Proceso de cementación

El proceso de cementación es una tecnología obsoleta para fabricar acero mediante la carburación del hierro . A diferencia de la fabricación de acero moderna , aumentaba la cantidad de carbono en el hierro. Al parecer, se desarrolló antes del siglo XVII. El horno de cementación Derwentcote Steel Furnace , 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 las operaciones en Núremberg (con socios) en 1601. El proceso fue patentado en Inglaterra por William Ellyot y Mathias Meysey en 1614. ^[1] En esa fecha, la "invención" podía consistir simplemente en la introducción de una nueva industria o producto, o incluso un mero monopolio . Evidentemente, pronto transfirieron la patente a Sir Basil Brooke , pero se vio obligado a renunciar a ella en 1619. Una cláusula en la patente que prohibía la importación de acero se consideró indeseable porque no podía suministrar tanto acero de buena calidad 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 han excavado dos hornos de cementación. ^[3] Probablemente utilizó barras de hierro del bosque de Dean , donde fue socio en la explotación de las ferrerías del rey en dos períodos.

En 1631 se reconoció que el hierro sueco era la mejor materia prima y, en ese momento o más tarde, se reconocieron en particular ciertas marcas (marcas) como la bala doble (llamada así por la marca OO) de Österby y el aro L de Leufsta (ahora Lövsta ), cuya marca consistía en una L en un círculo, ambas pertenecientes a Louis De Geer y sus descendientes. Estas fueron de las primeras ferrerías de Suecia en utilizar el proceso valón de refinación del hierro, produciendo lo que se conocía en Inglaterra como hierro molido . Se llamaba así por el puerto sueco de Öregrund , al norte de Estocolmo, en cuyo interior se encontraban la mayoría de las ferrerías. El mineral utilizado procedía en última instancia de la mina de Dannemora . ^{[2] [4]}

El proceso comienza con hierro forjado y carbón vegetal . Se utilizan una o más ollas de piedra largas dentro de un horno. Por lo general, en Sheffield , cada olla tenía 14 pies por 4 pies y 3,5 pies de profundidad. Las barras de hierro y el carbón vegetal se empaquetan en capas alternas, con una capa superior de carbón y luego materia refractaria para hacer que la olla o "ataúd" sea hermético. Algunos fabricantes usaban una mezcla de carbón en polvo, hollín y sales minerales , llamada cemento en polvo . En obras más grandes, se trataban hasta 16 toneladas de hierro en cada ciclo, aunque puede hacerse 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 la condición correcta, se retiraba el calor y las ollas se dejaban enfriar, normalmente unos catorce días. El hierro había ganado un poco más del 1% de masa a partir del carbono del carbón vegetal y se había convertido en barras heterogéneas de acero blíster .

Las barras se acortaban, se unían, se calentaban y se soldaban entre sí mediante forja para convertirse en acero de corte . Se cortaban y volvían a soldar varias veces, y cada nueva soldadura producía un acero más homogéneo y de mayor calidad. Esto se hacía como máximo 3 o 4 veces, ya que no era necesario hacerlo más veces y podría provocar una pérdida de carbono del acero.

Alternativamente, podrían romperse y fundirse en un crisol utilizando 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 fabricar latón de calamina .