ESCALONADO - ACEROS

7/24/2019 ESCALONADO - ACEROS

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA_______________________________

INDICE

Introducción

Resumen

Capítulo I RESE!A "IS#ORICA

$%$ Los &rimeros Aceros $%' La Re(olución Industrial $%) Las Espadas de Damasco

Capítulo II &ROCESO DE *A+RICACI,N

'%$ "ierro Espon-a'%' Aceria'%) Colada Continua'%. Laminación

Capítulo III CLASI*ICACI,N

)%$ Se/0n su &orcenta-e de Car1ono)%' Se/0n su Composición

)%) Se/0n la Aplicación de los 2etales)%. Se/0n su Estructura en el /rado de Utili3ación

Capítulo IV #RA#A2IEN#OS

.%$ #ratamientos #4rmicos

.%' #ratamientos #ermo5uímicos

.%) #ratamientos 2ec6nicos

.%. #ratamientos en *río

.%7 Aceros Resistentes a la O8idación 9 la Corrosión

Capítulo V &RODUCCI,N

7%$ Los Acereros Cl6sicos7%' Los Altos :ornos7%) Los Nue(os Acereros7%. 2iniacerías

Capítulo VI ACEROS ES&ECIALES

;%$ E<ecto de los Elementos Aleantes;%' El Endurecimiento Super<icial

___________________________________________________________________ )




Capítulo VII USOS

=%$ En la Construcción de &uentes o de Edi<icios=%' En el Sector de la Automoción

=%) En lo Cotidiano latas> 1otes> 1idones =%. En el Cora3ón de la Conser(ación Alimentaría =%7 En la Comunicación =%; En la Ener/ía =%= En la Sanidad

Capítulo VIII SOLDAVILIDAD

?%$ La Soldadura?%' Las Grietas?%) La Solda1ilidad?%. Aceros en 2edio Car1ono

Capítulo I@ NOR2AS

Conclusiones

Glosario

+i1lio/ra<ía

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INTRODUCCIÓN

Es mu9 di<ícil conce1ir un escenario de la (ida ur1ana o rural donde no :a9a al menosun o1-eto de acero% "a9 pie3as de acero en nuestra ropa> en nuestras casas> en las calles9 en el campo% no son pocas> si al/uien pudiera :acer un tra1a-o o un li1ro so1re losmetales> donde el n0mero de p6/inas asi/nado a cada aleación <uera proporcional al(olumen total producido> m6s del B7 tendría 5ue re<erirse a los aceros%

Aun si se inclu9era al resto de los materiales 5ue empleamos> como los cer6micos> los polímeros> las maderas> etc%> la presencia del acero tendría 5ue ser /rande%La ciencia de los metales es mu9 especiali3ada 9 suele ale-ar de los te8tos a los lectores5ue sólo 1uscan ampliar su cultura% Esto es una l6stima por5ue la 1atalla 5ue :a dado la

:umanidad por la producción 9 el apro(ec:amiento de los metales en su 1ene<icio esuna parte mu9 importante de nuestra reser(a cultural% Al reali3ar el si/uiente tra1a-o 5ue lle(a por título ACEROS :icimos un es<uer3o por

presentar de una manera sencilla una (isión so1re la cultura del acero%&ara no caer en la super<icialidad 1uscando la sencille3> tratamos de a1arcar un n0meroreducido de aspectos del acero pro<undi3ando lo m6s posi1le en ellos%

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RESUMEN

Los aceros son materiales 5ue se utili3an en di(ersas acti(idades> en la cual una de ellasen es la in/eniería ci(il> 9a 5ue constitu9e como material indispensa1le para las

di<erentes construcciones 5ue se reali3an%

Desde tiempos anti/uos el :om1re 9a utili3a1a los distintos metales 5ue :o9 en día losutili3amos 9 adem6s tenemos presente sus características 9 su composición de cada uno>con lo cual nos :ace m6s <6cil el estudio de 4stos%

&artiendo de lo mencionado anteriormente comen3amos el estudio de los ACEROSanali3ando sus antecedentes 9 como se dio comien3o a sus di<erentes usos> lue/o 9a enla actualidad su proceso de <a1ricación en la industria%

