FABRICACIÓN DEL ACERO. TIPOS DE HORNOS

El proceso de fabricación del acero a partir del arrabio (material fundido que se consigue en el alto horno) consiste en eliminar el exceso de carbono y otras impurezas. La dificultad consiste en que para la fabricación del acero se necesita una elevada temperatura para llegar al punto de fusión, 1.400ºC aproximadamente.

Existen diferentes tipos de hornos para fabricar el acero:

 

 

Consiste en una caldera con forma de pera forrada con acero y revestida por el interior con material refractario (materiales que soportan altas temperaturas), la parte superior está abierta.
Funciona en tres fases:

 

 

-         1ª Fase (Escorificación): Se coloca el convertidor horizontalmente y se llena el 20% de capacidad con fundición. Se inyecta aire a presión y el convertidor vuelve a su posición normal. El oxígeno del aire quema el silicio y el manganeso que se encuentra en la masa fundida y los transforma en los correspondientes óxidos.

-         2ª Fase (Descarburación): El oxígeno comienza a oxidar el carbono.

-         3ª Fase (Recarburación): quemándose el carbono, el oxigeno llegaría a oxidar totalmente el hierro dejándolo inservible; a este punto se corta el aire, se inclina el convertidor y se añade a la masa liquida una aleación de hierro, carbono y manganeso.

 

El horno Martin-Siemens es un horno de reverbero. La solera se calienta exteriormente y se cargan el arrabio y la chatarra inclinados hacia un orificio de salida. La capacidad de estos hornos es muy variable: los hay hasta de 250 toneladas. La bóveda es de ladrillo refractario de sílice. Por el exterior circula aire frío para refrigerar. Los gases de la combustión pasan por unos recuperadores que invierten su sentido de circulación con el aire carburante y producen temperaturas muy elevadas, a unos 1800 º C. A dicha temperatura funde la chatarra y lingotes de arrabio solidificado bajo la llama producida en la combustión; se eliminan las impurezas y se consiguen aceros de una gran calidad para fabricar piezas de maquinaria. Su campo de aplicación es muy amplio, ya que pueden fundir latones, bronces, aleaciones de aluminio, fundiciones y acero.

 

Este horno se parece a un horno enorme, (6m de ancho, por 15 m de largo, por 1 m de profundidad, aproximadamente).

Un horno de este tipo puede contener entre 10 y 540 toneladas de metal en su interior.

El horno se carga en un 30% a un 40% con chatarra y piedra caliza, empleando aire
precalentado, combustible líquido y gas para la combustión, largas lenguas de fuego pasan sobre los materiales, fundiéndolos. Al mismo tiempo, se quema u oxida el exceso de carbono y otras impurezas. Lo que puede eliminar o no depende del recubrimiento del horno, si es de línea básica puede eliminar impurezas como el fósforo, silicio y manganeso, pero si es de línea ácida (ladrillos con sílice y paredes de arcilla) solo puede eliminar el carbono.

 

Es un horno con forma de pera que puede producir unas 300 toneladas de acero en 45 minutos.

Es muy parecido al Bessemer con la gran diferencia que a este horno en lugar de inyectar aire a presión se le inyecta oxígeno a presión, con lo que se eleva mucho más la temperatura que en el Bessemer y en un tiempo muy reducido. La carga del horno está constituida por 75% de arrabio procedente del alto horno y el resto es chatarra y cal. La temperatura de operación del horno es superior a los 1650°C.

Es considerado como el sistema más eficiente para la producción de acero de alta calidad.

 

 

Éste es el horno más versátil para fabricar acero, puede alcanzar una temperatura de  1930 °C, temperatura que se puede controlar eléctricamente. Existen hornos de arco eléctrico que pueden contener hasta 270 toneladas de material fundido. Para fundir 115 toneladas se requieren aproximadamente tres horas y 50,000 Kwh. de potencia. También en estos hornos se inyecta oxígeno puro por medio de una lanza.

 

Al aplicarse la corriente eléctrica, la formación del arco entre los electrodos gigantes produce un calor intenso. Cuando el arrabio se ha derretido completamente, se agregan dentro del horno los elementos de aleación que se necesiten. La masa fundida resultante se calienta, permitiendo que se quemen las impurezas y que los elementos de aleación se mezclen completamente.

Estos equipos son los más utilizados en industrias de tamaño mediano y pequeño, en donde la producción del acero es para un fin determinado, como varilla corrugada, aleaciones especiales, etc.