accidentes en las vías transversales de las grúas.

Los programas de seguridad para los ferrocarriles también requieren una buena comunicación, especialmente durante el cambio y el acoplamiento de los vagones, para evitar que las personas queden atrapadas entre los acoplamientos de los vagones.

Es necesario mantener el espacio libre adecuado para el paso de tractores industriales grandes y otros equipos y evitar arranques y movimientos inesperados para eliminar los peligros de ser golpeado, golpeado contra y atrapado entre los operadores de equipos, peatones y otros operadores de vehículos. Los programas también son necesarios para la inspección y el mantenimiento de los aparatos y pasillos de seguridad de los equipos.

Una buena limpieza es un pilar de la seguridad en las obras siderúrgicas. Los pisos y pasillos pueden obstruirse rápidamente con materiales e implementos que representan un peligro de tropiezo. Se utilizan grandes cantidades de grasas, aceites y lubricantes y, si se derraman, pueden convertirse fácilmente en un peligro de resbalones en las superficies para caminar o trabajar.

Las herramientas están sujetas a un gran desgaste y pronto se comprometen y pueden ser peligrosas de usar. Aunque la mecanización ha reducido en gran medida la cantidad de manipulación manual en la industria, en muchas ocasiones aún pueden producirse tensiones ergonómicas.

Los motores afilados o las rebabas en los productos de acero o las bandas de metal presentan riesgos de laceración y perforación para los trabajadores que participan en las operaciones de acabado, envío y manipulación de chatarra. Los guantes resistentes a los cortes y las muñequeras a menudo se usan para eliminar las lesiones.

Los programas de gafas protectoras son especialmente importantes en las industrias siderúrgicas. Los peligros para los ojos por cuerpos extraños prevalecen en la mayoría de las áreas, especialmente en el manejo de materias primas y el acabado del acero, donde se llevan a cabo operaciones de esmerilado, soldadura y quemado.

El mantenimiento programado es particularmente importante para la prevención de accidentes. Su finalidad es asegurar la eficiencia de los equipos y mantener las protecciones en pleno funcionamiento, ya que su falla puede ocasionar accidentes. Cumplir con las prácticas operativas seguras y las normas de seguridad también es muy importante debido a la complejidad, el tamaño y la velocidad de los equipos y maquinarias de proceso.

Intoxicación por monóxido de carbono

Los altos hornos, convertidores y hornos de coque producen grandes cantidades de gases en el proceso de fabricación de hierro y acero. Una vez que se ha eliminado el polvo, estos gases se utilizan como fuentes de combustible en las distintas plantas y algunos se suministran a las plantas químicas para su uso como materia prima. Contienen grandes cantidades de monóxido de carbono (gas de alto horno, 22 a 30%; gas de horno de coque, 5 a 10%; gas convertidor, 68 a 70%).

El monóxido de carbono a veces emana o se filtra desde la parte superior o los cuerpos de los altos hornos o desde los numerosos gasoductos dentro de las plantas, causando accidentalmente una intoxicación aguda por monóxido de carbono. La mayoría de los casos de envenenamiento ocurren durante el trabajo en los altos hornos, especialmente durante las reparaciones. Otros casos ocurren durante el trabajo alrededor de estufas calientes, recorridos de inspección alrededor de los cuerpos del horno, trabajo cerca de la parte superior del horno o cerca de muescas de ceniza o muescas de roscado. El envenenamiento por monóxido de carbono también puede resultar del gas liberado de las válvulas de sello de agua o de las ollas de sello en las plantas de fabricación de acero o trenes de laminación; por el apagado repentino de equipos de soplado, salas de calderas o ventiladores; de fugas; por no ventilar o purgar adecuadamente los recipientes, tuberías o equipos del proceso antes del trabajo; y durante el cierre de válvulas de tubería.

Polvo y humos

El polvo y los humos se generan en muchos puntos de la fabricación de hierro y acero. El polvo y los humos se encuentran en los procesos de preparación, especialmente en la sinterización, frente a los altos hornos y hornos siderúrgicos y en la fabricación de lingotes. Los polvos y humos del mineral de hierro o de los metales ferrosos no causan fácilmente fibrosis pulmonar y la neumoconiosis es poco frecuente. Se cree que algunos cánceres de pulmón están relacionados con carcinógenos que se encuentran en las emisiones de los hornos de coque. Los humos densos emitidos durante el uso de lanzas de oxígeno y del uso de oxígeno en hornos de hogar abierto pueden afectar particularmente a los operadores de grúas.

La exposición a la sílice es un riesgo para los trabajadores que se dedican a revestir, volver a revestir y reparar altos hornos y hornos de acero y recipientes con materiales refractarios, que pueden contener hasta un 80 % de sílice. Las cucharas están revestidas con ladrillo refractario o sílice triturada aglomerada y este revestimiento requiere reparaciones frecuentes. La sílice contenida en los materiales refractarios se encuentra en parte en forma de silicatos, que no provocan silicosis sino neumoconiosis. Los trabajadores rara vez están expuestos a fuertes nubes de polvo.