&ro<undi3ando a0n m6s a los ACEROS los clasi<icamos de acuerdo a di<erentes

aspectos como son su cantidad de car1ono> su composición> etc%> con lo cual tam1i4nmencionamos al/unas características resaltantes%

Estudiamos los tratamientos 5ue se le dan para modi<icar al/unas de sus características5ue di<icultan su uso o de acuerdo al uso 5ue se le 5uiere dar> a ni(el nacionalmencionamos su producción 9 las <61ricas 5ue :o9 en día tiene el &er0%

Anali3amos al/unos aceros con características particulares 5ue se consi/uen con otrasaleaciones los cuales llamamos aceros especiales> estudiamos los di<erentes usos 5uese le dan a los aceros 9 las características 5ue de1e tener el acero para o1tener una

1uena soldadura entre ellas%

&or 0ltimo mencionamos las normas 5ue en el &er0 se le da al ACERO> con lo cual<inali3amos el estudio de este material 5ue trae muc:os 1ene<icios al :om1re en susdistintas acti(idades 5ue reali3a%

CAPITULO I

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RESEÑA HISTÓRICA

1.1 LOS PRIMEROS ACEREROS

Como el :ierro se corroe <6cilmente> no se conser(an pie3as mu9 anti/uas 5uesir(an de pista para locali3ar a los primeros <undidores de :ierro 5ue supieron e8plotar lo primeros minerales <errosos% Los minerales <errosos son muc:o m6s a1undantes en la#ierra 5ue el :ierro meteórico> sin em1ar/o las t4cnicas para apro(ec:arlos son muc:om6s complicadas%

&ara apro(ec:ar el :ierro meteórico solamente :a9 5ue con<ormarlo a 1ase demartilla3os> inclusi(e en al/unos casos no :a9 necesidad de calentarlo% Los minerales<errosos> por el contrario> son una me3cla de ó8idos de :ierro 9 una cantidad (aria1le deotros compuestos de donde la separación del :ierro no es nada <6cil% Es pro1a1le 5ue de

manera accidental los anti/uos :a9an descu1ierto pe5ueFos tro3os de :ierro en residuosde <o/atas donde se 5uemó leFa en a1undancia en contacto con rocas de alto contenido<4rrico% Esto es conce1i1le por5ue el :ierro ocupa el cuarto lu/ar en a1undancia en lacorte3a terrestre despu4s del o8í/eno> el silicio 9 el aluminio%

La acción del monó8ido de car1ono producido durante la com1ustión de la leFa pudo :a1er ser(ido para retirar el o8í/eno de los ó8idos de :ierro% &or este mecanismo>las rocas se con(ertirían en pie3as de :ierro poroso 5ue a:ora se conoce como :ierroespon-a% Cuando el :ierro espon-a se encuentra al ro-o (i(o en contacto con las 1rasas>en los poros se acumula una escoria lí5uida 5ue los anti/uos elimina1an martillando al:ierro espon-a en un 9un5ue% Como producto se o1tenía un :ierro <or-ado 1astante puro%Se conocen pie3as mu9 anti/uas cu9o contenido aleante era in<erior al %$ 9 conmenos del ) de escoria atrapada en los poros%

"asta a5uí los anti/uos tenían :ierro> no acero% "a9 indicios de 5ue alrededor delaFo $' a%C% 9a se sa1ía como con(ertir la super<icie del :ierro <or-ado en acero% Una(e3 con<ormada un :ac:a de :ierro <or-ado> por e-emplo> se empaca1a en medio decar1ón de leFa molido% El pa5uete se mantenía en un recipiente al ro-o (i(o por (arias:oras para 5ue el car1ono de la leFa se di<undiera :acia el interior del :ac:a> <ormandouna capa dura de acero H:ierro car1onoJ alrededor de una matri3 de :ierro%

A la lu3 de lo 5ue a:ora se enseFa desde la secundaria> los procedimientos 5ueemplea1an los anti/uos eran mu9 claros% Si el :ierro en los minerales est6 o8idado> :a95ue sacarle el o8í/eno> 9 5ue me-or 5ue el monó8ido de car1ono> al cual le /usta elo8í/eno para con(ertirse en 1ió8ido de car1ono% Sin em1ar/o> para los anti/uos> 5ue nosa1ían 5ue e8istía el o8í/eno> 5ue no tenían el concepto de elementos o reacciones5uímicas> el asunto era sumamente oscuro% La ma/ia 9 la metalur/ia no tenían <rontera%

