Metal·lúrgia Essencial: Forja, Emmotllament, Ferro i Acer

Processos de Conformació de Metalls

Per donar forma als metalls, utilitzem diverses tècniques:

• Forja: Consisteix a introduir la massa sòlida de metall calent en dues meitats d'un motlle i, amb compressió, obtenir la forma desitjada.
• Emmotllament: Aquesta tècnica introdueix el metall en fase líquida a l'interior d'un motlle tancat i es desemmotlla un cop s'ha solidificat.

Obtenció de Ferro Colat a l'Alt Forn

L'obtenció de ferro colat es realitza a l'alt forn, una estructura d'acer amb material ceràmic refractari, amb forma de dos troncs de con units pel mig. Per la part superior s'introdueixen les matèries primeres i es treuen els gasos, mentre que per la part inferior s'injecta aire calent a pressió per combustionar el carbó. D'aquest procés es recullen el ferro colat i les escòries.

Matèries Primeres Essencials

• Mineral de Ferro: El ferro oxidat, un cop reduït, esdevé ferro colat. L'oxigen del mineral es combinarà amb el carboni (C) i sortirà com a CO₂, mentre que el silici sortirà com a escòria.
• Carbó de Coc: Obtingut a partir de la destil·lació de l'hulla, és el combustible principal del forn.
• Pedra Calcària (CaCO₃): Combinada amb el silici, forma CaSiO₃, el principal component de l'escòria. Aquesta escòria sura sobre el ferro, permetent-ne l'extracció i l'aprofitament.

Procés i Zones de l'Alt Forn

Per obtenir el ferro colat, hem d'introduir les matèries primeres en capes per la boca del forn. Amb la calor del carbó, el ferro sortirà per un orifici i l'escòria per un altre. El procés es divideix en diverses zones de temperatura:

• Zona de Deshidratació (400ºC)

  S'elimina la humitat de les matèries primeres.

• Zona de Reducció (700ºC)

  El CO produït per la combustió del carbó es combina amb l'oxigen del mineral.

• Zona de Carburació (1200ºC)

  El carboni es combina amb el ferro per formar un aliatge fèrric.

• Zona de Fusió (1800ºC)

  Es produeix la fusió del ferro amb carboni. S'escola en forma líquida com a ferro colat, i la combinació de calcària amb sílice forma l'escòria.

Obtenció d'Acer

L'obtenció d'acer es realitza descarburant el ferro colat, reduint-ne el contingut de carboni amb el convertidor d'oxigen. Aquest és un recipient cilíndric on s'afegeix el ferro colat amb calç i, amb una llança, s'injecta oxigen pur a pressió. Això fa disminuir el contingut de carboni i les impureses. La reacció de CO₂ i CaSiO₃ produeix calor que manté la massa fosa. Un cop s'han assolit les proporcions desitjades de carboni, silici i fòsfor, el metall es cola en uns motlles.

Terminologia Tècnica de Perfils

A continuació, es presenten algunes definicions de termes tècnics relacionats amb perfils:

• G (kg/m) Densitat Lineal: Massa que té el perfil per unitat de llargària.
• A (mm²) Secció del Perfil: Superfície d'un tall transversal.
• A_L (m²/m) Superfície Lineal: Superfície total exterior per unitat de llargària.
• A_g (m²/t) Superfície Total per Tona: Superfície total per tona de material.