Acero.

El Hierro puro no posee la dureza y resistencia necesarias para las aplicaciones de uso común. La adición de Carbono así como de otros elementos de aleación mejora dichas características.

El acero es un material férrico, ya que contiene Hierro y además se compone de Carbono en un porcentaje inferior al 2 %.

Características del acero:

Color

blanco grisáceo.

Fusibilidad

punto de fusión muy alto (1300ºC a 1530ºC).

Peso específico

pesado (7,6 - 7,8 gr/cm²).

Toxicidad (c.normales)

no es tóxico.

Propiedades mecánicas del acero:

Muy dúctil.

Muy tenaz.

Maleable se puede forjar.

Se puede soldar.

Conductividad conduce el calor y la electricidad, pero peor que el Hierro.

P. químicas se oxida totalmente excepto aceros especiales inoxidables.

Magnetismo posee propiedades magnética

El acero se puede obtener a partir de dos cargas metálicas diferentes: el Arrabio, obtenido del alto horno, y la chatarra de acero. Dependiendo de la materia prima empleada, el proceso de obtención se realizara en uno u otro horno.

Básicamente el proceso consiste en el vertido, dentro del horno, de las materias primas adecuadas al tipo de acero que se quiere obtener. Después se procede al calentamiento de dichos materiales hasta su temperatura de fusión, consiguiendo que la mezcla se vuelva homogénea.

Por ultimo, se verterá el producto final en la cuchara o en moldes, según el proceso de conformación que se le va a dar posteriormente.

Proceso de obtención de arrabio en el alto horno

Horno convertidor

En el convertidor se produce acero a partir del Arrabio obtenido del alto horno. Debido a la gran capacidad de producción de este procedimiento, es apto para la fabricación de grandes cantidades de acero.

En los convertidores es necesario el aporte de energía para elevar la temperatura del Arrabio líquido. Se conocen dos formas de aporte de esta energía:

Insuflando aire en el fondo del convertidor (antiguos hornos Bessemer y Thomas).

Inyectando Oxígeno puro (procedimiento LD). En el proceso de conversión con Oxígeno se mezclan en un horno estos elementos:

El Arrabio procedente del alto horno.

Un cierto porcentaje de chatarras de acero.

Escorificantes o elementos que ayudan a formar la escoria y depurar por tanto el material resultante. Normalmente el escorificante más empleado es la cal.

Proceso productivo del acero

nnCarga

Estando el convertidor vacío, se gira cierto ángulo de la vertical hasta la posición de carga. Después se cargan todas las materias primas y se vuelven a colocar el convertidor en posición vertical.

nnSoplado

Se insufla el Oxígeno puro a presión (entre 10 y 14 bares).

La enorme velocidad del chorro de Oxígeno al atravesar el material, hace que se eleve la temperatura del orden de los 2500ºC a 3000ºC. En esta fase se añade también la cal que ayuda a obtener la escoria. La duración de la fase es de unos 15 minutos.

nnColada

Una vez terminada la fase de soplado y realizado el acero,

se corta la entrada de Oxígeno.

Tras esperar cierto tiempo para que el material se vuelva homogéneo, se va inclinando el horno hasta que el metal va cayendo a un recipiente llamado cuchara. En este momento el metal está listo para ser procesado, por moldeo o cualquier otro método de conformación.

Los aceros que se obtienen son de bajo contenido de Carbono (aceros dulces) por ejemplo, para piezas que se vayan a procesar por embutición. Para producir aceros especiales se adicionan químicos a la aleación que darán al acero las características deseadas.

Pasado un tiempo para que la mezcla se vuelva homogénea, se vierte el contenido del horno, inclinándolo un cierto ángulo, en un recipiente llamado cuchara. Para observar parte del proceso, hay que hacer clic sobre la figura que se muestra a continuación:

Proceso productivo del acero

ipos de hornos eléctricos

Hay dos tipos de hornos eléctricos, dependiendo de la forma de utilización de la energía eléctrica para producir el calor de fusión en el horno:

En los hornos de inducción se coloca la materia prima en un

recipiente o crisol rodeado de una bobina por la que se hace pasar la corriente eléctrica. Las corrientes inducidas en el interior de la bobina son capaces de fundir el material.

Los hornos de arco son los hornos eléctricos más utilizados a nivel industrial. En este tipo de horno se coloca la materia prima en un recipiente o crisol en el que se encuentran una serie de electrodos colocados verticalmente. Se hace pasar corriente eléctrica a través se estos electrodos y el calor generado es el que funde el material.

Horno Eléctrico

En los hornos eléctricos se produce acero a partir de chatarra de acero. Son grandes recipientes cilíndricos con una gruesa chapa, entre 15 y 30 mm de espesor, forrados de un material refractario, este albergará el acero durante su elaboración.

Ventajas

Se puede fabricar cualquier tipo de acero con cualquier composición.

Utiliza como materia prima la chatarra.

Requiere menor inversión económica que otras instalaciones productoras de acero.

Desventajas

Fuerte consumo de energía eléctrica.

Para la fabricación de algunos tipos de aceros se tarda mucho tiempo, por lo que se requiere una buena sincronización con los procesos que necesita el metal fundido recién salido del horno.

Fases del Proceso de Horno Eléctrico

1

En primer lugar se carga el horno con la materia prima, chatarras y cal para la formación de escoria.

2

Se tapa el horno por su parte superior. En el caso de hornos de arco, se bajan los electrodos hasta una distancia apropiada.

3

Se conecta la corriente y salta el arco que hace fundir los materiales en el interior del horno.

4

Una vez que el material ha pasado al estado líquido se inyecta Oxígeno, para eliminar sustancias no deseadas en forma de escoria.

5

Después se añade cal, que mejora las propiedades de dicha escoria, actuando ésta de desoxidante del material fundido.

6

Finalmente se ajusta la composición del metal fundido añadiendo los elementos

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