Propiedades y Procesos de Fabricación del Acero y la Fundición

Propiedades de los Materiales

• Físicas: Densidad, térmicas (conductividad térmica, temperatura de fusión, temperatura de ebullición, coeficiente de dilatación), propiedades eléctricas, ópticas (paso de luz) y magnéticas (diamagnéticas: se oponen a los campos magnéticos).
• Mecánicas: Dureza (capacidad de resistencia), elasticidad, plasticidad, maleabilidad, ductilidad, tenacidad, resiliencia y fragilidad.
• Esfuerzos: Tracción (un cuerpo está sometido a estiramiento), compresión, flexión, torsión, cortadura y pandeo.

El Acero: Aleación de Hierro y Carbono

El acero es una aleación de Fe y C. Se clasifica en:

• Ordinarios: Fe + C. Son dúctiles, maleables y fáciles de soldar (tornillos, herramientas).
• Aleados:
  • Acero inoxidable: Cr + Ni (cuberterías, baterías).
  • Acero al manganeso: Mayor resistencia al desgaste (maquinaria industrial).
  • Acero al silicio: Más elástico (muelles, amortiguadores).
  • Hojalata: Acero + Sn (latas de conservas).

Procesos de Obtención del Acero

• Convertidor LD: El arrabio líquido se transporta mediante torpedos y se vacía en un recipiente (cuchara) que lo vierte en el convertidor junto con el fundente y la piedra caliza, que reacciona con las impurezas formando la escoria. En el convertidor se inyecta aire a presión a través de la lanza; después se retira la escoria y se añaden las ferroaleaciones.
• Horno eléctrico: Convierte la chatarra en acero de gran calidad. Se introduce la chatarra en el horno con el fundente. Mediante tres electrodos (cilindros de grafito) saltan arcos eléctricos formando temperaturas superiores a 3000 °C. Luego se extrae la escoria, se añaden las ferroaleaciones y, por último, se vierte en la cuchara para llevarla a la zona de colada.

Colada y Laminado

• Colada de acero: El acero líquido se vierte en moldes con la forma deseada.
  • Sobre lingoteras: Se solidifica en el interior de lingotes (para demanda baja).
  • Colada continua: Más moderno y económico; el acero se vierte en un molde sin tapa con forma de curva y se dirige a los trenes de laminado.
• Tren de laminado: Consiste en hacer pasar el acero entre dos rodillos que giran a igual velocidad en sentido contrario para disminuir su sección y aumentar su largura (en caliente a 1000 °C o en frío a temperatura ambiente).

Formas comerciales del acero

• Hilo, alambre, varillas.
• Chapas: finas, medianas y gruesas.
• Barras: flejes, pletina, cuadrada, circular.
• Perfiles.

La Fundición

Es una aleación de Fe + C. Es más barata que el acero y de más sencilla mecanización, aunque menos resistente. Se clasifica según el porcentaje de carbono en: blanca, gris y atruchada.

Proceso de obtención

El arrabio de un alto horno se lleva mediante torpedos y se introduce en un horno cubilote, cargado en capas alternas de arrabio, carbón de coque y piedra caliza. Después se inyecta aire caliente; el metal fundido se queda en el crisol, se recoge con una cuchara y se vierte en los moldes. Por otro orificio superior se recoge la escoria.