"PROCESOS DE PRODUCCIÓN DEL ACERO"

FUENTES DE INFORMACION

Esperamos que esta información sea de mucha ayuda para ustedes...

por nuestra parte es todo por ahora en este bloque... pero seguiremos proporcionando información esperando que sea de provecho.

por ahora dejamos algunas FUENTES DE INFORMACIÓN que puedes consultar para ampliar mas tus conocimientos.

  Acero producción 5586. RECUPERADO DE:

http://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/3319/55868-7.pdf?sequence=7
Proceso industriales. “tema 1”. RECUPERADO DE: http://cursos.aiu.edu/Procesos%20Industriales/PDF/Tema%201.pdf

  Acero fabricación. RECUPERADO DE: http://www.frt.utn.edu.ar/tecnoweb/imagenes/file/mecanica/Acero%20fabricaci%C3%B3n,%20Alumno.pdf

  “Bloque 4 siderurgia”. RECUPERADO DE:

 http://ocw.unican.es/ensenanzas-tecnicas/metalurgia-y-siderurgia/materiales/Bloque%204%20Siderurgia.pdf 
Alejandro Concha. "Historia del Acero" 02 dic 2010. ArchDaily México. RECUPERADO DE:

 http://www.archdaily.mx/mx/02-44191/historia-del-acero

  Pamela K. Castro González. “Historia del acero”. RECUPERADO DE: http://www.arlandis.com/acero.pdf

  COMPONENTES DEL ACERO. “PORTAL DEL MANTENIMIENTO INDUSTRIAL: EMPRESAS Y SERVICIOS”. SOLO MANTENIMIENTO RECUPERADO DE: http://www.solomantenimiento.com/articulos/composicion-acero.htm

  Víctor Suarez Ramos. “uso y productos del acero”. Publicado a las 17:50. RECUPERADO DE:  http://suarezramosvictormeelanio.blogspot.mx/ 

USOS Y PRODUCTOS DERIVADOS DEL ACERO

El Acero está presente en diversos aspectos en nuestra vida diaria, la construcción, el transporte, incluso en muchas de las herramientas que usamos cotidianamente.

Desde los yacimientos mineros y plantas de procesamiento se producen materias primas que son exportados y utilizados como materia prima para elaborar acero. Por otra parte la fabricación y laminación del acero dan como resultado una serie de productos.

El acero se vende en una gran variedad de formas y tamaños, como varillas, tubos, rieles de ferrocarril o perfiles en H o en T. estas formas se obtienen en las instalaciones siderúrgicas laminando con lingotes calientes o modelándolos de algún otro modo. El acabado del acero mejora también su calidad al refinar su estructura cristalina y aumentar su resistencia.

Tubos De Acero

Puente Construido Con Materiales De Acero

Muchos productos podemos encontrar gracias al acero, tales como:

• ·         Cubiertos
• ·         Automóviles o partes de ellos
• ·         Instrumentos musicales
• ·         Cuchillos
• ·         Candados
• ·         Anillos
• ·         Construcción

Productos hechos con diversas aleaciones de ACERO 

PROCESO DE PRODUCCIÓN

Para poder producir acero, las industrias generalmente utilizan uno de dos procesos, cada proceso utiliza diferentes materiales y tecnología. Estos dos procesos principales para hacer acero son:

-          El horno de oxígeno básico (BOF, por sus siglas en inglés Basic Oxygen Furnace)

-          El horno de arco eléctrico (EAF, por sus siglas en ingles Electric Arc Furnace)

El proceso de Horno de Oxígeno Básico básicamente funde hierro rico en carbono que se transforma en acero, su proceso se distingue por los siguientes pasos:

•      El hierro es fundido en un horno, posteriormente es vertido en un contenedor grande para realizarle un pre-tratamiento llamado contenedor BOF.
• ·         Este pre- tratamiento consiste en tratar al metal para reducir la carga de azufre, silicio y fósforo. La cantidad de impurezas que se quita del metal determina la calidad final del acero fabricado.
•         El proceso BOF se distingue por hacer uso de hierro viejo para fabricar acero nuevo, así que es necesario balancear la carga del acero nuevo con hierro viejo, se hace en una proporción aproximada de 50% de cada tipo de metal.
•         Una vez en el contenedor, se le inyecta oxigeno 99% puro dentro del acero y hierro, se quema el carbono disolviéndose en el acero para formar monóxido de carbono y dióxido de carbono, causando que la temperatura suba cerca de los 1700°C. Cuando es fundido, el metal reduce su contenido de carbono y ayuda a remover los indeseados elementos químicos. Este es el uso del oxígeno es este proceso.
•          Se mezcla cal viva o dolomita para formar un tipo de residuo que absorbe las impurezas en el proceso de fabricación del acero
•          El recipiente de BOS se inclina de nuevo y el acero se vierte en un cazo gigante. El acero se refina en este horno, mediante la adición de productos de aleación para dar a las propiedades de aceros especiales requeridos por el cliente. A veces, argón o nitrógeno gaseoso. El acero ahora contiene 0.1-1% de carbono. Cuanto más carbono en el acero, más duro es, pero también es más frágil y menos flexible.
•          Después el acero se retira del recipiente de BOS, los residuos llena de impurezas, se separan y enfrían. Este proceso para realizar el acero constituye en 40% de fabricación de acero en Estados Unidos. En el del proceso de Horno de Arco Eléctrico básicamente se hace uso de la electricidad para fabricar acero a partir de casi  el 100% de acero viejo para fabricar acero nuevo. El proceso consiste en los siguientes pasos:
•          Los residuos de metal son colocados en un contenedor el cual se compone por residuos de chatarra de autos, línea blanca y con hierro fundido para mantener el equilibrio químico.
•          La chatarra es colocada en una cesta donde se realiza un pre-calentamiento y será llevada al horno  EAF donde se dejará caer esta chatarra. Es generada una gran cantidad de energía a la hora de dejar caer la chatarra en el horno EAF.
•          Una vez cargado el horno con la chatarra de metal se colocan unos electrodos que serán alimentados de electricidad por el horno de arco que permitirán triturar el metal empezando por la parte superior, voltajes inferiores son seleccionados para esta primera parte de la operación para proteger el techo y las paredes del calor excesivo y daño de los arcos eléctricos. Una vez que los electrodos han llegado a la gran fusión en la base del horno y los arcos están protegidos por la chatarra de metal, el voltaje se puede aumentar.Esto permite  que se funda más rápido el metal.
•          Una parte importante de la producción de acero es la formación de escoria, que flota en la superficie del acero fundido. esta escoria por lo general consiste de metales óxidos, y  ayudan a quitar las impurezas del metal.
•          Una vez hecho este primer proceso de fundición puede volver se a cargar el horno y fundirse, después de este proceso se puede revisar y corregir la composición química del acero. Con la formación de escoria se pueden eliminar las impurezas de silicio, azufre, fósforo, aluminio, magneso y calcio. La eliminación de carbono tiene lugar después de que estos elementos se han quemado, ya que tienen mayor afinidad al oxígeno. Los metales que tiene una afinidad más pobre de oxígeno que el hierro, tales como el níquel y cobre, no se pueden quitar a través de la oxidación y  debe ser controlado a través del tratamiento químico solo de la chatarra.
•          Una vez que la temperatura y la química son correctas, el acero se extrae en un cazo pre-calentado a través de la inclinación del horno. Para algunos tipos de acero especiales, incluyendo el acero inoxidable, la escoria se vierte en el contenedor, así, para ser tratado en el horno para recuperar los valiosos elementos de aleación.

• Actualmente el proceso de fabricación del acero por medio de EAF representa un 60% de la fabricación en Estados Unidos.

CARACTERÍSTICAS NEGATIVAS DE LOS ACEROS

Oxidación: 

Los aceros tienen una alta capacidad de oxidarse si se exponen al aire y al agua simultáneamente y se puede producir corrosión del material si se trata de agua salina.

OXIDACIÓN

Transmisor de calor y electricidad:   

El acero es un alto transmisor de corriente y a su vez se debilita mucho a altas temperaturas, por lo que es preferible utilizar aceros al níquel o al aluminio o tratar de protegerlos haciendo ventilados y evitar hacer fábricas de combustible o plásticos con este tipo de material.

Estas dos desventajas son manejables teniendo en cuenta la utilización de los materiales y el mantenimiento que se les dé a los mismos.

CARACTERÍSTICAS POSITIVAS DE LOS ACEROS

Alta resistencia mecánica:

Los aceros son materiales con alta resistencia mecánica al someterlos a esfuerzos de tracción y compresión y lo soportan por la contribución química que tienen los aceros. Por medio de los ensayos de laboratorio se determina la resistencia a tracción y a compresión evaluando su límite elástico y el esfuerzo de rotura.

