El arrabio , también conocido como hierro crudo , es un producto intermedio utilizado por la industria del hierro en la producción de acero . Se obtiene fundiendo mineral de hierro en un alto horno . El arrabio tiene un alto contenido de carbono , normalmente entre el 3,8 y el 4,7 %, [1] junto con sílice y otras escorias , lo que lo vuelve quebradizo y no es útil directamente como material, excepto para aplicaciones limitadas. [2]
La forma tradicional de los moldes utilizados para los lingotes de arrabio es una estructura ramificada formada en arena , con muchos lingotes individuales en ángulo recto [3] con respecto a un canal central o "canal de colada", que se asemeja a una camada de lechones amamantados por una cerda . Cuando el metal se había enfriado y endurecido, los lingotes más pequeños (los "cerdos") simplemente se rompían del canal de colada (la "cerda"), de ahí el nombre de "arrabio". [4] Como el arrabio está destinado a la refundición, el tamaño desigual de los lingotes y la inclusión de pequeñas cantidades de arena son problemas insignificantes en comparación con la facilidad de fundición y manipulación.
La fundición y producción de hierro forjado eran conocidas en la antigua Europa y Oriente Medio, pero se producía en hornos de fundición por reducción directa. En todos los hornos de fundición se producen pequeñas perlas de arrabio dispersas en escoria , pero el operador de un horno de fundición tenía que evitar las condiciones que provocaban la transición de fase del hierro a líquido en el horno, ya que los glóbulos de perlas o cualquier arrabio resultante no son maleables, por lo que no se pueden martillar en una sola pieza. Alternativamente, la descarburación del arrabio para convertirlo en acero era un proceso extremadamente tedioso que utilizaba tecnología medieval, por lo que en Europa antes de la Edad Media las perlas se descartaban con la escoria. [5]
Los chinos fabricaban hierro en lingotes durante la dinastía Zhou (que terminó en el 256 a. C.). [6] Hornos como el de Lapphyttan en Suecia pueden remontarse al siglo XII; y algunos en el condado de Mark , que ahora forma parte de Westfalia , Alemania, datan del siglo XIII . [7] Queda por establecer si estos desarrollos del norte de Europa derivan de los chinos. Wagner [8] ha postulado un posible vínculo a través de los contactos persas con China a lo largo de la Ruta de la Seda y los contactos vikingos con Persia, [6] pero hay una brecha cronológica entre el período vikingo y Lapphyttan.
Tradicionalmente, el arrabio se transformaba en hierro forjado en forjas de refinación , más tarde en hornos de pudling y, más recientemente, en acero . [9] En estos procesos, el arrabio se funde y se dirige una fuerte corriente de aire sobre él mientras se remueve o agita. Esto hace que las impurezas disueltas (como el silicio) se oxiden por completo. Un producto intermedio del pudling se conoce como arrabio refinado , metal refinador o hierro refinado . [10]
El arrabio también se puede utilizar para producir hierro gris . Esto se logra mediante la refundición del arrabio, a menudo junto con cantidades sustanciales de acero y chatarra , eliminando contaminantes indeseables, añadiendo aleaciones y ajustando el contenido de carbono. El hierro dúctil también se puede producir utilizando ciertos grados de alta pureza de arrabio; dependiendo del grado de hierro dúctil que se produzca, los arrabios elegidos pueden tener un bajo contenido de los elementos silicio, manganeso, azufre y fósforo. El arrabio de alta pureza se utiliza para diluir cualquier elemento en una carga de hierro dúctil que pueda ser perjudicial para el proceso de hierro dúctil (excepto el carbono).
Históricamente, el arrabio se vertía directamente desde el fondo del alto horno a través de un canal hacia un carro de cuchara para transferirlo a la acería en forma mayoritariamente líquida; en este estado, el arrabio se conocía como metal caliente . Luego, el metal caliente se vertía en un recipiente de fabricación de acero para producir acero, normalmente un horno de arco eléctrico , un horno de inducción o un horno de oxígeno básico , donde se quema el exceso de carbono y se controla la composición de la aleación . Los procesos anteriores para esto incluían la forja de refinación , el horno de pudling , el proceso Bessemer y el horno de hogar abierto .
Las acerías modernas y las plantas de reducción directa de hierro transfieren el hierro fundido a una cuchara para su uso inmediato en los hornos de fabricación de acero o lo vierten en lingotes en una máquina de colada de lingotes para su reutilización o reventa. Las máquinas de colada de lingotes modernas producen lingotes en forma de barra, que se rompen en lingotes más pequeños de 4 a 10 kg en la descarga.
