Inv. Documental Del Acero

8/19/2019 Inv. Documental Del Acero

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1INTRODUCCIÓN

En la siguiente investigación documental se habla sobre la historia del acero donde

podemos encontrar que no se conoce con exactitud la fecha en que se descubrió la

técnica de fundir material de hierro para producir acero. También se habla que el acero

fue un material fundamental durante la edad media, revolución industrial y actualmente.

También se muestra que el acero es una aleación de hierro y carbono que contiene

otros elementos de aleación. Dentro de lo que es el proceso de producción del acero

podemos encontrar distintos métodos de obtención como: proceso de crisol abierto,

proceso de vació, desgasificación por fluo, desgasificación en la olla de colado y

proceso de paleti!ación. También podemos encontrar las caracter"sticas mec#nicas y

tecnológicas del acero dentro de las cuales destacan: su densidad, maleabilidad,dure!a y corrosión. $ por %ltimo podemos encontrar los usos y productos del acero

donde los principales son: barras para hormigón, alambrón, rollos y planchas

laminados.


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2OBJETIVO


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3HISTORIA DEL ACERO

&o se conoce con exactitud la fecha en que se descubrió la técnica de fundir mineral de

hierro para producir un metal susceptible de ser utili!ado. 'os primeros utensilios dehierro descubiertos por los arqueólogos en Egipto datan del a(o ).*** a.+., y se sabe

que antes de esa época se empleaban adornos de hierro. 'os griegos ya conoc"an

hacia el .*** a.+. la técnica, de cierta compleidad, para endurecer armas de hierro

mediante tratamiento térmico.

'as aleaciones producidas por los primeros artesanos del hierro -y, de hecho, todas las

aleaciones de hierro fabricadas hasta el siglo /0 d.+.1 se clasificar"an en la actualidad

como hierro forado. 2ara producir esas aleaciones se calentaba una masa de mineral

de hierro y carbón vegetal en un horno o fora con tiro for!ado. Ese tratamiento reduc"a

el mineral a una masa esponosa de hierro met#lico llena de una escoria formada por

impure!as met#licas y ceni!as de carbón vegetal. Esta espona de hierro se retirabamientras permanec"a incandescente y se golpeaba con pesados martillos para expulsar

la escoria y soldar y consolidar el hierro. El hierro producido en esas condiciones sol"a

contener un )3 de part"culas de escoria y un *,3 de otras impure!as. En ocasiones

esta técnica de fabricación produc"a accidentalmente auténtico acero en lugar de hierro

forado. 'os artesanos del hierro aprendieron a fabricar acero calentando hierro forado

y carbón vegetal en recipientes de arcilla durante varios d"as, con lo que el hierro

absorb"a suficiente carbono para convertirse en acero auténtico.

Después del siglo /0 se aumentó el tama(o de los hornos utili!ados para la fundición y

se incrementó el tiro para for!ar el paso de los gases de combustión por la carga o

me!cla de materias primas. En estos hornos de mayor tama(o el mineral de hierro de la

parte superior del horno se reduc"a a hierro met#lico y a continuación absorb"a m#s

carbono como resultado de los gases que lo atravesaban. El producto de estos hornos

era el llamado arrabio, una aleación que funde a una temperatura menor que el acero o

el hierro forado. El arrabio se refinaba después para fabricar acero.

'a producción moderna de acero emplea altos hornos que son modelos perfeccionados

de los usados antiguamente. El proceso de refinado del arrabio mediante chorros de

aire se debe al inventor brit#nico 4enry 5essemer, que en 677 desarrolló el horno o

convertidor que lleva su nombre. Desde la década de 89* funcionan varios mini

hornos que emplean electricidad para producir acero a partir de chatarra. in embargo,las grandes instalaciones de altos hornos

+ontin%an siendo esenciales para producir acero a partir de mineral de hierro.


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4 ;+E En realidad consegu"an una especie de acero: el hierro absorb"a carbono de

las brasas y se formaba una >piel> de acero en la superficie. >?** ;.+.: los indios,

fabricantes de acero>. 4acia el ?** ;.+., los artesanos de la /ndia dominaban ya un

método meor para producir acero. +olocaban tro!os de hierro carbonado o con >piel>

de acero en un recipiente de arcilla cerrado, o crisol, y lo calentaban intensamente en

un horno. El carbono se distribu"a gradualmente a través del hierro y produc"a unaforma de acero mucho m#s uniforme. >@A*:

. En @A*, el inglés 5enamin 4untsman

redescubrió el procedimiento indio por casualidad, al calentar una me!cla de hierro y

una cantidad cuidadosamente medida de carbón vegetal en un crisol. 2ese a la

invención de otros procedimientos, siguió prefiriéndose el método del crisol para

obtener acero de alta calidad, hasta que en 8*? se inventó el horno eléctrico. >679:

convertidor 5essemer>. En 679, el inventor inglés 4enry 5essemer patentó un método

m#s barato para fabricar acero en gran escala. Bn chorro de aire atravesaba el hierro

fundido y quemaba todo el carbono necesario para obtener el acero. 5essemer

construyó un recipiente cónico de acero forrado de ladrillos refractarios que se llamó

convertidor y que se pod"a inclinar para vaciarlo. El hierro fundido se vert"a en el

convertidor situado en posición vertical, y se hac"a pasar aire a través de orificios

abiertos en la base. El >soplado>, que duraba unos veinte minutos, resultaba

espectacular. El primer acero fabricado por este método era quebradi!o por culpa del

ox"geno absorbido.