Las adiciones de aleaciones a los hornos que fabrican aceros especiales a veces conllevan riesgos potenciales de exposición al cromo, manganeso, plomo y cadmio.

Varios peligros

Las operaciones de banco y parte superior en las operaciones de coquización frente a los altos hornos en la fabricación de hierro y las operaciones de frente de horno, fabricación de lingotes y colada continua en la fabricación de acero implican actividades extenuantes en un ambiente caluroso. Se deben implementar programas de prevención de enfermedades por calor.

Los hornos pueden causar deslumbramiento que puede lesionar los ojos, a menos que se proporcione y use protección adecuada para los ojos. Las operaciones manuales, como la albañilería de hornos y la vibración mano-brazo en astilladoras y trituradoras pueden causar problemas ergonómicos.

Las plantas de soplado, las plantas de oxígeno, los sopladores de descarga de gas y los hornos eléctricos de alta potencia pueden causar daños auditivos. Los operadores de hornos deben estar protegidos encerrando la fuente de ruido con material insonorizante o proporcionando refugios insonorizados. Reducir el tiempo de exposición también puede resultar eficaz. Los protectores auditivos (orejeras o tapones para los oídos) a menudo se requieren en áreas de mucho ruido debido a la imposibilidad de obtener una reducción de ruido adecuada por otros medios.

Medidas de Seguridad y Salud

organización de seguridad

La organización de la seguridad es de suma importancia en la industria siderúrgica, donde la seguridad depende en gran medida de la reacción de los trabajadores ante los peligros potenciales. La primera responsabilidad de la dirección es proporcionar las condiciones físicas más seguras posibles, pero normalmente es necesario obtener la cooperación de todos en los programas de seguridad. Los comités de prevención de accidentes, los delegados de seguridad de los trabajadores, los incentivos de seguridad, los concursos, los programas de sugerencias, los eslóganes y los avisos pueden desempeñar un papel importante en los programas de seguridad. Involucrar a todas las personas en las evaluaciones de riesgos del sitio, la observación del comportamiento y los ejercicios de retroalimentación puede promover actitudes de seguridad positivas y grupos de trabajo enfocados que trabajan para prevenir lesiones y enfermedades.

Las estadísticas de accidentes revelan áreas de peligro y la necesidad de protección física adicional, así como un mayor estrés en la limpieza. Se puede evaluar el valor de los diferentes tipos de ropa de protección y se pueden comunicar las ventajas a los trabajadores interesados.

Formación

La capacitación debe incluir información sobre peligros, métodos seguros de trabajo, prevención de riesgos y uso de EPP. Cuando se introducen nuevos métodos o procesos, puede ser necesario volver a capacitar incluso a los trabajadores con una larga experiencia en tipos de hornos más antiguos. Los cursos de capacitación y actualización para todos los niveles de personal son particularmente valiosos. Deben familiarizar al personal con los métodos de trabajo seguros, los actos inseguros que deben prohibirse, las normas de seguridad y las principales disposiciones legales relacionadas con la prevención de accidentes. La capacitación debe estar a cargo de expertos y debe hacer uso de ayudas audiovisuales eficaces. Se deben realizar reuniones o contactos de seguridad con regularidad para que todas las personas refuercen la capacitación y la conciencia de seguridad.

Medidas de ingeniería y administrativas

Todas las partes peligrosas de la maquinaria y el equipo, incluidos los elevadores, las cintas transportadoras, los ejes de largo recorrido y los engranajes de las grúas aéreas, deben protegerse de forma segura. Es necesario un sistema regular de inspección, examen y mantenimiento de toda la maquinaria y equipo de la planta, en particular para grúas, aparejos de elevación, cadenas y ganchos. Debe estar en funcionamiento un programa eficaz de bloqueo/etiquetado para el mantenimiento y la reparación. Los aparejos defectuosos deben desecharse. Las cargas de trabajo seguras deben estar claramente marcadas y los aparejos que no se usan deben almacenarse ordenadamente. Los medios de acceso a los puentes grúa deberían ser, cuando sea posible, por escaleras. Si se debe usar una escalera vertical, se debe colocar un arco a intervalos. Deben hacerse arreglos efectivos para limitar el recorrido de las grúas puente cuando hay personas trabajando en las inmediaciones. Puede ser necesario, según lo exija la ley en ciertos países, instalar interruptores apropiados en las grúas puente para evitar colisiones si dos o más grúas viajan en la misma pista.

Las locomotoras, los rieles, los vagones, los carruajes y los enganches deberían ser de buen diseño y mantenerse en buen estado, y debería funcionar un sistema eficaz de señalización y advertencia. Debería prohibirse montar en acoplamientos o pasar entre vagones. No se debe realizar ninguna operación en la vía del equipo ferroviario a menos que se hayan tomado medidas para restringir el acceso o el movimiento del equipo.

Se necesita mucho cuidado en el almacenamiento de oxígeno. Los suministros a las diferentes partes de la obra deben estar entubados y claramente identificados. Todas las lanzas deben mantenerse limpias.

Hay una necesidad interminable de una buena limpieza. Las caídas y tropiezos causados ​​por pisos obstruidos o implementos y herramientas dejados sin cuidado pueden causar lesiones en sí mismos, pero también pueden arrojar a una persona contra material caliente o fundido. Todos los materiales deben apilarse con cuidado y los bastidores de almacenamiento deben colocarse convenientemente para las herramientas. Los derrames de grasa o aceite deben limpiarse inmediatamente. La iluminación de todas las partes de los talleres y las protecciones de las máquinas debe ser de un alto nivel.

Higiene industrial

Se necesita una buena ventilación general en toda la planta y ventilación de escape local (LEV) dondequiera que se generen cantidades sustanciales de polvo y humo o escape de gas, junto con los más altos estándares posibles de limpieza y mantenimiento. Los equipos de gas deben inspeccionarse periódicamente y mantenerse en buen estado para evitar cualquier fuga de gas. Siempre que se deba realizar un trabajo en un entorno que probablemente contenga gas, se deben utilizar detectores de gas de monóxido de carbono para garantizar la seguridad. Cuando el trabajo en un área peligrosa es inevitable, se deben usar respiradores autónomos o con suministro de aire. Los cilindros de aire respirable siempre deben estar listos y los operarios deben estar bien capacitados en los métodos para operarlos.

Con el fin de mejorar el ambiente de trabajo, se debe instalar ventilación inducida para suministrar aire fresco. Se pueden ubicar sopladores locales para brindar alivio individual, especialmente en lugares de trabajo calurosos. La protección contra el calor se puede proporcionar instalando escudos térmicos entre los trabajadores y las fuentes de calor radiante, como hornos o metal caliente, instalando pantallas de agua o cortinas de aire frente a los hornos o instalando pantallas de alambre a prueba de calor. Un traje y una capucha de material resistente al calor con un aparato de respiración con línea de aire brindan la mejor protección a los trabajadores del horno. Como el trabajo en los hornos es extremadamente caluroso, las líneas de aire frío también pueden conectarse al traje. Los arreglos fijos para permitir el tiempo de enfriamiento antes de entrar en los hornos también son esenciales.

La aclimatación conduce a un ajuste natural en el contenido de sal del sudor corporal. La incidencia de las afecciones por calor puede reducirse mucho ajustando la carga de trabajo y con períodos de descanso bien espaciados, especialmente si se pasan en una habitación fresca, con aire acondicionado si es necesario. Como paliativos, debe proporcionarse un suministro abundante de agua y otras bebidas adecuadas y debe haber instalaciones para tomar comidas ligeras. La temperatura de las bebidas frías no debe ser demasiado baja y se debe capacitar a los trabajadores para que no traguen demasiado líquido frío a la vez; las comidas ligeras son preferibles durante las horas de trabajo. El reemplazo de sal es necesario para trabajos que implican sudoración profusa y se logra mejor aumentando el consumo de sal con las comidas regulares.

En climas fríos, se requiere cuidado para prevenir los efectos nocivos de la exposición prolongada al frío o los cambios repentinos y violentos de temperatura. La cantina, las instalaciones sanitarias y de lavado deben estar preferiblemente cerca. Las instalaciones de lavado deben incluir duchas; Los vestuarios y casilleros deben proporcionarse y mantenerse en condiciones limpias y sanitarias.

Siempre que sea posible, las fuentes de ruido deben aislarse. Los paneles centrales remotos eliminan a algunos operarios de las áreas ruidosas; en las peores zonas se debe exigir protección auditiva. Además de encerrar la maquinaria ruidosa con material que absorba el sonido o proteger a los trabajadores con refugios insonorizados, se ha descubierto que los programas de protección auditiva son medios efectivos para controlar la pérdida auditiva inducida por el ruido.

Equipo de protección personal

Todas las partes del cuerpo están en riesgo en la mayoría de las operaciones, pero el tipo de ropa protectora requerida variará según la ubicación. Quienes trabajan en los hornos necesitan ropa que los proteja contra quemaduras: overoles de material resistente al fuego, polainas, botas, guantes, cascos con protectores faciales o gafas protectoras contra chispas y también contra el deslumbramiento. Las botas de seguridad, las gafas de seguridad y los cascos son imprescindibles en casi todas las ocupaciones y los guantes son ampliamente necesarios. La ropa de protección debe tener en cuenta los riesgos para la salud y la comodidad del calor excesivo; por ejemplo, una capota resistente al fuego con visera de tela metálica ofrece una buena protección contra las chispas y es resistente al calor; varias fibras sintéticas también han demostrado ser eficientes en la resistencia al calor. Se necesita una supervisión estricta y una propaganda continua para garantizar que el equipo de protección personal se use y se mantenga correctamente.

