Materiales metálicos: Generalidades acerca de los metales: Todos los metales, excepto el mercurio poseen unas características comunes derivadas de su estructura interna. Las características son: -Elevada conductividad térmica y eléctrica. -Considerable resistencia mecánica. -Gran plasticidad; es decir, considerable capacidad de deformación antes de la rotura. -Elevada maleabilidad. -Carácter reciclable. Estructura cristalina: Los cuerpos sólidos se pueden presentar en dos estados: Cristalino. Cuando están constituidos por átomos perfectamente ordenados en el espacio. Como los metales, los materiales cerámicos y algunos polímeros. Amorfo. Cuando solamente presentan una ordenación espacial a corta distancia. Es el caso de los vidrios y de los polímeros vítreos. La estructura espacial de un sólido cristalino se construye a partir de una celda unidad. La repetición de las celdas en el espacio da lugar a las llamadas redes cristalinas simples. También existe la posibilidad de situar átomos en los centros de las celdas o de las caras. Los metales de interés industrial tienen tres tipos de redes: Cúbica centrada en el cuerpo, cúbica centrada en las caras y hexagonal compacta. Soluciones sólidas: En los tres tipos de redes cristalinas frecuentes en los metales existen una serie de huecos en los que se pueden introducir átomos extraños a la red, originándose de esta forma las llamadas soluciones sólidas de inserción. También se pueden formar otro tipo de soluciones sólidas, llamadas de sustitución, en las que los átomos extraños desplazan a los originales de sus posiciones. Ambos tipos de soluciones no son más que aleaciones de dos metales. Defectos en la red cristalina: Existen diferentes tipos de defectos: Imperfecciones puntuales. Debidas a átomos del mismo o de otro metal situados en un punto que no pertenece a la red, o a lugares vacantes que son puntos de la red vacíos. Imperfecciones lineales, que disminuyen la resistencia mecánica de los metales. Estas imperfecciones son las causantes de la deformación plástica en los metales. Imperfecciones superficiales. La estructura de un material cristalino es una red tridimensional homogénea ordenada, la de un metal o aleación está compuesta por múltiples zonas ordenadas, dispuestas de tal forma que sus ejes cristalográficos respectivos no coinciden entre sí. A estas zonas se las denomina granos, y a la zona límite entre dos de ellos se la como como junta de grano. La formación de granos se produce durante el proceso de solidificación. La forma de los granos en un metal es habitualmente equiáxica; es decir, no existe ninguna dimensión que prevalezca sobre las demás. La orientación de los granos es aleatoria, originándose de esta manera los materiales isótropos. En ocasiones, debido a procesos de deformación plástica se observa en los granos una orientación preferente que da lugar a un material anisótropo. Mecanismos de endurecimiento en metales: El creciente desarrollo tecnológico exige materiales cada vez más duros y resistentes. Para lograr este objetivo se siguen una serie de procedimientos: Endurecimiento por deformación en frío. La deformación plástica origina un endurecimiento. Éste, viene acompañado de una fragilidad y, por eso, se somete el material posteriormente a un tratamiento térmico, denominado recocido, con objeto de devolverle su plasticidad. Endurecimiento por afino de grano: Cuanto menor sea el tamaño medio del grano, mayor será el límite elástico del material. Endurecimiento por solución sólida: Las soluciones sólidas, tanto de sustitución como de inserción, provocan un aumento en la dureza del metal. Este endurecimiento se explica por la deformación mecánica que se produce al no coincidir exactamente los tamaños de los átomos de disolvente y de soluto en las soluciones de sustitución o a causa del pequeño tamaño de los huecos intersticiales en las soluciones solidas de inserción. Tratamientos de los metales para mejorar sus propiedades: Los metales se pueden someter a una serie de tratamientos parpa potenciar sus propiedades. Existen cuatro clases: Tratamientos térmicos. El metal es sometido a procesos térmicos en los que no varía su composición química, aunque sí su estructura. Tratamientos termoquímicos. Los metales se someten a enfriamientos y
