Producción de Acero: Guía Completa del Proceso y Diagrama de Flujo

En este artículo aprenderemos los diferentes métodos del proceso de fabricación de acero y el Diagrama de Flujo para entender mejor. Hay diferentes procesos según tipo y composición del acero. Veamos los diversos procesos.

El acero es fundamentalmente una aleación de hierro y carbono, con contenido de carbono hasta 1,5 %. El carbono se distribuye por toda la masa, no como carbono elemental o libre, sino como compuesto (combinación química) con hierro.

Si el carbono supera 1,5 %, llega etapa donde no más carbono puede contenerse en estado combinado y el exceso debe estar como carbono libre (grafito). En esta etapa el metal pasa al grupo hierro fundido. Por tanto, para clasificar como acero no debe haber carbono libre; inmediatamente que aparece grafito libre pasa a categoría de hierro fundido.

Además de carbono, hay otros elementos: azufre, silicio, fósforo, manganeso, etc.; pero el carbono es el elemento modificador más importante. El hierro forma la masa; es el socio cuantitativo, mientras al carbono toca determinar la calidad del acero para satisfacer demandas que el hierro solo no puede. La importancia del carbono no está en su volumen relativo sino en su notable influencia en cambios estructurales internos y enfriamiento posterior por diversos métodos.

Proceso de Fabricación de Acero

Los procesos comerciales para fabricar acero son:

(1) Proceso Bessemer, (2) Proceso L-D, (3) Proceso Martin-Siemens (Hogar Abierto), (4) Proceso Crisol, (5) Proceso Eléctrico, (6) Proceso Dúplex.

Los procesos Bessemer, hogar abierto y eléctrico pueden subdividirse en (a) proceso ácido y (b) proceso básico, según el revestimiento del horno. En cada proceso, el acero se produce añadiendo carbono a hierro forjado o eliminando la porción adecuada de carbono de arrabio, primero descarburizando completamente el arrabio y luego añadiendo la cantidad adecuada de carbono. Veamos los pasos en detalle.

1. Proceso Bessemer

El proceso Bessemer consiste en soplar aire a través de arrabio fundido en un horno especial llamado convertidor, con forma de gran hormigonera (Fig. 4.2). El convertidor es de placas de acero revestidas con material refractario. El tipo de revestimiento depende del proceso: ácido o básico.

En proceso ácido, el convertidor se reviste con ladrillo de sílice ("ácido"). No elimina fósforo ni azufre. En proceso básico, revestimiento de dolomita ("básico"). Elimina fósforo y algo de azufre.

2. Proceso L-D

El último desarrollo en fabricación de acero lleva las iniciales de dos plantas en Austria: Linz y Donawitz. El mineral austriaco es demasiado bajo en fósforo para usar el método Bessemer básico soplado con aire. Como el aire (mezcla de nitrógeno y oxígeno) se usa, el acero resultante contiene nitrógeno que lo hace frágil en ciertas condiciones.

Además, el nitrógeno no disuelto lleva mucho calor, por lo que solo metal con alto fósforo genera calor suficiente para temperatura requerida del acero líquido. El remedio: reemplazar soplado de aire por oxígeno o mezcla de gas sin nitrógeno.

3. Proceso Martin-Siemens (Hogar Abierto)

En el proceso de hogar abierto, arrabio, chatarra de acero y óxido de hierro (mineral o escoria) se funden en horno Martin-Siemens de hogar abierto (Fig. 4.4), llamado así porque el metal fundido yace en charco comparativamente poco profundo en el fondo o hogar. El hogar está rodeado de techo y paredes de ladrillos refractarios. La carga se alimenta por puerta de carga y se calienta a 1600-1650 °C principalmente por radiación de calor de combustión de combustibles gaseosos sobre él. No es la cantidad de calor sino la alta temperatura la esencial.

4. Proceso Crisol

En el proceso crisol, mezclas de hierro forjado, chatarra y ferromanganeso se funden con carbón vegetal en crisol hermético. Otras ferroaleaciones pueden añadirse para acero aleado. En el proceso crisol, se añade carbono al hierro porque el hierro forjado tiene bajo carbono.

El carbono necesario lo toma el metal del carbón durante la fundición. Tras fundir y alear completamente, los crisoles se sacan del horno regenerativo calentado por combustible gaseoso como en el hogar abierto, y finalmente el acero se vierte en molde. El tiempo entre colocar el crisol y retirarlo es ~4 horas.

Es principalmente un proceso de fundición y aleación; no hay refinado del metal en el crisol.

5. Proceso Eléctrico

En años recientes, la fundición de acero por hornos eléctricos ha crecido rápido por disponibilidad de energía barata. La electricidad se usa solo para producir calor y no da propiedades especiales al acero. Sin embargo, el horno eléctrico tiene ventajas:

1. Genera temperatura extremadamente alta, ~2000 °C, en cámara de fundición sin introducir oxígeno, nitrógeno del aire o impurezas del combustible. Facilita eliminación de impurezas dañinas (oxígeno, azufre, fósforo) e inclusiones no metálicas
2. Temperatura fácilmente controlable y regulable
3. Permite adición de elementos de aleación caros (cromo, níquel, tungsteno) sin pérdida por oxidación
4. Gran variedad de aceres, diferentes en carbono y cualquier contenido de aleación, fabricables

6. Procesos Dúplex

Métodos combinados de fabricación de acero llamados procesos dúplex se realizan en dos unidades. Combinaciones usuales:

1. Hogar abierto básico y ácido
2. Hogar abierto básico y horno eléctrico básico
3. Convertidor Bessemer y hogar abierto básico

Diagrama de Flujo del Proceso de Fabricación de Acero

Preguntas Frecuentes

¿Qué es el proceso del acero?

El acero se produce típicamente en dos etapas. El proceso de horno de oxígeno básico (BOF) o fundición de chatarra o hierro reducido directo (DRI) en horno de arco eléctrico convierten hierro líquido en acero en la etapa principal. El afinado secundario implica adición de metales de aleación y eliminación de impurezas.

¿Qué gas se usa para fabricar acero?

Gases industriales usuales en siderurgia: oxígeno, nitrógeno, argón e hidrógeno.

¿Qué hace el proceso del acero?

El proceso Bessemer consiste en soplar aire a través de arrabio fundido en un horno especial llamado convertidor con forma de gran hormigonera.

¿Quién hizo el proceso del acero?

Sir Henry Bessemer

¿Cómo se añade carbono al acero?

Mineral de hierro, coque (de carbón) y cal se usan para hacer acero virgen en alto horno. Materiales en la parte superior, temperatura 3000 °F. El carbono se libera al producto fundido al fundirse el mineral e interactuar con el coque ardiendo.

Estos fueron los diferentes tipos de Proceso de Fabricación de Acero en detalle incluyendo el diagrama de flujo. ¡Esperamos que te gustara! Déjanos tus reseñas en comentarios.