OBTENCIÓN DEL HIERRO BRUTO O ARRABIOREDUCCIÓN: Se entiende por reducción, la sustracción o eliminación del oxígeno delos óxidos.En las plantas de producción de hierro bruto, se extraen grandes cantidades de minerales, los cuales son concentrados y convertidos en PELETS, a través de un proceso pirometalúrgico de aglomeración denominado peletización.

Los pelets son pequeñas esteroides de color negro – gris con un contenido de 65,5% Fe y se utilizan para el abastecimiento de los ALTOS HORNOS.

En un alto horno los óxidos minerales se reducen a metal mediante las siguientes

materias primas:

1. Mineral de Hierro.

2. Coque.

3. Fundente.

4. Aire.

1. Mineral de Hierro: construido por peletz, trozos de hierro y chatarra a base de hierro

2. Coque: Obtenido de carbón bituminoso( roca sedimentaria orgánica que contiene entre 60% a 80% de carbono). Es el combustible esencial para la producción de arrabio.

Debe cumplir los siguientes requisitos: • Suministrar el calor necesario para llevar a cabo las reacciones. • Descomponer los óxidos de hierro, actuar como reductor.3.Fundente: Su función principal es combinarse con las impurezas del hierro y formar la escoria.El más utilizado es la caliza (CaCO3), Cal (CaO)4. Aire: Se le utiliza precalentado para la combustión del coque.

Materiales refractarios: Se les utiliza en la construcción del alto horno. Los máscomunes son ladrillos – arenas y pastas.La proporción de materiales primas para producir 1 Ton de hierro bruto (arrabio) esaproximadamente: 2 ton de chatarra, 1 tonelada de coque, 0,5 ton. de caliza y cerca de 3,5 ton deaire. Así el alto horno produce 1 ton. de producto principal por 7,0 TM de materias primas.

Productos del Alto Horno1. Producto principal.- es el hierro bruto o arrabio.2. Productos secundarios:a) La escoriab) Gases de salida1. Producto principal. Es el arrabio o hierro bruto que contiene todavía

un 6% de C y como acompañantes hasta un 3% de Si y 0,6 – 1,5% de Mn, así como pequeñas

cantidades de azufre y fósforo. Un alto contenido de carbono hacen al hierro bruto frágil no forjable e insoldable.

2. Productos secundariosEstán formados por:a) La escoriab) Gases de salida.a. La escoria, constituida por las impurezas de los

minerales que ingresaron al alto horno, por ejemplo el silicato de sodio y el óxido de

manganeso.b. Gases de salida, constituidos por SO2, CO2, CO,

y N2.

En el Alto Horno hay que distinguir cuatro zonas:• Zona de precalentamiento• Zona de reducción• Zona de carburación• Zona de fusión

TRANSFORMACIÓN DE METALES EN PRODUCTOS SEMIACABADOS• ACERO SIN CALMAREn este proceso al solidificarse el acero se desprenden gases de óxido de carbono. Estos gases en forma de burbujas ascienden originando fuerte movimiento del acero aún en estado líquido, con lo que el C, P y S son comprimidos hacia el interior. Este proceso se llama sedimentación.

• ACERO COLADO CALMADO (DESOXIDADO)

Es un acero desoxidado en un grado tal que se elimina el riesgo de cualquier desprendimiento gaseoso durante la solidificación.

Para calmar el acero se añade un reductor : Si, Al, Mn, Ti a la masa fundida, en el cucharón de colada, con lo que el FeO cede su oxígeno para formar los productos de desoxidación SiO2, Al2O3, MnO, TiO2 a los que no reduce el carbono a la temperatura de la colada. Se evita así el desprendimiento gaseoso.

Los materiales colados son aleaciones de hierro y carbono con un 2 al 4% de carbono, que debido a sus propiedades son aptos para la producción de fundición en moldes.

NORMAS DE LOS ACEROSEl acero es una aleación de hierro y carbono, en el cual, la proporción de carbono establece el tipo de acero siendo esta proporción inferior a la de las fundiciones.En el acero el contenido de carbono oscila entre 0,03 y 1,76 %La normalización significa designarse en forma abreviada y claramente los materiales, lo cual permite un buen entendimiento entre el fabricante, el comerciante y el usuario.

Las normas más conocidas son:La norma AISI-SAE (Americana)La norma DIN (Alemana)La norma JIS JAPONLa norma BS INGLATERRALa norma AFNOR FRANCIA

NORMALIZACIÓN SAE O AISI

ACERO PARA MAQUINARIAEsta norma utiliza un sistema numérico de 4 ó 5 dígitos que determinan la composición del acero. El contenido nominal de carbono está dado por la centésima parte de los dos últimos dígitos, cuando el código es de 4 dígitos o de los 3 últimos si el código consta de 5 dígitos.

SAE 4140 significa que tiene 40/100 = 0,40 % de CSAE 52100 significa que tiene 100/100 = 1% de C

Si existiesen elementos de aleación en el acero, son identificados por los primeros dígitos:10xx Aceros corrientes.11xx Aceros resulfurizados (para maquinado).12xx Aceros resulfurizados y refosforizados.13xx Aceros al manganeso.2xxx Aceros al níquel.3xxx Aceros al cromo-níquel.