>69A: horno de solera abierta>. El mismo a(o en que 5essemer presentó su

procedimiento, los hermanos de origen alem#n Cilliam y riedrich iemens estaban

desarrollando un método para precalentar el aire inyectado a los hornos. ; cada

extremo del horno colocaron c#maras de ladrillos entrecru!ados que se calentaban con

los gases de la combustión y caldeaban después el aire que se inyectaba en el horno.

Dos a(os m#s tarde, los hermanos iemens patentaron un horno de solera para acero

que incorporaba sus precalentadores o regeneradores>. 2ero no tuvo éxito hasta que lo

meoraron dos hermanos franceses, 2ierre y Emile Fart"n, en 69A. >8*?: acero por

arco eléctrico>. Cilliam iemens hab"a experimentado en 6@6 con la electricidad para

calentar los hornos de acero. 2ero fue el metal%rgico francés 2aul 4éroult -coinventor

del método moderno para fundir aluminio1 quien inició en 8*? la producción comercial

del acero en horno eléctrico. e introduce en el horno chatarra de acero de composición

conocida y se hace saltar un arco eléctrico entre la chatarra y grandes electrodos de

carbono situados en el techo del horno. El calor desarrollado por el arco funde la

chatarra y produce un acero m#s puro que el que ha estado en contacto con los gases

de combustión. e puede a(adir mineral de acero para alterar la composición del acero,

y cal o espato fl%or para absorber cualquier impure!a. >8A6: proceso del ox"geno

b#sico>. Tras la segunda guerra mundial se iniciaron experimentos en varios pa"ses con

ox"geno puro en lugar de aire para los procesos de refinado del acero. El éxito se logró

en ;ustria en 8A6, cuando una f#brica de acero situada cerca de la ciudad de 'in! y de

DonaGit! desarrolló el proceso del ox"geno b#sico o 'HD. >87*: fundición continua>. En


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5el método tradicional de moldeo, el acero fundido del horno se vierte en moldes o

lingotes y se dea enfriar. 'uego se vuelven al calentar los lingotes hasta que se

ablandan y pasan a trenes de laminado, donde se reducen a planchas de menor

tama(o para tratamientos posteriores.

ANTECEDENTES DEL ACERO

'a historia de la tecnolog"a comien!a con el uso de las primeras herramientas de piedra

en el desarrollo y evolución del hombre.

El siguiente gran paso en la evolución del hombre fue el uso y control del fuego, que se

utili!ó no solo para iluminar y generar calor sino que también sirvió para obtener

utensilios de cer#mica cocida de diversos usos. Bno de estos usos fue el desarrollo del

moldeo de los primeros metales, inicialmente usado para la ornamentación.

2osteriormente, con el descubrimiento de la rueda y con el desarrollo de las técnicas de

templado de los metales y sus combinaciones -aleaciones1, los hombres fueron

capaces de producir bronce por lo que a partir del a(o )*** a.+. el humanismo ingresa

en lo que denominamos Era de 5ronce, con progresos en la agricultura, herramientas y

los primeros pasos en la metalurgia.

4acia el a(o ?** a.+., y hasta el 9** a.+. aproximadamente, los ;sirios con sus

conocimientos de las armas y los metales -hierro1 dominaron gran parte del mundo

civili!ado.

Durante la Edad Fedia, la utili!ación de los metales en los arados hi!o posibleacrecentar de manera sustancial gran cantidad de tierra cultivable. Este punto y el

desarrollo de los medios de transporte generaron una gran transformación en el

comercio y por consecuencia en las costumbres y h#bitos de la civili!ación Europea. Bn

evento notable de la época fue la invención de la imprenta con moldes tipogr#ficos

met#licos.

'a +ivili!ación /ndustrial. ;(o @9*

El término > describe la histórica transformación de las costumbres

tradicionales, por las de la sociedad moderna, debido a la industriali!ación de la

econom"a. El hecho m#s relevante de este per"odo es el inmenso crecimiento de laproducción per capita, posibilitado por el proceso de mecani!ación de las f#bricas.