Entre los anti/uos> el :ierro era considerado de ori/en celeste> sideral% Al/unos pensa1an 5ue el cielo era una 1ó(eda de donde se desprendían los meteoritos% Los:erreros eran seFores del <ue/o> 1ru-os> c:amanes> capaces de lo/rar una transmutación5ue :acía aparecer el material de los cielos en la #ierra%

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KCómo locali3ar un mineral de :ierro "o9 en día> desde los sat4lites> se puedenrastrear a /ran (elocidad los recursos minerales de países enteros% E8isten e5uipos dean6lisis 5ue detectan los elementos presentes en las rocas> con precisión 9 (elocidadsorprendentes% En ausencia de los e5uipos modernos> 9 de muc:os 5ue los precedieron>los anti/uos esta1an a merced del apo9o di(ino% Al mineral se le asocia1a uncomportamiento de animal> 5ue se mue(e> se esconde 9 siente atracción por al/unos:umanos 9 repulsión por otros 9 se creía 5ue el :errero esta1a dotado de poderesm6/icos 5ue le permitían ir a la ca3a de minerales%

El :ierro tu(o 5ue dar una 1atalla importante antes de sustituir al 1ronce comomaterial para la <a1ricación de :erramientas 9 armas% Durante cerca de dos milenios>cerca del aFo $ ' a%C%> las aleaciones 1asadas en el co1re> entre ellas el 1ronce> eran

pre<eridas en lu/ar del :ierro% De :ec:o> el 1ronce tenía propiedades superiores% El 1ronce inicialmente se producía aleando el co1re con el ars4nico> por5ue muc:osminerales contenían estos dos elementos a la (e3% El ars4nico se a/re/a1a al co1re>

dando lu/ar a un material de resistencia> superior 5ue se :a caracteri3ado como M1roncenaturalM%

26s adelante> en lu/ar de ars4nico se empleó el estaFo para producir el 1ronce% El 1ronce es 1astante m6s duro 5ue el :ierro espon-a> de modo 5ue por muc:o tiempo este>0ltimo <ue poco atracti(o% Adem6s el 1ronce se podía <undir 9 (aciar en moldes atemperaturas relati(amente accesi1les alrededor de los $ C% Esto era imposi1le conel :ierro espon-a> 5ue se <unde a los $ 7)=C%

Al/unos in(esti/adores creen 5ue el :ierro no sustitu9ó al 1ronce de1ido a una(ance en el proceso tecnoló/ico> sino por5ue por al/una ra3ón el 1ronce escaseó% Es

conce1i1le 5ue el suministro europeo de estaFo se :a9a interrumpido% De :ec:o> elco1re 9 el estaFo son muc:o menos a1undantes en la corte3a terrestre 5ue el :ierro 9 elcar1ono%

El proceso de MaceraciónM del :ierro> se dice> sur/ió por la necesidad de contar conun material tan <uerte como el 1ronce% El e<ecto del car1ono en el endurecimiento delacero se compara con el e<ecto del estaFo en el co1re en la <i/ura $% &ara tener una(enta-a notoria so1re el 1ronce> los :erreros tu(ieron 5ue in/eni6rselas para introducir un %. de car1ono en el :ierro% Esto no es nada <6cil% Como 9a se di-o antes> los:erreros anti/uos empaca1an a los o1-etos de :ierro en pol(o de car1ón de leFa 9 losmetían en un :orno para 5ue el car1ono se di<undiera en el :ierro% A temperaturas tan

altas como B7C> toma nue(e :oras <ormar una corte3a de acero Hcon %7 decar1onoJ de $%7 mm de /rueso alrededor de la pie3a de :ierro% Este proceso> con al/unas(ariantes> toda(ía se emplea en la actualidad 9 se conoce como cementación%

