Acero: un compuesto de hierro y otra sustancia

Hierro, carbono, aluminio, cobalto, estaño, manganeso, cromo, níquel, silicio, molibdeno… y así hasta más de una treintena de elementos químicos son los que puede contener el acero. Dependiendo de su composición obtendremos una u otra variedad de acero. Esta elevada diversidad es lo que ha llevado a definir el acero como “un compuesto de hierro y otra sustancia que incrementa su resistencia”.

Aunque de forma simplificada se podría apuntar que el acero es una aleación de hierro y carbono, en la que el contenido de este último elemento está por debajo del 2,1%. De hecho, el 90% de los aceros son aceros al carbono, en los que según vaya aumentando la cantidad de carbono en su composición su estructura varía y sus propiedades mecánicas también: a más nivel de carbono mayor dureza y resistencia, pero menor ductilidad, soldabilidad y elongación.

Así los aceros que contienen entre un 0,08 y un 0,25% en peso de carbono son blandos, dúctiles y trabajables, y son los que se aplican para tuberías, elementos estructurales de edificios y varillas de refuerzo en las vigas de hormigón.

A veces se puede llegar a confundir el acero con el hierro, pero como hemos visto hasta aquí la principal diferencia entre ambos está en que el acero es hierro con un porcentaje de carbono, lo que le permite mantener las características metálicas del hierro en estado puro mejorando sus propiedades físicas y químicas, aumentando la resistencia a la corrosión y el desgaste, su elasticidad o la posibilidad de transformación.

Entre las propiedades del acero, se podrían destacar las siguientes:

– Excelentes propiedades mecánicas y estructurales, fácil de atornillar, soldar, mecanizar, conformar en frío y en caliente. Todo ello le otorga ventajas como material de construcción.

– Es menos costoso de producir que otros materiales y se necesita un menor consumo de energía en su producción.

– Es 100% recuperable y reciclable -prácticamente el 100% del acero al final de su vida útil es realmente reciclado-, lo que favorece al desarrollo sostenible.

Tipos de acero

Según sean los elementos que formen parte de la aleación, obtendremos diferentes tipos de acero que se clasifican en:

– Aceros al carbono. Según el contenido en carbono, tendríamos aceros de bajo contenido en carbono (menos del 0,25%) y aceros de alto contenido en carbono (por encima del 0,25%). Más del 90% de los aceros son aceros al carbono, y en su composición contienen diversas cantidades de este elemento y menos del 1,65% de manganeso, el 0,60% de silicio y el 0,60% de cobre. Entre los productos que se fabrican con aceros al carbono tenemos las carrocerías de vehículos y la mayor parte de las estructuras de construcción de acero.

– Aceros aleados. Son aquellos que contienen una proporción determinada de vanadio, molibdeno y otros elementos, además de cantidades mayores de manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono normales.

– Aceros inoxidables. Se situarían dentro de los aceros aleados, pero con un contenido de cromo generalmente superior al 12%, además de níquel. Son aceros de gran dureza y alta resistencia a las altas temperaturas y a la corrosión.

Cómo se produce el acero

Tal como señala UNESID, la asociación de las empresas productoras de acero y de productos de primera transformación de acero de España, el acero se fabrica y recicla mediante dos rutas complementarias: la denominada ruta integral, que parte del mineral de hierro y cubre el incremento de consumo mundial de acero, y la ruta eléctrica, que recicla los múltiples residuos de acero al final de su vida útil, comúnmente llamados chatarra de acero (cada año se reciclan más de 500 millones de toneladas de acero, sin ningún tipo de necesidad de intervención sobre dicho ciclo, salvo la lógica exigencia de controles ambientales eficientes).

La ruta integral parte de minerales de óxido de hierro que se reducen y funden a alta temperatura gracias a la reacción química inducida por coque (un carbón “especial”) y a ciertos fundentes en los altos hornos. Para preparar la carga del horno alto, las empresas productoras cuentan con varias instalaciones previas:

– Parque de minerales, donde los concentrados de minerales se van mezclando mediante maquinarias especiales para obtener mezclas homogéneas de composiciones conocidas.

– Parque de carbones, donde se mezclan los carbones (hullas) coquizables para su homogeneización y evitar cambios de composición que desestabilizarían el proceso del horno alto.

