¿Cuál es el proceso del acero? La Ciencia y la Tecnología mejoran el futuro

Para conocer el proceso paso a paso en la fabricación básica de acero con oxígeno (o el proceso Linz-Donawitz (LD)), lea el artículo wiki: Fabricación básica de acero con oxígeno

El proceso LD en sí mismo es un refinamiento del proceso Bessemer. LD sopla oxígeno en lugar de aire. Y el revestimiento refractario es básico en lugar de ácido.

Para procesos en Horno de Hogar Abierto (Siemens-Martin), lea Horno de hogar abierto
Para procesos en hornos de arco eléctrico, lea el artículo wiki Horno de arco eléctrico.

El horno de arco eléctrico es diferente porque utiliza un arco eléctrico que puede alcanzar una temperatura de 1800 ° C.

Y el horno de charcos también se puede utilizar para fabricar pequeñas cantidades de acero. Pero se usa más para producir hierro forjado (como en la torre Eiffel).
O si desea fabricar acero a partir de hierro puro o hierro forjado, lea Proceso de cementación y acero crisol

Resumen de los procesos

Distingo el acero (que es una “aleación” de hierro y carbono con un contenido de carbono más bajo que el hierro fundido) de otras aleaciones de acero (como el acero aleado y el acero inoxidable). No cubriré otra aleación de acero.

La producción del alto horno se llama arrabio que contiene (4-5% de carbono). La fundición de arrabio (con un procesamiento menor) le da hierro fundido (2.1 a 4% de carbono). Para llegar al acero, debe reducir al siguiente nivel. (ver abajo) Hierro forjado, contiene un contenido de carbono aún menor (<0.08%) … más cercano al hierro puro … Esto puede emplear procesos diferentes a los disponibles para la fabricación de acero. Tenga en cuenta que puede hacer acero de hierro forjado o hierro forjado de acero. Uno es mediante la adición de carbono (como el proceso de cementación y el acero crisol), mientras que el otro es mediante la eliminación de carbono.

Acero con bajo contenido de carbono 0.05-0.25% de contenido de carbono.
Acero al carbono medio 0.3–0.6% de contenido de carbono.
Acero con alto contenido de carbono (ASTM A304) 0.7–2.5%
Acero al carbono ultra alto 2.5–3.0% de contenido de carbono

Uno de los primeros desafíos es la temperatura. El horno de leña (soplado al aire) se puede aplicar para cobre. [3] (No es una tarea imposible para las personas de edad calcolítica). Pero no para el hierro. Además, cuanto más puro es el hierro, mayor es la temperatura de fusión.

El hierro puro se derrite a 1538 ° C (2800 ° F)
El acero con alto contenido de carbono se derrite a 1353 ° C (2500 ° F)
El hierro fundido se derrite entre 1.150 y 1.200 ° C (2.100 a 2.190 ° F)

De hecho, extraer el arrabio del mineral de hierro (usando el alto horno) en sí fue un desafío. La forma anterior de alto horno utiliza carbón vegetal (con aire forzado, la temperatura de la llama es 1260 ° C [1]). Más tarde, se utilizó carbón de antracita (la temperatura de la llama es de aproximadamente 1650 ° C [1], la temperatura de la llama adiabática – 2170-2180 ° C [2]). Esto es después de que hayan resuelto el requisito de temperatura de ignición más alta para el carbón de antracita. El problema se resolvió mediante el uso de aire precalentado (también llamado precalentamiento regenerativo) mediante el uso de la configuración de chorro caliente

Una configuración que implica menos contacto directo entre la llama y el arrabio implica el uso de un horno reverberatorio (como el horno de hogar abierto y el horno de charcos). Esta configuración se basa en el calor radiante (que el carbón bituminoso es mejor que el carbón de antracita) en lugar de la temperatura de la llama. Y utiliza una atmósfera altamente reductora (es decir, el gas de combustión).

Siemens y Martin utiliza el precalentamiento regenerativo / precalentamiento de aire (similar a la configuración de chorro caliente) para su horno reverberatorio y alcanzó una temperatura lo suficientemente alta como para fundir acero.

Bessemer, por otro lado (mientras trabajaba con un horno reverebratorio), descubrió accidentalmente que el aire caliente puede ser forzado al arrabio convirtiéndolo en acero. (Accidentalmente dejó un cucharón que contenía arrabio sobre el aire caliente) Resulta que el aire caliente había encendido las impurezas de carbono y silicio dentro del arrabio que finalmente alcanza una temperatura alta. Es importante asegurar la cantidad correcta de aire introducido porque el exceso de aire eventualmente enfría la masa fundida. Este hecho es crucial porque muchas personas no logran fabricar acero Bessemer ya que no lo entendieron.

Sin embargo, el acero Bessemer todavía contenía algunas otras impurezas. Robert Forester Mushet tomó el acero Bessemer y oxidó todas las impurezas antes de reintroducir el carbono (y el manganeso). Este método ayudó aún más al acero Bessemer y trae una nueva era de acero de alta velocidad (donde el acero se puede usar en sierra mecánica y brocas).

La fabricación básica de acero con oxígeno mejora los procesos de Bessemer al agregar fundentes básicos como la cal quemada y la dolomita para promover la eliminación de impurezas.

Lo siento … demasiado cansado para entrar en el horno de arco eléctrico

OTRA ALEACIÓN DE ACERO

Aleación simplemente significa que agrega un elemento de aleación particular como el cromo (Cr) en la masa fundida. Escribí un poco sobre acero inoxidable y acero dúplex aquí: la respuesta del usuario de Quora a ¿Quién inventó el acero y por qué? Desplácese hacia abajo hasta que vea acero inoxidable.

Para otro contenido relacionado con el acero inoxidable: Respuesta del usuario de Quora a ¿Cómo verifico el grado del acero inoxidable 304 o 202?

REFERENCIAS: –

[1] Cómo construir un horno de fusión de metal para fundición

[2] Temperatura de llama adiabática

[3] Tecnología temprana de bronce y cobre desde los albores de la historia hasta los primeros tiempos históricos

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