Convertidor Thomas-Bessemer
Convertidor Bessemer, Kelham Island Museum, Sheffield,
Inglaterra (2002).Elprocedimiento Bessemerfue el primerproceso de
fabricacinqumicoque sirvi para lafabricacin en seriedeacero,
fundido en lingotes, de buena calidad y con poco coste a partir
delarrabio. Este procedimiento fue llamado as en honor deHenry
Bessemer, quien obtuvo lapatenteen1855y la utiliz a travs de
laHenry Bessemer and Company, sociedad implantada enSheffield,
ciudad delNorte de Inglaterra.El procedimiento fue descubierto de
forma independiente en 1851 porWilliam Kelly.12El mismo tambin haba
sido usado fuera de Europa durante cientos de aos, pero no a una
escala industrial.3El principio clave es laretirada de impurezasdel
hierro mediante laoxidacinproducida por el insuflado de aire en el
hierro fundido. La oxidacin causa la elevacin de latemperaturade la
masa de hierro y lo mantiene fundido.ndice[ocultar] 1El convertidor
2Pequeos convertidores Bessemer 3Vase tambin 4Notas 5Referencias
6Enlaces externosEl convertidor[editar]El convertidor es un horno
giratorio en forma deretorta, de cuello ancho. En l se lleva a cabo
el procedimiento.Este aparato es depalastro,,nota 1y est revestido
interiormente deladrillos refractarios. Estos ladrillos, para la
marcha cida del convertidor, se hacen decuarcita,arcillay una
pequea cantidad de arcilla refractaria, que si son mezcladas y
sometidas acalcinacin.Para la marcha bsica se hacen
dedolomacalcinada (xido de calcio y magnesio), reducida a polvo y
aglomerada conalquitrn. Despus se llevan a a laprensa hidrulica,
donde son fuertemente comprimidos. Otras veces se comprimen en
matrices metlicas y despus se calcinan.
Convertidor Bessemer (figura 1).El fondoCdel convertidor (figura
1), o est unido invariablemente al cuerpo principal o puede
quitarse para arreglar el revestimiento refractario, en el cual hay
alojamientoscnicospara recibir sietetoberas, atravesadas cada una
por siete y hasta trececonductoscilndricosde 9 a 12 mm dedimetro,
por los que penetra el aire.Mediante el empleo de
unaplataformamovida hidrulicamente, se pone la caja de vientoD, que
descansa sobrerodillos, en contacto con el fondo del convertidor.
Este est sostenido por medio de dosmuonesaybque se apoyan sobre
lossoportesE. El aire, procedente de del conductoF, pasa por el
tubocy de aqu a la cmara anular que rodea el muna; y atravesando el
tubocpor medio de labridaf, y desde aquella pasa al convertidor por
las toberas.La regulacin del aire la hace un operario por medio de
unavlvulasituada en el tubo portavientos, o bien se obtiene
automticamente al hacer girar el convertidor alrededor de sueje,
mediante un anillo excntrico colocado en el muna. El cual, al
girar, levanta o baja unapalancay, por lo tanto, sube o baja la
vlvula situada enG, que puede interceptar la entrada del viento en
el tuboc. Y que tiende siempre a descender bajo la accin delpeso.El
giro del convertidor se efecta mediante elengranajede unpinHfijo al
munb, con una cremalleragunida al mbolo de de unaprensa hidrulica.
En los convertidores grandes se usavaporpara poner la prensa en
accin. En los pequeos basta un volante movido a mano.Los
convertidores pequeos tiene una cabida de 1tonelada, y los grandes
hasta 8. Uno de estos, por ejemplo, de 5 a 60000kilogramos, tiene
undimetroen su parte media de 1,50 a 2metros, y de 0,8 a 1 m de
altura.