4xxx, 8xxx, 98xx Aceros al molibdeno - al molibdeno níquel o al molibdeno cromo-níquel. 5xxx, 5xxxx Aceros al cromo.6xxx Aceros al cromo –vanadio.92xx Aceros al manganeso- silicio.

ACEROS PARA HERRAMIENTASRepresentan un pequeño, pero extremadamente importante porcentaje de la producción total del acero, puesto que son esenciales para el procesamiento de todos los otros aceros y materiales de ingeniería. Las normas AISI-SAE han clasificado estos aceros en 6 grupos principales :TEMPLADO AL AGUA W2 -W7RESISTENTE AL IMPACTO S1 - S5

PARA TRABAJO EN FRIOTemplado en aceite O1- O7Templado al aire A2 - A7Alto carbono. Alto cromo D1- D7PARA TRABAJO EN CALIENTEBase de cromo H10-H19Base de tungsteno H20-H39Base de molibdeno H40-H59

DE ALTA VELOCIDADBase de tungsteno (Wolframio) T1 -T15Base de molibdeno M1- M36PARA USOS ESPECIALESCarbono –Tungsteno F1 - F3De baja aleación L1 - L7Para moldeo, bajo carbono P1 - P19Para moldeo, otros tipos P20 -P39

LA NORMA DIN (DEUTSCHE INDUSTRIE NORMEN)Según esta norma la designación completa de un acero debe constar de las siguientes partes:La parte de la fabricación: Indica el grado de desoxidaciónLa parte de la composición: Indica componentes, usos y propiedadesLa parte del tratamiento: Indica proceso posterior a la colada

Designación de los aceros no aleados

Los aceros no aleados son también denominados aceros al carbono. Los aceros no aleados se designan indicando la resistencia a la tracción o el contenido de carbono.

Esta designación consta de las siguientes partes:

Respecto a la parte de la fabricación U acero colado no calmado R acero colado calmado RR acero colado calmado especialmente

Las propiedades de utilizaciónQ Adecuado para conformadoZ Adecuado para estiradoP Adecuado para el estampadoK Adecuado para laminaciónRo Adecuado para la fabricación de tubos.

S Especial para soldarTT Tenaz a bajas temperaturasW Resistente al calorA Resistente al envejecimiento

La letra característicaSubdivisión de los aceros no aleados

Respecto al índice de clase se debe tomar en cuenta:• En los aceros de construcción, el número que es el índice de clase multiplicado por 9,81 y redondeado, expresa la mínima resistencia ala tracción en N/mm2. • En los aceros de construcción, el índice de clase puede indicar el límite de elasticidad si este fuera importante poniendo detrás de St la letra E.

• En los aceros de calidad, la centésima parte del índice de clase expresa el porcentaje de carbono.

• Para caracterizar a los aceros finos no aleados detrás de la C se ponen las siguientes letras:

k con bajo contenido de P y S. f templable a la llama y por inducción. m con indicación del contenido máximo y q Para cementación y bonificación, adecuado para recalcado en frío

Los grupos de calidad:

• Tienen las numeraciones 1, 2 ó 3• Los cuales indica la resistencia al impacto (3 es

más resistente)

Designación de aceros no aleados

Designación de aceros no aleados

DESIGNACION DE ACEROS NO ALEADOS

DESIGNACION DE ACEROS NO ALEADOS

DESIGNACIÓN DE ACEROS NO ALEADOS PARA CASOS DE UN ACERO QUE CUMPLAN CON TODAS

LAS PARTES.

DESIGNACION DE ACEROS ALEADOS

• Los aceros aleados se designan según su composición química y se distinguen 2 tipos:

a.Aceros de baja aleación

b.Aceros de alta Aleación

a. Acero de baja aleación En estos aceros la suma de los componentes

aleados es menor de 5% en masa.

Porcentaje = número característico de la aleación dividido entre el multiplicador.

Los multiplicadores varían según el elemento aleado y se colocan los números característicos después del símbolo químico. La manera en que vayan ordenados corresponde a la secuencia que siguen los símbolos de los elementos de aleación.

b. Aceros de Alta Aleación

• En los cuáles la suma de los componentes aleados supera el 5% en masa.

• La designación empieza con la X

• Para los aceros de alta aleación, los números detrás de los símbolos químicos indican el porcentaje de elementos aleados.

Explique el significado de las siguientes designaciones de acero

a. SAE 1020 : acero corriente con 0.20%Cb. SAE 3215 : acero para cementación con

0.15%C (cromo-níquel)c. SAE 4340 : aceros bonificados ( molibdeno ) con

0.40%Cd. AISI 1045 : acero corriente con 0.45%Ce. P20 : Acero para moldeo

f. A2 : acero para trabajo en frío templado al aire

g. CK 45 : acero fino no aleado, con bajo contenido de fósforo y azufre con 0.45%C

h. Cm 15 : acero fino de construcción, no aleado con indicación del contenido máximo y mínimo de azufre, con 0.15%C.

i. UZSt 44-2 : acero de construcción en general, colado no calmado apropiado para estirado con 430 N/mm2 de resistencia a la tracción y de calidad 2.

l. WstE 32m. 45 WCrV7n. 11 MnSi 4o. 20 MnMo 35p. X40CrMoV 51q. X120CrNi 25 4r. X32CrMoCoV 33s. X45CrSi 9 3t. X75WCrV 18 4 1