Horno Martin-Siemens

  Los hornos Martin-Siemens son hornos de reverbero y se utilizan principalmente para la fusión y afino del acero destinado a la fabricación de lingotes, y representaron la forma de fabricación de acero más extendido en Gran Bretaña y Estados Unidos. Su capacidad puede variar entre 25 y 500 toneladas. Hace años se empleaban hornos más pequeños, de 15 a 30 toneladas, pero estos han sido sustituidos casi completamente por los hornos eléctricos.

Sin embargo existen todavía en funcionamiento algunos hornos para fabricar piezas coladas grandes, con pesos de 50 toneladas o más. El horno Martin-Siemens es calentado con aceite, gas de coquería, gas de gasógenos o una mezcla da gas de alto horno y de coquería, si se dispone de ella.

Cuando se emplea un gas de poco poder calorífico, como el gas de gasógeno o la mezcla citada, es fundamental precalentar el gas en un regenerador. El aire se recalienta siempre para conseguir la máxima economía térmica y lograr una elevada temperatura de llama.

El horno es un recipiente rectangular con puertas para combustible y gases en ambos extremos. Estas puertas pueden responder a diversos diseños, pero en todo caso deben dirigir los gases hacia abajo, hacia la carga o baño del metal. La llama y los gases calientes pasan por encima del baño y salen por el extremo opuesto del horno. Los gases de la combustión atraviesan uno o dos regeneradores antes de perderse en la chimenea; frecuentemente se colocan calderas después de los regeneradores para recuperar el calor perdido y conseguir la mejor recuperación posible de los productos de la combustión mediante válvulas refrigeradas con agua y entonces al horno se le calienta desde el extremo opuesto. Si se emplea combustibles de alto poder calorífico, como los aceites o alquitranes de cerosota y aún el gas de coquería, no suele precalentarse el combustible y solo hay que precalentar el aire en cada uno de los extremos del horno.

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Procedimiento Martin-Siemens

Se carga con arrabio, procedente del alto horno. Este arrabio contiene hasta un 4% de carbono, más ciertos elementos químicos considerados impurezas, algunos de los cuales como el fósforo o el azufre son altamente perjudiciales para el acero, y otros como el silicio o el manganeso, no son deseables en las cantidades contenidas en el arrabio. Junto al arrabio se añaden materiales ricos en oxígeno (como óxidos de hierro) e incluso chatarra, además de materiales fundentes como la caliza, que facilita la formación de escorias, regulando de esa forma el contenido de azufre en la carga. En estos hornos se producen aceros comunes o poco aleados.

Los hornos Martin-Siemens pueden ser fijos o basculantes, prefiriéndose los últimos para el afino de arrabios altos en fósforo. Para fabricar aceros de calidad se emplean generalmente los hornos Martin-Siemens con revestimiento básico, aunque aún se utilizan en algunos lugares los con revestimiento ácido para obtener aceros de muy buena calidad partiendo de materias primas muy selectas

La capacidad de estos hornos oscila de 15 a 200 t de metal. Se calienta con gas, fueloil o brea, y las llamas salen primero por un extremo del horno y luego por el otro. Los gases producidos pasan por recuperadores equivalentes a los empleados en los hornos altos. Cuando se invierte la marcha de los gases, los recuperadores a través de los cuales han estado pasando los gases calientes calientan al aire y el gas que entra en el horno, mientras que los situados en el otro extremo comienzan a calentarse por el paso a través de los mismos gases quemados.