calentamientos, pero además se modifica la composición química de su superficie exterior. Tratamientos mecánicos. Se mejoran las características de los metales mediante deformación mecánica, con o sin calor. Tratamientos superficiales. Se mejora la superficie de los metales sin variar su composición química másica. En estos tratamientos, a diferencia de los termoquímicos, no es necesario llevar a cabo calentamiento alguno. Los tratamientos no deben alterar de forma notable la composición química del metal pues, en caso contrario, no sería un tratamiento, sino otro tipo de proceso. Tratamientos térmicos: Los tratamientos térmicos son operaciones de calentamiento y enfriamiento de los metales que tiene por objeto modificar su estructura cristalina. la composición química permanece inalterada. Existen tres tratamientos: Recocido. El metal se calienta durante cierto tiempo a una temperatura determinada y, a continuación, se enfría lentamente. De esta manera se consigue una mayor plasticidad para que puede ser trabajado con facilidad. La temperatura y la duración de este tratamiento dependerán del grado de plasticidad que se quiera comunicar al metal, así como del grado de tensiones internas iniciales existentes en él. Temple. Consiste en el calentamiento del metal, segundo de un posterior enfriamiento realizado de forma brusca. Con esto se consigue obtener un metal muy duro y resistente mecánicamente, con su estructura cristalina deformada. El endurecimiento adquirido por medio del temple se puede comparar al que se consigue por deformación en frío. Revenido. Se aplica exclusivamente a los metales templados, pudiendo considerarse como un tratamiento complementario del temple. Con ello se pretende mejorar la tenacidad del metal templado, a costa de disminuir ligeramente la dureza. Tratamientos termoquímicos: Los tratamientos termoquímicos consisten en operaciones de calentamiento y enfriamiento de los metales, completadas con la aportación de otros elementos en la superficie de las piezas. Los más relevantes son: Cementación. Consiste en la adicción de carbono a la superficie de un acero que presente un bajo contenido en este elemento. Se obtiene así una dureza superficial muy elevada. Nitruración. Es un proceso de endurecimiento del acero por absorción de nitrógeno a una temperatura determinada. Además, proporciona una buena resistencia a la corrosión. Se utiliza para endurecer piezas de maquinaria y también, herramientas. Cianuración. Es un tratamiento intermedio entre los dos anteriores. Se utiliza no solamente en aceros con bajo contenido en carbono sino también en aquéllos cuyo contenido en carbono sea medio o alto, cuando se pretende que adquieran buena resistencia. Carbonitruración. Consigue aumentar la dureza de los aceros mediante la absorción simultánea de carbono y nitrógeno a una temperatura determinada, igual que la cianuración. La diferencia con la cianuración radica en que la carbonitruración se realiza mediante gases, y el otro tratamiento por medio de baños. Se emplea en piezas de gran espesor. Sulfinización. Mediante la inmersión del metal en un baño especial se consigue incorporarle una capa de carbono, nitrógeno y, sobre todo, azufre. Con este tratamiento se aumenta considerablemente la resistencia la degaste de los metales, a la vez que se disminuye su coeficiente de rozamiento. Tratamientos mecánicos. Los tratamientos mecánicos mejoran las características de los metales por deformación mecánica, con o sin calor. Existen los siguientes tratamientos mecánicos: Tratamientos mecánicos en caliente, también denominado forja. Consisten en calentar un metal a una temperatura determinada para, luego, deformarlo golpeándolo fuertemente. Con esto se afina el tamaño del grano y se eliminan del material sopladuras y cavidades interiores, con lo que se mejora su estructura interna. Tratamientos mecánicos en frío. Consisten en deformar el metal a la temperatura ambiente, golpeándolo o sometiéndolo a trefilado o laminación. Estos tratamientos incrementan la dureza y la resistencia mecánica del metal y, también, acarrean una disminución en su plasticidad. Tratamientos superficiales: Los tratamientos superficiales más utilizados son: Metalización. Se proyecta un metal fundido, pulverizándolo
