INACAP TemucoIng. en Maquinaria, vehculos automotrices y Sistemas Electrnicos. Tecnologa de Materiales.

Obtencin y comercializacin del Acero.

Nombre Alumno (s): - Edgard Curin. - Sergio Fleta. Gedeon Pincheira. Jos Carril.

Nombre Profesor: Sr. Jorge Parra S. Fecha: 13 de Abril de 2011

Introduccin.

No se sabe con fundamentos cuando se descubri la tcnica para fundir el material mineral de hierro para producir un metal que sera tan usado hoy en da. Gracias a los arquelogos se puede estimar que se utilizaban utensilios de hierro desde el ao 3.000 a.c, y los griegos adoptaron la tcnica de endurecer sus armas con hierro mediante un tratamiento trmico, esto, en el 1.000 a.c. Antiguamente, los artesanos en hierro aplicaban una tcnica, la cual consista en calentar una masa de hierro. Al someter esta al calor, se formaba una masa esponjosa de hierro y se daba a conocer fcilmente la escoria y las impurezas que tena este mineral, para lo cual el artesano golpeaba esta masa con pesados martillos y as eliminaba las partculas de escoria e impurezas. Esta tcnica usada por los artesanos, produca accidentalmente un acero autntico en lugar de un hierro forjado. Con el tiempo, se perfeccion el proceso de fundicin del hierro, se hicieron hornos de gran tamao, se agregaron materias primas para tener un acero de buena calidad, y se increment el tiro para forzar el pase de los gases de combustin en un horno. Hoy en da, en la produccin del acero se usan altos hornos que son ms perfeccionados en comparacin a los usados antiguamente. Se utiliza el proceso de refinado del arrabio mediante unos chorros de aire, esta aplicacin es debida al inventor Henry Bessemer quien desarroll un tipo horno que lleva su nombre. Cabe destacar, que hoy, grandes instalaciones de altos hornos siguen produciendo acero a partir del hierro.

Definiciones.

Escoria: Sustancia vtrea que flota en el crisol de los hornos de fundir metales, que procede de las impurezas. Coque: Tipo de carbn. Caliza: La caliza es una roca sedimentaria compuesta mayoritariamente por carbonato de calcio (CaCO3), generalmente calcita. Refinado: Hacer mas pura o fina una sustancia o material, eliminando impurezas o mezclas. Cribado: es un proceso mecnico que separa los materiales de acuerdo a su tamao de partcula individual. Fusin: Referente al cambio de estado de slido a lquido. Refractario: Se le llama al material que resiste el fuego o calor sin cambiar de estado ni descomponerse. Rigidez: Capacidad de un objeto para resistir esfuerzos sin lograr amplias deformaciones. Oxicorte: Tcnica auxiliar para la soldadura, que se utiliza para la preparacin de los bordes a soldar. Corrosin: Se refiere al deterioro de un material por efecto electroqumico.

El acero y su obtencin.

El hierro en un estado puro no tiene la resistencia y dureza como para las aplicaciones comunes que hoy en da se les da. Es por esto, que se combina con pequeas cantidades de carbono para obtener un material llamado acero. As las variedades de acero se vern en funcin del contenido que tenga de carbono y de otros elementos de aleacin, como el manganeso, el cromo, el silicio o el aluminio. Los materiales que se emplean para la construccin de los lingotes de acero son un material frrico (Hierro), coque y caliza. El coque se quema como un combustible para calentar el horno, este al ser quemado emite CO (monxido de carbono) que se combina con los xidos frricos.

A continuacin un diagrama en el cual se muestra la produccin del acero (de izquierda a derecha el proceso):

De acuerdo al diagrama, se extraen los tres elementos (Hierro, Coque, piedra caliza) de minas. Son transportados y preparados para introducirlos al alto horno y producir el arrabio. Este es un hierro de una baja calidad, pero es la fusin primaria del hierro de la cual salen todos los aceros comerciales. Cabe destacar que la Piedra caliza, el coque y el hierro son preparados antes de entrar al alto horno, son lavados, triturados y cribados. El Alto horno. Este es considerado como una planta qumica, que rebaja continuamente el hierro del mineral. Qumicamente es desprendido el oxgeno del xido de hierro existente en el mineral para liberar el hierro. Su forma es cilndrica de acero, forrado con un material no metlico y resistente al calor, como ladrillos refractarios y placas refrigerantes. El dimetro del horno va disminuyendo hacia arriba y hacia abajo. El punto mximo de dimetro est situado en la cuarta parte de la altura total. La parte baja del horno est compuesta de varias aberturas tubulares llamadas toberas, por donde se hace ingresar con fuerza del aire. No a mucha distancia del fondo se encuentra un orificio por donde fluye el arrabio cuando se vaca el alto horno. Sobre el orificio, pero debajo de las toberas, hay otro agujero para vaciar y retirar la escoria. La parte superior del horno mide unos 30 m, esta tiene unos respiradores para los gases de escape y un par de tolvas redondas, en donde son cerradas por unas vlvulas en forma de campana por donde se ingresa los elementos al horno. Estos elementos son llevados a la parte alta a travs de unos carritos en un elevador por la parte exterior del horno.

Entonces, cuando es producido el arrabio, se eliminan las impurezas y as se obtiene el acero agregndole carbono y otras sustancias de acuerdo al tipo de acero que se necesite.

Tipos de acero. Estos se clasifican de acuerdo a la aleacin que tenga el acero en s para tener distintos efectos. - Aceros al carbono: Casi la mayora de los aceros (90%) son de este tipo. Estos contienen diferidas cantidades de carbono y menos del 1,65% de manganeso, el 0,60% de silicio y el 0,60& de cobre. Ejemplos de estos son aplicados en las maquinas, en carroceras de autos, y la mayor parte de las construcciones.

- Aceros Aleados: este tipo de acero contiene una cierta proporcin de Vanadio, molibdeno y otros elementos, por cierto, mayor cantidad de manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono normales. Estos se sub-clasifican en: Estructurales: Son los que se utilizan en algunas piezas de mquinas, tales como engranajes, ejes y palancas. Tambin en los edificios, en los chasis de automviles, puentes, barcos. Para Herramientas: Son aceros de alta calidad que se utilizan en herramientas para moldear metales y no-metales, al igual que para cortarlos. Estos son taladros, escariadores, fresas, terrajas y machos para roscar. Especiales: Estos son los llamados aceros inoxidables, y aquellos que contienen un cierto contenido de cromo, superior al 12%. Los aceros especiales son de gran dureza y tienen alta resistencia a temperatura. - Aceros de baja aleacin ultrarresistentes: Este tipo de acero es el ms reciente. Debido a que contiene aleaciones convencionales y de menor costo. Sin embargo tienen que recibir un tratamiento especial para que puedan tener una buena resistencia.

- Aceros Inoxidables: estos contienen cromo, nquel y otros elementos de aleacin que los hacen lucir brillantes y resistentes a la oxidacin. Algunos son muy duros y otros muy resistentes, y mantienen esta misma durante largos periodos a temperaturas extremas.

Clasificacin SAE de Aceros. Hay una inmensa variedad de aceros que se pueden obtener de acuerdo a las aleaciones que este contenga. Esto provoc la necesidad de clasificar mediante nomenclaturas especiales, que se diferencian a la norma o casa que los produce para facilitar el reconocimiento y designacin. La SAE (Society of Automotive Engineers (Sociedad Norteamericana de Ingenieros Automotores) emple, a tal fin, nmeros compuestos de cuatro o cinco cifras, segn los casos, cuyo ordenamiento caracteriza o individualiza un determinado acero. El significado de dicho ordenamiento es el siguiente: Primera cifra 1 caracteriza a los aceros al carbono Primera cifra 2 caracteriza a los aceros al nquel Primera cifra 3 caracteriza a los aceros al cromo-nquel Primera cifra 4 caracteriza a los aceros al molibdeno Primera cifra 5 caracteriza a los aceros al cromo Primera cifra 6 caracteriza a los aceros al cromo-vanadio Primera cifra 7 caracteriza a los aceros al tungsteno Primera cifra 9 caracteriza a los aceros al silicio-manganeso Para aceros al manganeso la caracterstica resulta: 13xx Mediante el nmero SAE, los aceros al carbono, de hasta 1% de C, pueden ser fcilmente identificados; as un SAE 1025 indica: Primera cifra 1 acero al carbono Segunda cifra 0 ningn otro elemento de aleacin predominante ltimas cifras 25 0,25% de carbono medio aproximado de carbono

Al Carbono Manganeso Nquel Cromo-Nquel

Molibdeno Cromo-Molibdeno Nquel-Molibdeno Nquel-CromoMolibdeno

Cromo

CLASIFICACIN SAE Comunes o no aleados Corte rpido 1,75 % Mn 3,5 % Ni 5 % Ni 1,25 % Ni; 0,65-0,80 % Cr 3,5 % Ni; 1,55 % Cr Resistentes al calor y a la corrosin 0,25 % Mo 0,5-0,95 % Cr; 0,20-0,25 % Mo 1,55-1,8 % Ni; 0,2-0,25 % Mo 3,5 % Ni; 0,25 % Mo 1,8 % Ni; 0,5-0,8 % Cr; 0,25 %Mo 0,55 % Ni; 0,5 % Cr; 0,2 %Mo 0,55 % Ni; 0,5 % Cr; 0,25 %Mo 3,25 % Ni; 1,2 % Cr; 0,12 %Mo 0,45 % Ni; 0,4 % Cr; 0,12 %Mo 0,55 % Ni; 0,17 % Cr; 0,2 %Mo 1 % Ni; 0,8 % Cr; 0,25 %Mo Bajo Cr: 0,27 y 0,65 % Cr Bajo Cr: 0,8; 0,95 1,05 % Cr Bajo Cr: 0,5 % Cr Mediano Cr: 1 % Cr Alto Cr: 1,45 % Cr Resistente al calor y a la corrosin 0,95 % Cr; 0,15 % mn V 1,4 y 2 % Si; 0,65 y 0,85 % Mn Resistentes a la corrosin Resistentes al calor Al carbono con bajo % de aleacin Alta resistencia mecnica

Cromo-Vanadio Silicio-Manganeso Aceros fundidos

10xx 11xx 13xx 23xx 25xx 31xx 33xx 303xx 40xx 41xx 46xx 48xx 43xx 86xx 87xx 93xx 94xx 97xx 98xx 50xx 51xx 501xx 511xx 521xx 514xx 515xx 61xx 92xx 60xxx 70xxx 0x0 00xx 01xx

Comercializacin del Acero.