+on la


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6/nglaterra, que era rica en carbón y hierro, contaba con v"as navegables, costas con

puertos para el comercio, y por sobre todo, ten"a condiciones sociales, religiosas y

pol"ticas abiertas a la evolución. Estas ventaas naturales explican por qué este proceso

comen!ó all".

; mediados del siglo / se inicia lo que hoy llamamos >;rquitectura Foderna>, como

una consecuencia m#s de esta evolución.

Bno de los primeros edificios reali!ado en hierro y vidrio, fue el >2alacio de +ristal>

-67*1, erigido por el ;rquitecto I. 2axton para una Exposición /nternacional en

'ondres. ;dem#s de sus valores estéticos, la mayor virtud de este edificio radica en la

clara expresión de sus caracter"sticas estructurales, basada en la utili!ación de dichos

materiales.

; partir de la disponibilidad de materiales como el hierro, el vidrio y el acero, la

construcción deó de estar limitada a la mamposter"a de piedra y de ladrillos, y a lamadera.

Dos edificios eecutados en 668, para la eria /nternacional de 2ar"s, manifestaron

este cambio de manera contundente. Estos fueron: >El 4all de la Faquinaria>, obra del

;rquitecto Dutert, con luces libres entre apoyos de @ mts., y la >Torre Eiffel>, obra del

;rquitecto Eiffel, de )** mts. De altura.

Del otro lado del =céano ;tl#ntico, E.E.B.B. coloni!ado por 5rit#nicos en su mayor"a,

ten"a también caracter"sticas adecuadas para el desarrollo de la /ndustriali!ación.

2osteriormente dichas caracter"sticas convertir"an a E.E.B.B en el l"der de los cambios

tecnológicos en la construcción.4acia el a(o 6@, la ciudad de +hicago contaba con una población de )**.***

habitantes, y era el centro de comercio m#s importante de los E.E.B.B. En =ctubre de

ese a(o un incendio destruyó la ciudad. 2ara la reconstrucción de la ciudad, los

dise(adores libres de las restricciones de altura antes vigentes y contando con nuevas

tecnolog"as -ascensor, acero, etc.1, construyeron los primeros rascacielos. ;s" nació lo

que actualmente se conoce como la >Escuela de +hicago>.

'a construcción del primer rascacielos eecutado con Fetal rame fue el de la >4ome

/nsurance +ompany> de +hicago -6671, de * pisos de altura, debido al ;rquitecto e

/ngeniero Cilliam 'e 5arón Ienney, formado profesionalmente en Fassachusetts

-E.E.B.B.1 y en 2ar"s -rancia1.

El ;rquitecto C. Ienney, adem#s de dise(ar edificios comerciales y de oficinas, tuvo

otro rol muy importante que fue la formación de los arquitectos que trabaaron con él y

que luego integraron la famosa >Escuela de +hicago>. Entre ellos se destacaron

5urnham, 4olabird,


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7adem#s, el maestro del ;rquitecto ranJ 'loyd Cright, quien fuera el m#s célebre

profesional de su época en E.E.B.B.

+on relación al uso del acero en obras de infraestructura, podemos decir que el >2uente

de 5rooJlyn> -6981, dise(ado por Iohn Empire tate 5uilding> -8)1 y el >+hrysler 5uilding> -8)*1,

construidos ambos en la ciudad de &ueva $orJ.

En la ;rgentina, los edificios construidos sobre la ;venida de Fayo a principios de siglo,

y las terminales del errocarril de


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8El aumento del consumo de ;cero a lo largo del siglo es un fiel refleo de la

evolución en la utili!ación de nuevas tecnolog"as y materiales. Desde 8** a 888 el

consumo aumentó de ?6 millones de toneladas anuales a @6* millones de toneladas

anuales. Esto determina un crecimiento promedio de ),A 3 anual a lo largo de **

a(os. ;s" como decimos que este fue el siglo del ;cero, si tomamos en cuenta la

evolución del ;cero hacia el ;cero 'iviano Kalvani!ado y otras aleaciones, bienpodr"amos decir que el siglo / ser# el siglo del >;cero /nteligente>.

COMPOSICION DEL ACERO

;cero es una aleación de hierro y carbono que contiene otros elementos de aleación,

los cuales le confieren propiedades mec#nicas espec"ficas para su utili!ación en la

industria metalmec#nica.

;unque el +arbono es el elemento b#sico a a(adir al 4ierro, los otros elementos, seg%n

su porcentae, ofrecen caracter"sticas espec"ficas para determinadas aplicaciones,

como herramientas, cuchillas, soportes, etc.

ELEMENTOS DE ALEACION EN LOS ACEROS - COMPONENTES

Aluminio - Al: E' ;luminio es usado principalmente como desoxidante en laelaboración de acero. El ;luminio también reduce el crecimiento del grano al formar

óxidos y nitruros.

