Acero: Propiedades Clave, Métodos de Fabricación y Evolución Industrial
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El Acero: Fundamentos, Propiedades y Producción
El hierro es el elemento metálico de mayor uso en el mundo; sin embargo, no se le utiliza químicamente puro, sino aleado con el carbono para obtener el acero.
El mineral de hierro se encuentra como:
¿Qué es el Acero?
El acero no es un metal, químicamente hablando, sino una aleación entre un metal (el hierro) y un metaloide (el carbono). Esta aleación conserva las características metálicas del hierro, pero con propiedades notablemente mejoradas gracias a la adición del carbono y de otros elementos metálicos y no metálicos. Los átomos, como el átomo de hidrógeno, poseen un electrón girando alrededor de su núcleo, constituido por un protón.
Fabricación del Acero: Un Recorrido Histórico y Tecnológico
El arrabio es el producto obtenido por la reducción y la fusión del mineral de hierro en el alto horno con la ayuda del coque. Su contenido de carbono varía entre 3% y 4%, lo que lo hace duro y quebradizo.
Hasta mediados del siglo XIX, el contenido de carbono del arrabio se disminuía mediante procesos primitivos como el horno de pudelado o el horno de crisol para producir acero.
Con la Revolución Industrial del siglo XIX, los métodos para reducir el carbono del arrabio se fueron mejorando, logrando mayor rapidez y volumen de producción. Los métodos que tuvieron mayor éxito se describen a continuación:
El Convertidor Bessemer: Una Revolución en la Producción de Acero
En Inglaterra, en el año 1850, Henry Bessemer, un ingeniero inglés, revolucionó un viejo procedimiento. Logró producir acero, el metal más codiciado por sus múltiples usos, mediante la insuflación de aire frío a la masa de hierro en estado líquido. A este invento extraordinario lo denominó Convertidor, ya que el arrabio se convertía en acero.
La primera aplicación comercial del Convertidor Bessemer en Estados Unidos ocurrió en 1860. A partir de entonces, toda la industria se revolucionó rápidamente, y la producción, que era de 42 mil toneladas en 1871, pasó a 10 millones en 1910.
Evolución de los Convertidores de Acero
Inicialmente, los convertidores de acero eran insuflados con aire (como los hornos tipo Bessemer, Thomas y Siemens Martin). Sin embargo, en 1948, en la ciudad de Linz, Austria, se comenzó a utilizar el horno L.D., con inyección de oxígeno, que es el más utilizado hasta nuestros días.
El Horno Eléctrico: Una Alternativa Moderna
Por otro lado, desde el año 1878, se realizaron esfuerzos para desarrollar un horno eléctrico para producir acero. Se superaron problemas como la necesidad de energía eléctrica suficiente y la fabricación de electrodos que pudieran soportar la carga requerida para fundir el metal. Como resultado, en 1890, se puso en operación el primer horno eléctrico: el Horno Heroult.
La Vía del Alto Horno y el Proceso de Aceración
Los primeros procesos de aceración desarrollados y los primeros hornos eléctricos se enumeran a continuación. La mayoría de ellos operaron durante todo el siglo XX.
Flujo Esquemático de la Fabricación del Acero
