El acero

El acero
Se denomina acero a las aleaciones del hierro con el carbono y otros elementos, que al calentarlas hasta altas temperaturas, pueden ser sometidas a la deformación plástica por laminado, estirado, forjado, estampado.
El acero contiene hasta 2% de carbono y ciertas cantidades de silicio y manganeso y también impurezas nocivas: fósforo y azufre, las cuales no se pueden eliminar porcompleto del metal por los métodos metalúrgicos. Aparte de estas impurezas los aceros pueden contener algunos elementos de aleación: cromo, níquel, vanadio, titanio y otros.
Como se produce el acero.
El acero se elabora primordialmente por la transformación del hierro fundido en forma de arrabio. La tarea de la transformación del arrabio en acero se reduce a la extracción de las cantidades sobrantes decarbono, silicio, manganeso y las impurezas nocivas que contiene. Esta tarea se puede llevar a cabo porque el carbono y las otras impurezas, bajo la acción de altas temperaturas, se unen con el oxígeno de un modo mas enérgico que el hierro y pueden extraerse con pérdidas insignificantes de hierro. El carbono del arrabio al reaccionar con el oxígeno se transforma en gas monóxido de carbono (CO) quese volatiliza.
Otras impurezas se transforman en óxidos (SiO2, MnO, y P2O5) que tienen una densidad menor que la del metal fundido y por tanto flotan formando la escoria.
Para la transformación del arrabio a acero se utilizan dos métodos generales:
1. El método de los convertidores.
2. El uso de hornos especiales.
Los convertidores
La esencia del método de los convertidores para la obtención delacero consiste en que a través del hierro fundido líquido cargado al convertidor, se inyecta aire, que burbujea dentro de la masa fundida y cuyo oxígeno oxida el carbono y otras impurezas.
Para cargar el convertidor este se hace girar de la posición vertical a la horizontal, se agrega el arrabio fundido y se regresa el convertidor a su posición vertical, en ese momento se pone en marcha elsoplado. El volumen de metal incorporado constituye de 1/5 a 1/3 del volumen de la altura de la parte casi cilíndrica.
El calor necesario para calentar el acero hasta las altas temperaturas necesarias se produce a expensas de la oxidación de las impurezas del arrabio, ya que todas las reacciones de oxidación generan calor.

En dependencia de la composición del arrabio los convertidores se dividen en dostipos:
Convertidor con revestimiento ácido: (procedimiento Bessemer) utilizado para los arrabios con una cantidad mínima de fósforo (0.07%) y azufre (0.06%).
Convertidor con recubrimiento básico: (procedimiento Thomas) utilizado para los arrabios con mayor abundancia de fósforo (hasta 2.5%).
Procedimiento Bessemer
Para el procedimiento Bessemer el convertidor se reviste interiormente de ladrillosrefractarios de sílice (no menos de 94.5% de SiO2) y arena cuarzosa, los que suelen fundirse a 1710°C. Este revestimiento no se corroe por las escorias de carácter ácido, por consiguiente en este convertidor solo pueden tratarse arrabios al silicio.
El aire que entra en la masa fundida suministra el oxígeno que en primera instancia interactúa con el hierro para formar óxido ferroso (FeO). Porconsiguiente las impurezas comienzan a oxidarse en dos direcciones: por al oxígeno del aire que pasa a través del metal y por el óxido ferroso que se forma y disuelve en el metal fundido.
Durante la inyección de aire para hacerlo pasar a través del metal se diferencias tres períodos característicos:
La oxidación del hierro, silicio, manganeso y la formación de la escoria.
La quema del carbono.
Ladesoxidación o la desoxidación-carburación.
Primer período:
En esta etapa se oxida el hierro, el silicio y el manganeso generando calor por lo que el metal se calienta. Durante este tiempo se forma la escoria. Las reacciones químicas que se producen son:
2Fe
+
O2
----->
2FeO


Si
+
2FeO
---->
SiO2
+
2Fe
Mn
+
FeO
---->
MnO
+
Fe

A su vez los óxidos generados entran en combinación según:
MnO
+
SiO2...