Horno Martin-Siemens básico

El horno Siemens básico tiene paredes y fondo de gran espesor, de magnesita o dolomita sinterizada, con una bóveda en arcos construida con ladrillo silicioso. La solera de los hornos ácidos se hace con arena. El frontis del horno situado en la plataforma de carga, tiene de 3 a 7 puertas, refrigeradas con agua y accionadas hidráulicamente, a través de las cuales se carga el horno y se observa el proceso de fusión y afino. En el centro de la parte posterior del horno se haya el orificio de sangrado, taponado firmemente en los hornos fijos y cerrado ligeramente en los basculantes. Los hornos básicos tienen otro orificio al nivel de la escoria, a cuyo través se evacua parte de la escoria formada. Ordinariamente para fabricar los aceros Siemens se emplea una gran cantidad de chatarra de acero. En las grandes acererías donde se fabrican perfiles de construcción, raíles, etc. Se gasta casi el 50% de chatarra, y el resto de la carga está constituido por hierro líquido. Inmediatamente después de efectuada la colada, todas las trazas de acero son rascadas del horno y, a continuación, se echa dolomita calcinada sobre el fondo y paredes laterales para reemplazar las pérdidas ocasionadas en la operación anterior. Después se carga el horno, castina sobre fondo, a continuación mineral y, finalmente la chatarra de acero. Todos los grandes hornos Siemens se cargan en la actualidad mecánicamente.

Después de unas dos horas, la chatarra de acero empieza a fundirse y al llegar a este punto se añade el hierro fundido. La acción del material sobre el lingote origina la ebullición del baño, formándose una escoria clara, parte de la cual se retira. Después que la chatarra está completamente fundida, la castina empieza a descomponerse en anhídrido carbónico, el cuál asciende a través del metal y escoria, y también en óxido cálcico, que va a la superficie y contribuye a formar una escoria mas espesa. La acción del mineral, junto con la de la escoria, hace bajar el contenido de carbono del baño, de tal suerte que en una operación bien conducida queda alrededor de un 1% de carbono cuando la castina se ha descompuesto totalmente. La operación subsiguiente consiste en eliminar mas carbono hasta dejarlo en valor deseado, el cual depende del tipo de acero que se trata de fabricar, y de calentar el baño hasta la temperatura conveniente para poder hacer la colada y llenar las lingoteras. El contenido de carbono se baja gradualmente mediante un calentamiento continuado, pero si por ensayos se encuentra que es demasiado elevado, se añade material; si es demasiado bajo, se añade hierro, ya sea fundido o sólido.

El contenido de carbono se juzga por las fractura de las probetas que se cuelan en pequeños moldes, las cuales se enfrían y rompen. Si se fabrica un acero blando o de bajo contenido de carbono, tan pronto como el contenido de carbono del acero que se está fabricando llega al porcentaje deseado y el metal está suficientemente caliente, se cuela en una cuchara, y se añaden a ésta el ferromanganeso y ferrosilicio necesarios para desoxidar y regular la composición química final del acero.

Si se fabrica un acero de más porcentaje de carbono, como el empleado para raíles, el contenido de carbono se reduce a un valor comprendido entre 0,15 y 0,25% y se añade suficiente cantidad de hierro fundido un momento antes de hacer la colada, para que el contenido de carbono alcance el valor deseado. El manganeso y silicio se añaden entonces en forma de ferroaleaciones, ya sea en el horno o al acero en el momento de llenar la cuchara. Las cucharas de las cuales se cuela el acero en las lingoteras son del tipo vaciable por el fondo, con el fin de separar el acero de la escoria, la cual flota en la superficie. En los aceros de bajo contenido de carbono se añaden a menudo pequeñas cantidades de aluminio el colarlo en los moldes para desgasificarlo, impidiendo de ésta manera que parte del mismo hierva sobre los moldes al solidificarse.

Hornos Martin-Siemens ácidos

En los hornos Siemens ácidos no se emplea castina, y la escoria está formada por las impurezas del hierro, junto con parte del revestimiento del horno. Cuando se fabrican aceros de alto contenido de carbono, el acero no se suele carburar como se ha explicado antes, sino que se cuela cuando se alcanza el contenido de carbono deseado, el cual se determina mediante análisis químicos rápidos.

Véase también

Siderurgia

Acero

Bibliografía

• Varios autores (1984), Enciclopedia de Ciencia y Técnica, Salvat Editores S.A. ISBN 84-345-4490-3.