Productos siderúrgicos
La siderurgia es un proceso de tratamiento del hierro con el fin de obtener diversos tipos de dicho mineral, así como productos de su mezcla con otros materiales o aleaciones.
El hierro que ha sido producido en el horno alto no es apto para muchas de las aplicaciones que debería tener, pues es bastante frágil, debido a su composición ya que está formado por una cantidad de carbono que suele estar entre el 3.5 y 4.4%, y otros elementos como pueden ser el silicio, fósforo, azufre, etc., elementos que proceden generalmente del propio mineral de hierro o también del carbón.
Para mejorar las propiedades del hierro se necesita modificar la composición, sometiendo al arrabio (fundición del material por reducción del hierro, en horno alto), a una oxidación que haga bajar el porcentaje de los elementos que los componen, especialmente del carbono. Así se consiguen distintos productos siderúrgicos que englobamos en tres grupos: Fundiciones, hierro dulce, y acero.
Fundiciones:
Para conseguir las fundiciones, se trata al arrabio en distintos hornos para fundirlo nuevamente, y provocar la descarburación, que se consigue a través de una oxidación con oxígeno, bajando el contenido de carbono hasta más o menos 2.5 %.
Las fundiciones son frágiles, pero aún así, son utilizables para la fabricación de piezas moldeables, con el fin de usarlas en piezas de motores, alumbrado, alcantarillado, etc.
Las fundiciones blancas, llamadas así por su color, son resistentes al desgaste, duras y quebradizas, en cambio las conocidas como, fundiciones grises, tienen un aspecto granular, son blandas, pero menos frágiles que las fundiciones blancas, siendo además, más fácilmente moldeables y como su nombre indica, son grises.
Hierro dulce:
Se conoce como hierro dulce, o también hierro forjado, al hierro en estado casi puro, con un muy bajo contenido en carbono (en torno al 0.1-0.2 %). Éste se obtiene a través de una oxidación profunda del arrabio, de manera que se consigan eliminar prácticamente todos los elementos que acompañen al hierro.
El hierro dulce, se usa en piezas que necesitan tener gran tenacidad y resistencia al choque, o a la corrosión. También es utilizada en la fabricación de los núcleos de hierro para electroimanes.
Acero:
El acero es quizás el producto siderúrgico más importante, debido a sus múltiples usos en la construcción de maquinaria, en piezas de vehículos y maquinaria en general, en la industria química, en el instrumental médico, en la industria nuclear, etc.
Se consigue disminuyendo la cantidad de carbono del arrabio, llegando a un 0.2 ó 1.5%, eliminando de éste modo casi en su totalidad a elementos como el silicio, manganeso, fósforo o azufre, hecho que se consigue a través de la oxidación del oxígeno bajo control.
El acero posee una amplia cantidad de propiedades físicas, químicas y mecánicas, que lo convierten en un material extremadamente útil. Influye decisivamente en su estructura la cantidad de carbono que contiene, así como también otros elementos o el tratamiento térmico al que sea sometido.
Por lo general, el acero es duro, elástico, tenaz y muy resistente a la corrosión. Tanto éstas como otras propiedades pueden verse mejoradas al añadirle cantidades precisas de otros elementos, como por ejemplo, cromo, níquel, wolframio, vanadio, etc., obteniéndose así, los conocidos como aceros especiales.
La gran parte del acero se obtiene vertiendo el arrabio ( procedente del horno alto), en un contenedor de gran capacidad, revestido en el interior de un material refractario llamado, convertidor. En la parte inferior se añade aire a presión, cosa que provoca la oxidación de los elementos que se encuentren con el hierro en el arrabio. El calor que se produce, hace que permanezca fundida la totalidad de la masa.
Los óxidos que no sean volátiles que hayan sido producidos en la oxidación formarán residuos con el revestimiento del convertidor y con los aditivos que se hayan añadido en el fundidor.
Una vez conseguida la composición que se desea, se extrae el acero del convertidor, para ser seguidamente solidificado en forma de lingotes. Un convertidor tiene como capacidad media unas 100 toneladas y el proceso dura en torno a veinte minutos.
El invento del convertidor fue ideado por H. Bessemer, en 1856, para convertir rápidamente al hierro en acero. Aunque quizás es menos famoso, este invento ha sido comparado con otros como la imprenta o la máquina de vapor. Gracias al convertidor, el acero, en todas sus variedades, se produce en grandes cantidades, de forma medianamente económica y rápida.
Otro procedimiento usado es el convertidor LD. En este caso, se inyecta oxígeno puro en el recipiente, chocando éste fuertemente contra la superficie de la masa fundida. La temperatura que se adquiere es mayor que en el convertidor clásico, siendo el convertidor LD, un proceso aún más rápido, consiguiendo producir un acero de mejor calidad, pudiendo producirse unas 300 toneladas de acero en casa proceso.