sobre la superficie de otro. Con esto se consigue comunicar a la superficie de un metal las características de otro diferente. Cromado. Se deposita cromo electrolíticamente sobre el metal; de esta manera se disminuye su coeficiente de rozamiento y se aumenta su resistencia al desgaste. Metales ferrosos: Los metales ferrosos son los que contienen, como elemento base, el hierro. El hierro es un metal químicamente activo (se combina con halógenos, azufre, fósforo, carbono y silicio). Expuesto al aire se corroe, formando orín. Existen cuatro variedades alotrópicas del hierro, estables en determinados intervalos de temperatura, y que condicionan sus propiedades. El hierro industrialmente puro tiene aplicaciones muy limitadas, a causa de sus bajas propiedades mecánicas. Por ello, se utiliza más frecuentemente aleado con carbono. Los metales ferrosos son los más utilizados a nivel industrial. Tipos de metales ferrosos: El hierro industrialmente puro carece de buenas propiedades mecánicas; por ello, se utiliza aleado con carbono, o con carbono y otros metales. Se distinguen los siguiente productos férreos industriales: Hierro industrial. Cuando el contenido en carbono es menor del 0,03%. Acero. Su contenido de carbono está comprendido entre el 0,03 y el 1,67%. Fundición. Su contenido en carbono está comprendido ente el 1,67 y el 6,67%. Las aleaciones con un contenido en carbono mayor del 5% carecen de interés industrial, ya que son extremadamente frágiles. Hierro industrial: El hierro con un contenido en carbono bajo posee unas características mecánicas inadecuadas y, por ello, apenas se emplea industrialmente. Acero: Cuanto mayor sea el contenido en carbono de un acero, mayores serán su dureza y su resistencia a la tracción, pero su ductilidad disminuirá y se incrementará su fragilidad. Los aceros presentan las siguientes propiedades: -Son dúctiles y maleables. -Su resistencia mecánica, dureza y fragilidad se incrementan con el contenido de carbono. Debido a esto, los aceros se pueden clasificar en: extradulces, muy dulces, dulces, semidulces, semiduros, duros, muy duros y extraduros. -La soldabilidad disminuye con el porcentaje de carbono. -Se oxidan fácilmente (salvo los aceros inoxidables). El acero se puede obtener añadiendo carbono al hierro, aunque industrialmente se procede de manera inversa. Además de hierro y carbono, los aceros presentan otros elementos que modifican sus propiedades como: –Acero al carbono. Son aquéllos cuyo contenido en otros elementos no supera los porcentajes indicados. –Aceros aleados. Superan algunos de esos límites. Estos elementos comunican al acero una serie de propiedades: Azufre. Confiere una gran fragilidad a los aceros. Su efecto es perjudicial. Cobalto. Aumenta la dureza del acero en caliente y su resistencia a la corrosión, a la oxidación y al desgaste. Los aceros con cobalto poseen unas propiedades magnéticas más acusadas. Cromo. Aumenta también la dureza, la resistencia a la corrosión y la tenacidad del acero. Los aceros inoxidables están constituidos por acero aleado con cromo. Manganeso. Hace más factible el proceso del temple e incrementa la dureza de los aceros templados. Contrarresta las acciones negativas del azufre. Molibdeno. Es el elemento más eficaz para incrementar la dureza de los aceros. Aumenta también su resistencia en caliente y al desgaste. Níquel. Al igual que el cromo, constituye un componente fundamental del acero inoxidable y aumenta su resistencia a la tracción. Plomo. Favorece el mecanizado del acero por procedimientos de arranque de viruta, puesto que el plomo hace de lubricante. No se debe sobrepasar el 05% de plomo pues, en caso contrario, se dificultaría la posibilidad de templado del acero y se disminuiría su tenacidad en caliente. Silicio. Elimina el exceso de oxígeno en los aceros y les comunica una gran elasticidad. Vanadio. Elimina el oxígeno, al igual que el silicio. Proporciona al acero una buena resistencia a la fatiga y a la tracción. Wolframio. Le confiere una gran dureza a todas las temperaturas. Con porcentajes elevados se obtienen los llamados aceros rápidos, utilizados para construir herramientas de corte. Fundiciones: Se denomina fundición a la aleación de carbono y hierro con un contenido entre el 1,67 y el 6,67% de carbono. Las fundiciones son fácilmente fusibles, y generalmente se utilizan
para la obtención de piezas por moldeo en moldes de arena o metálicos. Su densidad es menor que la del acero, y su punto de fusión oscila entre 1050 y 1300ºC. En general, no son dúctiles ni maleables; tampoco se pueden forjar ni soldar con facilidad. Las fundiciones presentan las siguientes ventajas: Su fabricación es más sencilla que la del acero, ya que su punto de fusión es más bajo y, por lo tanto, la mecanización resulta más fácil. Poseen características mecánicas aceptables: resistencia a la tracción, buena resistencia al desgaste, mayor resistencia a la oxidación… Las piezas de fundición son más baratas que las de acero. Las fundiciones pueden clasificarse en: Fundiciones ordinarias. Son aquéllas que únicamente contienen hierro, carbono y pequeñas cantidades de silicio, manganeso, azufre y fósforo. En su fabricación no se emplea ninguna técnica especial. Según el aspecto que presentan las superficies de fractura, pueden ser: Fundiciones blancas. El carbono está combinado con el hierro en forma de cementita. La presencia de este componente confiere al material gran dureza y fragilidad, a la vez que una tenacidad muy pequeña. Son muy difíciles de mecanizar y carecen prácticamente de interés industrial. Fundiciones grises. Estas fundiciones son menos duras que las blancas, pero más tenaces. Se mecanizan fácilmente y tienen una elevada resistencia a la corrosión y al desgaste. Las fundiciones grises pueden ser: ferríticas, grises ordinarias y perlíticas, según el porcentaje de carbono presente en forma de grafito. Fundiciones atruchadas. Sus características son intermedias entre las fundiciones blancas y las grises, reciben este nombre a causa del color que presentan en las superficies de fractura, parecido al de las truchas. Fundiciones aleadas. Son aquéllas que contienen níquel, cromo silicio, aluminio, molibdeno, titanio, vanadio y otros elementos en cantidades suficientes para modificar las características de las fundiciones ordinarias. Cuando la fundición contiene menos de un 5% de estos elementos se denomina fundición de baja aleación; si contiene más de un 5% recibe el nombre de fundición de alta aleación. Fundiciones especiales. Se obtiene a partir de las ordinarias mediante determinados tratamientos o con la adición de algún elemento químico. Existen tres tipos de fundiciones especiales: Fundiciones maleables. Se obtienen a partir de las fundiciones blancas, después de someterlas a maleabilización. Se caracterizan por poseer una tenacidad y resistencia a la tracción mayores que las fundiciones blancas. Son fáciles de moldear y ofrecen una elevada resistencia a la corrosión y al desgaste. Fundiciones de grafito esferoidal. Son fundiciones especiales que se obtienen añadiendo manganeso a las fundiciones ordinarias. En ellas el grafito, que estaba dispuesto en láminas, pasa a tener forma esferoidal. El resultado de este cambio en la forma del grafito es un incremento de la resistencia a la tracción. Fundiciones de grafito difuso. Se obtienen a partir de las fundiciones blancas mediante una serie de tratamientos especiales que se difunden el grafito en forma de pequeños nódulos. Con este tratamiento se consigue mejorar sus propiedades. Proceso siderúrgico: Se conoce con el nombre de proceso siderúrgico al conjunto de operaciones que es preciso realizar para llegar a obtener un metal férreo de unas determinadas características. El proceso siderúrgico abarca desde la extracción del mineral de hierro en las minas hasta la fabricación final de un producto comercial. Obtención del mineral de hierro: El hierro es uno de los metales más abundantes en la naturaleza. Sin embargo, rara vez se encuentra en estado puro. El mineral que se extrae de las minas de hierro contiene una parte de óxidos, carbonatos o sulfuros de hierro (denominada mena), acompañada de sustancias no ferrosas (ganga), tales como rocas, sílice, etc. Una vez triturado el mineral, la mena se separa de la ganga aprovechando sus diferentes densidades o su distinto comportamiento frente a campos magnéticos. La obtención industrial del hierro se basa en la reducción de los óxidos de hierro, que son los minerales que presentan un porcentaje mayor del metal. Los carbonatos se calcinan y los sulfuros se tuestan, convirtiéndose en óxidos; y a partir de ellos se obtiene le hierro por reducción.