Disposicin de convertidores Bessemer (figura 2).Valindose de un
canal revestido dearcilla refractaria, se hace entrar al
convertidor, que estar inclinado, lafundicinlquida, que procede
directamente delalto hornoo de uncubilote. Se hace bascular el
horno, dando al mismo tiempo entrada automticamente al aire. El
cuelloB'de la retortaAse encuentra entonces debajo de una
campanaKque se comunica con lachimeneaL(vasefigura 2).Despus de
haber efectuado la descarburacinnota 2completa de la fundicin, se
introduce por la boca del convertidor, inclinndolo,
laaleacindeferromanganeso(Spiegeleisen)nota 3o
deferrosiliciocalentados de antemano.; se vuelve a levantar el
convertidor y se da entrada al aire, si es necesario durante 2 o 3
segundos, dejando luego reposar el bao metlico de 5 a 10 minutos,
cerrando la entrada al aire para dar lugar al desprendimientos de
losgasesque hayan sido absorbidos. Se inclina luego el aparato,
vertiendo su contenido en el caldero decolada, que est sostenido
por una plataforma, unida al extremo del vstago, de
unagrahidrulicaP, que puede subir y bajar.Qes uncontrapesosituado
al otro extremo de la plataforma, que puede hacerse mayor o menor
segn el contenido del caldero (vasefigura 2).Para llenar
losmoldesylingoteras, preparados en la fosasemicircularalrededor de
la gra, se levanta el tapnhde un agujero que hay en el fondo del
caldero de colada. Este se coloca sucesivamente encima de los
moldes, mediante el movimiento semicircular de la plataforma que
produce un operario haciendo girar el volantei, que arrastra el
pink, el cual engrana a su vez con larueda dentadal(vasefigura
2).Para limpiar el caldero se inclina, lo que se consigue moviendo
el otro volantenque arrastra lapalancam; o es unmanteletedechapaque
protege a los operarios que hacen girar la plataforma;p pes el
alojamiento delcilindrode la mquina hidrulica antes mencionada
(vasefigura 2).Se empez a operar en los convertidores Bessemer con
cargas de 3 toneladas, que con el tiempo llegaron a ser de 8 a 10,
incluso ms.Al principio se instalaban sin excepcin 2 convertidores
(en la figura 2 hay dos), a lo sumo 3, de los cuales uno trabajaba
mientras los otros estaban de reserva. Con el tiempo se instalaron
en nmero variable, alineados uno al lado del otro, disponindose la
fosa de colada delante de ellos o a sus costados.Hubo tendencia a
suprimir la fosa de colada, que antes se haca siempre, por lo
general de una profundidad de 1 a 1,5 m. La colada se haca sobre el
suelo del taller y los convertidores se colocaban algo ms elevados.
En los siglos XIX e inicios del XX, por regla general se prefera
colocar lingoteras de pequeas proporciones y as se reparta el
contenido de un convertidor en 6 o 7 lingoteras de 1 a 2 toneladas
que, mediantetrenes de laminado, se dejaban con la forma y grueso
deseados.Similares al convertidor Bessemer se han construido gran
nmero de convertidores, en los cuales la operacin es idntica y no
se diferencian ms que en sus proporciones menores y en la mayor
accin productiva.Pequeos convertidores Bessemer[editar]
Convertidor Bessemer sueco.Los pequeos convertidores Bessemer
son de una instalacin mucho ms sencilla y econmica. El modo de
conducir la operacin es la misma que la descrita.Uno de los tipos
ms populares es elconvertidor sueco, que se compone de una
cmaraBcuya bocaAse prolonga en forma de cuello. EnChay unatolvapara
la carga, estando representada enHla caja de vientos. De esta
parten lastoberasque penetran lateralmente y con una ligera
inclinacin en el cuerpo del convertidor. Esta disposicin permite
conservar el bao metlico a una altura uniforme y asegurar un
contacto prolongado de lafundicincon el aire, y tambin trabajar a
menor presin. La carga de este convertidor es de tonelada y
media.
CONVERTIDOR BESSEMEREl proceso Bessemer fue el primer proceso
industrial barato para la fabricacin en serie de acerode un metal
en lingotes fundido. El proceso es nombrado por su inventor, Henry
Bessemer, quesac una patente del proceso en 1855.El proceso fue
independientemente descubierto en 1851 por William Kelly. El mismo
tambinhaba sido usado fuera de Europa durante cientos de aos, pero
no a una escala industrial. Elprincipio clave es la retirada de
impurezas del hierro mediante la oxidacin producida por elinsuflado
de aire en el hierro fundido. La oxidacin causa la elevacin de la
temperatura de lamasa de hierro y lo mantiene fundido.El aparato
ideado por el ingls Thomas Bessemer se llama convertidor por cuanto
convierte elarrabio ya procesado, es decir, la fundicin, en acero o
en hierro. Consiste en una gran calderapiriforme, forrada con