A emer/er la ci(ili3ación de la oscuridad de la Edad 2edia> toda(ía la cementaciónera el m4todo m6s /enerali3ado para con(ertir la super<icie del :ierro <or-ado en acero%&ara introducir las capas de acero en el interior de una espada> se toma1a una 1arra de:ierro 9 se cementa1a lue/o se martilla1a :asta alcan3ar el do1le> de su lon/itud inicialse do1la1a de modo 5ue una mitad 5uedara encima de la otra 9 se martilla1a al ro-o (i(o:asta 5ue soldaran las dos mitades> 5uedando en el interior una capa de acero% El

proceso se repetía :asta 5ue la :o-a de espada tu(iera una te8tura similar a la de un

pastel de mil :o-as% En sa1les -aponeses se :an encontrado> e<ecti(amente> (arios milesde capas% Esto no 5uiere decir 5ue el proceso anterior se ten/a 5ue repetir miles de

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(eces% Como las capas se multiplican e8ponencialmente al aumentar el n0mero dedo1leces> 1astan $' do1leces para lo/rar m6s de . capas H'$'J% &ero $' do1lecescuestan muc:o tra1a-o 9 ener/ía% Cada cementación puede tomar una -ornada de tra1a-o9 /randes cantidades de car1ón de leFa% Los :erreros europeos :acían solamente uno odos do1leces%

Figura 1. Curvas de la resistencia del bronce y del acero como función del contenido

de estaño y de carbono respectivamente. Cuando el contenido de carbono en el acero

supera el 0.4% se empieza a notar una ventaja sobre el bronce.

No <ue sino :asta $=. 5ue el mundo occidental redescu1rió el m4todo del crisol para producir acero% &or esas <ec:as> un relo-ero 9 ciru-ano amateur llamado +en-amín"untsman tenía asom1rados a sus competidores por la te8tura tan uni<orme de susaceros% "untsman se cuida1a mu9 1ien de /uardar el secreto de su m4todo> para 5uenadie> con e8cepción de 4l 9 sus a9udantes> lo conociera%

&ero uno de sus competidores> (il 9 astuto> se (alió del c:anta-e al espíritu:umanitario% En una noc:e de tormenta <in/ió estar atrapado por la llu(ia 9 pidióre<u/io en el taller de "untsman% La tradición de la 4poca imponía moralmente dar elre<u/io solicitado> de modo 5ue "untsman no se pudo ne/ar% El espía se asom1ró de lasimplicidad del proceso% "untsman cementa1a pe5ueFos tro3os de :ierro 9 los <undía en

un crisol% A solidi<icar> desde lue/o> el acero resulta1a sumamente uni<orme%

El espía se lamentó de no :a1er tra1a-ado esta idea tan simple desde muc:o antes%La idea> sin em1ar/o> era m6s (ie-a de lo 5ue el espía creía el m4todo del crisol para

producir acero se practica1a en (arios lu/ares del mundo desde tiempo inmemorial>inclu9endo entre 4stos> desde lue/o> a los talleres indios productores de Poot3%

Lo 5ue entorpecía el a(ance de la tecnolo/ía en el acero era la oscuridad en la 5uese encontra1a% En el si/lo @VIII se desconocía el moti(o por el cual el :ierro <or-ado> elacero 9 el arra1io eran distintos% No <ue sino :asta $?' cuando Qersten planteó 5ue erael contenido de car1ono la ra3ón de sus di<erencias% El primer m4todo para determinar

con precisión el contenido de car1ono en el acero <ue desarrollado en $?)$ por Lei1i/%

___________________________________________________________________ B




1.2 LA REVOLUCIÓN INDUSTRIAL

Antes de la re(olución industrial> el acero era un material caro 5ue se producía enescala reducida para <a1ricar armas> principalmente% Los componentes estructurales dem65uinas> puentes 9 edi<icios eran de :ierro <or-ado o <undiciones% Las <undiciones sonaleaciones de :ierro con car1ono entre '%7 9 7%

La aleación 5ue contiene el .%) se conoce como Meut4cticaM 9 es a5uella donde el punto de <usión es mínimo> $ $)C% Esta temperatura es muc:o m6s accesi1le 5ue ladel punto de <usión del :ierro puro H$> 7)=CJ% Los c:inos 9a en el si/lo VI de nuestraera> conocían 9 apro(ec:a1an la composición eut4ctica para producir <undiciones en:ornos de leFa% Eran :ornos> ma9ores 5ue los europeos 9 por su ma9or escala podíanalcan3ar temperaturas superiores a los $ $7C% El producto de estos :ornos era unaaleación lí5uida llamada arra1io 5ue contenía a1undantes impure3as% &or su 1a-atemperatura de <usión> el arra1io ser(ía como punto de partida para la <a1ricación de

