Acero

Introducción

Acero es la denominación que comúnmente se le da en ingeniería metalúrgica a una aleación de hierro con una cantidad de carbono variable entre el 0,1 y el 2,1% en peso de su composición, aunque normalmente estos valores se encuentran entre el 0,2% y el 0,3%. Si la aleación posee una concentración de carbono mayor al 2,0% se producen fundiciones que, en oposición al acero, sonquebradizas y no es posible forjarlas sino que deben ser moldeadas.
El acero se produjo por primera vez en China y Japón aproximadamente en 600 - 800 a.C. El proceso de fabricación de acero es esencialmente el de refinar el hierro cochino, mediante la disminución del porcentaje de manganeso, silicio, carbono y otros elementos, y de controlar la composición del resultado mediante la adición de varioselementos. Para obtener el acero se descarbura el arrabio, es decir, se elimina de éste el carbono, y después se vuelve a carburar el hierro obtenido con la cantidad necesaria de carbono para que el porcentaje de éste quede comprendido entre los extremos arriba citados, pues de tales porcientos dependen las propiedades específicas del acero ordinario.
A continuación se detallan los diferentesprocesos para la obtención del acero.

Materias Primas

El acero se puede obtener a partir de dos materias primas fundamentales:
• El arrabio, obtenido a partir de mineral en instalaciones dotadas de alto horno
• Las chatarras tanto férricas como inoxidables
El tipo de materia prima condiciona el proceso de fabricación. En líneas generales, para fabricar acero a partir de arrabio seutiliza el convertidor con oxígeno, mientras que partiendo de chatarra como única materia prima se utiliza exclusivamente el horno de arco eléctrico (proceso electro-siderúrgico). Los procesos en horno de arco eléctrico pueden usar casi un 100% de chatarra metálica como primera materia, convirtiéndolo en un proceso más favorable desde un punto de vista ecológico. Aunasí, la media de las estadísticas actuales calcula que el 85% de las materias primas utilizadas en los hornos de arco eléctrico son chatarra metálica.

Procedimientos

La producción del acero, ya sea partiendo de los minerales naturales o de las chatarras, se realiza a través de varios procedimientos, figurando entre los más usuales los siguientes:
a) Convertidores Bessemer yThomas.
b) Convertidores Siemens Martín.
c) Hornos de arco eléctrico o de inducción.

Convertidores Bessemer y Thomas
El arrabio fundido se vierte en un convertidor, por cuyo fondo se inyecta una corriente de aire que quema las impurezas de la fundición; esta combustión desprende el calor necesario para elevar la temperatura desde 1,200 °C hasta 1,600 °C logrando la fusión del acero. En elconvertidor se logra una descarburación total y se agrega la cantidad de carbono de acuerdo al acero que se desea; finalmente se cuela y se deja solidificar en lingotes o palanquillas que aún calientes pasan a ser laminados. Con este proceso se obtienen únicamente aceros ordinarios y al carbono.
Convertidores Siemens Martín
Se carga el arrabio junto con los aceros reciclables ( chatarras ) los cualesson mezclados para luego aportarle el oxígeno necesario para la descarburación, después Se le agrega la cantidad de carbono adecuada para el acero deseado; una vez alcanza la fusión se elimina la escoria y se procede a la colada, obteniendo aceros ordinarios, al carbono y especiales.
Hornos de arco eléctrico o de inducción.
Es el proceso de producción más utilizado ya que es más controlable yexacto. Siempre y cuando exista mano de obra calificada, este procedimiento permite obtener productos de alta calidad. Normalmente estos hornos son trifásicos, el calentamiento se realiza por un arco eléctrico formado por electrodos de carbono y otros materiales cargados en el horno estos tienen que fundir a una temperatura entre 1400 y 1500°C para ser moldeados con facilidad. Una vez fundida...