grueso palastro de acero y revestida interiormente de material
refractario; laparte superior est abierta y la inferior es redonda
y mvil en torno de un eje horizontal y taladradapor pequeos
agujeros para la insuflacin del aire. El aparato descansa sobre dos
soportes, unode los cuales posee un mecanismo hidrulico que hace
girar el recipiente,para que sea posiblecargar la fundicin sin que
se tapen los agujeros del fondo, y tambin para facilitar la colada
delacero una vez realizada la conversin. La operacin de conversin
se desarrolla en tres periodos:Convertidor Thomas-Bessemer,
diagrama esquemtico.Escorificacin: el aparato cuando se trata de la
primera conversin y se retiran las cenizas; luegose coloca en
sentido horizontal y se carga de fundicin hasta 1/5 de su
capacidad. Se le inyectaaire a presin y enseguida se devuelve al
convertidor a su posicin normal. El oxgeno del aire, atravs de la
masa lquida, quema el silicio y el manganeso que se encuentra en la
masa fundentey los transforma en los correspondientes xidos. Esta
primera fase se efecta sin llamas dentro deunos 10 min, y recin al
trmino de la operacin aparecen chispas rojizas que salen de la boca
delconvertidor.Descarburacin: continuando la accin del soplete, el
oxgeno empieza la oxidacin del carbono,lo que se efecta con mucha
violencia y con salidas de llamas muy largas, debido a las
fuertescorrientes del aire y al xido de carbono en
combustin.Recarburacin: quemndose el carbono, el oxgeno llegara a
oxidar totalmente el hierrodejndolo inservible; a este punto se
corta el aire, se inclina el convertidor y se aade a la masaliquida
una aleacin de hierro, carbono y manganeso en una cantidad
relacionada con la calidaddel acero que se desea obtener. Se
endereza luego el aparato y simultneamente se le inyectaotra vez
aire por pocos minutos y por ltimo se vierte por su boca ante todo
las escorias y despusel acero o el hierro elaborado. Diagrama
esquemtico del Convertidor Bessemer Convertidor Bessemer, Kelham
Island Museum, Sheffield, Inglaterra (2002)Biografa de Sir Henry
BessemerBessemer, Sir Henry (1813-1898)Inventor britnico, nacido en
Charlton, Hertfordshire, y autodidacta, en granmedida.Fue un
inventor prolfico, pero se le conoce sobre todo por sus
innovaciones enla siderurgia que elevaron enormemente la produccin
anual de acero enInglaterra, consiguiendo un acero de gran calidad,
disponible a un costo muyreducido.En 1856, Henry Bessemer introdujo
un nuevo mtodo de produccin de acero utilizando un hornoespecial
llamado Convertidor. Este Convertidor se desarroll posteriormente
en Kentucky EE.UU.,por William Kelly.El Convertidor de Bessemer
pudo producir cantidades mayores de acero refinado que el
Procesodel Crisol. El sistema consiste en insuflar aire en el fondo
del horno para que burbujeara a travsdel hierro fundido. Este
proceso hace que el carbono del hierro genere mucho ms
calor,refinando as el metal.En 1860 patent el convertidor inclinado
que produjo acero ms eficazmente que el horno fijoanterior. En ese
tiempo, el acero del crisol tena un costo aproximado de 40 libras
por tonelada. Encambio el acero Bessemer se obtuvo a un costo
aproximado de 20 libras la tonelada.Despus de la Guerra de Crimea
(1854-1856), se gener una demanda grande para el hierro yacero para
los armamentos y tambin para abastecer las nuevas vas frreas.En
1860, John Brown de Sheffield sac la primera licencia para producir
acero de Bessemer.Usando el proceso Bessemer, las compaas de
fabricacin de acero en Sheffield pudieronproporcionar el acero
barato en las cantidades grandes requeridas para las partes de la
va frrea,enchapado de la armadura y construccin. Las empresas de
Sheffield continuaron produciendo elacero de alta calidad para las
herramientas de precisin.En 1850 la produccin de acero en Bretaa
era aproximadamente 50.000 toneladas. De este total,el 85% se
produjo en Sheffield. Por 1880, la produccin de acero con el
sistema Bessemer estabasobre un milln de toneladas de una produccin
de acero total pas aproximada de 1.300.000toneladas.Por todo ello,
Bessemer recibi muchos honores, entre otros el de Sir y fue miembro
de laSociedad Real, ambas distinciones en 1879. CONVERTIDOR
BESSEMEREl proceso Bessemer fue el primer proceso industrial barato
para la fabricacin en serie de acerode un metal en lingotes
fundido. El proceso es nombrado por su inventor, Henry Bessemer,
quesac una patente del proceso en 1855.El proceso fue
independientemente descubierto en 1851 por William Kelly. El mismo
tambinhaba sido usado fuera de Europa durante cientos de aos, pero