:ierro <undido> al cual solamente se le elimina1an las impure3as manteniendo un altocontenido de car1ono%

El arra1io> 9a en estado sólido> ser(ía tam1i4n para producir :ierro <or-ado%Usualmente se introducía en lin/otes a :ornos de car1ón de leFa> dotados de sopladoresde aire% El o8í/eno del aire reacciona1a con el car1ono 9 otras impure3as del arra1io<orm6ndose así escoria lí5uida 9 una espon-a de :ierro% El :ierro espon-a> casi puro> semantenía sólido 9 la escoria lí5uida se remo(ía a martilla3os%

La ma5uinaria 16sica para el con<ormado de pie3as estructurales se desarrollómuc:o antes 5ue la aparición en escala masi(a del acero% En 2assac:usetts> desde $;.?>

opera1an molinos de laminación para producir alam1rón 9 1arras de :ierro <or-ado%

La laminación consiste en :acer pasar un tro3o de metal malea1le a tra(4s de unsistema de dos rodillos> como se indica en la <i/ura '% Al /irar los rodillos aplanan almetal% A (eces los rodillos tienen acanalados 5ue sir(en para con<ormar 1arras oarre/los m6s capric:osos para producir per<iles en <orma de # o I> o al/una otracon<i/uración%

Figura . !roceso de laminación. "na placa o una barra de acero# generalmente al

rojo vivo# se pasa por unos rodillos donde se produce un cambio en la sección

transversal con la geometr$a deseada.

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A principios del si/lo @VIII 9a :a1ía en Suecia 9 en In/laterra laminadoresmo(idos por molinos de a/ua% La m65uina de (apor de att <ue aplicada para este uso

por primera (e3 en $=?;%

A mediados del si/lo @I@ se producían por laminación rieles para <errocarril de .m de lar/o se usa1a de manera /enerali3ada el martillo de (apor 9 se <a1ricó el primer

1u5ue interoce6nico :ec:o a 1ase de :ierro <or-ado% El 1u5ue> llamado SS Great Britain

<ue construido con do1le capa de :ierro 9 con cinco compartimentos% Su peso <ue de ? toneladas> cuatro de las cuales <ueron de la :4lice% El casco se constru9ótraslapando placas unidas con remac:es a un poderoso marco de (i/as%

La torre Ei<<el> inau/urada en &arís en $??B> se constru9ó con m6s de = toneladas de :ierro <or-ado% Como el acero toda(ía era mu9 caro> los constructores*or/es 9 2endel optaron por el :ierro <or-ado% La <a1ricación masi(a 9> por lo tantoeconómica del acero esta1a 9a retrasada en relación con su demanda%

El primer paso para lo/rar la trans<ormación masi(a del arra1io en acero lo dio elin/l4s "enr9 +essemer en $?7;% La idea de +essemer era simple eliminar lasimpure3as del arra1io lí5uido 9 reducir su contenido de car1ono mediante la in9ecciónde aire en un Mcon(ertidorM de arra1io en acero% Se trata de una especie de crisol> comoel 5ue muestra en la <i/ura )> donde se in9ecta aire soplado desde la parte in<erior> 5ue asu paso a tra(4s del arra1io lí5uido lo/ra la o8idación de car1ono% Así> el contenido decar1ono se reduce al . o 7 a alrededor de un %7 % Adem6s el o8í/eno reacciona conlas impure3as del arra1io produciendo escoria 5ue su1e 9 <lota en la super<icie del acerolí5uido% Como la com1inación del o8í/eno con el car1ono del arra1io es unacom1ustión 5ue /enera calor +essemer acertadamente sostenía 5ue su proceso esta1a

e8ento de costos por ener/ía% La idea era <ant6stica%

Figura . Convertidor de arrabio en acero inventado por &enry 'essemer. "n flujo

de aire se inyecta por la parte inferior del (orno para )ue elimine gran parte del

carbono y otras impurezas del arrabio por o*idación. +ste diseño fracasó

inicialmente por)ue el refractario )ue cubr$a las paredes del (orno era de tipo

,-cido,.