Azufr - S: El ;!ufre se considera como un elemento perudicial en las aleaciones deacero, una impure!a. in embargo, en ocasiones se agrega hasta *.?73 de a!ufre para

meorar la maquinabilidad. 'os aceros altos en a!ufre son dif"ciles de soldar pueden

causar porosidad en las soldaduras.

C!r"ono - C: El +arbón H +arbono es el elemento de aleación m#s efectivo, eficiente yde bao costo. En aceros enfriados lentamente, el carbón forma carburo de hierro y

cementita, la cual con la ferrita forma a su ve! la perlita. +uando el acero se enfr"a m#s

r#pidamente, el acero al carbón muestra endurecimiento superficial. El carbón es el

elemento responsable de dar la dure!a y alta resistencia del acero.

Boro - B: El 5oro logra aumentar la capacidad de endurecimiento cuando el acero est#totalmente desoxidado. Bna peque(a cantidad de 5oro, -*.**31 tiene un efectomarcado en el endurecimiento del acero, ya que también se combina con el carbono

para formar los carburos que dan al acero caracter"sticas de revestimiento duro.

Co"!l#o - Co: El +obalto es un elemento poco habitual en los aceros, ya que disminuyela capacidad de endurecimiento. in embargo, se puede usar en aplicaciones donde se

requiere un revestimiento duro para servicio a alta temperatura, ya que produce una


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9gran cantidad de solución sólida endurecedora, cuando es disuelto en ferrita o

austenita.

Co"r - Cu: El +obre aumenta la resistencia a la corrosión de aceros al carbono.

Cromo - Cr: El +romo es un formador de ferrita, aumentando la profundidad del

endurecimiento. ;s" mismo, aumenta la resistencia a altas temperaturas y evita lacorrosión. El +romo es un elemento principal de aleación en aceros inoxidables, y

debido a su capacidad de formar carburos se utili!a en revestimientos o recubrimientos

duros de gran resistencia al desgaste, como émbolos, ees, etc.

$%&foro - P: ósforo se considera un elemento perudicial en los aceros, casi unaimpure!a, al igual que el ;!ufre, ya que reduce la ductilidad y la resistencia al impacto.

in embargo, en algunos tipos de aceros se agrega deliberadamente para aumentar su

resistencia a la tensión y meorar la maquinabilidad.

M!n'!n&o - Mn: El Fanganeso es uno de los elementos fundamentales e

indispensables, est# presente en casi todas las aleaciones de acero. El Fanganeso esun formador de austenita, y al combinarse con el a!ufre previene la formación de

sulfuro de hierro en los bordes del grano, altamente perudicial durante el proceso de

laminación. El Fanganeso se usa para desoxidar y aumentar su capacidad de

endurecimiento.

Moli"(no - Mo: El Folibdeno también es un elemento habitual, ya que aumentamucho la profundidad de endurecimiento del acero, as" como su resistencia al impacto.

El Folibdeno es el elemento m#s efectivo para meorar la resistencia del acero a las

baas temperaturas, reduciendo, adem#s, la perdida de resistencia por templado. 'os

aceros inoxidables auste"ticos contienen Folibdeno para meorar la resistencia a la

corrosión.

Ni#r%'no - N: El &itrógeno puede agregarse a algunos tipos de acero, para promover la formación de austenita. También, para reducir la cantidad de &"quel en los aceros

inoxidables. El &itrógeno afecta las propiedades mec#nicas del acero.

N)*ul - Ni: Es el principal formador de austenita, que aumenta la tenacidad yresistencia al impacto. El &"quel se utili!a mucho en los aceros inoxidables, para

aumentar la resistencia a la corrosión. El &"quel ofrece propiedades %nicas para soldar

undición.

Plomo - P": El 2lomo es un eemplo de elemento casi insoluble en 4ierro. e a(adeplomo a muchos tipos de acero para meorar en gran manera su maquinabilidad.

Ti#!nio - Ti: 5#sicamente, el Titanio se utili!a para estabili!ar y desoxidar acero,aunque debido a sus propiedades, pocas veces se usa en soldaduras.

Tun'no - +: El Tungsteno se a(ade para impartir gran resistencia a altatemperatura. El Tungsteno también forma carburos, que son excepcionalmente duros,


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10dando al acero una gran resistencia al desgaste, para aplicaciones de revestimiento

duro o en acero para la fabricación de herramientas.

V!n!(io - V: El 0anadio facilita la formación de grano peque(o y reduce la pérdida deresistencia durante el templado, aumentando por lo tanto la capacidad de

endurecimiento. ;s" mismo, es un formador de carburos que imparten resistencia al

desgaste en aceros para herramientas, herramientas de corte, etc.