Obtención del carbón de coque: En el proceso siderúrgico, el carbón de coque actúa como: Combustible o reductor de los óxidos de hierro. Se obtiene a partir de carbones de hulla con un bajo contenido en azufre y cenizas son las llamadas hullas grasas y semigrasas, que poseen un contenido en materiales volátiles de entre el 22 y el 30%. El carbón de coque siderúrgico se obtiene industrialmente eliminando la materia volátil del carbón de hulla y aglutinándolo posteriormente. Para ello, se introduce la pasta de carbón en las llamadas baterías de hornos de coque. En estos hornos se somete lapasta de carbón a un proceso de coquizado, consistente en calentar el carbón por encima de 1.000ºC, en ausencia de aire y durante 16 horas aproximadamente. El calentamiento se realiza en hornos cerrados que reciben el calor a través de las paredes laterales. Como consecuencia de este proceso, la materia volátil de la hulla se desprende y los granos de hulla se aglutinan. Cuando termina el proceso se extrae el carbón de coque siderúrgico de las baterías y se rocía con agua para evitar su combustión, ya que arde espontáneamente al entrar en contacto con el oxígeno del aire. El coque siderúrgico es un material duro y poroso, con un contenido en carbono superior al 90%. La materia volátil que se desprende en el proceso de coquizado, una vez depurada, se utiliza como combustible en los mismo hornos de coque o en otras instalaciones. Sinterización del mineral de hierro: El objetivo de la sinterización del mineral de hierro es lograr un material poroso, de forma que el tamaño de los granos que se introduzcan posteriormente en el alto horno ofrezcan una alta permeabilidad a los gases. El mineral de hierro mezcla con el carbón de coque y con granos de materiales llamados fundentes, que tienen una gran importancia en el proceso de reducción del mineral de hierro que se lleva a cabo en el alto horno. Se hace arder el combustible situado en la parte superficial, y la mezcla se conduce por medio de una cinta transportadora metálica provista de orificios a través de los cuales se efectúa una aspiración. Al final el calor desprendido en la combustión hace que los materiales adquieran un estado pastoso, de modo que los granos finos del material inicial acaban convirtiéndose en un aglomerado. El tamaño de los trozos de este aglomerado de mineral y fundentes, que se denomina sinter, es el adecuado para su introducción en el alto horno. El proceso de reducción del mineral de hierro en el alto horno se ve doblemente favorecido por esta sinterización, ya que al ser el sinter un material poroso presenta una elevada superficie de contacto con el gas reductor y, además, el mineral se encuentra íntimamente ligado al fundente. Obtención del arrabio (alto horno): El alto horno es un recipiente de acero recubierto por un material refractario y constituido por dos troncos de cono unidos por sus bases. En él se produce la reducción del mineral de hierro, para lo cual se introducen en su interior los siguientes materiales: Aportadores de hierro. Suministran la materia prima de la cual se obtendrá el hierro metálico. Fuel. Actúa como combustible, calentando todo el conjunto. Se inyecta conjuntamente con el aire caliente a través de las toberas. Carbón de coque. Actúa como combustible, al igual que el fuel. Pero, además, es la sustancia que provoca la reducción del mineral de hierro. El coque sufre una combustión incompleta, desprendiéndose monóxido de carbono gaseoso, que, al entrar en contacto con el mineral de hierro, se apodera del oxígeno para formar CO2. De esta forma, el mineral de hierro se reduce, convirtiéndose en hierro metálico. Fundentes. Aunque el mineral de hierro ha sido separado de la ganga, todavía quedan en él impurezas; con la adición de estos formadores de escoria se busca disminuir su punto de fusión y que reaccionen con ellas, de modo que los productos formados se sitúen en la parte superior del mineral fundido, dando lugar a una capa de materiales que recibe el nombre de escoria. Aire caliente. Necesario para realizar la combustión del coque y del fuel. Además, sostiene todo el conjunto, evitando que los materiales se precipiten sobre el crisol. A la salida del alto horno el producto principal que se obtiene es el arrabio, compuesto aproximadamente por un 95% de hierro,