no a una escala industrial. Elprincipio clave es la retirada de
impurezas del hierro mediante la oxidacin producida por elinsuflado
de aire en el hierro fundido. La oxidacin causa la elevacin de la
temperatura de lamasa de hierro y lo mantiene fundido.El aparato
ideado por el ingls Thomas Bessemer se llama convertidor por cuanto
convierte elarrabio ya procesado, es decir, la fundicin, en acero o
en hierro. Consiste en una gran calderapiriforme, forrada con
grueso palastro de acero y revestida interiormente de material
refractario; laparte superior est abierta y la inferior es redonda
y mvil en torno de un eje horizontal y taladradapor pequeos
agujeros para la insuflacin del aire. El aparato descansa sobre dos
soportes, unode los cuales posee un mecanismo hidrulico que hace
girar el recipiente,para que sea posiblecargar la fundicin sin que
se tapen los agujeros del fondo, y tambin para facilitar la colada
delacero una vez realizada la conversin. La operacin de conversin
se desarrolla en tres periodos:Convertidor Thomas-Bessemer,
diagrama esquemtico.Escorificacin: el aparato cuando se trata de la
primera conversin y se retiran las cenizas; luegose coloca en
sentido horizontal y se carga de fundicin hasta 1/5 de su
capacidad. Se le inyectaaire a presin y enseguida se devuelve al
convertidor a su posicin normal. El oxgeno del aire, atravs de la
masa lquida, quema el silicio y el manganeso que se encuentra en la
masa fundentey los transforma en los correspondientes xidos. Esta
primera fase se efecta sin llamas dentro deunos 10 min, y recin al
trmino de la operacin aparecen chispas rojizas que salen de la boca
delconvertidor.Descarburacin: continuando la accin del soplete, el
oxgeno empieza la oxidacin del carbono,lo que se efecta con mucha
violencia y con salidas de llamas muy largas, debido a las
fuertescorrientes del aire y al xido de carbono en
combustin.Recarburacin: quemndose el carbono, el oxgeno llegara a
oxidar totalmente el hierrodejndolo inservible; a este punto se
corta el aire, se inclina el convertidor y se aade a la masaliquida
una aleacin de hierro, carbono y manganeso en una cantidad
relacionada con la calidaddel acero que se desea obtener. Se
endereza luego el aparato y simultneamente se le inyectaotra vez
aire por pocos minutos y por ltimo se vierte por su boca ante todo
las escorias y despusel acero o el hierro elaborado.
Diagrama esquemtico del Convertidor Bessemer Convertidor
Bessemer, Kelham Island Museum, Sheffield, Inglaterra
(2002)Biografa de Sir Henry BessemerBessemer, Sir Henry
(1813-1898)Inventor britnico, nacido en Charlton, Hertfordshire, y
autodidacta, en granmedida.Fue un inventor prolfico, pero se le
conoce sobre todo por sus innovaciones enla siderurgia que elevaron
enormemente la produccin anual de acero enInglaterra, consiguiendo
un acero de gran calidad, disponible a un costo muyreducido.En
1856, Henry Bessemer introdujo un nuevo mtodo de produccin de acero
utilizando un hornoespecial llamado Convertidor. Este Convertidor
se desarroll posteriormente en Kentucky EE.UU.,por William Kelly.
El Convertidor de Bessemer pudo producir cantidades mayores de
acero refinado que el Procesodel Crisol. El sistema consiste en
insuflar aire en el fondo del horno para que burbujeara a travsdel
hierro fundido. Este proceso hace que el carbono del hierro genere
mucho ms calor,refinando as el metal.En 1860 patent el convertidor
inclinado que produjo acero ms eficazmente que el horno
fijoanterior. En ese tiempo, el acero del crisol tena un costo
aproximado de 40 libras por tonelada. Encambio el acero Bessemer se
obtuvo a un costo aproximado de 20 libras la tonelada.Despus de la
Guerra de Crimea (1854-1856), se gener una demanda grande para el
hierro yacero para los armamentos y tambin para abastecer las
nuevas vas frreas.En 1860, John Brown de Sheffield sac la primera
licencia para producir acero de Bessemer.Usando el proceso
Bessemer, las compaas de fabricacin de acero en Sheffield
pudieronproporcionar el acero barato en las cantidades grandes
requeridas para las partes de la va frrea,enchapado de la armadura
y construccin. Las empresas de Sheffield continuaron produciendo
elacero de alta calidad para las herramientas de precisin.En 1850
la produccin de acero en Bretaa era aproximadamente 50.000
toneladas. De este total,el 85% se produjo en Sheffield. Por 1880,
la produccin de acero con el sistema Bessemer estabasobre un milln
de toneladas de una produccin de acero total pas aproximada de
1.300.000toneladas.Por todo ello, Bessemer recibi muchos honores,
entre otros el de Sir y fue miembro de laSociedad Real, ambas
distinciones en 1879.