Ergonomía

El enfoque ergonómico (es decir, la investigación de la relación trabajador-máquina-entorno) es de particular importancia en ciertas operaciones en la industria siderúrgica. Un estudio ergonómico adecuado es necesario no solo para investigar las condiciones mientras un trabajador realiza diversas operaciones, sino también para explorar el impacto del entorno sobre el trabajador y el diseño funcional de la maquinaria utilizada.

Supervisión médica

Los exámenes médicos previos a la colocación son de gran importancia en la selección de personas adecuadas para el arduo trabajo en la fabricación de hierro y acero. Para la mayoría de los trabajos, se requiere un buen físico: la hipertensión, las enfermedades cardíacas, la obesidad y la gastroenteritis crónica descalifican a las personas para trabajar en entornos calurosos. Se necesita especial cuidado en la selección de los conductores de grúas, tanto por sus capacidades físicas como mentales.

La supervisión médica debe prestar especial atención a las personas expuestas al estrés por calor; se deben realizar exámenes torácicos periódicos a las personas expuestas al polvo y exámenes audiométricos a las personas expuestas al ruido; Los operadores de equipos móviles también deben someterse a exámenes médicos periódicos para garantizar su aptitud continua para el trabajo.

Es necesaria la supervisión constante de todos los dispositivos de reanimación, así como la capacitación de los trabajadores en el procedimiento de reanimación de primeros auxilios.

También se debe proporcionar una estación central de primeros auxilios con el equipo médico necesario para la asistencia de emergencia. Si es posible, debe haber una ambulancia para el transporte de personas gravemente heridas al hospital más cercano bajo el cuidado de un asistente de ambulancia calificado. En plantas más grandes, las estaciones o cajas de primeros auxilios deben ubicarse en varios puntos centrales.

operaciones de coque

preparación de carbón

El factor individual más importante para producir coque metalúrgico es la selección de carbones. Los carbones con bajo contenido de cenizas y azufre son los más deseables. El carbón de baja volatilidad en cantidades de hasta el 40% generalmente se mezcla con carbón de alta volatilidad para lograr las características deseadas. La propiedad física más importante del coque metalúrgico es su resistencia y capacidad para resistir la rotura y la abrasión durante la manipulación y el uso en el alto horno. Las operaciones de manejo de carbón consisten en la descarga de vagones de ferrocarril, barcazas marinas o camiones; mezcla del carbón; dosificación; pulverizando; control de densidad aparente utilizando aceite grado diesel o similar; y transporte a los búnkeres de la batería de coque.

Procesión de coca

En su mayor parte, el coque se produce en hornos de coque de subproductos que están diseñados y operados para recolectar el material volátil del carbón. Los hornos constan de tres partes principales: las cámaras de coquización, las chimeneas de calentamiento y la cámara regenerativa. Además del soporte estructural de acero y hormigón, los hornos están construidos con ladrillo refractario. Por lo general, cada batería contiene aproximadamente 45 hornos separados. Las cámaras de coquización tienen generalmente una altura de 1.82 a 6.7 ​​metros, una longitud de 9.14 a 15.5 metros y una temperatura de 1,535 °C en la base de la chimenea de calefacción. El tiempo necesario para la coquización varía según las dimensiones del horno, pero suele oscilar entre 16 y 20 horas.

En los hornos verticales grandes, el carbón se carga a través de aberturas en la parte superior desde un “carro larry” tipo riel que transporta el carbón desde el depósito de carbón. Una vez que el carbón se ha convertido en coque, el coque es empujado fuera del horno por un lado mediante un ariete o “empujador” accionado por energía. El ariete es ligeramente más pequeño que las dimensiones del horno para evitar el contacto con las superficies interiores del horno. El coque se recoge en un vagón tipo raíl o en el lado de la batería opuesto al empujador y se transporta a la instalación de extinción. El coque caliente se enfría en húmedo con agua antes de descargarlo en el muelle de coque. En algunas baterías, el coque caliente se apaga en seco para recuperar calor sensible para la generación de vapor.

Las reacciones durante la carbonización del carbón para la producción de coque son complejas. Los productos de descomposición del carbón incluyen inicialmente agua, óxidos de carbono, sulfuro de hidrógeno, compuestos hidro-aromáticos, parafinas, olefinas, compuestos fenólicos y nitrogenados. La síntesis y la degradación ocurren entre los productos primarios que producen grandes cantidades de hidrógeno, metano e hidrocarburos aromáticos. La descomposición adicional de los compuestos complejos que contienen nitrógeno produce amoníaco, cianuro de hidrógeno, bases de piridina y nitrógeno. La eliminación continua de hidrógeno del residuo en el horno produce coque duro.

