La Obtención del hierro y del acero.

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La mayor parte de la chatarra llega como subproducto de los procesos de manipulación de metal, o bien de material anticuado, o perdidas y producto de metal considerados como inútiles, comprendidos entre pequeñas piezas y acorazados.

La chatarra requiere una clasificación apropiada con el fin de que resulten satisfactoria. La clasificación comprende la separación por tamaños, forma, clasificación de composición, etc; así como la separación completa de los metales no férricos y férricos, separación de los aceros aleados de los aceros al carbono, y la clasificación de calidades y composición de aceros aleados, esto es, al cromo tungsteno, etc.

Horno alto:

El hierro se extrae del mineral por medio de los hornos altos el hierro tal como se obtiene del horno alto puede volverse a fundir y colar para darle cualquier forma, o bien refinarse para transformarlo en acero o hierro forjado. Hoy en día los hornos pueden producir entre 500 y 1200 toneladas de hierro por día.

El mineral se reduce a metal en el horno alto por medio del coque cargado con el mineral, las impurezas se escorifican mediante la castina cargada también con el m mineral.

El aire inyectado a través del horno, se calienta previamente en estufas que constituyen una parte importante de la instalación del horno alto. La combustión del coque suministra el calor necesario, y el óxido de carbono formado por la combustión parcial del coque, junto con el coque, producen el hierro. El hierro líquido y la escoria se depositan en el fondo del horno, de donde se sacan periódicamente por medio de sangrados.

El mineral, coque y castina se elevan desde el nivel del suelo al tragante del horno mediante dos vagonetas que se mueven sobre planos inclinados. Los materiales se pesan cuidadosamente con el fin de que se carguen en proporciones correctas, las cuales varían según sea el horno y la calidad de mineral usado. Las vagonetas descargan su contenido en el tragante y cae sobre la campana inferior al bajar la campana superior; de esta forma, al bajar la campana inferior entra dentro del horno el empleo de estas dos campanas impide que los gases llamas salgan al exterior por el tragante del horno cada vez que se carga. El aire caliente se inyecta por las toberas, cerca del fondo del horno. Los gases producidos se sacan a nivel próximo al tragante y a continuación se hacen pasar por el separador de polvo y por un lavador. Estos gases contienen nitrógeno, anhídrido carbónico y óxido de carbono. El óxido de carbono es combustible y puede quemarse para producir energía o calor. Aproximadamente un tercio de estos gases se emplea para calentar los recuperadores los cuales a su vez calientan el aire inyectado en el horno alto. Al quemarse los gases calientan los ladrillos y una vez calientes se suspende la circulación de los gases y en su lugar se hace pasar el aire que se ha de inyectar en el horno.

A medida que se forma el hierro y la escoria van cayendo en el crisol situado en el fondo del horno debido a que el hierro es más denso que la escoria, se deposita en el fondo, mientras que la escoria flota sobre el hierro fundido. Cerca del fondo del horno existen dos orificios. El más bajo, o piquera, sirve para sangrar el hierro y se tapa con bolas de arcilla disparadas mediante aire comprimido. El orificio superior o bigotera sirve para sacar la escoria y se cierra por medio de un tapón metálico. El hierro se sangra cada cuatro o cinco horas quitando el tapón de arcilla; la escoria se saca dos o tres veces entre cada dos sangrados de hierro. Muchas de las impurezas del mineral son recogidas y evacuadas con la castina fundida formando la escoria.

El hierro que sale del horno alto se conduce por canales a la cuchara, sobre dichos canales se coloca un espumador para separar la escoria y el verterla en una vagoneta. El hierro vertido en la cuchara se calienta a continuación en lingoteras, o bien se transporta en estado líquido a los hornos para fabricar acero. Algunas veces las escorias son apropiadas para la fabricación de cemento, pero la mayoría de los casos se descargan en los escoriales.

El hierro tal como sale del horno tiene de 3 a 4% de carbono y cantidades variable de silicio, azufre, fósforo y manganeso. Las cantidades de silicio y azufre se regulan entre ciertos límites con la conducción del horno pero el contenido de fósforo depende exclusivamente de las materias empleadas. El azufre y fósforo son dos de las impurezas más perjudiciales, y como quiera que la eliminación del azufre resulta difícil, excepto si se emplean tratamientos eléctricos especiales, es importante producir hierro con bajo porcentaje de azufre.

Fabricación del acero por el procedimiento Bessemer:

Los aceros fabricados en un horno Bessemer o Siemens se denominan aceros ácidos o básicos según sea la naturaleza del revestimiento refractario del horno. La sílice es un revestimiento básico mientras que la dolomita y magnesita son revestimientos básicos. La naturaleza del revestimiento gobierna la escoria, puesto que una escoria básica disuelve rápidamente un revestimiento ácido, y una escoria ácida tendría el mismo efecto sobre un revestimiento básico. Con un revestimiento básico se puede eliminar un elevado porcentaje de fósforo y algo de azufre pero la cantidad de óxido de hierro más grande que queda en el acero hace que el acero básico sea inferior al acero ácido.

Para fabricar acero Bessemer se vierte hierro directamente del horno alto en el convertidor o recipiente. En el fondo del convertidor existe un cierto número de orificios a través de los cuales se inyecta aire. El aire oxida primero el silicio y manganeso, y estos óxidos, junto con algo se óxido de hierro suben a la parte alta y forman una escoria. Luego empieza a arder el carbono y la inyección del aire se prolonga hasta que no queda más que 0,05% de carbono aproximadamente. La marcha de la oxidación puede seguirse observando el color de las llamas que salen del convertidor. La oxidación de la impurezas hace subir la temperatura del metal hasta el punto que puede colarse convenientemente cuando se ha terminado la inyección de aire, se agrega el metal fundido la cantidad de carbono necesaria para conseguir el porcentaje de carbono especificado, junto con el manganeso preciso para compensar la influencia del azufre y el silicio requerido para la desgasificación. Después el acero acabado se convierte en una cuchara haciendo vascular el convertidor, y de la cuchara se vierte en las lingoteras para laminarlo o forjarlo subsiguientemente.

El acero Bessemer tiene propensión a estar oxidado e impuro y si bien normalmente se considera inferior