PROCESO DE PRODUCCIÓN DEL ACERO

PROCESO DE CRISOL ABIERTO

+ualquier proceso de producción de acero a partir de arrabio consiste en quemar el

exceso de carbono y otras impure!as presentes en el hierro. Bna dificultad para la

fabricación del acero es su elevado punto de fusión, .A**L +, que impide utili!ar

combustibles y hornos convencionales.

2ara superar la dificultad se desarrolló el horno de crisol abierto, que funciona a altastemperaturas gracias al precalentado regenerativo del combustible gaseoso y el aire

empleados para la combustión.

En el precalentado regenerativo los gases que escapan del horno se hacen pasar por

una serie de c#maras llenas de ladrillos, a los que ceden la mayor parte de su calor. ;

continuación se invierte el fluo a través del horno, y el combustible y el aire pasan a

través de las c#maras y son calentados por los ladrillos. +on este método, los hornos

de crisol abierto alcan!an temperaturas de hasta .97*L +.

El horno propiamente dicho suele ser un crisol de ladrillo plano y rectangular de unos

9N* m., con un techo de unos ?,7 m. de altura. Bna serie de puertas da a una planta

de trabao situada delante del crisol. Todo el crisol y la planta de trabao est#n situados

a una altura determinada por encima del suelo, y el espacio situado bao el crisol lo

ocupan las c#maras de regeneración de calor del horno. Bn horno del tama(o indicado

produce unas ** toneladas de acero cada horas.

El horno se carga con una me!cla de arrabio -fundido o fr"o1, chatarra de acero y

mineral de hierro, que proporciona ox"geno adicional. e a(ade cali!a como fundente y


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11fluorita para hacer que la escoria sea m#s fluida. 'as proporciones de la carga var"an

mucho, pero una carga t"pica podr"a consistir en 9*.*** Jg. De chatarra de acero,

.*** Jg. De arrabio fr"o, A7.*** Jg. De arrabio fundido, ?.*** Jg. De cali!a, .***Jg.

De mineral de hierro y ?** Jg. De fluorita. Bna ve! cargado el horno, se enciende, y las

llamas oscilan de un lado a otro del crisol a medida que el operador invierte su dirección

para regenerar el calor.

Desde el punto de vista qu"mico la acción del horno de crisol abierto consiste en reducir

por oxidación el contenido de carbono de la carga y eliminar impure!as como silicio,

fósforo, manganeso y a!ufre, que se combinan con la cali!a y forman la escoria. Estas

reacciones tienen lugar mientras el metal del horno se encuentra a la temperatura de

fusión, y el horno se mantiene entre .77* y .97*L + durante varias horas, hasta que el

metal fundido tenga el contenido de carbono deseado. Bn operario experto puede

u!gar el contenido de carbono del metal a partir de su aspecto, pero por lo general se

prueba la fundición extrayendo una peque(a cantidad de metal del horno, enfri#ndola y

sometiéndola a examen f"sico o an#lisis qu"mico. +uando el contenido en carbono de la

fundición alcan!a el nivel deseado, se sangra el horno a través de un orificio situado en

la parte trasera. El acero fundido fluye por un canal corto hasta una gran cuchara

situada a ras de suelo, por debao del horno. Desde la cuchara se vierte el acero en

moldes de hierro colado para formar lingotes, que suelen tener una sección cuadrada

de unos 7* cm. de lado, y una longitud de ,7 m.

Estos lingotes Hla materia prima para todas las formas de fabricación del aceroH pesan

algo menos de ) toneladas. ;ctualmente se han puesto en pr#ctica métodos para

procesar el acero de forma continua -colada continua1 sin tener que pasar por el

proceso de fabricación de lingotes.

OTROS METODOS DE RE$INADO DEL HIERRO

;unque casi todo el acero que se fabrica en el mundo se obtiene a partir del arrabio

producido en altos hornos, hay otros métodos de refinado del hierro que se han

practicado de forma limitada. Bno de ellos es el denominado método de reducción

directa para fabricar hierro y acero a partir del mineral, sin producir arrabio.

En este proceso se me!clan mineral de hierro y coque en un horno de calcinación

rotatorio y se calientan a una temperatura de unos 87*L +. El coque caliente desprende

monóxido de carbono, igual que en un alto horno, y reduce los óxidos del mineral a

hierro met#lico. in embargo, no tienen lugar las reacciones secundarias que ocurren

en un alto horno, y el horno de calcinación produce el llamado hierro espona, de mucha

mayor pure!a que el arrabio. También puede producirse hierro pr#cticamente puro

mediante electrólisis haciendo pasar una corriente eléctrica a través de una disolución

de cloruro de hierro, pera esta no tiene importancia comercial.


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12PROCESO DE VACIO ,DESASI$ICACIÓN. DEL ACERO $UNDIDO/

Después de ser producido en cualquiera de los hornos de fabricación de acero, el acero

derretido puede refinarse a%n m#s para producir acero de al!a pure!a y homogeneidad.