un 3,5% de carbono y porcentajes menores de otros elementos, como silicio, manganeso, azufre y fósforo. También se obtienen dos subproductos: Escoria. Formada por los fundentes, las impurezas de los minerales y las cenizas del coque. Se emplea como firme de carreteras y para la fabricación de cemento. Gas de alto horno. Con un contenido aproximado de un 20% de monóxido de carbono. Por esta razón, se puede utilizar como combustible después de ser depurado convenientemente. Se emplea para el calentamiento en los procesos de laminación en caliente, en los hornos de coque y en otras muchas aplicaciones. Periódicamente, por un orificio situado en el crisol (piquera) se extraen del alto horno el arrabio y la escoria, que son separados en el sifón. En un alto horno se aprecian los siguientes componentes: Tragante. Es la zona superior del horno y por ella se introducen los materiales sólidos. Con el fin de evitar que durante el proceso de carga los gases producidos salgan al exterior, los hornos van equipados en el tragante de un sistema de doble cierre; éste se compone, de un mecanismo provisto de dos campanas o bien de dos depósitos con válvulas de entrada y salida. Los hornos equipados con tragantes sin campana disponen en su interior de una canaleta que gira para distribuir uniformemente la carga suministrada al horno. Cuba. Es la zona más amplia del horno; en ella los materiales se van secando y calentando, y es donde comienza el proceso de reducción. Vientre. Es la zona de mayor diámetro y en la que se realiza la mayor parte del proceso de reducción. Etalajes. Es la parte superior del tronco de cono inferior. En esta zona se encuentran situadas las toberas por las que se inyectan el aire caliente y el fuel. En los etalajes se produce la combustión del coque y del fuel, la reducción final del mineral y la formación de la escoria. Crisol. Es la parte más baja del horno; de él se extraen el arrabio y la escoria a través de un orificio llamado piquera. A la salida del alto horno el arrabio se deposita en unos recipientes denominados vagones torpedo, para su traslado a la siguiente fase del proceso siderúrgico. El arrabio cuando se encuentra en el torpedo se somete a un proceso de desulfuración. Ésta se lleva a cabo inyectándole una mezcla de cloruro y carbonato de calcio; de esta forma el calcio de ambos compuestos reacciona con el azufre del arrabio, formando sulfuro de calcio, que se separa. Transformación del arrabio en acero: Las aleaciones hierro-carbono se denominan: Hierro puro, si contienen menos del 0,03% de carbono. Acero, si la proporción de carbono está comprendida entre 0,03 y 1,67%. Fundición, si su contenido en carbono se sitúa en el intervalo 1,67-6,67%. La proporción de carbono en el arrabio extraído del alto horno se encuentra en el intervalo correspondiente a las fundiciones. Así pues, se trata de un material duro y frágil, que no puede ser extendido en hilos ni en láminas; por este motivo apenas tiene aplicación industrial. Se hace necesario reducir el contenido en carbono del arrabio para convertirlo en un acero: material duro, elásticos, capaz de soportar impactos y que se puede extender en láminas y en hilos. Esta transformación del arrabio en acero se lleva a cabo en un recipiente llamado convertidor, y que se realiza suministrando oxígeno al arrabio líquido, de manera que se verifique la combustión del exceso de carbono. El arrabio se transporta en torpedos desde el alto horno hasta la acería, en las proximidades del convertidor y, mediante un recipiente denominado cuchara, se vierte en él todo su contenido. Además del arrabio, también se introducen en el convertidor: Chatarra, que actúa como refrigerante al absorber calor en su fusión. Fundentes, que son materiales destinados a la formación de escoria. Oxígeno. El oxígeno, que realiza la oxidación del exceso de carbono, se inyecta en el convertidor a través de un tubo vertical que se introduce hasta unos 50 cm por debajo del nivel del líquido. Los fundentes necesarios se hacen llegar desde unas tolvas, para que los compuestos producidos en la oxidación formen una escoria, evitando de esta manera que pasen de nuevo al acero. Para favorecer la agitación del baño es usual que se inyecte por la parte inferior del convertidor un gas inerte. Este proceso tiene una duración aproximada de 15 minutos. En el convertidor se obtienen como