Productos: Laminados en Fro: El acero laminado en fro es un acero plano de espesor menor o igual 1.9 mm que se caracteriza por su aspecto brillante de terminacin fina. Esta cualidad lo hace apto para piezas que requieran la rigidez del acero adems de buena presentacin. El producto, dependiendo de su calidad y uso, puede ser entregado en rollos o en planchas cortadas. Laminados en Caliente: Huachipato S.A. produce en su laminador de planos en caliente una variedad de productos que pueden ser entregados en rollos o en planchas cortadas: Estos productos, dependiendo de la calidad y de los espesores, pueden ser entregados en su estado de laminacin (terminacin negra) o decapados, cortados a guillotina o a oxicorte. Zincalum: Este producto consiste en una delgada lmina de acero, revestida por ambas caras por una capa de Aluminio y Zinc (AlZn), aplicada mediante proceso continuo, lo que le otorga una resistencia a la corrosin nica en su tipo. El revestimiento del Al-Zn sobre acero fue patentado por Bethlehem Steel Co. de los Estados Unidos, luego de exhaustivas experiencias donde se evaluaron diferentes combinaciones de aluminio y zinc en diversos ambientes. El aluminio y zinc, protegen al acero formando una barrera entre ste y el medio ambiente. El primero, es particularmente estable ya que sus xidos en la superficie son insolubles y ello proporciona una excelente resistencia a la corrosin en el largo plazo. Adicionalmente, el zinc protege el acero corroyndose preferentemente (fenmeno conocido como "accin de sacrificio") debido a lo cual protege al acero en rayas, bordes cortados, perforaciones y otras reas expuestas. El efecto combinado de estos dos elementos protectores en proporcin de un 55% de aluminio, ha demostrado ser la mejor defensa contra la corrosin.

Barras para Molienda: Las barras destinadas a la molienda de minerales poseen propiedades de elevada resistencia a la abrasin (dureza), elevada tenacidad, desgaste uniforme y buena rectilinidad. El producto se caracteriza por su alto contenido de carbono con adicin de uno o ms de otros elementos aleantes tales como manganeso, silicio, cromo, molibdeno y vanadio los que en conjunto con el carbono otorgan a las barras una dureza y tenacidad equilibradas para asegurar una adecuada eficiencia de la molienda. Barras para Hormign: CSH produce estas barras con acero limpio, obtenido a partir de mineral de hierro, permitiendo satisfacer as las exigencias de ductilidad en obras proyectadas para zonas de alta ssmico, como es Chile. Para uso en refuerzo de hormign, son producidas con nervadura llamada resalte (excepto dimetro 6 mm) lo que aumenta la adherencia entre el acero y el concreto. Alambrn: En el laminador de barras de CAP Acero, se fabrica Alambrn en rollo con acero limpio, elaborado a partir de Mineral de Hierro, para abastecer un mercado creciente y de exigentes condiciones de trefilabilidad El Alambrn (Wire Rod) es un producto de seccin circular, superficie lisa, no decapada, que se fabrica en calidades al carbono, conforme a una composicin qumica conocida y que se obtiene al laminar una palanquilla.

Opinin del grupo.

El acero es un metal que viene a ser descubierto desde hace mucho tiempo atrs, si hablamos de fecha, esto viene antes del ao 0. (a.c) En la edad media se ocup mucho este metal para forjar las armas de los guerreros y los herreros quienes eran los que hacan este trabajo ocultaban el secreto de cmo forjar un arma, ya que era algo totalmente oculto para el resto, y claro, si la gente saba como se haca esto se perjudicaban a ellos mismos con su trabajo. Al realizar este trabajo conocimos el proceso que se realiza para obtener el acero. Nos dimos cuenta que el acero es un metal ampliamente usado en la vida cotidiana, ya sea, para construccin, herramientas, vehculos, estructuras, etc Y tambin los tipos de productos de acuerdo a la comercializacin del acero en Chile.

Buen tema, para poder ampliar nuestros conocimientos, sobre todo porque se relaciona con nuestra carrera que es de mbito de Mecnica Automotriz.

Bibliografa y/o recursos de internet.

Documentos: Apuntes del profesor: Sr. Jorge Parra S. Apuntes del profesor: Sr. Cesar Canihuan M.

Internet: http://es.wikipedia.org/wiki/Acero http://www.infoacero.cl http://www.monografias.com/trabajos10/hidra/hidra.shtml http://es.wikipedia.org/wiki/Arrabio