Los hornos de coque de subproductos que cuentan con equipos para recuperar y procesar los productos químicos del carbón producen los materiales enumerados en la tabla 1.

Tabla 1. Subproductos recuperables de hornos de coque

Después de un enfriamiento suficiente para que no se produzcan daños en la cinta transportadora, el coque se traslada a la estación de cribado y trituración donde se dimensiona para su uso en altos hornos.

Peligros

Peligros físicos

Durante las operaciones de descarga, preparación y manipulación del carbón, se manipulan miles de toneladas de carbón, produciendo polvo, ruido y vibraciones. La presencia de grandes cantidades de polvo acumulado puede producir un peligro de explosión además del peligro de inhalación.

Durante la coquización, el calor ambiental y radiante son las principales preocupaciones físicas, particularmente en la parte superior de las baterías, donde se encuentra la mayoría de los trabajadores. El ruido puede ser un problema en los equipos móviles, principalmente por el mecanismo de accionamiento y los componentes que vibran que no reciben el mantenimiento adecuado. Los dispositivos que producen radiación ionizante y/o láser se pueden utilizar con fines de alineación de equipos móviles.

Peligros químicos

El aceite mineral se utiliza típicamente con fines operativos para el control de la densidad aparente y la supresión de polvo. Los materiales se pueden aplicar al carbón antes de llevarlo al búnker de carbón para minimizar la acumulación y facilitar la eliminación de desechos peligrosos de las operaciones de subproductos.

El principal problema de salud asociado con las operaciones de coquización son las emisiones de los hornos durante la carga del carbón, la coquización y el empuje del coque. Las emisiones contienen numerosos hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), algunos de los cuales son cancerígenos. Los materiales utilizados para sellar fugas en tapas y puertas también pueden ser una preocupación durante la mezcla y cuando se quitan las tapas y puertas. Los filtros cerámicos refractarios y de asbesto también pueden estar presentes en forma de materiales aislantes y juntas, aunque se han utilizado reemplazos adecuados para productos que anteriormente contenían asbesto.

Riesgos mecánicos

Deben reconocerse los peligros de la producción de carbón asociados con el tráfico de vagones de ferrocarril, barcazas marinas y vehículos, así como con el movimiento de la cinta transportadora. La mayoría de los accidentes ocurren cuando los trabajadores son golpeados, atrapados entre ellos, se caen, quedan atrapados o no bloquean dichos equipos (incluso eléctricamente).

Los peligros mecánicos de mayor preocupación están asociados con el equipo móvil en el lado del empujador, el lado del coque y el vagón de carga en la parte superior de la batería. Este equipo está en funcionamiento prácticamente todo el periodo de trabajo y se deja poco espacio entre éste y las operaciones. Los accidentes de atrapamiento y atropello asociados con equipos móviles tipo riel representan el mayor número de incidentes fatales en la producción de hornos de coque. Las quemaduras en la superficie de la piel por materiales y superficies calientes y la irritación de los ojos por partículas de polvo son responsables de ocurrencias más numerosas y menos graves.

Medidas de Seguridad y Salud

Para mantener las concentraciones de polvo durante la producción de carbón en niveles aceptables, se requiere contención y cerramiento de los sistemas de cribado, trituración y transporte. También se puede requerir LEV además de los agentes humectantes aplicados al carbón. Se requieren programas de mantenimiento adecuados, programas de correas y programas de limpieza para minimizar los derrames y mantener libres de carbón los pasillos junto al proceso y el equipo de transporte. El sistema de transporte debe usar componentes que se sabe que son efectivos para reducir los derrames y mantener la contención, como limpiadores de bandas, tablas de faldones, tensión adecuada de las bandas, etc.

Debido a los peligros para la salud asociados con los PAH liberados durante las operaciones de coquización, es importante contener y recolectar estas emisiones. Esto se logra mejor mediante una combinación de controles de ingeniería, prácticas de trabajo y un programa de mantenimiento. También es necesario contar con un programa eficaz de respiradores. Los controles deben incluir lo siguiente:

