PROCESOS DE PRODUCCIÓN DEL ACERO…

El acero es una aleación en caliente de carbono con el metal hierro y puede tener más aleaciones como el azufre, fósforo, manganeso, etc. En la producción del acero se tiene el producto final cuando se elimina todo el  óxido que trae de su estado natural siendo el material más importante en la construcción, al cual se le adicionan variados elementos de aleación, los cuales le confieren propiedades mecánicas específicas para su diferente utilización en la industria. Los principales elementos de aleación son: Cromo, Tungsteno, Manganeso, Níquel, Vanadio, Cobalto, Molibdeno, Cobre, Azufre y Fósforo. Los productos ferrosos con más de 2.11% de carbono denominan fundiciones de hierro

Los aceros de alta aleación se clasifican en dos grandes grupos, a saber:

 - Aceros Inoxidables

–Aceros para herramientas 

HISTORIA DEL ACERO:

Es difícil decir cómo, cuándo y dónde fueron descubiertos y utilizados por primera vez los metales. Seguramente su descubrimiento fue casual y, con toda probabilidad, simultáneo en muchos lugares.
Puede asegurarse que el hombre primitivo conocía el hierro meteórico, procedente de los espacios celestes, y el oro nativo, inoxidable por la acción del aire; pero los utilizaba sólo para hacer ornamentos, sin emplearlos en gran escala.

No se conoce con exactitud la fecha en que se descubrió la técnica de fundir mineral de hierro para producir un metal susceptible de ser utilizado. Los primeros utensilios de hierro descubiertos por los arqueólogos en Egipto datan del año 3.000 a.C.,

Las aleaciones producidas por los primeros artesanos del hierro (y, de hecho, todas las aleaciones de hierro fabricadas hasta el siglo XIV d.C.) se clasificarían en la actualidad como hierro forjado. Para producir esas aleaciones se calentaba una masa de mineral de hierro y carbón vegetal en un horno o forja con tiro forzado. Ese tratamiento reducía el mineral a una masa esponjosa de hierro metálico llena de una escoria formada por impurezas metálicas y cenizas de carbón vegetal. Esta esponja de hierro se retiraba mientras permanecía incandescente y se golpeaba con pesados martillos para expulsar la escoria y soldar y consolidar el hierro. El hierro producido en esas condiciones solía contener un 3% de partículas de escoria y un 0,1% de otras impurezas.

La producción moderna de acero emplea altos hornos que son modelos perfeccionados de los usados antiguamente. El proceso de refinado del arrabio mediante chorros de aire se debe al inventor británico Henry Bessemer, que en 1855 desarrolló el horno o convertidor que lleva su nombre. 

COMPOSICIÓN DEL ACERO:

El acero es una aleación (combinación o mezcla) de hierro (Fe) y carbono (C) siempre que el porcentaje de carbono sea inferior al 2%. Este porcentaje de carbono suele variar entre el 0,05% y el 2% como máximo. A veces se incorpora a la aleación otros materiales como el Cr (Cromo), él Ni (Níquel) o el Mn (Manganeso) con el fin de conseguir determinadas propiedades y se llaman aceros aleados.

Aleación: mezcla de dos o más elementos, de los cuales al menos uno, el que se encuentra en mayor proporción es un metal. El acero es por tanto un metal ferroso porque su componente principal es el hierro, y de su fabricación, como todos los metales ferrosos, se encarga la industria de la siderurgia. El acero, en general, es un material de elevada dureza (no se raya), tenacidad (resistencia a los golpes) y de gran resistencia mecánica.

PROCESO DE PRODUCCIÓN DEL ACERO:

El acero se puede obtener a partir de dos materias primas fundamentales:

•El arrabio, obtenido a partir de mineral en instalaciones dotadas de alto horno (proceso integral);

•Las chatarras tanto férricas como inoxidables,

El tipo de materia prima condiciona el proceso de fabricación. En líneas generales, para Fabricar acero a partir de arrabio se utiliza el convertidor con oxígeno, mientras que Partiendo de chatarra como única materia prima se utiliza exclusivamente el horno de arco eléctrico (proceso electro-siderúrgico). Los procesos en horno de arco eléctrico pueden usar casi un 100% de chatarra metálica como primera materia [Steel Recycling Institute; 2000], convirtiéndolo en un proceso más favorable desde un punto de vista ecológico. 

Las estimaciones del porcentaje mundial de industrias que utilizan el convertidor con oxígeno en 1995 eran del 59% y de un 33% para las que utilizaban horno de arco eléctrico

Las aleaciones de acero se realizan generalmente a través del horno de arco eléctrico, incluyendo el acero inoxidable.

 Fabricación en horno eléctrico

La fabricación del acero en horno eléctrico se basa en la fusión de las chatarras por medio de una corriente eléctrica, y al afino posterior del baño fundido.

El horno eléctrico consiste en un gran recipiente cilíndrico de chapa gruesa (15 a 30 mm de espesor) forrado de material refractario que forma la solera y alberga el baño de acero líquido y escoria. El resto del horno está formado por paneles refrigerados por agua. La bóveda es desplazable para permitir la carga de la chatarra a través de unas cestas adecuadas.

 Flujos de materia del proceso de fabricación del acero

Para producir una tonelada de acero virgen se necesitan 1500 kg de ganga de hierro, 225 kg de piedra caliza y 750 kg de carbón (en forma de coque)

La obtención del acero pasa por la eliminación de las impurezas que se encuentran en el arrabio o en las chatarras, y por el control, dentro de unos límites especificados según el tipo de acero, de los contenidos de los elementos que influyen en sus propiedades. Las reacciones químicas que se producen durante el proceso de fabricación del acero requieren temperaturas superiores a los 1000ºC para poder eliminar las sustancias perjudiciales, bien en forma gaseosa o bien trasladándolas del baño a la escoria.

Usos del acero

El acero se usa para la fabricación de herramientas, utensilios, equipos mecánicos, partes de electrodomésticos y maquinas industriales. El acero se consume en la construcción de camiones y de maquinaria para la agricultura.

Las construcciones ferroviarias, ya sea de vías o material rodantes, consumen grandes cantidades de acero. Se puede encontrar este elemento en la industria de las armas, sobre todo en el armamento pesado, vehículos blindados y acorazados. Los astilleros que construyen barcos petroleros, gasistas y buques cisternas son grandes consumidores del acero.

Otra industria que recurre mucho acero es la automotriz, ya que muchas partes de los automóviles están compuestas por ese material, por ejemplo: el cigüeñal, piñones, ejes de transmisión de caja de velocidades y brazos de articulación de la dirección.