El Hierro y los Aceros Altos Hornos

El Hierro y los Aceros
El Hierro (símbolo químico Fe) es uno de los metales más abundantes en la Naturaleza. Se calcula que participa con un 4,7% en la constitución de la corteza terrestre, combinado con otros elementos bajo diferentes formas minerales:
Hierro magnético o magnetita: Fe3O4. Se presenta en yacimientos importantes en el norte de Europa: Suecia y Noruega principalmente; tambiénexisten yacimientos en los Urales, África del Norte y E.E.U.U.
Hematites roja: Fe2O3. Se presenta en diferentes formas: hierro especular, oligisto, hematites y particularmente comohematites roja. Los mayores yacimientos de oligisto se hallan en Lago Superior (Norteamérica). Otros yacimientos se encuentran en Lahn y Dyll (Alemania), así como en España y África del Norte.
Hematites parda olimonita: 2Fe2O3.3H2O. La hematites parda es el mineral de hierro más abundante. Yacimientos importantes en Lorena (Metz y Diedenhofen), caracterizados por su alto contenido en fósforo. Otros yacimientos a mencionar son los de Salzgitter y Peine
Espato de hierro o siderita: CO3Fe , La siderita se encuentra en Alemania, especialmente en Siegerland. En la zona de Estiria se extrae un espato de hierro con riquezade hasta un 40% a cielo abierto.
Pirita: SFe. Sus mayores yacimientos se encuentran en España, si bien su uso más frecuente es la obtención de ácido sulfúrico mediante su calentamiento (tostado) en el aire (formación de SO2), del que se obtiene un residuo o pirita tostada de la que puede extraerse hierro con dificultad debido a su fuerte contaminación en azufre.
La preparación de hierro consistebásicamente en la reducción, mediante carbón (coque), de los minerales de hierro (que contienen el elemento Fe con grados de oxidación +2 y +3) en altos hornos con cuba con viento (Hornos Altos, ver esquema adjunto).
El metal así obtenido contiene una media de un 4% de carbono -junto con otras impurezas, tales como Mn, P, S y Si- al que suele denominarse hierro bruto o arrabio, de naturalezaquebradiza que le imposibilita para la forja o soldadura. Mediante la disminución del su contenido en carbono (por debajo del 1,7% aproximadamente) se puede transformar en diferentes tipos de acero.
Aceros
El arrabio se calienta a temperaturas algo superiores a su punto de fusión, inyectándole oxígeno con el fin de oxidar -y eliminar- tanto parte de las impurezas, como parte de su contenido en carbono.Esta oxidación se puede realizar básicamente de dos formas: en hornos Siemens-Martin o, más modernamente, en convertidores Bessemer. Véase dos ejemplos de composición de aceros así obtenidos.

C
Mn
P
S
Si
Hierro dulce
0,060
0,050
0,068
0,009
0,10
Acero laminado
0,17-0,5
0,40
0,035
0,025
Trazas
Composiciones de aceros, %
Durante estos procedimientos pueden añadirse otros elementos, tales como Mn,Ni, Cr, Mo, Cu, V, Si e incluso C -ya que su contenido es determinante sobre la estructura interna para entender el tratamiento térmico posterior- en forma de aleaciones previamente preparadas para ajustar la composición del acero a la deseada.
Después de refinado el acero, por uno de los métodos ya mencionados, se suele colar en moldes de hierro llamadoslingoteras. En esta operación puedenintroducirse muchos defectos que se manifestarán en el acero una vez laminado, por lo que la producción de acero de alta calidad exige un gran cuidado durante este proceso.
Prácticamente todo el acero producido en forma de lingotes es sometido posteriormente a algún tipo de tratamiento mecánico en caliente (entre los 1.100ºC y los 1.400 ºC según su composición). Estos tratamientos pueden serde martillado, presión olaminación, pero siempre a una temperatura superior a su intervalo térmico crítico (dependiente de su composición), aunque tan cercana a él como sea técnicamente posible. Al destruirse, mediante estos tratamientos mecánicos, la estructuradendrítica (arborescente) dentro del lingote y minimizar los efectos de la segregación y las inclusiones, se obtiene mejoras considerables de sus...