+essemer lo/ró con(encer a los /randes seFores del :ierro de la 4poca (ictoriana para 5ue aplicaran industrialmente los procedimientos 5ue 4l :a1ía desarrollado a escala

___________________________________________________________________ $$




de la1oratorio% Se in(irtieron enormes recursos en el pro9ecto> cu9o resultado <ue unescandaloso <racaso% +essemer <ue o1li/ado a reponer el dinero a los industriales 9 se:undió en el ma9or descr4dito% &ero +essemer no se dio por (encido% Le costó muc:odarse cuenta de 5ue el arra1io 5ue 4l :a1ía empleado en sus e8perimentos de la1oratorioera distinto al 5ue e8plota1an industrialmente los <undidores in/leses%

&or al/una ra3ón> +essemer :a1ía empleado un arra1io de 1a-o contenido de<ós<oro 5ue contrasta1a con el arra1io o1tenido de muc:os minerales nati(os deIn/laterra 9 Europa 5ue eran mu9 ricos en este elemento%

La pared del con(ertidor de +essemer esta1a recu1ierta con ladrillos re<ractariosricos en ó8ido de silicio sílice% En la -er/a de los re<ractarios a 4stos se les llamaM6cidosM para distin/uirlos de los ó8idos met6licos> 5ue se denominan M16sicosM% Latriste e8periencia del primer intento de +essemer sir(ió para demostrar 5ue losre<ractarios 6cidos entorpecen la eliminación del <ós<oro del arra1io%

26s tarde #:omas 9 Gilc:rist> tam1i4n in/leses> pro1aron 5ue el con(ertidor de+essemer trans<orma1a e8itosamente el arra1io en acero si la pared del :orno serecu1ría con re<ractarios M16sicosM> de ó8ido de ma/nesio por e-emplo%

&ara 5uitar el <ós<oro 9 el sílice del arra1io> aFadieron tro3os de piedra cali3a 5uereacciona con am1os para producir compuestos 5ue <lotan en la escoria% Esto no se

podía :acer en el con(ertidor M6cidoM de +essemer por5ue la piedra cali3a podríareaccionar con los ladrillos de sílica de sus paredes%

+essemer instaló su propia acería en S:e<<ield> pa/ó sus deudas> pronto lo/ró una

producción de un millón de toneladas por aFo 9 amasó una /ran <ortuna% Lo 5ue nunca pudo recuperar <ue la con<ian3a de los industriales in/leses% De mu9 mala manera <uerec:a3ado su pro9ecto para sustituir los rieles de <errocarril de M:ierroM <or-ado de esa4poca por los de acero 5ue a:ora todo el mundo utili3a%

La tecnolo/ía para producir arra1io siempre estu(o inmersa en un procesoe(oluti(o% Un paso de una /ran trascendencia se dio en el si/lo @VIII> cuando el car1ónmineral sustitu9ó al car1ón de leFa en los :ornos% El uso del car1ón de leFa en lasacerías de-ó secuelas dram6ticas en muc:os países% En In/laterra la de(astación <ue tan

1rutal 5ue para mediados del si/lo @VIII los 1os5ues 9a se :a1ían a/otado%

&or m6s de un si/lo In/laterra tu(o 5ue importar :ierro o arra1io de Suecia> Rusia 9de sus colonias americanas> de1ido a su insu<iciencia de car1ón de leFa% &ara 1ien de los

1os5ues> en el si/lo @VIII se inició el uso del car1ón mineral para producir arra1io%

El car1ón mineral usualmente contiene sustancias (ol6tiles indesea1les para la<a1ricación del arra1io% Se desarrollo entonces un m4todo 5ue consiste en triturar 9calentar el car1ón mineral en :ornos para 5ue las sustancias (ol6tiles sean e8pelidas>dando lu/ar a un car1ón m6s re<inado llamado co5ue%

Cuando los con(ertidores M16sicosM de arra1io en acero entraron en operación> 9a se producía car1ón mineral co5ui3ado en plantas a(an3ada donde adem6s de puri<icar al

car1ón se> apro(ec:a1an los /ases e8pelidos% Se o1tenían como su1productos amoniaco> 1enceno> tolueno> na<ta arom6tica 9 1rea de al5uitr6n%