Este aparato lo que hace es convertir el arrabio (lo que
obtenemos al reducir el mineral de hierro, tiene un alto porcentaje
de carbono) ya procesado, lo que llamaramos fundicin (metal lquido,
por si hay algn despistado), en acerro o en hierro.Su
funcionamiento consiste en una caldera forrada de acero en cuyo
interior se encuentra un revestimiento de un material refractario
(tiene una gran resistencia al calor y al fuego). La parte superior
est abierta, mientras que la parte de abajo es redonda y se mueve
gracias a un eje horizontal. Tiene dos agujeros a travs de los
cuales introducen el aire.Se sita sobre dos soportes, que hacen que
la caldera se pueda mover y girarse, para introducir la funcucin y
posteriormente colar el acero.
Imagen del convertidor.El funcionamiento del convertidor
consiste en lo siguiente, dividindose en tres etapas:1. Una vez que
al acero fundido se ha introducido en la caldera, se lleva a cabo
un proceso deescorificacin.Consiste en inyectar aire a presin por
los dos agujeros del recipiente al hierro fundido. Lo que da lugar
a la oxidificacin. En l el silicio y el manganeso, suben a la parte
alta y forman lo que llamamos escoria.2. La segunda etapa es
conocida comodescarburacin.En ella,se intensifica el proceso de
oxidacin con la ayuda de un soplete. Se aade una aleacin de hierro,
carbono y manganeso. Se vuelve a inyectar aire por los orificios.3.
Por ltimo, se vuelca la caldera haciendo salir el acero y se echa a
otros recipientes, para poder trabajar con l mas adelante. La
escoria ha sido eliminada anteriormente.Proceso de formacin del
acero.
Aceros Bessemer y ThomasEl procedimiento consiste en hacer
atravesar el bao de arrabio lquido por una corriente de aire
frio.El arrabio se introduce lquido a 1250C aproximadamente en el
convertidor; se sopla aire frio que oxida las impurezas dando un
desprendimiento de calor suficiente para elevar la temperatura y
mantener el metal en estado lquido, a pesar de la elevacin de su
punto de fusin (1500C).La oxidacin es tan energtica que, aunque el
tiempo de contacto entre el aire y el bao sea de la centsima de
segundo, el gas que sale del convertidor prcticamente no contiene
oxgeno libre.Cada elemento oxidable puede ser caracterizado por su
poder termgeno que es la elevacin de la temperatura del bao
producida por la combustin neutra y sin perdida de calor de 1% de
este elemento.Caractersticas del procedimiento BessemerEn el
procedimiento cido de afino por aire, o procedimiento Bessemer, el
revestimiento del convertidor es de slice.Oxidaciones._ El orden de
separacin de la impurezas depende, principalmente, de su afinidad
por el oxigeno.oEl Silicio se oxida desde el principio, y forma una
escoria de silicato de hierro y manganeso que sube a la superficie.
Esta oxidacin es la principal reaccin que eleva la temperatura, y
por eso debe de ser suficiente en el arrabio.oEl manganeso se oxida
igualmente desde el principio, pero se quema con menor rapidez que
el silicio. Desempea un papel regulador oponindose a una oxidacin
demasiado fuerte del hierro, gracias al equilibrio:Mn+FeO MnO+FeoEl
carbono se quema rpidamente al cabo de algunos minutos, mientras
que el contenido de los elementos precedentes ya ha disminuido y la
temperatura se ha elevado, de la siguiente manera:C+FeO
7CO+FeFe3C+FeO CO+4FeReducciones._ Al no utilizar combustibles este
procedimiento, la reduccin debe ser muy rpida para evitar la
solidificacin del acero.oLa desulfuracin es imposible, puesto que
la escoria no contiene cal. El contenido de manganeso debe ser
suficiente para que al final quede lo bastante para combatir los
efectos del azufre.oLa desoxidacin del bao se hace por medio de
spiegel (aproximadamente 20% de Mn y 5% de C) o de ferromanganeso
(aproximadamente 78% de Mn y 6.5% de C). Esta adicin tambin sirve
para ajustar la composicin del acero.Composicin del arrabio
Bessemer._ El procedimiento Bessemer utiliza arrabios grises
manganesados, pobres en fosforo y en azufre, cuya composicin
relativamente constante es la siguiente:ElementoConcentracin en el
arrabio (%)
C3 a 4
Si1.5 a 2.5
Mn1 a 2
P
