Procés de fabricació de l'acer: alt forn, convertidor d'oxigen i forn elèctric

Conceptes Clau en la Metal·lúrgia del Ferro

A continuació, es detallen definicions i processos fonamentals en la producció de metalls ferrosos.

Definicions Bàsiques

• Acer: Aliatge de ferro amb un contingut de carboni entre 0,1 i 1,76 %.
• Foses: Aliatges de ferro amb un contingut de carboni entre 1,76 i 6,67 %.
• Forja: Consisteix a situar una massa sòlida de metall calent entre les dues meitats d’un motlle i aplicar-hi esforços de compressió fins que adopta la seva forma.

El Procés de l'Alt Forn

Estructura de l'Alt Forn

L’alt forn està format per una estructura d’acer recoberta interiorment per material ceràmic refractari. Té forma de dos troncs de con units per la part més ampla i una alçada aproximada de 30 metres.

Matèries Primeres de l'Alt Forn

• Mineral de ferro: Aporta el ferro oxidat que, un cop reduït, permet obtenir el ferro colat. Els gasos (O₂ + C) sortiran per la part superior del forn en estat gasós a causa de les altes temperatures.
• Carbó de coc: Prové de la destil·lació de l’hulla i actua com a combustible per obtenir temperatures elevades, a més d'aportar el carboni necessari per a la reducció del ferro.
• Pedra calcària: Es combina amb el silici del mineral i forma el compost CaSiO₃, principal component de l’escòria. Aquesta escòria s’aprofita per a la fabricació de formigó, entre altres usos.

Procés de l'Alt Forn

Consisteix en la introducció de les matèries primeres en capes successives per la boca superior del forn. La combustió del carbó de coc per a la generació d’altes temperatures s’aconsegueix gràcies a la injecció d’aire calent a la base del forn. Al mateix temps, es va extraient el ferro colat per un forat a la part inferior i l’escòria per un altre forat una mica més elevat.

El Ferro Colat

Composició del Ferro Colat

És un aliatge de ferro i carboni amb un contingut aproximat del 4% de carboni, el 2% de silici i en quantitats menors de fòsfor, sofre i oxigen.

El Convertidor d'Oxigen

Estructura del Convertidor d'Oxigen

Recipient d’acer de forma cilíndrica i de tronc cònic a la part superior, amb un revestiment interior de ceràmica refractària i obert amb una boca de càrrega a la part superior.

Procés del Convertidor d'Oxigen

Comença amb la càrrega del convertidor amb ferro colat en fase líquida. Tot seguit, s’introdueix una llança que injecta oxigen pur a pressió damunt del líquid. El ferro colat es combina amb l’oxigen en una reacció que desprèn calor; el silici i el fòsfor es combinen amb l’oxigen i després amb la calç, i passen a formar part de l’escòria.

El Forn Elèctric

Estructura del Forn Elèctric

Consisteix en un recipient d’acer refrigerat externament per un circuit d’aigua i recobert internament per ceràmica refractària. Aquest recipient es tanca amb una coberta que disposa de tres elèctrodes de grafit als quals se’ls aplica un fort corrent elèctric trifàsic.