El Proceso de Producción de Acero

¿Alguna vez te has tomado un momento para observar los objetos a tu alrededor y preguntarte de qué están hechos? Todo lo que te rodea está compuesto de diferentes materiales. ¿Alguna vez has considerado los diversos componentes que conforman estos objetos? Por ejemplo, ¿las fibras debajo de tus pies están hechas de alfombra? ¿El asiento en el que estás sentado está construido de madera o plástico?

El acero es otro material comúnmente utilizado que se encuentra en todo el mundo. Se puede encontrar en las ollas y sartenes utilizadas para cocinar, así como en electrodomésticos, vehículos, puentes e incluso edificios. Sin embargo, el acero no crece en los árboles, es un metal derivado de debajo de la superficie de la Tierra. Interesantemente, el acero no está listado como un elemento en la tabla periódica de elementos, pero su componente principal, el hierro, sí lo está.

El hierro se extrae de varias ubicaciones en todo el mundo. Sin embargo, el mineral de hierro generalmente contiene impurezas como sílice, fósforo y azufre, que debilitan su estructura. Para transformar el hierro en acero, estas impurezas deben ser eliminadas y se debe agregar carbono para mejorar su resistencia.

El acero se clasifica como una aleación, que es una combinación de dos o más elementos metálicos. Los metales férricos, que contienen hierro, incluyen el acero. Por otro lado, los metales no férricos, como el aluminio, el cobre y el titanio, no contienen hierro.

El proceso de producción de acero implica la fundición, que es la extracción de metal del mineral mediante su calentamiento a temperaturas extremadamente altas hasta que se derrite. Los historiadores creen que se han utilizado hornos rudimentarios para la producción de acero durante miles de años. Sin embargo, los avances tecnológicos durante los siglos XVII al XIX, como la invención de altos hornos, llevaron a la producción de acero de mayor calidad a mayor escala.

Hoy en día, la mayoría de las plantas siderúrgicas utilizan un método de producción llamado acería básico al oxígeno (BOS, por sus siglas en inglés). En los hornos BOS, se sopla oxígeno de alta pureza a través del mineral de hierro fundido. El oxígeno reacciona con las impurezas para formar óxidos, que se queman o se convierten en escoria, un subproducto que se puede eliminar de la superficie del hierro fundido. Además, se agregan otros limpiadores químicos conocidos como fundentes para eliminar impurezas. Además, se pueden agregar varios elementos para crear tipos específicos de acero. El carbono, por ejemplo, se agrega comúnmente para producir acero al carbono de alta resistencia. El cromo es otro aditivo popular que mejora la resistencia a la oxidación del acero inoxidable.

El acero se utiliza ampliamente en la construcción debido a su resistencia y costo de producción relativamente bajo. Anualmente, las plantas siderúrgicas producen más de 1.3 mil millones de toneladas de acero, que se utiliza en la construcción de edificios, barcos, estructuras de vehículos, puentes, electrodomésticos, armas y maquinaria.

¡Inténtalo!

¡Confiamos en que este Maravilla del Día haya ayudado a desarrollar una comprensión SOLIDA del acero! Asegúrate de explorar las siguientes actividades con un compañero:

  • ¿No sería fascinante presenciar la fabricación de acero en persona? ¡En realidad, sería extremadamente caliente! Las fábricas de acero no son adecuadas para niños, así que en su lugar, ¡mira este video en línea sobre la fabricación de acero para obtener más conocimientos sobre el proceso!
  • ¿Qué objetos de acero posees en tu casa? ¡Descúbrelo! Toma un bolígrafo y papel y busca objetos de acero por la casa. Crea una lista de todos los objetos de acero que descubras. ¡No olvides revisar el garaje si tienes uno! Comparte tu lista con un compañero. ¿Pueden encontrar algún objeto que hayas pasado por alto?
  • El acero inoxidable es un material popular porque no se corroe. Pero ¿qué es exactamente la corrosión? ¿Y por qué se corroen los materiales? Para aprender más, explora los experimentos en línea sobre La Química del Óxido. Asegúrate de buscar ayuda de un adulto compañero.

Fuentes de Maravilla

  • http://science.howstuffworks.com/iron4.htm
  • http://www.keenovens.com/articles/steel-furnance.htm
  • http://sciencewithkids.com/science-facts/facts-about-steel.html

PREGUNTAS FRECUENTES

1. ¿Cómo se fabrica el acero?

El acero se fabrica mediante un proceso llamado siderurgia, que implica la extracción de hierro del mineral de hierro y la adición de otros materiales para crear las propiedades deseadas. El método más común de siderurgia es el proceso de horno de oxígeno básico (BOF). En este proceso, el mineral de hierro se calienta en un horno de cuba y se eliminan las impurezas para producir hierro fundido. El hierro fundido se transfiere luego al BOF, donde se sopla oxígeno a través del hierro fundido para eliminar impurezas y reducir el contenido de carbono. Se agregan elementos de aleación como manganeso, cromo y níquel para lograr propiedades específicas. El acero fundido se moldea en diversas formas como placas, lingotes o láminas, según su uso previsto.

2. ¿Cuáles son las materias primas utilizadas en la siderurgia?

Las principales materias primas utilizadas en la siderurgia son mineral de hierro, carbón y piedra caliza. El mineral de hierro es la principal fuente de hierro y se extrae de la tierra en grandes cantidades. El carbón se utiliza como combustible y agente reductor para convertir el mineral de hierro en hierro. La piedra caliza se agrega para eliminar impurezas y actuar como fundente durante el proceso de siderurgia. Otros materiales como chatarra de acero, elementos de aleación y fundentes también pueden ser utilizados según los requisitos específicos del acero que se está produciendo.

3. ¿Cuál es el papel del alto horno en la siderurgia?

El alto horno juega un papel crucial en la siderurgia, ya que es donde se convierte el mineral de hierro en hierro fundido. El alto horno es una estructura cilíndrica alta hecha de acero y revestida con ladrillos refractarios. Opera a una alta temperatura de alrededor de 1500 grados Celsius. Dentro del alto horno, el mineral de hierro, el coque (derivado del carbón) y la piedra caliza se cargan desde la parte superior. El coque actúa como combustible y proporciona el calor necesario para fundir el mineral de hierro. A medida que los materiales descienden a través del horno, el coque reacciona con el oxígeno en el mineral de hierro para producir monóxido de carbono. Este monóxido de carbono luego reacciona con el mineral de hierro para reducirlo a hierro fundido. Las impurezas en el mineral de hierro se combinan con la piedra caliza para formar escoria, que flota en la parte superior del hierro fundido y se elimina.

4. ¿Cuáles son los diferentes tipos de procesos de siderurgia?

Existen varios tipos diferentes de procesos de siderurgia, incluyendo el proceso de horno de oxígeno básico (BOF), el proceso de horno de arco eléctrico (EAF) y el proceso de horno de hogar abierto. El proceso de BOF, como se mencionó anteriormente, es el método más común y utiliza oxígeno para eliminar impurezas del hierro fundido. El proceso de EAF utiliza electricidad para fundir chatarra de acero y otras materias primas, que luego se refinan para producir el acero deseado. El proceso de horno de hogar abierto, que es menos común en la actualidad, implica la quema de combustible en un horno para fundir hierro y chatarra de acero. Cada uno de estos procesos tiene sus ventajas y desventajas y se utiliza según factores como el costo, la eficiencia energética y el tipo de acero que se está produciendo.

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *