Procesos Metalúrgicos Esenciales: Refractarios, Siderurgia y Fabricación de Acero

Materiales Refractarios: Propiedades y Tipos

Se conoce como material refractario a aquellos cuyas propiedades le permiten soportar temperaturas muy elevadas. Deben soportar altas temperaturas sin variar sus condiciones internas. Esta condición permite que los refractarios sean utilizados en todo tipo de hornos. Las propiedades más importantes de los refractarios incluyen su resistencia a altas temperaturas y al desgaste.

Clasificación de los Materiales Refractarios

• Ácidos: Incluyen en este grupo los refractarios de sílice y aluminio.
• Básicos: Están basados en el óxido de magnesio. El óxido de magnesio tiene un alto punto de fusión y buena refractariedad, razones por las que se lo encuentra en los procesos de fabricación del acero.
• Neutros: Generalmente utilizados como separadores entre los refractarios ácidos y los básicos.
• Refractarios Especiales: El grafito, utilizado en muchas aplicaciones refractarias, es particularmente empleado cuando no hay oxígeno fácilmente disponible.

Siderurgia: Producción de Hierro y Acero

La siderurgia es la tecnología relacionada con la producción del hierro y sus aleaciones, las cuales constituyen los diferentes tipos de aceros y fundiciones. El acero es una aleación de hierro y carbono. Los distintos tipos de aceros contienen hasta un 2,25% de carbono. Para fabricar aleaciones de hierro se emplean tipos especiales de aleaciones denominadas ferroaleaciones.

Producción de Arrabio en Alto Horno

Para transformar el mineral de hierro en arrabio, hay que eliminar sus impurezas. Esto se logra en un alto horno forzando el paso de aire extremadamente caliente a través de una mezcla de mineral, coque y caliza. El coque se quema como combustible para calentar el horno; al arder, libera monóxido de carbono (CO), el cual se combina con los óxidos del mineral de hierro, reduciéndolos a hierro metálico.

La caliza de la carga se emplea como fundente. Este material se combina con la sílice para formar silicato de calcio. Sin la presencia de la caliza, se formaría silicato de hierro, lo que resultaría en una pérdida de hierro. El silicato de calcio, más otras impurezas, dan lugar a la formación de escorias que, por tener menor densidad que el hierro fundido, flotan sobre este.

El aire que se inyecta en el alto horno se calienta a 900 ºC. La operación de sangrado del horno consiste en retirar un tapón de arcilla, dejando escurrir el metal fundido a través de un canal hasta un depósito. Cualquier escoria que salga del horno junto con el arrabio se elimina antes de que este llegue al recipiente de almacenamiento.

Laminación en Caliente del Acero

El laminado en caliente comienza a partir de planchas de acero provenientes de la colada continua de planchones, que son recalentados en hornos al inicio de la laminación. El acero pasa a través de rodillos que lo van aplastando progresivamente hasta llegar al espesor deseado. El material así obtenido se enrolla en bobinas y se transporta a otros sectores para su posterior procesamiento.

Los procesos modernos de fabricación requieren gran cantidad de chapas de acero. Los trenes de laminación continua producen láminas de hasta 1,6 metros de ancho. Las planchas de acero, cuyo espesor varía de 180 a 200 mm, pasan a través de rodillos que reducen progresivamente el espesor, pudiendo llegar hasta 0,1 cm. Las bobinas de chapas terminadas se colocan en una cinta transportadora para pasar al siguiente proceso.

Producción de Acero

El acero puede obtenerse a partir de dos materias primas: el arrabio, que se obtiene a través del alto horno, y las chatarras férricas. La calidad de la chatarra depende de factores como su facilidad para ser cargada en el horno y su composición.

La obtención del acero implica la eliminación de impurezas presentes en el arrabio y/o en la chatarra, manteniéndolas dentro de límites admisibles según las especificaciones del tipo de acero deseado. Las reacciones químicas que se producen durante el proceso de fabricación de acero requieren temperaturas superiores a 1000 ºC para poder eliminar las sustancias perjudiciales.