• un procedimiento de carga diseñado y operado para eliminar las emisiones mediante el control del volumen de carbón que se carga, la alineación adecuada del carro sobre el horno, las mangas de caída bien ajustadas y la carga del carbón en una secuencia que permita mantener un canal adecuado sobre el carbón para el flujo de emisiones a la red colectora y reposición inmediatamente después de la carga
• extracción de dos o más puntos en el horno que se está cargando y un sistema de aspiración diseñado y operado para mantener suficiente presión negativa y flujo
• sellos de aire en las barras de nivel de la máquina empujadora para controlar la infiltración durante la carga y cortadores de carbón para eliminar la acumulación de carbón
• presión colector-principal uniforme adecuada para transportar las emisiones
• la puerta del mandril y las juntas según sea necesario para mantener un sello hermético y limpiar y mantener adecuadamente los bordes de sellado del lado del empujador y del lado del coque
• cementación de tapas y puertas y mantenimiento de los sellos de las puertas según sea necesario para controlar las emisiones después de la carga
• Empujes verdes minimizados calentando el carbón uniformemente durante un período adecuado
• instalación de recintos grandes en toda el área del lado del coque para controlar las emisiones durante el empuje del coque o el uso de campanas móviles para trasladarse a los hornos individuales que se empujan
• inspección, mantenimiento y reparación de rutina para la contención adecuada de las emisiones
• cabinas de operador con control de temperatura y presión positiva en equipos móviles para controlar los niveles de exposición de los trabajadores. Para lograr la cabina de presión positiva, la integración estructural es imperativa, con puertas y ventanas ajustadas y la eliminación de separaciones en el trabajo estructural.

La capacitación de los trabajadores también es necesaria para que se utilicen prácticas de trabajo adecuadas y se comprenda la importancia de los procedimientos adecuados para minimizar las emisiones.

También se debe usar el monitoreo de exposición de los trabajadores de rutina para determinar que los niveles son aceptables. Se deben implementar programas de monitoreo y rescate de gas, principalmente debido a la presencia de monóxido de carbono en los hornos de gas de coque. También se debe implementar un programa de vigilancia médica.

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Adaptado de la 3ra edición, Enciclopedia de Salud y Seguridad Ocupacional.

Agradecimientos: La descripción de las operaciones de los trenes de laminación en frío y en caliente se utiliza con autorización del American Iron and Steel Institute.

Los desbastes de acero calientes se convierten en largas bobinas de láminas delgadas en laminadores continuos de bandas en caliente. Estas bobinas se pueden enviar a los clientes o se pueden limpiar y laminar en frío para fabricar productos. Consulte la figura 1 para ver una línea de flujo de los procesos.

Figura 1. Línea de flujo de productos laminados en frío y en caliente

Laminación en caliente continua

Un tren de laminación en caliente continuo puede tener un transportador de varios miles de pies de largo. El planchón de acero sale de un horno de recalentamiento de planchón hacia el comienzo de la cinta transportadora. La cascarilla de la superficie se elimina de la losa calentada, que luego se vuelve más delgada y más larga a medida que se aprieta con rodillos horizontales en cada tren, generalmente llamados soportes de desbaste. Los rollos verticales en los bordes ayudan a controlar el ancho. Luego, el acero ingresa a los soportes de acabado para la reducción final, viajando a velocidades de hasta 80 kilómetros por hora mientras cruza la mesa de enfriamiento y se enrolla.

La chapa de acero laminada en caliente normalmente se limpia o decapa en un baño de ácido sulfúrico o clorhídrico para eliminar el óxido superficial (incrustaciones) formado durante la laminación en caliente. Un decapado moderno opera continuamente. Cuando una bobina de acero está casi limpia, su extremo se corta en escuadra y se suelda al comienzo de una nueva bobina. En el decapado, un molino templado ayuda a romper la cascarilla antes de que la hoja ingrese a la sección de decapado o limpieza de la línea.

Un acumulador está ubicado debajo de los tanques de decapado revestidos de caucho, las enjuagadoras y las secadoras. La chapa acumulada en este sistema alimenta los tanques de decapado cuando se detiene la entrada final de la línea para soldar una nueva bobina. Por lo tanto, es posible limpiar una sábana continuamente a una velocidad de 360 ​​m (1,200 pies) por minuto. Un sistema de bucle más pequeño en el extremo de entrega de la línea permite el funcionamiento continuo de la línea durante las interrupciones para el bobinado.

Laminado en frío

Las bobinas de láminas de acero laminadas en caliente y limpias pueden laminarse en frío para hacer un producto más delgado y más suave. Este proceso le da al acero una mayor relación resistencia-peso que la que se puede fabricar en un tren de laminación en caliente. Un laminador en frío moderno en tándem de cinco cajas puede recibir una lámina de aproximadamente 1/10 de pulgada (0.25 cm) de espesor y 3/4 de milla (1.2 km) de largo; 2 minutos más tarde, esa hoja se habrá enrollado a 0.03 pulgadas (75 mm) de espesor y tendrá más de 2 millas (3.2 km) de largo.

El proceso de laminado en frío endurece la lámina de acero, por lo que generalmente debe calentarse en un horno de recocido para que sea más conformable. Las bobinas de chapas laminadas en frío se apilan sobre una base. Se colocan cubiertas sobre las pilas para controlar el recocido y luego se baja el horno sobre las pilas cubiertas. El calentamiento y enfriamiento de la chapa de acero puede demorar 5 o 6 días.

