Procesos antiguos de refinación primaria

Procesos de Refinación Primaria Antiguos
El acero se obtiene a partir de dos materias primas fundamentales: el arrabio obtenido en horno alto y la chatarra. La fabricación del acero en síntesis se realiza eliminando las impurezas del arrabio y añadiendo las cantidades convencionales de Mg, Si y de los distintos elementos de aleación. Los métodos más importantes de fabricación de aceros son lossiguientes:   Métodos antiguos: Hornos de Reverbero (Siemens-Martin); Convertidor Bessemer; Convertidor Thomas. Métodos modernos: Convertidor L.D.; Hornos eléctricos de arco H.E.A.; Convertidor A.O.R.; Horno de inducción.

A continuación se mencionan las principales características y funcionamiento de los métodos antiguos:

Proceso Bessemer
El primer paso para lograr la transformación masivadel arrabio en acero lo dio el inglés Henry Bessemer en 1856. La idea de Bessemer era simple: eliminar las impurezas del arrabio líquido y reducir su contenido de carbono mediante la inyección de aire en un "convertidor" de arrabio en acero. En los convertidores Bessemer, la fundición (que es un material frágil e impuro con 3 a 4.5% de carbono) se transforma en acero de 0.10% de carbono,aproximadamente, que es muy tenaz, dúctil y maleable. Este método consistía en hacer pasar un chorro de aire a través de la fundición, que en estado líquido contenía un gran crisol de forma de pera. Al oxidarse el Si, Mn, Fe y C que contiene la fundición, se producía una gran cantidad de calor y se eleva la temperatura del baño metálico de 1250°C a 1650°C aproximadamente. Los óxidos de silicio, hierro ymanganeso formados se combinan entre sí dando lugar a silicatos complejos, que por poca densidad subían a la superficie del baño y formaban la escoria que no intervenía en las reacciones. El óxido de carbono gaseoso que escapaba de la boca del convertidor se quemaba al ponerse en contacto con el aire, formándose una llama de gran longitud y luminosidad. La oxidación de estos elementos,principalmente la oxidación del silicio, proporcionaba el calor necesario para elevar progresivamente la temperatura del baño y mantener fundido el metal durante la operación. Al bajar el contenido de carbono y silicio de 4 y 2% a 0.10%, se obtenía un producto forjable, resistente y tenaz que recibió el nombre de acero.

Figura 1. Convertidor de arrabio en acero inventado por Henry Bessemer. Un flujo deaire se inyecta por la parte inferior del horno para que elimine gran parte del carbono y otras impurezas del arrabio por oxidación. Este diseño fracasó inicialmente porque el refractario que cubría las paredes del horno era de tipo "ácido".

Estructura El convertidor Bessemer consistía en una especie de crisol, como el que muestra en la figura 1, donde se inyecta aire soplado desde la parteinferior, que a su paso a través del arrabio líquido logra la oxidación de carbono. Los principales elementos que constituían las acerías Bessemer se agrupan en la siguiente forma: 1. El mezclador donde se acumulaba la función que provenía del alto horno. 2. Un cubilote auxiliar para fundir las ferroalecaciones, con objeto de que se puedan añadir caliente al convertidor, un poco antes del fin de laoperación. 3. Un convertidor con las máquinas soplantes y casetas de maniobra. 4. Las naves de trabajo y de colada de acero con las grúas y aparatos de carga de la función, cucharas de colada de acero y otros elementos auxiliares. 5. Los hornos de fosa donde se colocaban los lingotes para impedir su enfriamiento y para mantenerlos a la temperatura conveniente para su laminación. 6. El departamento derefractarios o de reparación de fondos. Allí se reparaban, no sólo los fondos de los convertidores, sino también las cucharas de colada.  Convertidor Bessemer: El convertidor tenía, como hemos dicho anteriormente, la forma de un gran crisol o retorta, en forma de pera con la boca ligeramente inclinada, que podía girar alrededor de un eje horizontal. Estaba compuesto por dos partes diferentes:...