El arrabio , también conocido como hierro bruto , es un producto intermedio de la industria del hierro en la producción de acero que se obtiene mediante la fundición del mineral de hierro en un alto horno . El arrabio tiene un contenido de carbono muy alto , típicamente 3.8-4.7%, [1] junto con sílice y otros componentes de la escoria , lo que lo hace muy quebradizo y no es útil directamente como material excepto para aplicaciones limitadas. [2]
La forma tradicional de los moldes utilizados para arrabio lingotes es una estructura de ramificación formado en arena , con muchos lingotes individuales en ángulo recto [3] a un canal central o "corredor", se asemeja a una camada de lechones siendo atendido por una cerda . Cuando el metal se enfrió y endureció, los lingotes más pequeños (los "cerdos") simplemente se rompieron del corredor (la "cerda"), de ahí el nombre de "arrabio". [4] Como el arrabio está destinado a la refundición, el tamaño desigual de los lingotes y la inclusión de pequeñas cantidades de arena causaron solo problemas insignificantes considerando la facilidad de fundición y manipulación.
Historia
La fundición y producción de hierro forjado era conocida en la antigua Europa y el Medio Oriente, pero se producía en bloomeries por reducción directa. El arrabio no se producía en Europa antes de la Edad Media . Los chinos fabricaban arrabio durante la última dinastía Zhou (que terminó en el 256 a. C.). [5] Los hornos como Lapphyttan en Suecia pueden remontarse al siglo XII; y algunos en Mark (hoy parte de Westfalia , Alemania) hasta el 13. [6] Queda por establecer si estos desarrollos del norte de Europa derivan de los chinos. Wagner [7] ha postulado un posible vínculo a través de los contactos persas con China a lo largo de la Ruta de la Seda y los contactos vikingos con Persia, [5] pero existe una brecha cronológica entre el período vikingo y Lapphyttan.
La transición de fase del hierro a líquido en el horno fue un fenómeno evitado , ya que la descarburación del arrabio en acero fue un proceso extremadamente tedioso utilizando tecnología medieval.
Usos
Tradicionalmente, el arrabio se trabajaba en hierro forjado en forjas de gala , luego en hornos de charco y, más recientemente, en acero . [8] En estos procesos, el arrabio se funde y una fuerte corriente de aire se dirige sobre él mientras se agita o agita. Esto hace que las impurezas disueltas (como el silicio) se oxiden por completo. Un producto intermedio de la formación de charcos se conoce como arrabio refinado , metal más fino o hierro refinado . [9]
El arrabio también se puede utilizar para producir hierro gris . Esto se logra volviendo a fundir arrabio, a menudo junto con cantidades sustanciales de acero y chatarra , eliminando contaminantes indeseables, agregando aleaciones y ajustando el contenido de carbono. Algunos grados de arrabio son adecuados para producir hierro dúctil . Estos son hierros de cerdo de alta pureza y, dependiendo del grado de hierro dúctil que se produzca, estos hierros de cerdo pueden ser bajos en silicio, manganeso, azufre y fósforo. Estos tipos de arrabio se utilizan para diluir todos los elementos (excepto el carbono) en una carga de hierro dúctil que puede ser perjudicial para el proceso de hierro dúctil.
Usos modernos
Hasta hace poco, el arrabio se vertía típicamente directamente del fondo del alto horno a través de una artesa en un carro cuchara para transferirlo a la acería en forma mayoritariamente líquida; en este estado, el arrabio se denominó metal caliente . A continuación, el metal caliente se vertió en una producción de acero recipiente al acero productos, típicamente un horno de arco eléctrico , hornos de inducción o horno de oxígeno básico , donde el exceso de carbono se quema y la aleación de composición controlada. Los procesos anteriores para esto incluían la forja de adornos , el horno de encharcamiento , el proceso Bessemer y el horno de hogar abierto .
Las acerías modernas y las plantas de hierro de reducción directa transfieren el hierro fundido a una cuchara para su uso inmediato en los hornos de fabricación de acero o lo vierten en cerdos en una máquina de fundición de cerdos para su reutilización o reventa. Las modernas máquinas de colado de cerdos producen cerdos de palo, que se rompen en lechones más pequeños de 4 a 10 kg al momento del alta.
Referencias
- ^ Campamento, James McIntyre; Francis, Charles Blaine (1920). La fabricación, conformación y tratamiento del acero (2ª ed.). Pittsburgh: Carnegie Steel Co. págs. 174 . OCLC 2566055 .
- ^ SAMUEL THOMAS (septiembre de 1899). "REMINISCENCIAS DE LA PRIMERA INDUSTRIA DEL HIERRO-ANTRACITA" . TRANSACCIONES DEL AMERICAN INSTITUTE OF MINING ENGINEERS (reimpresión de TheHopkinThomasProject.com) . Archivado desde el original el 14 de marzo de 2014 . Consultado el 5 de diciembre de 2016 .
- ^ Glosario de términos metalúrgicos . Prensa industrial . 2003. p. 297. ISBN 9780831131289. Archivado desde el original el 24 de febrero de 2017.
- ^ Fabricación, conformación y tratamiento del acero: volumen de fabricación de hierro (PDF) . Fundación Acero AISE. 1999. p. 18. Archivado desde el original (PDF) el 4 de marzo de 2016.
- ^ a b Wagner, Donald. Hierro y acero en la antigua China . Leiden 1996: Brill Publishers
- ^ Varios artículos en La importancia de la fabricación de hierro: innovación técnica y cambio social: artículos presentados en la Conferencia de Norberg, mayo de 1995 ed. Gert Magnusson (Jernkontorets Berghistoriska Utskott H58, 1995), 143-179.
- ^ https://www.persee.fr/doc/befeo_0336-1519_1995_num_82_1_2347
- ^ RF Tylecote, Una historia de la metalurgia (2ª edición, Instituto de Materiales, Londres, 1992).
- ^ Rajput, RK (2000). Materiales de ingeniería . S. Chand. pag. 223. ISBN 81-219-1960-6.