Producción de acero: alto horno, convertidor LD y horno de afino

El Alto Horno: Reducción del Mineral de Hierro

El alto horno es una instalación industrial fundamental en la producción de acero. Su función principal es la reducción del mineral de hierro, es decir, la eliminación del oxígeno que se encuentra combinado con el hierro en la mena. Para lograr esto, se utilizan los siguientes materiales:

• Mena de hierro: Es la materia prima principal, que contiene el hierro en forma de óxidos.
• Carbón de coque: Actúa como combustible y agente reductor, proporcionando el calor necesario para la reacción y eliminando el oxígeno de los óxidos de hierro.
• Fundente (cal): Reacciona químicamente con las impurezas presentes en la mena, formando la escoria, un subproducto que se elimina posteriormente.

Dentro del alto horno, el mineral de hierro se funde, dando lugar a dos productos principales en la parte inferior:

• Arrabio: También conocido como "hierro de 1ª fusión" o "hierro colado", contiene entre un 2,6% y un 6,7% de carbono, además de otras impurezas. Se extrae para su posterior conversión en acero o para la fabricación de piezas de fundición.
• Escoria: Flota sobre el arrabio fundido y se aprovecha en la fabricación de cementos, aislantes térmicos, entre otros productos.

El Convertidor LD: Transformación del Arrabio en Acero

El convertidor LD es el equipo utilizado para transformar el arrabio fundido, proveniente del alto horno, en acero fundido. Los metales ferrosos con mayor contenido de carbono presentan menor tenacidad, mayor fragilidad, mayor dureza y poca ductilidad. Dado que el arrabio contiene un exceso de carbono e impurezas, lo que lo hace inadecuado para la mayoría de las aplicaciones al ser frágil y carecer de ductilidad y maleabilidad, es necesario someterlo a procesos de afino en convertidores. La función principal de estos convertidores es aportar oxígeno al arrabio fundido. En la actualidad, los convertidores son de tipo eléctrico.

El proceso en el convertidor LD se desarrolla en las siguientes etapas:

1. Transporte del arrabio en estado líquido.
2. Vertido del arrabio, chatarra y fundente en el convertidor.
3. Inyección de oxígeno: El oxígeno reacciona con el carbono, eliminando CO y CO₂, y con las impurezas, formando óxidos. Estos óxidos, a su vez, reaccionan con el fundente para generar la escoria.
4. Vertido de la escoria.
5. Vertido del acero líquido: Al acero líquido se le pueden añadir otros elementos para obtener aceros aleados, como cromo y níquel.

Hornos Eléctricos de Afino: Obtención de Aceros Especiales

Los hornos eléctricos de afino se consideran equipos "opcionales" y se emplean cuando se busca obtener aceros inoxidables o aceros de calidad extraordinaria con especificaciones muy exigentes. Después de pasar por estos elementos, que incluyen el alto horno, el convertidor y, opcionalmente, el horno de afino, se obtiene acero líquido.

Producción de Fundición en Horno de Cubilote

En el proceso de producción, el arrabio vertido sobre lingotes se utiliza para la fabricación de fundiciones. Estos lingotes de arrabio, al solidificarse, son llevados a un horno de 2ª fusión, comúnmente un horno de cubilote, donde se eliminan impurezas, pero no el carbono. Como resultado, se obtiene una aleación fundida con un porcentaje de carbono superior al de los aceros estándar.