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1.3 LAS ESPADAS DE DAMASCO

LAS CRUZADAS:

Cuenta la le9enda de un encuentro entre Ricardo Cora3ón de León 9 el sult6nSaladino> 5ue ocurrió en &alestina a <inales del si/lo @II% Los dos enemi/os en la /uerrade las Cru3adas cristianas se -acta1an del poder de sus respecti(as espadas% Ricardotomó su enorme espada> la le(antó con sus dos manos 9 la de-ó caer con toda su <uer3aso1re una ma3a de acero% El impacto de la espada :i3o saltar a la ma3a :ec:a peda3os%Saladino <ue m6s sutil% Colocó su espada encima de un mullido co-ín de pluma 9 la -alósua(emente% Sin nin/0n es<uer3o ni resistencia la espada se :undió en el co-ín :astacortarlo completamente como si <uera mante5uilla% Ricardo 9 sus acompaFanteseuropeos se miraron unos a otros con incredulidad% Las dudas se disiparon cuandoSaladino arro-ó un (elo :acia arri1a 9> cuando <lota1a en el aire> lo cortó sua(ementecon su espada%

La espada de Ricardo Cora3ón de León era tosca> pesada> recta 9 1rillante% La deSaladino> por el contrario> era es1elta> li/era 9 de un a3ul opaco 5ue> (isto m6s de cerca>era producido por una te8tura compuesta de millones de cur(as oscuras en un <ondo

1lanco 5ue caracteri3an a los aceros de Damasco% Era tan dura 5ue se podría a<ilar comona(a-a de a<eitar 9 a la (e3 era sumamente tena3> de manera 5ue podía a1sor1er los/olpes del com1ate sin romperse% Era di<ícil para los europeos aceptar 5ue la dure3a 9 latenacidad se podían con-u/ar de una manera tan e8traordinaria% #oda(ía m6s di<ícil deaceptar resultó el entender 9 dominar la t4cnica de <a1ricación de los aceros de Damascoen las :errerías de Occidente% La cosa no duró aFos> ni d4cadas tomó si/los%

2uc:os eminentes cientí<icos europeos <ueron atraídos por el misterio de los acerosde Damasco% Antes de in(entar el motor 9 el /enerador el4ctricos> 2ic:ael *arada9/astó al/0n tiempo tratando de re(elar este misterio%

*arada9 era :i-o de :errero> de modo 5ue esta1a <amiliari3ado con el o<icioadem6s> tenía la (enta-a de tra1a-ar en $?$B cuando la -er/a de los acereros 9a :a1íadecantado muc:os conceptos 5ue no se tenían en el si/lo @II% &ero Men casa de :errero>cuc:ara de paloM% Despu4s de sesudos an6lisis> *arada9 salió con 5ue el secreto podríaestar en la adición de pe5ueFas cantidades de sílice 9 al0mina al acero% Erróneo%

&ara lo 0nico 5ue sir(ió el artículo de *arada9 <ue para 5ue ean Ro1ert +reant> un

metal0r/ico de la imprenta de &arís> se moti(ara a estudiar el tema 9 descu1riera laesencia del misterio los aceros de Damasco tenían un contenido altísimo de car1ono%

___________________________________________________________________ $)




CAPITULO IIPROCESO DE FABRICACION

&ara la <a1ricación del acero> la empresa acer! are"#$%a se 1asa en un proceso de<a1ricación 5ue consta de . <ases especí<icamente 9 estas son

• &roceso del "ierro Espon-a• &roceso de Acería• &roceso de Colada Continua• &roceso de Laminación

2.1 HIERRO ESPON&A

Con una in(ersión de $7 millones de dólares Aceros Are5uipa S%A% :a

puesto en <uncionamiento su moderna planta de :ierro espon-a en la ciudadde &isco> tendiendo a mantener la modernidad de sus instalaciones 9 por ende a incrementar la calidad 9 producti(idad%

La planta de :ierro espon-a montada en &isco est6 compuesta de dos:ornos rotatorios 5ue producen )> toneladas cada uno> por lo 5ue su

producción total ser6 de ; mil toneladas anuales%

El monta-e de todas las instalaciones de la planta :a sido reali3ado por empresas nacionales :a1i4ndose utili3ado apro8imadamente )7 mil :oras:om1re en total%

