Fabricación de acero,hierro y fundiciones

NOTA:Pagina 372 , linea 1 del libro: Fabricación de acero,hierro y fundiciones.Tomo II.J.Apraiz Barreiro.Urmo,S.A de Ediciones pone:  oxido de carbono gaseoso que se escapaba por la boca del convertidor...

CONVERTIDOR BESSEMER

Carmen Graña López

 Henry Bessemer (Charlton, Inglaterra, 19 de enero de 1813-Londres 15 de marzo 1898) fue un ingeniero,  pionero de la siderurgia moderna, e inventor del proceso de refinado de acero que lleva su nombre ;el proceso Bessemer.Este sistema de fabricación de acero  se utilizó con gran éxito durante cien años aproximadamente. Se inició en 1856, y en 1966 se estaban desmontando los últimos convertidores Bessemer, que fueron sustituidos en la mayoría de los casos por convertidores soplados con oxígeno.Bessemer hizo público su descubrimiento en un comunicado a la <<British Association for the advancement of Science>> el 11 de agosto de 1856, titulado “La fabricación del hierro y del acero sin combustible”.Diversos progresos de orden mecánico, hornos rotativos en vez de fijos...debidos todos al ingenio de Bessemer, aseguraron  al cabo de algunos años el triunfo completo del procedimiento.Anteriormente a la utilización del convertidor Bessemer, las producciones mundiales de hierro y de acero eran muy pequeñas. El hierro se fabricaba en estado sólido y pastoso por soldadura de pequeñas partículas, el forjas primitivas o en hornos de pudelar, y el acero se obtenía por cementación o en crisoles. Los inventos realizados en la primera mitad del siglo XIX, y principalmente el desarrollo de la máquina de vapor y de los ferrocarriles, exigían cada vez más hierro y acero, y los hornos de pudelar, los hornos bajos y los hornos de crisol eran insuficientes. Se encontró la solución  a este problema a partir de 1956 con Henry Bessemer y luego aparecieron nuevos procedimientos con Pierre Martin y William Siemens. Gracias a estos descubrimientos, en gran parte, la producción siderúrgica ha podido alcanzar su desarrollo actual.

El éxito inicial de Bessemer no significó la consagración industrial completa del procedimiento. Una parte de los fracasos fueron debidos al empleo de fundiciones con un porcentaje muy elevado de fósforo ya que se obtenía un  material de gran fragilidad a temperatura ambiente. Por otra parte, en  el acero que se obtenía  partiendo de fundiciones con bajo porcentaje en manganeso el azufre ejercía una acción muy perjudicial. Aparecía en forma de sulfuro de hierro, formando parte del eutéctico Fe/FeS, que contorneaba los granos de hierro y que, por su baja temperatura de fusión, llegaba durante la forja o laminación a fundir y el material era imposible de forjar o laminar en caliente por la aparición de grietas en el material. Además el oxígeno causaba también problemas y porosidades en la fabricación de acero. Las dificultades aparecían especialmente cuando se empleaban fundiciones de bajo contenido en manganeso para la fabricación de acero. El hierro y los aceros fundidos siempre disuelven, a elevada temperatura, cantidades importantes de oxígeno; en estado sólido, el oxígeno es prácticamente insoluble, por ello en la colada de los aceros, en el enfriamiento y solidificación, se desprenden gases que ocasionan porosidades, llamadas sopladuras, muy importantes.

En los convertidores Bessemer, la fundición (que es un material frágil e impuro con 3 a 4.5% de carbono) se transformaba en acero de 0.10% de C, aproximadamente, que es muy tenaz, dúctil y maleable. Bessemer comenzó sus trabajos adaptando a un horno de pudelar un ventilador que soplaba el aire sobre la superficie del baño. Como no obtuvo de esta forma resultados muy satisfactorios, pensó que sería mejor soplar aire a presión a través del baño fundido. Para realizar su idea, Bessemer empleó un pequeño crisol cargado con unos 20 Kg de fundición, aproximadamente,que calentaba exteriormente con coque. Cuando la fundición se encontraba ya a elevada temperatura en estado líquido, soplaba aire por medio de un tubo vertical que entraba por la parte superior del baño y llegaba casi hasta el fondo. Al observar que con el soplado, la fundición se descarburaba rápidamente y al mismo tiempo se elevaba su temperatura, pese a que no era necesario el calentamiento exterior y construyó un convertidor con soplado lateral de 0.70 m de diámetro y 1.20 m de altura. Con él consiguió fabricar por primera vez acero, partiendo de fundición, que fundía previamente en un cubilote auxiliar, sin necesidad de emplear luego ninguna fuente de calor exterior.

La forma y disposición  del convertidor de soplado por el fondo que utilizaba Bessemer en 1858, no ha sufrido desde entonces modificaciones sensibles y los convertidores que se han empleado en el siglo XX no se diferenciaban de aquél más que en pequeños detalles secundarios. El proceso Bessemer tiene una limitación importante: no se puede eliminar ni el azufre ni el fósforo por ser un proceso exclusivamente ácido. Es un horno de fusión abierto. Por las toberas se inyecta aire a presión para que el arrabio esté en suspensión (pero sin que salga del horno). Se mantiene fundida la carga mediante la combustión de elementos termógenos como son por ejemplo el fósforo (P), el carbono (C) o el silicio (Si) los cuales cuando se oxidan desprenden una cantidad de calor que es suficiente como para fundir la carga

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