Proceso de fabricación de acero:descripción completa con diagrama de flujo

En este artículo aprenderemos cuáles son los diferentes métodos del proceso de fabricación de acero pasos y el diagrama de flujo para entender mejor. Existen diferentes procesos involucrados según el tipo y composición del acero. Echemos un vistazo a los diversos procesos de fabricación de acero.

Acero es fundamentalmente una aleación de hierro y carbono, con un contenido de carbono que varía hasta el 1,5 por ciento. El carbono se distribuye por toda la masa del metal, no como carbono elemental o libre sino como un compuesto (combinación química) con el hierro.

Sin embargo, si el carbono aumenta por encima del 1,5 por ciento, pronto llega una etapa en la que no se puede contener más carbono en el estado combinado y cualquier exceso debe estar presente como carbono libre (grafito). Es en esta etapa que el metal se fusiona en el grupo denominado hierro fundido . Por tanto, para que un material sea clasificado como acero no debe haber carbono libre en su composición; inmediatamente el grafito libre que se produce pasa a la categoría de hierro fundido.

Además del carbono, existen otros elementos presentes en el acero, por ejemplo, azufre, silicio, fósforo, manganeso, etc.; pero el carbono es, con mucho, el elemento modificador más importante. El hierro forma la masa de la aleación; es el socio de la cantidad mientras que sobre el carbono recae el deber de determinar la calidad del acero para satisfacer la demanda que el hierro por sí solo no puede satisfacer. La importancia del carbono en el acero no radica en su volumen relativo sino en su notable influencia en los cambios estructurales internos y su posterior enfriamiento por diversos métodos.

Proceso de Fabricación de Acero

Los procesos comerciales para la fabricación de acero son:

(1) Proceso Bessemer, (2) Proceso L-D, (3) Proceso de hogar abierto, (4) Proceso de crisol, (5) Proceso eléctrico, (6) Proceso dúplex.

El proceso Bessemer, de hogar abierto y eléctrico se puede subdividir en (a) proceso ácido y (b) proceso básico , según el tipo de revestimiento utilizado en el horno. En cada uno de estos procesos, el acero se produce agregando carbono al hierro forjado o eliminando la porción adecuada de carbono del arrabio descarburando primero completamente el arrabio y luego agregando la cantidad adecuada de carbono. Comprendamos los pasos del proceso de fabricación de acero en detalle.

1. El Proceso Bessemer

El proceso de fabricación del acero Bessemer consiste en soplar aire a través de arrabio fundido contenido en un horno especial conocido como convertidor que tenía la forma de una enorme hormigonera (Fig. 4.2). El convertidor está hecho de placas de acero revestidas por dentro con un material refractario. El tipo de revestimiento refractario utilizado depende del carácter del proceso de fabricación del acero, es decir, del proceso ácido o del proceso básico.

En el proceso ácido, el convertidor está revestido con ladrillo de sílice que se conoce en el comercio refractario como "ácido". El proceso ácido no elimina fósforo ni azufre del metal. En el proceso básico, el convertidor está revestido con dolomita , que se conoce como “básico”. Elimina fósforo y, en cierta medida, azufre.

2. El Proceso L-D

El último desarrollo en el proceso de fabricación de acero es el nombre de este proceso que proviene de las iniciales de dos plantas separadas en Austria, en Linz y Donawitz. El mineral austriaco local es demasiado bajo en fósforo para permitir el uso del método Bessemer básico soplado con aire. Dado que se utiliza aire, una mezcla de nitrógeno y oxígeno, el acero resultante contiene nitrógeno que hace que los aceros sean susceptibles de fragilizarse en determinadas condiciones.

Además, la mayor parte del nitrógeno que no se disuelve se lleva tanto calor que solo un metal con alto contenido de fósforo generará suficiente calor para dar la temperatura requerida del acero líquido. El remedio ha sido reemplazar el chorro de aire por oxígeno o una mezcla de gases que no contenga nitrógeno.

3. El Proceso de Hogar Abierto

En el proceso de hogar abierto para la producción de acero, arrabio, chatarra de acero y óxido de hierro en forma de mineral de hierro o cascarilla se funden en un horno de hogar abierto Siemens-Martin (Fig. 4.4), llamado así porque el metal fundido se encuentra en un charco comparativamente poco profundo en el fondo del horno o solera. El hogar está rodeado por un techo y paredes de ladrillos refractarios. La carga se alimenta a través de una puerta de carga y se calienta de 1.600 °C a 1.650 °C principalmente por radiación de calor procedente de la quema de combustibles gaseosos por encima de ella. No es la cantidad de calor sino el calor de alta temperatura lo que es esencial para este propósito.

4. El proceso de fabricación de acero al crisol

En el proceso de fabricación de acero al crisol , mezclas de hierro forjado, chatarra de acero y ferromanganeso se funden con carbón vegetal en un crisol hermético. Se pueden agregar otras ferroaleaciones cuando se produce acero aleado mediante este proceso. En el proceso del crisol, se agrega carbono al hierro ya que el contenido de carbono del hierro forjado es bajo.

El carbón necesario es absorbido por el metal del carbón vegetal durante la fusión. Después de que los materiales se hayan fundido y aleado completamente, los crisoles se sacan del horno conocido como horno regenerativo. que se calienta con un combustible gaseoso como en el horno de hogar abierto, y finalmente el acero se vierte en un molde. El tiempo transcurrido entre la colocación del crisol en el horno y la retirada del crisol es de aproximadamente cuatro horas.

El proceso es principalmente un proceso de fusión y aleación y no se produce refinación del metal en el crisol.

5. El proceso eléctrico

En los últimos años, la fundición de acero por hornos eléctricos se ha desarrollado rápidamente para la disponibilidad de energía eléctrica barata. La electricidad se utiliza únicamente para la producción de calor y no imparte ninguna propiedad especial al acero. No obstante, el horno eléctrico tiene las siguientes características ventajosas.

1. Genera temperaturas extremadamente altas, alrededor de 2000°C, en la cámara de fusión sin introducir oxígeno o nitrógeno del aire o impurezas del combustible. Esto facilita la eliminación de las impurezas nocivas como el oxígeno, el azufre y el fósforo, así como las inclusiones no metálicas.

2. La temperatura en todo momento se puede controlar y regular fácilmente

3. Permite la adición de elementos de aleación costosos como cromo, níquel, tungsteno, etc. sin pérdida por oxidación.

4. Se pueden fabricar una gran variedad de aceros, que se diferencian por su contenido en carbono y con cualquier contenido en elementos de aleación.

6. Procesos dúplex

Métodos combinados del proceso de fabricación de acero conocidos como procesos dúplex se llevan a cabo en dos unidades siderúrgicas. Se suelen hacer las siguientes combinaciones.

1. Hogar abierto básico y ácido

2. Un horno básico de hogar abierto y un horno eléctrico básico.

3. Un convertidor Bessemer y un horno básico de hogar abierto.