Esto se logra removiendo los gases -ox"geno, hidrógeno y nitrógeno1 en el acero

derretido que fueron absorbidos o formados durante el proceso de fabricación.

i los gases no se remueven antes que el acero se solidifique, su presencia o sus

reacciones con otros elementos en el acero puede producir defectos tales como:

inclusiones -part"culas sólidas de óxido1, sopladuras -bolsas de gas1,

descascarillamiento -grietas internas1 y fragilidad -pérdida de ductibilidad1.

'a desgasificación del acero fundido se lleva a cabo exponiéndolo a un vac"o. 'a

presión enormemente reducida sobre la superficie del l"quido permite que los gases

escapen.

El acero fundido puede desgasificarse de varias maneras. 'as dos m#s comunes son:

M DEK;//+;+/=& 2=< 'BI=

M DEK;//+;+/=& E& '; =''; DE +=';D;.

DESASI$ICACION POR $LUJO

En este proceso, el acero fundido se vierte desde la olla de colada dentro de una

lingotera, la cual est# completamente encerrada en una c#mara de vac"o. Fientras el

fluo de acero fundido cae dentro del vac"o, se separa en gotitas. Debido a la reducidapresión sobre el l"quido, los gases disueltos revientan y se extraen fuera de la c#mara

por medio de una bomba de vac"o. 'ibre ya de gases en la lingotera, éste se solidifica

en un acero de alta pure!a.

DESASI$ICACION EN LA OLLA DE COLADA/

En este proceso, el acero derretido se desgasifica en la olla de colada. e hace

descender un recipiente de vac"o calentado de modo que su boquilla de absorción

quede por debao del nivel l"quido del acero fundido.

'a presión atmosférica impulsa el acero fundido hacia arriba dentro de la c#mara de

vac"o, en donde los gases revientan y se extraen mediante la bomba de vac"o. 'a

elevación del recipiente de vac"o permite que el acero fundido fluya de vuelta, por la

fuer!a de gravedad, dentro de la olla de colada. Este ciclo se repite varias veces hasta

que la totalidad el acero fundido en la olla se ha desgasificado.


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13PROCESO DE PELETI0ACION DEL HIERRO

El proceso productivo se inicia con la extracción del mineral de hierro desde lasminas.

i el mineral posee bao contenido de impure!as -principalmente fósforo y a!ufre1,

puede ser utili!ado para carga directa a ;ltos 4ornos, requiriendo sólo tratamientos demolienda y concentración. Este es el caso de Fina El


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PROCESO PRODUCTIVO SIDERURICO


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15El 2roceso 2roductivo ider%rgico lo hemos dividido gr#ficamente en 9 pantallas debido

a su extensión.


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18TIPOS DE HORNOS

+ualquier proceso de producción de acero a partir del ;rrabio consiste en quemar el

exceso de carbono y otras impure!as presentes en el hierro.

Bna dificultad para la fabricación del acero es su elevado punto de fusión, .A**L+

aproximadamente, que impide utili!ar combustibles y hornos convencionales.

2ara superar esta dificultad, se han desarrollado ) importantes tipos de hornos para el

refinamiento del ;cero, en cada uno de estos procesos el ox"geno se combina con las

impure!as y el carbono en el metal fundido. El ox"geno puede introducirse directamente

mediante presión dentro o sobre la carga a través del ox"geno en el aire, o en forma de

óxidos de hierro o herrumbre en la chatarra. Esto oxidar# algunas impure!as, las que se

perder#n como gases, mientras otras impure!as reaccionar#n con la piedra cali!a

fundida para formar una escoria que ser# colada posteriormente.

HORNO DE HOAR ABIERTO o CRISOL

El 4=


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19HORNO DE O1IENO BASICO

Es un horno en forma de pera que puede producir una cantidad ;proximadamente de

)** toneladas de acero en alrededor de A7 minutos.

El horno se inclina desde su posición vertical y se carga con chatarra de acero fr"a

-cerca de un ?731 y luego con hierro derretido, después de ser devuelto a su posiciónvertical, se hace descender hacia la carga una lan!a de ox"geno refrigerada por agua y

se fuer!a sobre ella un fluo de ox"geno puro a alta velocidad durante ?* minutos. Este

act%a como fuente de calor y para la oxidación de las impure!as.

Tan pronto como el chorro de ox"geno comien!a, se agrega la cal y otros materiales

fundentes. 'a reacción qu"mica resultante desarrolla una temperatura aproximada de

.97*L +. El ox"geno se combina con el exceso de carbono acabando como gas y se

combina también con las /mpure!as para quemarlas r#pidamente. u residuo es

absorbido por la capa flotante de escoria.

Después de haberse completado la inyección de ox"geno, se anali!a el contenido decarbono y la composición qu"mica de diversas muestras de la masa fundida. +uando la

composición es correcta, el horno se inclina para verter el acero fundido en una olla de

colada.