Una vez que el acero se ha ablandado en el proceso de recocido, se utiliza un molino templado para darle al acero la planitud, las propiedades metalúrgicas y el acabado superficial deseados. El producto puede enviarse a los consumidores en forma de bobinas o recortado lateralmente o cortado en longitudes cortadas.

Riesgos y su prevención

Accidentes. La mecanización ha reducido el número de puntos de atrapamiento en la maquinaria, pero todavía existen, especialmente en las plantas de laminación en frío y en los departamentos de acabado.

En la laminación en frío, existe el riesgo de atrapamiento entre los rodillos, especialmente si se intenta la limpieza en movimiento; Los puntos de contacto de los rollos deben protegerse de manera eficiente y se debe ejercer una supervisión estricta para evitar la limpieza en movimiento. Las máquinas de cizalla, corte, recorte y guillotina pueden causar lesiones graves, a menos que las partes peligrosas estén bien protegidas. Un programa efectivo de bloqueo/etiquetado es esencial para el mantenimiento y la reparación.

Se pueden sufrir lesiones graves, especialmente en laminación en caliente, si los trabajadores intentan cruzar los transportadores de rodillos en puntos no autorizados; se debe instalar un número adecuado de puentes y hacer cumplir su uso. Los lazos y los latigazos pueden causar lesiones y quemaduras extensas, incluso la amputación de las extremidades inferiores; donde la mecanización completa no ha eliminado este peligro, se necesitan postes protectores u otros dispositivos.

Debe prestarse especial atención al riesgo de cortes para los trabajadores en los trenes de laminación de bandas y láminas. Estas lesiones no solo son causadas por el metal laminado delgado, sino también por las correas de metal utilizadas en las bobinas, que pueden romperse durante la manipulación y constituir un peligro grave.

El uso de grandes cantidades de aceites, inhibidores de óxido, etc., que generalmente se aplican por pulverización, es otro peligro que se encuentra comúnmente en los trenes de laminación de láminas. A pesar de las medidas de protección adoptadas para el confinamiento de los productos pulverizados, a menudo se acumulan en el suelo y en las vías de comunicación, donde pueden provocar resbalones y caídas. Por lo tanto, se deben proporcionar rejillas, materiales absorbentes y botas con suelas antideslizantes, además de la limpieza regular del piso.

Incluso en los trabajos automatizados, se producen accidentes en los trabajos de conversión al cambiar los rodillos pesados ​​en las cajas. Una buena planificación a menudo reducirá el número de cambios de rollo necesarios; es importante que este trabajo no se realice bajo presión de tiempo y que se proporcionen las herramientas adecuadas.

La automatización de las plantas modernas está asociada con numerosas averías menores, que a menudo son reparadas por la tripulación sin detener la planta o partes de ella. En tales casos, puede suceder que se olvide hacer uso de las protecciones mecánicas necesarias, y la consecuencia pueden ser accidentes graves. Con frecuencia se pasa por alto el peligro de incendio que implican las reparaciones de los sistemas hidráulicos. La protección contra incendios debe planificarse y organizarse con especial cuidado en plantas que contienen equipos hidráulicos.

Las tenazas que se usan para sujetar material caliente pueden chocar entre sí; las llaves cuadradas que se utilizan para mover manualmente secciones laminadas pesadas pueden causar lesiones graves en la cabeza o en la parte superior del torso por contragolpe. Todas las herramientas manuales deben estar bien diseñadas, inspeccionadas con frecuencia y bien mantenidas. Los remaches de las tenazas que se usan en los molinos deben renovarse con frecuencia; se deben proporcionar llaves de estrella y llaves de impacto para las cuadrillas de cambio de rollos; No se deben utilizar llaves de extremo abierto dobladas hacia afuera. Los trabajadores deben recibir una formación adecuada en el uso de todas las herramientas manuales. Se deben hacer los arreglos adecuados para el almacenamiento de todas las herramientas manuales.

Muchos accidentes pueden ser causados ​​por elevación y manipulación defectuosas y por defectos en las grúas y los aparejos de elevación. Todas las grúas y aparejos de elevación deberían someterse a un sistema regular de examen e inspección; se necesita especial cuidado en el almacenamiento y uso de las eslingas. Los conductores de grúas y los honderos deben ser especialmente seleccionados y capacitados. Siempre existe el riesgo de accidentes debido al transporte mecánico: las locomotoras, los vagones y los bogies deben recibir un buen mantenimiento y debe aplicarse un sistema bien entendido de advertencia y señalización; Deben mantenerse vías de paso despejadas para carretillas elevadoras y otros camiones.

