CONVERTIDOR THOMAS BESSEMER
El procedimiento Bessemer fue el primer proceso de fabricación químico químico que que sirvió para lafabricación lafabricación en serie de serie de acero acero,, fundido en lingotes, de buena calidad y con poco coste a partir del arrabio arrabio.. Este procedimiento fue llamado así en honor de Henry Bessemer , quien obtuvo obtuvo la patente patente en en 18 y la util utili! i!ó ó a trav trav"s "s de la Henry Henry Bessemer Bessemer and Company Company , sociedad implantada en #heffield #heffield,, ciudad del $orte de %nglaterra. %nglaterra . El procedimiento fue descubierto de forma independiente en 181 por &illiam 'elly 'elly..1 ( El mismo tambi"n había sido usado fuera de Europa durante cientos de a)os, pero no a una escala industrial. * El prin princi cipi pio o clav clave e es la reti retirada rada de impu impure!a re!as s del hierro hierro mediante mediante lao+idación lao+idación producida producida por el insuflado de aire en el hierro fundido. a o+idación causa la elevación de la temperatura temperatura de de la masa de hierro y lo mantiene fundido.
Elaboración de acero en convertidores. a elaboración de acero en convertidores es un m"todo desarrollado en el a)o 18 por el metal-rgico ingles H. Bessemer , y consiste fundamentalmente en soplar aire comprimido al arrabio vertido en un recipiente especial llamado convertidor
eneralidades /ara la producción de aceros, se emplean como materias primas fundamentales, el arrabio y la chatarra de metales ferrosos. El acero, comparado con el hierro fundido obtenido en los altos hornos, contiene mucho menos cantidad de carbono e impure!as, debido a que estas -ltimas se eliminan por o+idación durante el proceso de elaboración del acero. os m"todos com-nmente utili!ados para obtener aceros son0 de convertidores producción en hornos 2artin y producción en hornos el"ctricos.
2"todo de convertidores El convertidor es un recipiente en forma de pera, hecho con chapas de acero remachadas de 1 a *3 cm de espesor. #u cavidad interior se encuentra revestida de material refractario que forma una capa de alrededor de *33 mm de espesor. #u volumen -til promedio es de alrededor de *3 t. El aire comprimido entra por agu4eros en el fondo del convertidor, que tienen un sistema para controlar y5o regular su entrada. 2ediante mecanismos, el convertidor puede tomar una posición hori!ontal para cargar la materia prima y descargar el acero, llev6ndose a la posición vertical que ser6 la de traba4o y coincidir6 con el mayor suministro de aire.
2"todo Bessemer
El m"todo Bessemer o de converción 6cida, se obtiene en un convertidor que est6 revestido de ladrillos 7inas, lo que hace un revestimiento 6cido. Este es un material refractario que contiene de un 3 a un 9: de #i;(. El revestimiento se corroe por las escorias, por lo que por este m"todo solo se pueden tratar arrabios silíceos, y el hierro que se transforma debe tener contenidos mínimos de fósforo y a!ufre. El convertidor se coloca hori!ontal, se calienta y se carga con arrabio líquido se suministra aire y se lleva a la posición vertical o de traba4o. En un primer periodo comien!a la o+idación de las impure!as de hierro por la reacción entre el ó+ido de hierro formado y el silicio y manganeso que hay en el hierro. a o+idación del silicio desprende grandes cantidades de calor, aumentando la temperatura de la fundición. El segundo periodo se caracteri!a por un aumento de temperatura de hasta 133<=, cre6ndose una combustión intensa del carbono, hasta formarse =;(. En el tercero y -ltimo periodo, se produce un humo pardo que indica la o+idación del hierro. >quí termina el proceso se lleva el horno a la posición hori!ontal, reduci"ndose el suministro de aire.
Bessemer y Tomas
El primer paso para lograr la transformación masiva del arrabio en acero lo dio el ingl"s Henry Bessemer en 18?. a idea de Bessemer era simple0 eliminar las impure!as del arrabio líquido y reducir su contenido de carbono mediante la inyección de aire en un @convertidor@ de arrabio en acero. #e trata de una especie de crisol, como el que muestra en la figura 1, donde se inyecta aire soplado desde la parte inferior, que a su paso a trav"s del arrabio líquido logra la o+idación de carbono. >sí, el contenido de carbono se reduce al A o : a alrededor de un 3. : . >dem6s el o+ígeno reacciona con las impure!as del arrabio produciendo escoria que sube y flota en la superficie del acero líquido. =omo la combinación del o+ígeno con el carbono del arrabio es una combustión que genera calor Bessemer acertadamente sostenía que su proceso estaba e+ento de costos por energía. =omo se muestra en la figura del dise)o original =onvertidor de arrabio en acero inventado por Henry Bessemer. n flu4o de aire se inyecta por la parte inferior del horno para que elimine gran parte del carbono y otras impure!as del arrabio por o+idación. Este dise)o fracasó inicialmente porque el refractario que cubría las paredes del horno era de tipo @6cido@. Bessemer logró convencer a los grandes se)ores del hierro de la "poca victoriana para que aplicaran industrialmente los procedimientos que "l había desarrollado a escala de laboratorio. #e 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 descr"dito. /ero Bessemer no se dio por vencido. e costó mucho darse cuenta de que el arrabio que "l había empleado en sus e+perimentos de laboratorio era distinto al que e+plotaban industrialmente los fundidores ingleses. /or alguna ra!ón, Bessemer había empleado un arrabio de ba4o contenido de fósforo que contrastaba con el arrabio obtenido de muchos minerales nativos de %nglaterra y Europa que eran muy ricos en este elemento.