;unque se pueden producir algunos aceros de aleación con este proceso, el ciclo de

tiempo aumenta considerablemente, eliminando as" su ventaa principal.

+onsecuentemente, el proceso de ox"geno b#sico, como el del hogar abierto, se

emplea generalmente para producir altos tonelaes de acero con un bao nivel de

carbono, que son los de mayor consumo. Estos aceros con bao nivel de carbono se

utili!an para barras, perfiles y planchas gruesas y delgadas.

HORNO DE ARCO ELECTRICO

Es el m#s vers#til de todos los hornos para fabricar acero. &o solamente puede

proporcionar altas temperaturas, hasta .8)* L+, sino que también puede controlarse

eléctricamente con un alto grado de precisión. Debido a que no se emplea combustible

alguno, no se introduce ning%n tipo de impure!as. El resultado es un acero m#s limpio.

+onsecuentemente, puede producir todo tipo de aceros, desde aceros con regular

contenido de carbono hasta aceros de alta aleación, tales como aceros para

herramientas, aceros inoxidables y aceros especiales para los cuales se emplea

principalmente. =tra ventaa sobre el 4orno de =x"geno 5#sico es que puede operar con grandes cargas de chatarra y sin hierro fundido.

El 4orno de ;rco Eléctrico se carga con chatarra de acero cuidadosamente

seleccionada. El arrabio fundido se emplea raramente. i la carga de chatarra es muy

baa en carbono, se agrega coque -el cual es casi puro carbono1 o electrodos de

carbono de desecho, para aumentar as" su nivel.


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20 ;l aplicarse la corriente eléctrica, la formación del arco entre los electrodos gigantes

produce un calor intenso. +uando la carga se ha derretido completamente, se agregan

dentro del horno cantidades medidas de los elementos de aleación requeridos.

'a masa fundida resultante se calienta, permitiendo que se quemen las impure!as y

que los elementos de aleación se me!clen completamente.

2ara acelerar la remoción del carbono, el ox"geno gaseoso se introduce generalmente

en forma directa dentro de acero fundido por medio de un tubo o lan!a. El ox"geno

quema el exceso de carbono y algunas de las impure!as, mientas otras se desprenden

como escoria por la acción de varios fundentes.

+uando la composición qu"mica de la masa fundida cumple con las especificaciones, el

horno se inclina para verter el acero fundido dentro de una olla de colada.

Este horno puede producir una hornada de acero en un per"odo de dos a seis horas,

dependiendo del horno individual.


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21CARACTERISTICAS DEL ACERO

C!r!2#r)i2!& m23ni2!& 4 #2nol%'i2!& (l !2ro


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22• 'a dure!a de los aceros var"a entre la del hierro y la que se puede lograr

mediante su aleación u otros procedimientos térmicos o qu"micos entre los

cuales qui!# el m#s conocido sea el templado del acero, aplicable a aceros con

alto contenido en carbono, que permite, cuando es superficial, conservar un

n%cleo tena! en la pie!a que evite fracturas fr#giles. ;ceros t"picos con un alto

grado de dure!a superficial son los que se emplean en las herramientas demecani!ado, denominados aceros r#pidos que contienen cantidades

significativas de cromo, Golframio, molibdeno y vanadio. 'os ensayos

tecnológicos para medir la dure!a son 5rinell, 0icJers y


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23estructura, aparecen esfuer!os complementarios que hay que tener en cuenta. El

acero se dilata y se contrae seg%n un coeficiente de dilatación similar al

coeficiente de dilatación del hormigón, por lo que resulta muy %til su uso

simult#neo en la construcción, formando un material compuesto que se

denomina hormigón armado.? El acero da una falsa sensación de seguridad al

ser incombustible, pero sus propiedades mec#nicas fundamentales se vengravemente afectadas por las altas temperaturas que pueden alcan!ar los

perfiles en el transcurso de un incendio.

DESASTE

Es la degradación f"sica -pérdida o ganancia de material, aparición de grietas,

deformación pl#stica, cambios estructurales como transformación de fase o

recristali!ación, fenómenos de corrosión, etc.1 debido al movimiento entre la superficie

de un material sólido y uno o varios elementos de contacto.


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USOS 5 PRODUCTOS DEL ACERO

PRODUCTOS

El ;cero est# presente en diversos aspectos en nuestra vida diaria, la construcción, el

transporte, etc.

Desde los yacimientos mineros y plantas de procesamiento -ver procesos de

peleti!ación1 se producen materias primas que son exportados y utili!ados como

materia prima para elaborar acero. 2or otra parte la fabricación y laminación del acero

dan como resultado una serie de productos que se comerciali!a local e

internacionalmente.

