El arrabio , también conocido como hierro bruto , es un bien 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 , típicamente entre 3,8 y 4,7%, [1] junto con sílice y otros componentes de la escoria , lo que lo hace quebradizo y no útil directamente como material, excepto en 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 "corredor", que se asemeja a una camada de lechones amamantados por una cerda . Cuando el metal se enfrió y endureció, los lingotes más pequeños (los "cerdos") simplemente se separaron del corredor (la "cerda"), de ahí el nombre "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 florerías por reducción directa. En todos los hornos de hierro se producen pequeños gránulos de arrabio dispersos en escoria , pero la transición de fase del hierro a líquido en el horno era un fenómeno evitado : estos glóbulos no son maleables, por lo que no se pueden martillar en una sola pieza, y descarburar Convertir arrabio en acero era un proceso extremadamente tedioso utilizando tecnología medieval, por lo que en Europa antes de la Edad Media los gránulos se desechaban junto con la escoria. [5]
Los chinos ya fabricaban arrabio durante la última dinastía Zhou (que terminó en 256 a. C.). [6] Hornos como el Lapphyttan en Suecia pueden remontarse al siglo XII; y algunos en el condado de Mark que datan del siglo XIII, que ahora forma parte de Westfalia , Alemania. [7] Queda por determinar si estos avances del norte de Europa derivan de los chinos. Wagner [8] ha postulado un posible vínculo a través de contactos persas con China a lo largo de la Ruta de la Seda y contactos vikingos con Persia, [6] pero existe una brecha cronológica entre el período vikingo y Lapphyttan.
Tradicionalmente, el arrabio se transformaba en hierro forjado en forjas de lujo , más tarde en hornos de charco 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 revuelve o agita. Esto hace que las impurezas disueltas (como el silicio) se oxiden completamente. Un producto intermedio del charco se conoce como arrabio refinado , metal más fino o hierro refinado . [10]
El arrabio también se puede utilizar para producir hierro gris . Esto se logra refundiendo arrabio, a menudo junto con cantidades sustanciales de acero y chatarra , eliminando contaminantes indeseables, agregando aleaciones y ajustando el contenido de carbono. Algunos grados de arrabio son adecuados para producir hierro dúctil . Se trata de arrabios de alta pureza y, según el grado de hierro dúctil que se produzca, estos arrabios pueden tener bajos contenidos de silicio, manganeso, azufre y fósforo. Estos tipos de arrabio se utilizan para diluir todos los elementos (excepto el carbono) en una carga de hierro dúctil que puede ser perjudicial para el proceso de hierro dúctil.
Históricamente, el arrabio se vertía directamente desde el fondo del alto horno a través de una artesa hacia un carro cuchara para transferirlo a la acería en forma mayoritariamente líquida; En este estado, el arrabio se denominaba metal caliente . Luego, el metal caliente se vertía en un recipiente de fabricación de acero para producir acero, típicamente 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 galas , el horno de charco , el proceso Bessemer y el horno de solera abierta .
Las acerías modernas y las plantas de hierro de reducción directa transfieren el hierro fundido a una cuchara para su uso inmediato en los hornos de fabricación de acero o lo vierten en cerdos en una máquina de fundición para su reutilización o reventa. Las modernas máquinas de fundición de cerdos producen cerdos en forma de palo, que se rompen en lechones más pequeños de 4 a 10 kg al ser dados de alta.
