El primer paso para lograr la transformación masiva del arrabio en acero lo dio el inglés Henry Bessemer en 1856. La idea de Bessemer era simple: eliminar las impurezas del arrabio líquido y reducir su contenido de carbono mediante la inyección de aire en un "convertidor" de arrabio en acero. Se trata de una especie de crisol, como el que muestra en la figura 19, donde se inyecta aire soplado desde la parte inferior, que a su paso a través del arrabio líquido logra la oxidación de carbono. Así, el contenido de carbono se reduce al 4 o 5% a alrededor de un 0.5 % . Además el oxígeno reacciona con las impurezas del arrabio produciendo escoria que sube y flota en la superficie del acero líquido. Como la combinación del oxígeno con el carbono del arrabio es una combustión que genera calor; Bessemer acertadamente sostenía que su proceso estaba exento de costos por energía. Como se muestra en la figura del diseño original[1].
Convertidor de arrabio en acero inventado por Henry Bessemer. Un flujo de aire se inyecta por la parte inferior del horno para que elimine gran parte del carbono y otras impurezas del arrabio por oxidación. Este diseño fracasó inicialmente porque el refractario que cubría las paredes del horno era de tipo "ácido".
Bessemer logró convencer a los grandes señores del hierro de la época victoriana para que aplicaran industrialmente los procedimientos que él había desarrollado a escala de laboratorio. Se invirtieron enormes recursos en el proyecto, cuyo resultado fue un escandaloso fracaso. Bessemer fue obligado a reponer el dinero a los industriales y se hundió en el mayor descrédito. Pero Bessemer no se dio por vencido. Le costó mucho darse cuenta de que el arrabio que él había empleado en sus experimentos de laboratorio era distinto al que explotaban industrialmente los fundidores ingleses. Por alguna razón, Bessemer había empleado un arrabio de bajo contenido de fósforo que contrastaba con el arrabio obtenido de muchos minerales nativos de Inglaterra y Europa que eran muy ricos en este elemento.
La pared del convertidor de Bessemer estaba recubierta con ladrillos refractarios ricos en óxido de silicio: sílice. En la jerga de los refractarios a éstos se les llama "ácidos" para distinguirlos de los óxidos metálicos, que se denominan "básicos". La triste experiencia del primer intento de Bessemer sirvió para demostrar que los refractarios ácidos entorpecen la eliminación del fósforo del arrabio. Más tarde Thomas y Gilchrist, también ingleses, probaron que el convertidor de Bessemer transformaba exitosamente el arrabio en acero si la pared del horno se recubría con refractarios "básicos", de óxido de magnesio por ejemplo. Para quitar el fósforo y el sílice del arrabio, añadieron trozos de piedra caliza que reacciona con ambos para producir compuestos que flotan en la escoria. Esto no se podía hacer en el convertidor "ácido" de Bessemer porque la piedra caliza podría reaccionar con los ladrillos de sílica de sus paredes.
Los hornos Siemens-Martin pertenecen al tipo de hornos de reverbero y se caracterizan por tener un sistema recuperador de calor que permite que el aire y los gases empleados por la combustión sean precalentados . La fabricación del acero Siemens-Martin esta basada en los principios siguientes:
1- Se transforma el arrabio en acero por dilución añadiendo al arrabio líquido productos menos carburados para que disminuya el contenido de carbono del conjunto. La adición es de chatarra de acero. Este proceso se denomina de arrabio y chatarra.
2- Se produce una oxidación del "C" añadiendo arrabio líquido, óxidos de Hierro. La mayor parte del oxígeno necesario para la descarburación procede del mineral y el resto de la atmósfera del horno. El proceso se llama arrabio y mineral.
Funcionamiento del horno Siemens-Martin: el gas combustible procedente del alto horno o de gasógenos se envía por la válvula sobre los emparrillados de ladrillo y entra en el laboratorio por el canal.
El aire comburente es enviado por la válvula sobre los emparrillados de ladrillos y se desemboca recalentando en el horno por el conducto, la llama pasa por la superficie del baño y los humos salen por los canales, alcanzando los emparrillados de los recuperadores, escapando por la chimenea por el fuego de las válvulas.
Periódicamente se invierte el sentido de la corriente gaseosa girando 90o las válvulas. El tiempo que transcurre entre 2 inversiones es variable; al principio del afino es de 30 minutos y al final de la operación, de 15 minutos. Las inversiones son tan frecuentes para evitar la fusión de los conductos y la bóveda cuando alcanzan la temperatura máxima de 1600o C. Espesor del baño 40 a 50 cm. El procedimiento dura de 6 a 9 horas. Al terminar el procedimiento se pincha el agujero de colada para poder vaciar el acero líquido a cucharas y después a lingoteras.
Fuente: http://www.monografias.com/
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