Hierro fundido

El arrabio , también conocido como hierro crudo o hierro en bruto , es un producto intermedio utilizado por la industria siderúrgica en la producción de acero . Se obtiene mediante la fundición de 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 otras escorias , lo que lo hace quebradizo y no 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 alimentación", que se asemeja a una camada de lechones amamantados por una cerda . Cuando el metal se enfriaba y endurecía, los lingotes más pequeños (los "cerdos") simplemente se rompían del canal de alimentación (la "cerda"), de ahí el nombre de "arrabio". ^{[ 4 ]} Dado que el arrabio está destinado a la refundición, el tamaño desigual de los lingotes y la inclusión de pequeñas cantidades de arena son insignificantes en comparación con la facilidad de fundición y manipulación.

Los chinos ya fabricaban arrabio durante la última dinastía Zhou (que terminó en el 256  a. C.). ^{[ 5 ]} Hornos, como el de Lapphyttan en Suecia, podrían datar del siglo XII y algunos en el condado de Mark del siglo XIII, que ahora forma parte de Westfalia , Alemania. ^{[ 6 ]} No está claro si estos desarrollos del norte de Europa derivaron de los chinos o si fueron invenciones independientes. Wagner ^{[ 7 ]} 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, ^{[ 5 ]} pero hay una brecha cronológica entre el período vikingo y Lapphyttan. El paso de la fragua al alto horno es un gran salto técnico: no solo se necesita un horno más grande y sopladores más potentes, sino también material refractario de mayor calidad y un crisol para el hierro fundido. Las temperaturas son considerablemente más altas: más de 1538 °C (2800 °F) , que es la temperatura de fusión del hierro.  

La fundición y producción de hierro forjado se conocían en la antigua Europa y Oriente Medio, pero se producía en hornos de reducción directa . En todos los hornos de hierro se producen pequeñas perlas de arrabio dispersas en escoria , pero el operario del horno debía evitar las condiciones que provocaban  la transición de fase del hierro a líquido, ya que los glóbulos de perlas o cualquier arrabio resultante no son maleables y, por lo tanto, no se pueden martillar en una sola pieza. Por otro lado, la descarburación del arrabio para convertirlo en acero era un proceso extremadamente laborioso con la tecnología medieval, por lo que en Europa antes de la Edad Media las perlas se desechaban junto con la escoria. ^{[ 8 ]}

Tradicionalmente, el arrabio se transformaba en hierro forjado en forjas de afinamiento , posteriormente en hornos de pudelación y, más recientemente, en acero . ^{[ 9 ]} En estos procesos, el arrabio se funde y se le aplica una fuerte corriente de aire mientras se agita. Esto provoca la oxidación completa de las impurezas disueltas (como el silicio) . Un producto intermedio de la pudelación se conoce como arrabio refinado , metal fino o hierro refinado . ^{[ 10 ]}

El arrabio también puede utilizarse para producir hierro gris . Esto se logra refundiendo el 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 puede producirse utilizando ciertos grados de arrabio de alta pureza; según el grado de hierro dúctil que se produzca, los arrabios elegidos pueden tener un bajo contenido de 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 producción de hierro dúctil (excepto el carbono).

• Fabricación de moldes de arena para arrabio en el Instituto de Historia Smithsonian.