– Baterías de coque, que convierten la hulla coquizable, en coque, mediante una destilación térmica seca.

– Plantas de sinterizado, sistema para cargar mineral y reciclar los subproductos finos con contenido férrico que se producen en la planta e incrementar casi al 100% la eficiencia en el uso de las materias primas.

Una vez en el horno alto, los óxidos férricos son sometidos a una corriente de CO originado a partir de coque siderúrgico, con gran capacidad reductora; suficiente para “robarle el oxígeno” a los óxidos de hierro del concentrado de mineral, y a su vez también fundirlo, y obteniendo una aleación de hierro de aproximadamente el 4% de carbono, denominada arrabio. A este proceso, y dado que se debe reducir este carbono para adecuarlo a los aceros que se estén produciendo, le sigue una decarburación en una acería con un convertidor al oxígeno para obtener un acero que actúa de base. Y, finalmente, se lleva a cabo un afino mediante diversas tecnologías -en el proceso denominado metalurgia secundaria-, para obtener exactamente el acero con las propiedades deseadas.

La denominada ruta eléctrica parte de chatarra que se funde en el horno eléctrico de arco y se afina en el horno de afino para lograr el acero deseado. Existen también algunas variaciones para calidades específicas, como el convertidor AOD, que se usa para producir los aceros inoxidables. En este proceso, el control de la calidad de la chatarra es esencial para cumplir con una serie de requerimientos de seguridad y comprobar que esté libre de elementos estériles no férricos y adecuadamente separada y clasificada para facilitar tanto su almacenamiento en el parque de chatarra de la acería como su posterior manipulación.

Desde el lugar de almacenamiento, la chatarra, junto con fundentes y agentes carbonosos, se transporta hasta el horno, y una vez en el interior se inicia la fusión. Cuando se ha completado parte de la fusión, se libera espacio en el horno y se añade nueva chatarra sucesivamente, según sea el tamaño del horno y la densidad de la chatarra.

El proceso de fusión se completa con la inyección de oxígeno para lograr la oxidación de ciertas impurezas y eliminarlas. Este proceso implica la formación de una costra de óxidos, que evita las pérdidas de energía y protege el acero líquido y que se retira posteriormente formando la denominada escoria, que tiene distintas aplicaciones.

Tras la fusión, el acero pasa a un segundo horno más pequeño, en el cual se ajusta la composición que determina cada tipo de acero.

Colada y laminación

Tras pasar por una de estas dos rutas, el acero resultante se ha de solidificar a través de un proceso de colada, que se puede realizar sobre moldes con la forma de la pieza que se quiera fabricar (acero moldeado) o bien sobre lingoteras para su transformación posterior por deformación en caliente (laminación, forja o extrusión.). Hay un tercer método de colada -el más moderno y que en España representa el 90%- denominado colada continua. Consiste en colar el acero en un molde de fondo abierto cuya sección transversal tiene la forma que se desea obtener y del que se va extrayendo de modo continuo el acero solidificado, para posteriormente cortarlo con la longitud deseada y producir palanquillas, redondos, planchones.

Para finalizar, al acero se le aplican tratamientos termo-mecánicos, que consisten en la deformación mecánica combinando ciclos de calentamiento y enfriamiento controlados (laminación, extrusiones y forjas). En la laminación en caliente, por ejemplo, se pasa el material entre dos rodillos para obtener producto de sección constante (perfiles, barras, alambrón.) y producto plano (chapas, bobinas).

En Ochoa-Lácar, Hnos. ofrecemos soluciones integrales a nuestros clientes poniendo a su disposición una amplia gama de productos de hierro y metal, cubriendo todas las necesidades con nuestros servicios de manipulado y transformación de producto. Si necesitáis contactar con nosotros o solicitar un presupuesto, podéis hacerlo a través del teléfono directo 948 350 670 o del formulario de contacto que encontraréis en nuestra página web. Os recordamos que nuestras instalaciones del Polígono de Agustinos, C/ B-F (Pamplona, Navarra) están abiertas en horario continuo de 7,30 a 19,00 horas (de 7,30 a 18,00 en verano) y que tenemos a vuestra disposición un servicio de transporte diario de envío a toda Navarra y también a zonas limítrofes como Álava, La Rioja, Zaragoza y Huesca.