Muchos accidentes son causados ​​por caídas y tropiezos o pisos mal mantenidos, por material mal apilado, por extremos de palanquilla que sobresalen y rodillos de apoyo, etc. Los peligros pueden eliminarse mediante un buen mantenimiento de todas las superficies del piso y los medios de acceso, pasillos claramente definidos, apilado adecuado de materiales y limpieza regular de escombros. Una buena limpieza es esencial en todas las partes de la planta, incluidos los patios. Se debe mantener un buen nivel de iluminación en toda la planta.

En la laminación en caliente, las cascarillas de laminación pueden causar quemaduras y lesiones en los ojos; Los protectores contra salpicaduras pueden reducir efectivamente la expulsión de incrustaciones y agua caliente. Las partículas de polvo o el latigazo de las eslingas de cable pueden causar lesiones en los ojos; los ojos también pueden verse afectados por el deslumbramiento.

El equipo de protección personal (EPP) es de gran importancia en la prevención de accidentes en trenes de laminación. Se deben usar cascos, zapatos de seguridad, polainas, protección para los brazos, guantes, protectores para los ojos y gafas para enfrentar el riesgo apropiado. Es esencial asegurar la cooperación de los empleados en el uso de dispositivos de protección y el uso de ropa protectora. Es importante la formación, así como una organización eficaz de prevención de accidentes en la que participen los trabajadores o sus representantes.

Calor. Niveles de calor radiante de hasta 1,000 kcal/m² han sido medidos en puntos de trabajo en trenes de laminación. Las enfermedades causadas por el estrés por calor son una preocupación, pero los trabajadores de las plantas modernas generalmente están protegidos mediante el uso de púlpitos con aire acondicionado. Consulte el artículo “Fabricación de hierro y acero” para obtener información sobre la prevención.

Ruido. En toda la zona de laminación se genera un ruido considerable procedente de la caja de engranajes de los rodillos y de las máquinas enderezadoras, de las bombas de agua a presión, de las cizallas y sierras, del vertido de productos terminados en un foso y de la detención de los movimientos del material con placas metálicas. El nivel general de ruidos de funcionamiento puede oscilar entre 84 y 90 dBA, y no son inusuales los picos de hasta 115 dBA o más. Consulte el artículo “Fabricación de hierro y acero” para obtener información sobre la prevención.

Vibración. La limpieza de los productos terminados con herramientas de percusión de alta velocidad puede provocar cambios artríticos en los codos, hombros, clavícula, cúbito distal y articulación del radio, así como lesiones en el hueso escafoides y lunatum.

Los trabajadores del tren de laminación pueden sufrir defectos en las articulaciones del sistema de manos y brazos debido al efecto de retroceso y rebote del material introducido en el espacio entre los rodillos.

Gases y vapores nocivos. Cuando se lamina acero aleado con plomo o se utilizan discos de corte que contienen plomo, se pueden inhalar partículas tóxicas. Por lo tanto, es necesario monitorear constantemente las concentraciones de plomo en el lugar de trabajo, y los trabajadores que puedan estar expuestos deben someterse periódicamente a exámenes médicos. El plomo también puede ser inhalado por escarbadores de llamas y cortadores de gas, quienes al mismo tiempo pueden estar expuestos a óxidos de nitrógeno (NO_x), cromo, níquel y óxido de hierro.

La soldadura a tope está asociada con la formación de ozono, que puede causar, si se inhala, una irritación similar a la del NO_x. Los asistentes de hornos de pozo y hornos de recalentamiento pueden estar expuestos a gases nocivos, cuya composición depende del combustible utilizado (gas de alto horno, gas de horno de coque, petróleo) y generalmente incluye monóxido de carbono y dióxido de azufre. Puede ser necesario LEV o protección respiratoria.

Los trabajadores que lubrican los equipos de laminación con neblina de aceite pueden sufrir problemas de salud debido a los aceites utilizados y a los aditivos que contienen. Cuando se utilicen aceites o emulsiones para enfriar y lubricar, se debe asegurar que las proporciones de aceite y aditivos sean correctas para evitar no solo la irritación de las mucosas sino también dermatitis aguda en los trabajadores expuestos. Ver el artículo “Lubricantes industriales, fluidos para trabajar metales y aceites automotrices” en el capítulo Industria metalúrgica y de procesamiento de metales.

Se utilizan grandes cantidades de agentes desengrasantes para las operaciones de acabado. Estos agentes se evaporan y pueden inhalarse; su acción no sólo es tóxica, sino que también provoca el deterioro de la piel, que puede desengrasarse cuando los disolventes no se manipulan adecuadamente. Se debe proporcionar LEV y se deben usar guantes.

ácidos. Los ácidos fuertes en los talleres de decapado son corrosivos para la piel y las membranas mucosas. Se deben usar LEV y EPP apropiados.

Radiación ionizante. Los rayos X y otros equipos de radiación ionizante pueden usarse para medir y examinar; se requieren precauciones estrictas de acuerdo con las regulaciones locales.

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