¡Prepárate para adentrarte en el fascinante viaje de la obtención del acero! Este metal imprescindible en nuestra sociedad se obtiene a través de diversos procesos y métodos que despiertan la curiosidad. Desde el innovador Bessemer, el Siemens-Martin y hasta el versátil horno eléctrico, cada etapa es una combinación de ciencia, tecnología y destreza humana.
En esta ocasión, desvelaremos los secretos de la producción de acero, desde la extracción del mineral de hierro hasta la creación de aleaciones personalizadas. Exploremos cómo el acero, con su resistencia y maleabilidad, se forja para dar vida a innumerables estructuras y objetos que nos rodean. Adelante, sumérgete en este apasionante mundo y desvela cómo se obtiene el metal que construye el mundo: ¡EL ACERO!
La obtención del acero se da mediante una variedad de métodos y procesos como el Bessemer, Siemens-Martin y el horno eléctrico; aquí los desarrollaremos en detalle. Estás listo para sumergirte y saber cómo se obtiene el acero.
¿Qué es el acero?
El acero es un material producto de la aleación de hierro y carbono en proporciones definidas, además puede contener otros componentes como el manganeso, vanadio, níquel y entre otros con el fin de mejor sus propiedades.
La proporción de carbono que contiene el acero determina en gran parte las propiedades de los aceros, de esta manera se pueden obtener varios tipos de acero de acuerdo a su cantidad de carbono que puede ir de un 0.1 a 2% de carbono.
La obtención del acero consiste en emplear los métodos adecuados para regular la composición del arrabio obtenido en los altos hornos y convertirlo en acero.
El arrabio fundido es un material obtenido en los altos hornos mediante la reducción de minerales de hierro y es empleada como materia prima para la fabricación de acero. El arrabio tiene un alto contenido de carbono, además de impurezas.
A continuación exploraremos algunos métodos empleados para procesar dicho arrabio y obtener acero de uso industrial. ¿Estamos listos? ¡Empecemos!
¿Cómo se obtiene el acero?
Ahora te explicaré de manera sencilla cómo se obtiene el acero. A grandes rasgos, el proceso comienza con la extracción del mineral de hierro, generalmente de las minas. Luego, el mineral se prepara y se funde en un alto horno para obtener arrabio.
Después, mediante el uso de un método o proceso de obtención de acero, el arrabio se refina, por ejemplo, en convertidores o hornos eléctricos, donde se elimina el exceso de carbono y se ajusta la composición química del metal. Se pueden agregar otros elementos de aleación para obtener las propiedades deseadas.
Una vez obtenido el acero, se puede dar forma y procesar de diversas maneras para fabricar una amplia gama de productos, como vigas, láminas, automóviles y mucho más. El proceso es una combinación de ciencia, tecnología y habilidad humana que nos permite obtener un material tan versátil y esencial como el acero.
A continuación, conoceremos más sobre los diversos métodos que se emplean en el proceso de obtener acero.
Métodos para la obtención del acero
Aquí tienes una lista de algunos de los métodos comunes utilizados para la obtención del acero:
- Método Bessemer
- Método Siemens-Martin
- Horno eléctrico de arco
- Convertidor LD (Linz-Donawitz)
- Convertidor Thomas
- Horno de hogar abierto
- Proceso de reducción directa
- Horno de crisol abierto
- Metalurgia del polvo
Estos son solo algunos ejemplos de métodos empleados en la producción de acero. Cada método tiene sus propias características y se utiliza en diferentes situaciones según las necesidades de producción, la disponibilidad de materias primas y los requisitos del producto final.
Los métodos empleados para obtener acero van desde los más sencillos hasta los complejos. Sin embargo, aquí desarrollaremos los más conocidos y empleados para la producción de acero a escala industrial.
Método Bessemer para obtener acero
Para obtener acero mediante este método, se hace uso del convertidor Bessemer, básicamente se trata de un enorme deposito en el que se vierte el arrabio producido en los altos hornos. El convertidor Bessemer está fabricado de acero y con revestimiento interior de ladrillos de sílice.
En la parte inferior el convertidor cuenta con una unión a una caja de aire, la misma que sirve para el ingreso de aire por una multitud de orificios.
El convertidor puede girar sobre un eje, de tal manera que para cargar el arrabio se le debe clocar en forma horizontal con el fin de evitar obstruir a los orificios del fondo; una vez cargada el convertidor se gira de tal manera que queda verticalmente con boca arriba.
Cuando el convertidor Bessemer se encuentra cargada y en posición vertical, se da la entrada de aire, la misma que oxida las impurezas del arrabio. El CO (monóxido de carbono) que se produce en este proceso, arde a altas temperaturas en la boca del convertidor desprendiendo fuerte luminosidad. Observando el color de las llamas se puede determinar aproximadamente la cantidad de carbono restante; por otro lado cabe señalar que durante este proceso se pierde una cantidad considerable de hierro en forma de óxido.
Una vez que las impurezas han sido eliminadas se va midiendo la composición y de acuerdo a ello se va agregando carbón, manganeso, y otros metales necesarios para obtener el tipo de acero deseado. Finalmente el acero líquido es vertido en moldes.
Tiempo estimado para el proceso de Bessemer
El proceso de Bessemer es rápida a comparación con otros métodos de obtención de acero, aproximadamente entre 10 y 145 minutos por carga; sin embargo es difícil llevar una regulación cuidadosa, tal motivo conlleva a la producción de aceros de baja calidad comparándolo con otros métodos.
Las aplicaciones de aceros obtenidos mediante este método van desde aceros de construcción para edificios, puentes, etc.
El Proceso Siemens-Martin
Este es el método más empleado para producir acero; en este caso el horno presenta una cavidad donde se coloca la carga formada por arrabio, chatarra y óxido de hierro.
El óxido de hierro oxida al carbono, produciéndose de esa manera el monóxido de carbono (CO). La fuente de calor se produce a partir de una mezcla de combustible y aire caliente y es reflejada en el techo del horno hacia la carga.
Tiempo estimado para el proceso Siemens-Martin
El tiempo necesario para producir acero mediante este método es aproximadamente entre 10 a 20 horas. Al final se añade minerales como vanadio, manganeso u otro componente para obtener un tipo de acero específico.
El acero obtenido mediante el método Siemens-Martin es de mayor calidad que el obtenido por el método de Bessemer, presenta composición uniforme y posee mayor resistencia a las vibraciones y el choque.
Proceso del Horno eléctrico
El horno eléctrico más conocido es el de arco, en ella se produce un arco voltaico entre electrodos de grafito, generándose de esa manera el calor necesario para eliminar el carbono.
Ventajas de los hornos eléctricos:
- Mayor control sobre la exactitud de temperatura necesaria.
- Se puede producir mayores temperaturas que por otros métodos.
- Se puede producir aceros de mayor calidad y con altos puntos de fusión.
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