UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA

FACULTAD ING.INDUSTRIAL

FABRICACION DEL ACERO Y SUS APLICACIONES

PRESENTADO POR: ROSILLO LUDENA M.

Fabricación del acero y su aplicación

ACERO.- mezcla de hierro con una cantidad de carbono variable entre el 0,03 % y el 2,14 % en masa de su composición, dependiendo del grado.

según Siemens : «un compuesto de hierro y otra sustancia que incrementa su resistencia».

La diferencia principal entre el hierro y el acero se halla

en el porcentaje del carbono: el acero es hierro

con un porcentaje de carbono de entre el 0,03 % y el 1,075 %, a partir de este porcentaje se consideran

otras aleaciones con hierro.

Obtención del acero

1. Aceros Obtenidos al estado sólido:

Hornos de Pudelar y al Crisol .

Tenían una producción de unos 4.000 Kg. de acero por día.

Horno a crisol todavía se utiliza para conseguir un acero muy especial, pero en poca cantidad.

2.- Aceros obtenidos por procedimiento al aire o al ConvertidorLa principal ventaja de este convertidor era que se podía parar el proceso deteniendo la entrada del aire para obtener aceros con diferentes cantidades de Si, Mn y C. El inconveniente principal era que solo se podía usar con arrabios con bajo contenido en fósforo, ya que éste no era eliminado.

PROCESOS ACIDO Y BASICO

Convertidor Bessemer

Convertidor Thomas

Se trata de un recipiente metálico basculante de gran tamaño cuyo interior está recubierto de material refractario, y tenía tres fase

Llenado: Se inclina el convertidor para un llenado más fácil del arrabio, procedente del horno alto.

Soplado: El horno se pone en posición vertical. Se inyecta aire a presión al arrabio por unos orificios realizados en la parte el fondo. El aire pasa por la masa fundida y óxida el carbono, manganeso y silicio desprendiendo calor y manteniendo la temperatura de fusión del arrabio.

Vaciado: Se realizaba una vez quemadas las impurezas. Se inclinaba el convertidor y se vertía el acero en las lingoteras.

CONVERTIDOR BESSEMER (1865) se lo conoce, como proceso ácido.

Exteriormente, está construido por chapas de acero y posee una forma similar a la de una pera. Se basa en el insuflado de aire a temperatura ambiente y a una presión = 2,5 kg./cm². EL O del aire reacciona con los elementos termógenos a reducir que contiene el arrabio. Estas reacciones, producen el calor necesario para la conversión del arrabio en acero

Fases del convertidor Bessemer:

1era Etapa. Oxidación y escorificación: Duración ~ 5 min

2 da Etapa. Oxidación del C (descarburación): Duración ~ 8 min.

3era Etapa. Colado de escoria y agregados: Duración ~ 4 min

Las principales deficiencia es la Imposibilidad de eliminar el P y el S, elevada perdida de Fe por oxidación y la saturación del acero con N y FeO que empeora la calidad.

1.-Recipiente 2.-cavidad interior3.-entrada de aire4.-caja de cierre5.-toma de aire6.-mecanismo basculante7.-boca

CONVERTIDOR BESSEMER

CONVERTIDOR THOMAS Se emplea arrabio con contenido elevado de fósforo y bajo contenido de

silicio.

Las fases de trabajo del Thomas, son similares a las del Bessemer.

Actualmente, estos procedimientos, ya no se utilizan por que la calidad de los aceros obtenidos, no era buena.

CONVERTIDORES AL OXIGENO

CONVERTIDOR L D Dispositivo que permite obtener acero por soplado de oxígeno con un

99,5% de pureza, mediante una lanza refrigerada por agua.

Fases:

Llenado: Se carga en primer lugar, él arrabio líquido; luego, la chatarra de acero y, finalmente, el fundente encargado de formar y arrastrar la escoria

Afinado: Se inyecta oxígeno mediante la lanza. Produce una reacción que reduce el contenido de carbono. Al mismo tiempo, se elimina el exceso de fósforo, azufre y silicio. Al final del proceso, se añaden distintos aleantes dependiendo de las propiedades que queramos obtener en ese acero.

Vaciado : Se elimina la escoria y se vacía el acero. Obtención de aceros comunes de baja aleación, denominado acero LD. Son aceros aptos para tratamientos térmicos que aumentan su resistencia, tenacidad y dureza.

Convertidor: Procedimiento BOF

3.-PROCESO SIEMENS MARTIN

Fue el primer dispositivo que permitió la obtención de acero a través de chatarra.

Consiste en un gran horno de reverbero de forma rectangular y techo abovedado capaz de albergar 400 toneladas de material.

El revestimiento interior es de carácter básico y dispone de cámaras para el precalentamiento del combustible empleado, que suele ser gas.

La carga del material se realiza por la parte superior del horno mediante dispositivos especiales.

La carga puede ser arrabio líquido o sólido o arrabio junto a chatarra (hasta un máximo del 70%) y mineral de hierro. En todos los casos se añade cal para la formación y arrastre de la escoria.

4.-HORNOS ELECTRICOS: Producen temperaturas muy elevadas y son los mas indicados

para la desulfuración y desfosforación de la fundición y para la obtención de aceros especiales, el metal que se elabora en estos hornos, se halla libre de elementos extraños a los deseados ya que no utilizan combustibles ni tampoco aire.

