Aceros: Clasificación por Aleación

Según la proporción de las sustancias presentes, los aceros se clasifican en:

• No Aleados: Cuando los porcentajes de los elementos presentes no superan el 1%.
• De Baja Aleación: Cuando algún componente, distinto del carbono, tiene un porcentaje entre el 1% y el 5%.
• De Alta Aleación: Cuando los elementos tienen un porcentaje superior al 5%.

Convertidor Bessemer y Thomas

Consiste en un recipiente metálico basculante de gran tamaño, recubierto por material refractario. El proceso de afino dura entre 15 y 20 minutos y tiene tres fases:

• Llenado: Se inclina el convertidor y se llena de arrabio fundido.
• Soplado: Se sitúa en posición vertical y se inyecta aire a presión por el fondo, que pasa a través de la masa fundida y oxida el carbono.
• Vaciado: Se inicia una vez quemadas las impurezas; se inclina el convertidor y se vierte el acero en las lingoteras.

Ventaja: Se puede detener el proceso cerrando la entrada de aire.

Inconveniente: Requiere arrabio con bajas cantidades de fósforo. Actualmente, ha caído en desuso.

Convertidor LD

También se conoce como horno de oxígeno básico. El afino dura alrededor de una hora y el proceso consta de tres fases:

• Llenado: Se inclina el convertidor y se introduce, primero el arrabio, luego la chatarra de acero y finalmente el fundente, encargado de formar y arrastrar la escoria.
• Afino: Se inyecta oxígeno mediante la lanza refrigerada, lo que provoca la oxidación del carbono. Al mismo tiempo, se elimina el exceso de fósforo, azufre y silicio.
• Vaciado: Se inclina el convertidor para eliminar la escoria y, posteriormente, liberar el acero.

Es el más empleado en la actualidad para aceros comunes de baja aleación.

Fundiciones

• Gris: Contiene silicio y se obtiene por enfriamiento lento.
• Blanca: Contiene manganeso y se obtiene con una velocidad de enfriamiento mayor.

Afino

Proceso para reducir el contenido de carbono, con el fin de obtener un material duro, resistente y tenaz.

Tratamientos Térmicos

• Templado: Calentamiento gradual seguido de un enfriamiento brusco.
• Recocido: Proceso contrario al templado.
• Revenido: Aplicado a aceros previamente templados, con un enfriamiento gradual.

Horno Siemens-Martin

A partir de chatarra, consiste en un gran horno de reverbero. La carga se realiza por la parte superior. En todos los casos, se añade cal para que arrastre la escoria. El proceso de afino quema el combustible hasta que alcanza los 1800 °C. A esta temperatura, las impurezas se oxidan y se eliminan. Cuando se estima que el contenido de carbono es adecuado, se añaden aleantes y se extrae la colada de acero. Puede durar hasta 12 horas.

Inconveniente: Su elevado consumo energético y la baja calidad del producto obtenido.

Hornos Eléctricos

Se trata de procedimientos de afino que proceden del convertidor o del horno Siemens-Martin.

Horno de Arco

Consta de un recipiente de acero recubierto en el interior por ladrillo refractario y provisto de un circuito de refrigeración. La cubierta superior se puede separar para facilitar la carga y está atravesada por dos o tres electrodos de carbono. Cuando el acero ya está cargado, se cierra y se hacen saltar arcos voltaicos, alcanzando una temperatura de hasta 3800 °C.

Colada

Es el acero que se obtiene de cualquiera de los procedimientos anteriores. Para la transformación se utilizan el proceso de vaciado en lingoteras y el de la colada continua.

Instalaciones Siderúrgicas

• Integrales: Disponen de hornos altos.
• No Integrales (Acerías): Parten del arrabio o chatarra.

Aceros Comerciales

Clasificados según la norma UNE, establecida por el Instituto del Hierro y el Acero:

• Aceros de Construcción: Serie F1.
• Aceros Especiales: Serie F2.
• Aceros Inoxidables y Anticorrosión: Serie F3.
• Aceros para Herramientas: Serie F5.

Inconvenientes del Hierro

• Baja conductividad térmica y eléctrica.
• Facilidad de corrosión.
• Punto de fusión elevado.
• Dificultad de mecanizado.

Metales No Férricos

Según su densidad, pueden ser:

• Pesados
• Ligeros
• Ultraligeros

Cobre: Obtención y Propiedades

• Obtención por Vía Húmeda: Se utiliza cuando el contenido de cobre es bajo. Consiste en disolver el material con ácido sulfúrico y recuperar el cobre mediante electrólisis.
• Obtención por Vía Seca: Es la técnica más habitual.

Proceso de Obtención del Cobre por Vía Seca

1. Trituración y Molienda: El material se somete a un proceso de trituración y molienda hasta reducirlo a polvo.
2. Separación por Flotación: Posteriormente, se produce la separación por flotación.
3. Tostación: El mineral húmedo es sometido a un proceso de tostación en un horno, eliminando así el azufre y formando óxidos de hierro y de cobre.
4. Calcinación: A continuación, el óxido de cobre sufre un proceso de calcinación.
5. Formación de Mata Blanca: Los óxidos de hierro se combinan con sílice y forman la escoria, al mismo tiempo que se produce la mata blanca.
6. Reducción: La mata se somete a un proceso de reducción en un convertidor, obteniendo así el cobre bruto, mezclado con algo de óxido de cobre.
7. Afino: Finalmente, se lleva a cabo el proceso de afino en dos fases: la térmica y la electrolítica. De este modo, se obtiene el cobre electrolítico.

Propiedades del Cobre

Metal de color rojizo, relativamente blando, con alta conductividad eléctrica, dúctil y maleable. Su símbolo químico es Cu.

Aleaciones del Cobre

Al ser un metal blando, se alea con aluminio, cinc, estaño y otros metales para mejorar su dureza y resistencia a la tracción.

Tipos de Aleaciones de Cobre

• Bronce de Aluminio: Aumenta la dureza del cobre y es mucho más resistente a la corrosión.
• Latones: Aleaciones de cobre con cinc.
• Bronces: Aleaciones de cobre con estaño o cualquier otro metal, excepto el cinc.

El Aluminio

El único mineral del que es posible extraer aluminio en grandes cantidades es la bauxita, un óxido hidratado de aluminio.

Propiedades del Aluminio

• Color plateado.
• Muy blando.
• Baja densidad.
• Alta conductividad eléctrica.
• Muy dúctil y maleable.
• Presenta una elevada afinidad por el oxígeno, lo que propicia que su superficie se oxide rápidamente.

Inconveniente: Resulta difícil de soldar.

Aplicaciones del Aluminio

Debido a su conductividad relativamente alta, se emplea como sustituto del cobre.

El Plomo

La principal mena de plomo es la galena.

Propiedades del Plomo

• Color gris plateado.
• Muy blando y frágil.
• Densidad elevada.
• Baja conductividad eléctrica y térmica.
• Flexible y maleable.

Aplicaciones del Plomo

Su elevada densidad lo hace opaco a las radiaciones electromagnéticas, por lo que se utiliza como escudo protector.