PRODUCTOS DE MINERAL DE HIERRO


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USOS DE LOS ACEROS

ACEROS DE CONSTRUCCIÓN

on los aceros que se utili!an para la fabricación de pie!as, órganos o elementos de

m#quinas, motores, instalaciones, carriles, veh"culos, etc.

. ;ceros al carbono que se usan en bruto de laminación para construcciones met#licas

y para pie!as de maquinaria en general.

?. ;ceros de baa aleación y alto l"mite el#stico para grandes construcciones met#licas,

puentes, torres etc.

). ;ceros de f#cil mecani!ación en tornos autom#ticos.

'os aceros de construcción generalmente se emplean para la fabricación de pie!as,

órganos o elementos de m#quinas y de construcción de instalaciones.

ACEROS ORDINARIOS AL CARBONO 6UE SE USAN EN BRUTO DE $ORJA OLAMINACIÓN


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27e emplean en grandes cantidades para la construcción de estructuras met#licas de

edificios, para elementos y pie!as de maquinaria, motores, ferrocarriles, etc.

ACEROS DE BAJO CONTENIDO DE CARBONO

+on estos aceros de *.*9 a *.?73 de carbono, se fabrican los puentes de ferrocarril,

las grandes estructuras de las estaciones, las columnas met#licas de las l"neaseléctricas, los cascos de los buques, las estructuras de las casas, las carrocer"as de los

automóviles, los tubos de las bicicletas, los clavos, los alfileres, las cerraduras de las

puertas, los asientos de las clases y muchos obetos m#s que utili!amos diariamente.

ACEROS SEMIDUROS $ORJADOS O LAMINADOS PARA LA CONSTRUCCIÓN DEPIE0AS DE MA6UINARIA EN ENERAL

'os aceros ordinarios de contenido en carbono comprendido entre *.?7 y *.@*3 de +

que se emplean en estado bruto de fora o laminación se suelen emplear para pie!as de

maquinaria en general.

;ceros de *.)*3 de +. Ees para vagones, ruedas, pie!as de maquinaria, etc. -


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28 ;cero *)*: ;cero para temple y revenido para los m#s amplios usos, tales como ees,

#rboles y todas aquellas pie!as que no estén sometidas a fuertes esfuer!os mec#nicos

;cero *A*: se usa para pie!as de m#quinas de peque(o y mediano espesor y sirve

para pie!as que deban ser templadas a inducción, o con soplete.

;cero *A7: Es un acero muy apropiado para pie!as de peque(o tama(o que debantemplarse a inducción, obteniéndose una dure!a superficial de 7AH79


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29'os aceros calmados son %tiles cuando se necesitan técnicas severas de conformado,

pero siempre requiere un tratamiento térmico al terminar la técnica de conformado de

manufactura.

ACEROS PARA HERRAMIENTAS

En este grupo se incluyen todos los aceros que normalmente se emplean para lafabricación de %tiles o herramientas destinados a modificar la forma, tama(o y

dimensiones de los materiales por cortadura, por presión o por arranque de viruta.

PRINCIPALES TIPOS DE ACEROS DE HERRAMIENTAS

H;ceros al carbono: para la fabricación de herramientas para los usos m#s diversos, se

emplean aceros sin elementos de aleación con porcentaes de carbono variables de

*.7* a .A*3. 2ara herramientas que deban tener gran tenacidad como martillos y

picasZ se emplean medios contenidos en carbono *.7* a *.@*3. 2ara herramientas de

corte como brocas, cuchillas, y limasZ calidades intermedias de *.@* a 3. 2ara

conseguir en cada caso la m#xima dure!a, deben ser templados en agua.

H;ceros r#pidos: la caracter"stica fundamental de estos aceros es conservar su filo en

caliente, pudiéndose trabaar con las herramientas casi a l roo -9**L1 sin disminuir su

rendimiento.

H;ceros indeformables: reciben este nombre los aceros que en el temple no sufren casi

deformaciones y con frecuencia después del temple y revenido quedan con

dimensiones pr#cticamente idénticas a las que ten"an antes del tratamiento. Esto se

consigue empleando principalmente el cromo y el manganeso como elementos de

aleación.

ACEROS ALEADOS

Btili!ando aceros aleados es posible fabricar pie!as de gran espesor, con resistencias

muy elevadas en el interior de las mismas. En elementos de m#quinas y motores se

llegan a alcan!ar grandes dure!as con gran tenacidad. Es posible fabricar mecanismos

que mantengan elevadas resistencias, a%n a altas temperaturas. 4ay aceros

inoxidables que sirven para fabricar elementos decorativos, pie!as de m#quinas y

herramientas, que resisten perfectamente a la acción de los agentes corrosivos. Es

posible preparar troqueles de formas muy complicadas que no se deformen ni agrieten

en el temple, etc.


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BIBLIORA$IA

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Documents

Inv. Documental Del Acero