ARCO

INDUCCION

RESISTENCIA

HORNOS ELÉCTRICOS A RESISTENCIA.

Son hornos que alcanzan temperaturas de 1.000℃ y se utilizan para tratamientos térmicos. En general son llamados Muflas.

HORNO DE ARCO ELÉCTRICO

Es el mas versátil de todos los hornos para fabricar acero. No solamente puede proporcionar altas temperaturas,hasta1.930 °C, sino que también puede controlarse eléctricamente con un alto grado de precisión.

Empleo de los hornos eléctricos

A) Para afino de arrabio con el fin de producir acero. B) Para elaboración de aceros a partir de la chatarra de acero y de las fundiciones.C) Para refino del acero proveniente de otros procedimientos.D) Para fabricar aceros especiales.

HORNOS ELÉCTRICOS A INDUCCIÓN DE BAJA FRECUENCIA

Estos hornos se basan en el principio de inducción electro magnética, es decir en el principio de las corrientes inducidas por variación de campo magnético, la frecuencia es de 50 a 60 Hz.

HORNO ELÉCTRICO A INDUCCIÓN DE ALTA FRECUENCIA

Posee un crisol rodeado por la espira de la bobina y es alimentado por corriente alterna de alta frecuencia 1.500 a 3.000 Hz, la bobina está formada por espiras de tubo de cobre refrigeradas por agua. El crisol no necesita ser conductor ya que la carga si lo es.

PROCESO DE FABRICACIÓN DEL ACERO Preparación de materia primas:

esta etapa incluye la descarga ,pesaje y almacenamiento de las materia primas necesarias para la fabricación del acero, que básicamente son: mineral de hierro , carbones metalúrgicos y caliza.

Planta de coque y subproductos: la mescla de carbones metalúrgicos se somete a un proceso de destilación seca que lo transforma en coque metalúrgico.

Reducción del mineral para obtener arabio:

Se realiza en los altos hornos. Por el tragante se carga por capas los minerales de hierro, la caliza y el coque.

La inyección de aire precalentado a 1.000°C,genera elevadas temperatura que actúan sobre el mineral y la caliza, transformándolos en

arrabio (hierro liquido) y en escoria, respectivamente.

Fabricación del acero:

• Acería de convertidores al oxigeno: el arrabio proveniente de los altos hornos se carga junto con chatarra de acero. Por el oxigeno que se inyecta al convertidor se oxida el carbono, silicio y fosforo del arrabio. Luego por adición de cal, se forma la escoria en que se fijan otras impurezas como azufre y parte de fosforo agregando finalmente las ferroaleaciones que imparten las características principales a los diversos tipos de acero.

Colada continua de planchones: El acero liquido de la cuchara es vaciado a una artesa que se comunica por el fondo con un molde en constante movimiento que es enfriado por agua, en el se inicia el proceso de solidificación del acero que se completa a lo largo del trayecto por el interior de la maquina .

Laminación del acero en productos terminados finales

• Laminador de barras: las palanquillas se procesan en este laminador en el cual después de ser recalentados en un horno se laminan en pases sucesivos y se transforman en barras redondas lisas o con resaltes para hormigón.

• Laminador de planos caliente: el proceso comienza calentando el material en un horno donde los planchones son reducidos en su espesor, primero en un laminador trio, para pasar posteriormente al laminador continuo de seis marcos para obtener rollos de aproximadamente 8,5 toneladas de peso.

• Laminador de planos en fríos: a los rollos laminados en caliente, se le somete al proceso de decapado para eliminar los óxidos y laminación en frio para disminuir el espesor. En esta etapa, una parte de los rollos son procesados en línea zinc-alum, para obtener productos recubiertos de aleación de zinc y aluminio.

• Productos tubulares: de la producción de planchas gruesas del laminado de planos en caliente, una parte se destina a la fabricación de tubos de gran diámetro, soldados por arco sumergido de 356 a 2.210 mm de diámetro.

APLICACIÓN

ACEROS AL CARBONO: con este tipo de acero se fabrican maquinas, carrocerías de automóvil, estructuras de construcción, pasadores de pelo, etc.

ACEROS ALEADOS: Estos aceros se emplean para fabricar engranajes, ejes, cuchillos, etc.

ACEROS DE BAJA ALEACIÓN ULTRARRESISTENTES: Este material se emplea para la fabricación de vagones porque al ser más resistente, sus paredes son más delgadas, con lo que la capacidad de carga es mayor. Además, al pesar menos, también se pueden cargar con un mayor peso. También se emplea para la fabricación de estructuras de edificios.

ACEROS INOXIDABLES:

Debido a su brillo, los arquitectos lo emplean mucho con fines decorativos. También se emplean mucho para tuberías, depósitos de petróleo y productos químicos por su resistencia a la oxidación y para la fabricación de instrumentos quirúrgicos o sustitución de huesos porque resiste a la acción de los fluidos corporales. Además se usa para la fabricación de útiles de cocina, como pucheros, gracias a que no oscurece alimentos y es fácil de limpiar.

ACEROS DE HERRAMIENTAS:

Estos aceros se emplean para fabricar herramientas y cabezales de corte y modelado de maquinas. Contiene wolframio, molibdeno y otros elementos de aleación que le proporcionan una alta resistencia, dureza y durabilidad.