a pared del convertidor de Bessemer estaba recubierta con ladrillos refractarios ricos en ó+ido de silicio0 sílice. En la 4erga de los refractarios a "stos se les llama @ 6cidos@ para distinguirlos de los ó+idos met6licos, que se denominan @b6sicos@. a triste e+periencia del primer intento de Bessemer sirvió para demostrar que los refractarios 6cidos entorpecen la eliminación del fósforo del arrabio. 26s tarde Chomas y ilchrist, tambi"n ingleses, probaron que el convertidor de Bessemer transformaba e+itosamente el arrabio en acero si la pared del horno se recubría con refractarios @b6sicos@, de ó+ido de magnesio por e4emplo. /ara quitar el fósforo y el sílice del arrabio, a)adieron tro!os de piedra cali!a que reacciona con ambos para producir compuestos que flotan en la escoria. Esto no se podía hacer en el convertidor @6cido@ de Bessemer porque la piedra cali!a podría reaccionar con los ladrillos de sílica de sus paredes. Bessemer instaló su propia acería en #heffield, pagó sus deudas, pronto logró una producción de un millón de toneladas por a)o y amasó una gran fortuna. o que nunca pudo recuperar fue la confian!a de los industriales ingleses. 7e muy mala manera fue recha!ado su proyecto para sustituir los rieles de ferrocarril de @hierro@ for4ado de esa "poca por los de acero que ahora todo el mundo utili!a. a tecnología para producir, arrabio siempre estuvo inmersa en un proceso evolutivo. n paso de una gran trascendencia se dio en el siglo D%%%, cuando el carbón mineral sustituyó al carbón de le)a en los hornos. El uso del carbón de le)a en las acerías de4ó secuelas dram6ticas en muchos países. En %nglaterra la devastación fue tan brutal que para mediados del siglo D%%% los bosques ya se habían agotado. /or m6s de un siglo %nglaterra tuvo que importar hierro o arrabio de #uecia, Fusia y de sus colonias americanas, debido a su insuficiencia de carbón de le)a. /ara bien de los bosques, en el siglo D%%% se inició el uso del carbón mineral para producir arrabio. El carbón mineral usualmente contiene sustancias vol6tiles indeseables para la fabricación del arrabio. #e desarrollo entonces un m"todo que consiste en triturar y calentar el carbón mineral en hornos para que las sustancias vol6tiles sean e+pelidas, dando lugar a un carbón m6s refinado llamado coque. =uando los convertidores @b6sicos@ de arrabio en acero entraron en operación, ya se producía carbón mineral coqui!ado en plantas avan!adas donde adem6s de purificar al carbón se, aprovechaban los gases e+pelidos. #e obtenían como subproductos amoniaco, benceno, tolueno, nafta arom6tica y brea de alquitr6n.
2"todo Chomas
Gue creado en 1898 por el ingl"s Chomas y se usa para hierros ricos en fósforo. El revestimiento de este convertidor se hace de dolomita, que es un material refractario compuesto de 2g=;*.=a=;*. a capacidad de estos convertidores es mayor que la de los Bessemer, pues a la materia prima empleada hay que agregarle cal. En este caso, el convertidor se calienta y se carga con la cal, despu"s se vierte el arrabio y se suministra el aire.
enta4as del acero logrado en convertidores •
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>lta capacidad de producción $o es necesario combustible, pues la temperatura se logra a partir del desprendimiento de calor del proceso de o+idación. Ba4o costo del acero obtenido.
7esventa4as •
$o se pueden transformar grandes cantidades de chatarra.
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as fundiciones deben ser de una determinada composición.
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Hay grandes p"rdidas de metal al quemarse.
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#e hace difícil regular el proceso, obteni"ndose aceros con elevados contenidos de ó+ido de hierro y nitrógeno.