Elasticidad:

Elasticidad 

La elasticidad de los aceros es muy alta, en un ensayo de tracción del acero al estirarse antes de llegar a su límite elástico vuelve a su condición original.

Soldabilidad: 

Es un material que se puede unir por medio de soldadura y gracias a esto se pueden componer una serie de estructuras con piezas rectas.

 Ductilidad: 

Los aceros tienen una alta capacidad para trabajarlos, doblarlos y torcerlos.

 Forjabilidad:

 Significa que al calentarse y al darle martillazos se les puede dar cualquier forma deseada.

 Trabajabilidad: 

Se pueden cortar y perforar a pesar de que es muy resistente y aun así siguen manteniendo su eficacia.

CARACTERÍSTICAS

El acero es una aleación en caliente de carbono con el metal hierro y puede tener más aleaciones como el azufre, fósforo, manganeso, etc. en la producción del acero se tiene el producto final cuando se le elimina todo el óxido que trae de su estado natural siendo el material más importante para la construcción.

PRINCIPALES ALEACIONES CON EL ACERO

  Aluminio - Al: EL Aluminio es usado principalmente como desoxidante en la elaboración de acero. El Aluminio también reduce el crecimiento del grano al formar óxidos y nitruros.

Azufre - S: El Azufre se considera como un elemento perjudicial en las aleaciones de acero, una impureza. Sin embargo, en ocasiones se agrega hasta 0.25% de azufre para mejorar la maquinabilidad. Los aceros altos en azufre son difíciles de soldar pueden causar porosidad en las soldaduras.

Carbono C: El Carbón - Carbono es el elemento de aleación más efectivo, eficiente y de bajo costo. En aceros enfriados lentamente, el carbón forma carburo de hierro y cementita, la cual con la ferrita forma a su vez la perlita. Cuando el acero se enfría más rápidamente, el acero al carbón muestra endurecimiento superficial. El carbón es el elemento responsable de dar la dureza y alta resistencia del acero.

Boro - B: El Boro logra aumentar la capacidad de endurecimiento cuando el acero está totalmente desoxidado. Una pequeña cantidad de Boro, (0.001%) tiene un efecto marcado en el endurecimiento del acero, ya que  también se combina con el carbono para formar los carburos que dan al acero características de revestimiento duro.

Cobalto - Co: El Cobalto es un elemento poco habitual en los aceros, ya que disminuye la capacidad de endurecimiento. Sin embargo, se puede usar en aplicaciones donde se requiere un revestimiento duro para servicio a alta temperatura, ya que produce una gran cantidad de solución sólida endurecedora, cuando es disuelto en ferrita o austenita.

 Cromo - Cr:   El Cromo es un formador de ferrita, aumentando la profundidad del endurecimiento. Así mismo, aumenta la resistencia a altas temperaturas y evita la corrosión. El Cromo es un elemento principal de aleación en aceros inoxidables, y debido a su capacidad de formar carburos se utiliza en revestimientos o recubrimientos duros de gran resistencia al desgaste, como émbolos, ejes, etc.

Fósforo - P: Fósforo se considera un elemento perjudicial en los aceros, casi una impureza, al igual que el Azufre, ya que reduce la ductilidad y la resistencia al impacto. Sin embargo, en algunos tipos de aceros se agrega deliberadamente para aumentar su resistencia a la tensión y mejorar la maquinabilidad.

Manganeso - Mn: El Manganeso es uno de los elementos fundamentales e indispensables, está presente en casi todas las aleaciones de acero.

El Manganeso es un formador de austenita, y al combinarse con el azufre previene la formación de sulfuro de hierro en los bordes del grano, altamente perjudicial durante el proceso de laminación. El Manganeso se usa para desoxidar y aumentar su capacidad de endurecimiento.

Molibdeno - Mo: El Molibdeno también es un elemento habitual, ya que aumenta mucho la profundidad de endurecimiento del acero, así como su resistencia al impacto. El Molibdeno es el elemento más efectivo para mejorar la resistencia del acero a las bajas temperaturas, reduciendo, además, la perdida de resistencia por templado. Los aceros inoxidables austeíticos contienen Molibdeno para mejorar la resistencia a la corrosión.