productos finales: Acero líquido, que será transportado por medio de otra cuchara hacia las siguientes etapas del proceso siderúrgico (metalurgia secundaria). Escoria, que se utiliza fundamentalmente como firme de carreteras mezclada con dolomía, para regular el pH de los campos de cultivos. Gases, que se aprovechan debido a su poder calorífico. Metalurgia secundaria: La función de la metalurgia secundaria consiste en modificar la composición del acero para acomodarlo a unas determinadas necesidades. Para ello, se le somete a uno o varios de los siguientes tratamientos: Ajuste de la composición. Se realiza añadiendo al acero los elementos necesarios para que la composición sea la especificada, mientras que a la vez se sopla gas inerte con objeto de homogeneizar el baño. Desulfuración. El azufre es un componente indeseable de los aceros, pues les confiere una gran fragilidad. Para eliminarlo se inyecta al acero un producto desulfurante, mientras se sopla gas inerte. Desgasificación. Se introduce en la cuchara una campana conectada al vacío, que facilita la extracción de los gases contenidos en el interior del metal y que podrían dar lugar a sopladuras indeseables. Calentamiento. Para elevar la temperatura se utiliza el calor aportado por la descarga de un arco eléctrico que salta entre unos electrodos a través del baño. Como producto final del proceso de metalurgia secundaria se obtiene un acero con las características específicas. Colada convencional: La función de la colada convencional es trasvasar el acero, procedente del proceso de metalurgia secundaria, o del convertidor, a unos moldes o lingoteras de forma troncopiramidal para su solidificación. El acero contenido en una cuchara se pasa a las lingoteras a través de un orificio practicando en el fondo de la cuchara. El proceso se puede realizar de dos formas: Colada directa. Se llenan las lingoteras sucesivamente, una tras otra. Colada en sifón. Todas las lingoteras se llenan simultáneamente, pues el contenido de la cuchara se vierte en un bebedero y, a través de un sistema de vasos comunicantes, el acero pasa a las lingoteras. El acero solidificado tiene forma troncopiramidal y sección puede ser: Cuadrada. Las piezas de acero reciben el nombre de tochos, y se utilizan para la posterior fabricación de carriles, perfiles y redondos. Rectangular. En este caso las piezas de acero se conocen como petacas. De ellas se obtienen las chapas. Colada continua: El objetivo de la colada continua es solidificar el acero en productos de sección constante. El acero se trasvasa desde la cuchara a una artesa, que actúa como depósito regulador; de ésta se le hace pasar a través de un molde refrigerado, de tal forma que su parte exterior se solidifica y es capaz de soportar la presión interior del líquido. Una vez fuera del molde, se continúa la refrigeración inyectando chorros de agua al acero, y el espesor solidificado aumenta hasta la obtención de un producto sólido. De las máquinas de colada continua se obtienen distintos productos que dependen de la forma del molde: Desbastes planos. Se destinan a la fabricación de chapas. Desbastes de sección cuadrada. Se dedican a la fabricación de perfiles y carriles. Palanquillas de sección cuadrada, más pequeña que la de los anteriores. Se destinan a la producción de redondos. Laminación del acero en caliente: El acero obtenido, tanto en la colada continua como en la convencional, se somete a un proceso de laminación para darle forma y las características mecánicas necesarias. A los productos obtenidos de la colada convencional se les debe aplicar una laminación previa antes de continuar su manipulación. Los desbastes procedentes de las máquinas de colada continua o de trenes desbastadores se envían a los correspondientes trenes de laminación de acabado, según si formato: Tren de alambrón. A él se envía la palanquilla obtenida en el proceso de colada continua, o procedente del tren de palanquilla después de la colada convencional. Tren de perfiles. A él se envían los desbastes cuadrados obtenidos por colada continua o convencional. Resultan como productos finales perfiles y raíles de ferrocarril. Tren de chapa gruesa. Se envían a él los desbastes planos de la colada continua o del tren desbastador. Se obtiene así una chapa destinada a calderería pesada y a la fabricación naval.
Tren de bandas en caliente. También se envían a él los desbastes planos y se obtiene como producto de salida una banda de chapa recogida en forma de bobina. Estas bobinas se pueden utilizar como entrada al proceso de laminación en frío. Laminación del acero en frío: La laminación en frío se verifica a temperatura ambiente. Se utiliza cuando el espesor de la chapa requerido es muy pequeño y además se precisa un buen acabado superficial. Decapado: Las bobinas laminadas en caliente salen con una capa de óxido superficial (cascarilla), que es preciso eliminar antes de la laminación en frío para que no se produzcan defectos superficiales importantes en la chapa. Con este objeto, se hace pasar la chapa por unos rodillos que agrietan la cascarilla, facilitando así la acción limpiadora de un ácido. A continuación, se procede al lavado de la chapa con agua, se seca y se recubre con una capa de aceite que le sirve de protección. Recocido: La laminación en frío se produce cambios notables en la estructura interna del acero y, como consecuencia de ello, su capacidad de deformación se hace muy pequeña. Para regenerar de nuevo la estructura interna del acero se le somete a un proceso de recocido, que consiste en calentar el material, mantenerlo a temperatura elevada durante cierto tiempo y enfriarlo luego controladamente. Existen dos sistemas de recocido: Recocido en campana. Las bobinas de chapa se cubren con una campana metálica cuyo interior se introduce un gas inerte para evitar la oxidación. Sobre esta campana se coloca otra, que funciona propiamente como un horno. Cuando finaliza el período de calentamiento se retira el horno y se coloca encima de la campana protectora otra campana de refrigeración. Una vez que el material se haya enfriado se retiran las dos campanas. Recocido continuo. Se realiza de forma continua, haciendo que la chapa recorra sucesivamente tres cámaras: la de calentamiento y la de enfriamiento. Temperizado: Una vez recocido el acero, su dureza disminuye notablemente; por ello es preciso someterlo a un proceso de temperizado, con objeto de comunicarle una cierta dureza superficial. El proceso consiste en pasar la chapa por un tren de laminación especial en el que se reduce su espesor en una pequeña proporción. Recubrimientos de los aceros: Los aceros presentan una fuerte tendencia a la oxidación; por ello es preciso recubrirlos con metales protectores. Este recubrimiento se realiza mediante dos sistemas. Recubrimiento por inmersión. Consiste en calentar de forma controlada la banda de acero y hacerla pasar por un tanque en el que se encuentra el material de recubrimiento fundido. Recubrimiento por electrólisis. La banda de acero se recubre del metal protector haciéndola pasar a través de una cuba electrolítica que contenga una disolución de una sal del metal que se pretende depositar sobre el acero. Si el metal de recubrimiento es estaño, el producto obtenido recibe el nombre de hojalata, que se destina fundamentalmente a la industria conservera. Y si el metal protector es cinc, o una aleación de cinc y aluminio, se obtienen productos galvanizados.