El proceso de cementación es una tecnología obsoleta para fabricar acero mediante carburación del hierro . A diferencia de la fabricación de acero moderna , aumentó la cantidad de carbono en el hierro. Al parecer fue desarrollado antes del siglo XVII. El horno de acero Derwentcote , construido en 1720, es el ejemplo más antiguo que se conserva de un horno de cementación. Otro ejemplo en el Reino Unido es el horno de cementación de Doncaster Street, Sheffield .
El proceso fue descrito en un tratado publicado en Praga en 1574. Fue inventado por Johann Nussbaum de Magdeburgo , quien inició sus operaciones en Nuremberg (con socios) en 1601. El proceso fue patentado en Inglaterra por William Ellyot y Mathias Meysey en 1614. [ 1] En esa fecha, la "invención" podría consistir simplemente en la introducción de una nueva industria o producto, o incluso en un mero monopolio . Evidentemente, pronto transfirieron la patente a Sir Basil Brooke , pero se vio obligado a entregarla en 1619. Se consideró indeseable una cláusula en la patente que prohibía la importación de acero porque no podía suministrar tanto acero bueno como se necesitaba. [2] Los hornos de Brooke probablemente estaban en su mansión de Madeley en Coalbrookdale (que ciertamente existía antes de la Guerra Civil Inglesa ), donde se excavaron dos hornos de cementación. [3] Probablemente utilizó barras de hierro del Bosque de Dean , donde fue socio en el cultivo de las herrerías del Rey en dos períodos.
Ya en 1631 se reconoció que el hierro sueco era la mejor materia prima y entonces o más tarde se identificaron marcas (marcas) como Double Bullet (llamada así por la marca OO) de Österby y Hoop L de Leufsta (ahora Lövsta ), cuya marca consistía en una L dentro de un círculo, ambos pertenecientes a Louis De Geer y a sus descendientes. Estas estuvieron entre las primeras ferreterías de Suecia en utilizar el proceso valón de refinado del hierro, produciendo lo que se conocía en Inglaterra como hierro mineral . Se llamaba así por el puerto sueco de Öregrund , al norte de Estocolmo, en cuyo interior se encontraba la mayor parte de las ferrerías. El mineral utilizado procedía en última instancia de la mina Dannemora . [2] [4]
El proceso comienza con hierro forjado y carbón vegetal . Utiliza una o más vasijas largas de piedra dentro de un horno. Normalmente, en Sheffield , cada maceta tenía 14 pies por 4 pies y 3,5 pies de profundidad. Las barras de hierro y el carbón se empaquetan en capas alternas, con una capa superior de carbón y luego materia refractaria para que la olla o "ataúd" sea hermética. Algunos fabricantes utilizaban una mezcla de carbón vegetal en polvo, hollín y sales minerales , llamada cemento en polvo . En las obras más grandes se trataban hasta 16 toneladas de hierro en cada ciclo, aunque se puede hacer a pequeña escala, como en un pequeño horno o en la fragua de un herrero.
Dependiendo del grosor de las barras de hierro, las ollas se calentaban desde abajo durante una semana o más. Las barras se examinaban periódicamente y, cuando se alcanzaba el estado correcto, se retiraba el calor y se dejaban las ollas hasta que se enfriaran, normalmente unos catorce días. El hierro había ganado algo más del 1% en masa del carbono del carbón y se había convertido en barras heterogéneas de acero ampollado .
Luego, las barras se acortaron, se unieron, se calentaron y se soldaron entre sí para convertirlas en acero cortante . Se cortaría y volvería a soldar varias veces, y cada nueva soldadura produciría un acero más homogéneo y de mayor calidad. Esto se haría como máximo 3 o 4 veces, ya que es innecesario y podría provocar una pérdida de carbono del acero.
Alternativamente, podrían romperse y fundirse en un crisol usando un horno de crisol con un fundente para convertirse en acero de crisol (en ese momento también llamado acero fundido ), un proceso ideado por Benjamin Huntsman en Sheffield en la década de 1740.
En el período moderno temprano, el latón , una aleación de cobre y zinc , generalmente se producía mediante un proceso de cementación en el que el cobre metálico se calentaba con calamina , un mineral de zinc, para producir latón calamina .