Metalurgia del Hierro: Obtención, Clasificación y Propiedades de Aceros y Fundiciones

Clasificación de los Materiales

Los materiales se dividen en dos grandes grupos:

• Metálicos: Su base fundamental está constituida por un metal.
• No Metálicos: Están formados por aquellos en los que un metal no interviene como material fundamental en su composición.

Metales Férricos

Su componente principal es el hierro. Representan más del 90% del consumo total de materiales metálicos, debido a su resistencia y a su bajo coste de obtención.

Obtención del Hierro: El Horno Alto

El horno alto es una instalación compleja cuyo principal objetivo es la obtención del arrabio (hierro con carbono).

Estructura y Componentes del Horno Alto

• Paredes: La pared interior está construida con ladrillo refractario, y la exterior es de acero.
• Tragante (Parte Superior): Se denomina así a la parte superior. Está formada por dos tolvas en forma de campanas que se abren y cierran para evitar el escape de gases durante la introducción de los materiales.
• Vientre (Parte Central): Es la parte más ancha. Debajo de esta se encuentran las toberas, que se encargan de infiltrar el aire necesario para que se produzca la combustión. Aquí se funden el hierro y la escoria.
• Etalaje (Parte Inferior): En esta parte se depositan el hierro y la escoria fundidos. Dado que la escoria es menos densa que el hierro, queda flotando sobre él, protegiendo el hierro de la oxidación.

Proceso de Carga y Reducción

El material se introduce en el interior del horno en capas:

1. Minerales de hierro (sin impurezas).
2. Carbón coque.
3. Material fundente (caliza).

En la cuba, se elimina la humedad del mineral. El monóxido de carbono, producido por la combustión del coque, se encarga de reducir los óxidos de hierro hasta obtener hierro metálico.

Extracción de Productos

• Por la bigotera se extrae la escoria (utilizada habitualmente para abonos).
• Por la piquera sale el hierro fundido, denominado arrabio. Este se vierte en cucharas y se transporta a lingoteras para obtener lingotes.

Hierro Dulce y Fundiciones

Hierro Dulce (Hierro Forjado)

El hierro dulce tiene un contenido de carbono menor al 0,1%. Es un material de color plateado, dúctil y maleable, que admite la forja (por ello se le llama también hierro forjado). Sin embargo, es muy poroso, se oxida con facilidad y se agrieta fácilmente, por lo que se utiliza principalmente para objetos decorativos.

Fundiciones (Arrabio)

Las fundiciones provienen del arrabio y tienen una concentración de carbono de entre el 2% y el 7%. Es un material muy duro, pero su alto contenido de carbono lo hace frágil y quebradizo. No acepta ni la forja ni la soldadura, y es poco dúctil y maleable.

Para obtener un material duro, resistente y tenaz, las fundiciones deben someterse al afino, que consiste en la reducción del contenido de carbono.

Aceros

El acero es una aleación de hierro y carbono, donde el contenido de carbono se encuentra entre el 0,1% y el 2%.

Convertidor de Bessemer y Thomas