Nitrógeno - N: El Nitrógeno puede agregarse a algunos tipos de acero, para promover la formación de austenita. También, para reducir la cantidad de Níquel en los aceros inoxidables. El Nitrógeno afecta las propiedades mecánicas del acero.

Níquel - Ni: Es el principal formador de austenita, que aumenta la tenacidad y resistencia al impacto. El Níquel se utiliza mucho en los aceros inoxidables, para aumentar la resistencia a la corrosión. El Níquel ofrece propiedades únicas para soldar Fundición.

Plomo - Pb: El Plomo es un ejemplo de elemento casi insoluble en Hierro. Se añade  plomo a muchos tipos de acero para mejorar en gran manera su maquinabilidad.

Titanio - Ti: Básicamente, el Titanio se utiliza para estabilizar y desoxidar acero, aunque debido a sus propiedades, pocas veces se usa en soldaduras.

Tungsteno - W: El Tungsteno se añade para impartir gran resistencia a alta temperatura. El Tungsteno también forma carburos, que son excepcionalmente duros, dando al acero una gran resistencia al desgaste, para aplicaciones de revestimiento duro o en acero para la fabricación de herramientas.

Vanadio - V: El Vanadio facilita la formación de grano pequeño y reduce la pérdida de resistencia durante el templado, aumentando por lo tanto la capacidad de endurecimiento. Así mismo, es un formador de carburos que imparten resistencia al desgaste en aceros para herramientas, herramientas de corte, etc.

Aleación	Cantidad
Hierro	92%
Carbono	3 o 4%
Silicio	3%
Magnesio	0.25 al 2.5%
Fósforo	2%

COMPOSICIÓN

El Acero es una aleación de hierro y carbono que contiene otros elementos de aleación, los cuales le confieren propiedades mecánicas específicas para su utilización en la industria metal-mecánica. Aunque el Carbono es el elemento básico a añadir al Hierro, los otros elementos, según su porcentaje, ofrecen características específicas para determinadas aplicaciones, como herramientas, cuchillas, soportes, etc.

ORÍGENES DEL ACERO

La fecha en que se descubrió la técnica de fundir el mineral de hierro no es conocida con exactitud. Los primeros artefactos encontrados por arqueólogos datan del año 3.000 a. de C. en Egipto.

Los griegos a través de un tratamiento térmico, endurecían armas de hierro hacia el 1.000 a. de C.

Los primeros artesanos en trabajar el hierro, producían aleaciones que hoy se clasificarían como hierro forjado, esto mediante una técnica que implicaba calentar una masa de mineral de hierro y carbón vegetal en un gran horno con tiro forzado, de esta manera se reducía el mineral a una masa esponjosa de hierro metálico llena de una escoria de impurezas metálicas, junto con cenizas de carbón vegetal. Esta esponja de hierro se retiraba mientras permanecía incandescente, dándole fuertes golpes con pesados martillos para poder expulsar la escoria y soldar el hierro. Ocasionalmente esta técnica de fabricación, producía accidentalmente auténtico acero en lugar de hierros forjado.

 A partir del siglo XIV el tamaño de los hornos para la fundición aumentó considerablemente, al igual que el tiro para forzar el paso de los gases de combustión para carga o mezcla de materias primas. En estos hornos de mayor tamaño el mineral de hierro de la parte superior del horno se reducía a hierro metálico y a continuación absorbía más 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 forjado. El arrabio se refinaba después para fabricar acero.

INTRODUCCIÓN--PROCESO DE PRODUCCIÓN DEL ACERO

A continuación hablaremos del tema "PROCESOS DE FABRICACIÓN DEL ACERO" 

Este es un tema que todo ingeniero en procesos debe conocer, en parte desde sus orígenes hasta sus usos en la actualidad.

Los puntos que abordaremos:

"Orígenes del acero y sus cambios a través del tiempo" 

 "Elementos químicos participes en la composición del acero"    

"Características positivas y negativas del acero"

"Metodología utilizada para la producción del acero"

"Usos y productos derivados del acero"

Antes de entrar a los puntos a tratar te dejamos un breve concepto del tema 

El acero es una aleación de hierro con carbono en una proporción que oscila entre 0,03 y 2%. Se suele Componer de otros elementos, ya inmersos en el material del que se obtienen. Pero se le pueden añadir otros Materiales para mejorar su dureza, maleabilidad u otras propiedades.