Producción de acero: clasificación y procesos
07/02/2008
Se denomina acero a una aleación de hierro que no contiene más de un 2,11% de carbono. Por encima de este límite, las propiedades del material cambian y la aleación adopta el nombre de fundición.
Tubos de acero
Índice:
La producción de acero ayer y hoy
Procesos de producción de acero
El término "hierro" indica el metal puro, es decir, el elemento químico marcado con el símbolo Fe, pero también se utiliza para indicar el metal casi puro, es decir, que contiene porcentajes muy bajos (no más del 0,05%) de carbono, lo que no altera significativamente sus características.
Sin embargo, a menudo el término se refiere genéricamente al acero extrablando (que contiene menos del 0,15% de carbono) o al acero blando (que contiene entre el 0,15% y el 0,25% de carbono), en expresiones como hierro forjado, hierro forjado, hierro galvanizado, alambre, barras de refuerzo, etc. Las "aleaciones hierro-carbono" son específicamente los aceros (con un contenido de carbono de hasta el 1,9%) y las fundiciones (con un contenido de carbono superior al 1,9%).
Las "ferroaleaciones", en cambio, son aleaciones especiales de hierro, que no se utilizan de forma independiente, sino que se preparan para su uso en la producción de aceros especiales y fundiciones; contienen un porcentaje generalmente muy bajo de carbono (del 0,1% al 1%), con una presencia masiva (que puede superar el 80%) de otros elementos: aleaciones hierro-manganeso, hierro-silicio, hierro-cromo, sílico-cromo, silicio-manganeso-aluminio, etc.
La producción de acero ayer y hoy
El tipo más primitivo de horno siderúrgico era un simple agujero excavado en una pared rocosa, en el que el carbón se quemaba con aire insuflado por fuelles accionados manualmente al abrigo de una losa de piedra. De este tipo de hornos surgió el "fuego bajo" con tiro forzado, en el que se podían alcanzar temperaturas más elevadas, lo que permitía procesar mayores cantidades de mineral y obtener un metal de mejor calidad.Antiguo horno de LivemmoA partir del siglo XIV se utilizaron hornos más grandes con sistemas de tiro más potentes para forzar los gases de combustión a través de la mezcla de materias primas conocida como "carga". En la parte superior del horno, el mineral de hierro se reducía a hierro metálico y, por tanto, absorbía el carbono de los gases de combustión procedentes de la parte inferior. El resultado fue el arrabio, una aleación que se funde a temperaturas más bajas que el acero y el hierro forjado, que luego se refinó para producir acero.
La mayor parte de la producción moderna de acero se realiza en las grandes plantas siderúrgicas a partir del hierro de los altos hornos, pero también existen otros procesos, aunque de aplicación limitada.
Una de ellas es producir hierro y acero directamente a partir del mineral, sin el paso intermedio por el arrabio. En este proceso, el mineral de hierro y el coque se mezclan en un horno rotatorio calentado a unos 950 °C. Como en un alto horno, el mineral de hierro se mezcla con el coque. Al igual que en un alto horno, el monóxido de carbono liberado por el coque calentado reduce los óxidos del mineral a hierro metálico, pero sin las reacciones secundarias que se producen en un alto horno.
El resultado es el llamado hierro esponjoso, de mayor pureza que el obtenido a partir de la fundición.
El hierro prácticamente puro puede obtenerse por electrólisis, un proceso basado en el paso de una corriente eléctrica a través de una solución de cloruro ferroso.
Sin embargo, ninguno de los dos procesos descritos ha alcanzado todavía un valor comercial significativo.
En la producción tradicional, el acero se fabrica con arrabio líquido procedente de un alto horno al que se añaden materiales (cal y piedra caliza) para espesar las impurezas en forma de escoria y facilitar su eliminación. Los equipos utilizados pueden ser hornos Martin-Siemens, convertidores u hornos eléctricos: los aceros producidos suelen clasificarse en función de los diferentes procesos utilizados.
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Procesos de producción de acero
B.Proceso Huntsmann
Antes de la utilización del aire soplado en el alto horno en 1870, B.Huntsmann en 1740, creó un procedimiento (hoy totalmente obsoleto), que permitía obtener acero a partir del hierro fundido, mediante un proceso que requería la transformación previa del hierro fundido a través del pudelado: el hierro así obtenido se sometía a una cementación, es decir, se calentaba con carbón vegetal para aumentar el porcentaje de carbono y luego se fundía en un crisol para que el carbono absorbido en la superficie se extendiera a toda la aleación. El resultado fue un acero de crisol de gran calidad pero con un coste de producción muy elevado.
Alrededor de 1850, la producción de acero cambió gracias al uso industrial del proceso de refinado termoquímico (o proceso de conversión, en el caso de los procesos con insuflación de aire u oxígeno), que consistía en la reducción del contenido de carbono del acero.