De manera resumida se puede de<inir al "ierro Espon-a como lareducción de un ó8ido en estado sólido ele(ando su temperatura pero sinlle/ar a la de <usión> utili3ando para ello un elemento reductor 5ue puedeser /as o car1ono%

___________________________________________________________________ $.




En el caso de la planta de &isco el elemento reductor es el car1ón% Conello se ele(a el porcenta-e de contenido de :ierro 9 permite así utili3arlo enel :orno el4ctrico%

El proceso de producción de :ierro espon-a se lle(a a ca1o en un :ornotu1ular rotatorio inclinado tipo MTilnM en donde las materias primas como el:ierro> car1ón 9 cali3a dolomítica son alimentadas 1a-o una dosi<icación

predeterminada 9 una (e3 me3cladas son car/adas por un tu1o directamenteal :orno%

Despu4s de secada 9 precalentada> la me3cla alcan3a la temperatura dereducción la cual se e<ect0a por medio del monó8ido de car1onosuministrado a partir de la reacción del car1ón 1ituminoso con el o8í/enodel aire 5ue se insu<la con un control este5ueom4trico mu9 ri/uroso%

La temperatura re5uerida por el proceso se alcan3a 9 controla> por una(elocidad predeterminada de la reacción de la com1ustión del car1ón 9 lain9ección del aire a tra(4s de los (entiladores dispuestos a lo lar/o del:orno rotatorio> por este moti(o se de1e /aranti3ar tam1i4n una alta:ermeticidad del :orno respecto al am1iente e8terior> para conocer en todomomento cual es el ni(el de in/reso de o8í/eno al am1iente reductor interno del :orno%

En un ran/o de temperatura entre ? a $$C el mineral de :ierro enestado sólido es reducido a :ierro espon-a% Al t4rmino del proceso el :ierroespon-a es descar/ado :acia el :orno en<riador> -unto con los materialesremanentes del car1ón 9 cali3a dolomítica> car/ados inicialmente elen<riamiento pro(oca la esta1ili3ación del producto para 5ue no reo8ide enel manipuleo a 5ue ser6 sometido posteriormente%

La separación entre :ierro espon-a 9 materiales no ma/n4ticos ese<ectuado por sistemas de 3aranda 9 separadores electroma/n4ticos> parao1tener un producto listo para su car/a a los :ornos el4ctricos%

___________________________________________________________________ $7




En al/unos casos tam1i4n es posi1le car/ar directamente a los :ornosel4ctricos el :ierro espon-a caliente acompaFado de los materialesremanentes> esta es una manera de apro(ec:ar la ener/ía t4rmica 5ue loacompaFa acelerando su proceso de <usión%

El :ierro espon-a permite su utili3ación en el :orno el4ctrico como car/amet6lica en la <a1ricación del acero> con las (enta-as consi/uientes de ser un producto li1re de residuales 9 un producto nacional 5ue e(ita laimportación%

Este pro9ecto con(ertido :o9 en una realidad permitir6 al país unmenor e/reso de di(isas calculadas en $ millones de dólares anuales 9 el

producto o1tenido con-untamente con el reciclado de met6licos optimi3ar6la calidad%

2.2 ACERIA

A continuación se muestra las di<erentes <ases de acería 5ue se reali3anen Corporación Aceros Are5uipa%

Hr' e()c*r$c:

• &otencia'. 2VA• Crisol .>) mm de Di6metro• Electrodos $? pul/adas de Di6metro> re<ri/erados en

a/ua• Re<ri/eración &aneles re<ri/erados con a/ua en

paredes 9 1ó(eda• #onela-e . #2 por colada

Hr' c#c+ara:

• Electrodos$' pul/adas de Di6metro• Capacidad. #2

2.3 COLADA CONTINUA

• N0mero de líneas.• Radio de Cur(atura7 metros• CorteCon Ci3alla H)J O8icorteH$J• Cuc:ara#undis:#u1o Cer6mico• #undis:2olde &rotección /aseosa• +u3a$.%7 mm de di6metro

2., LAMINACIÓN

___________________________________________________________________ $;




&odemos de<inir la laminación como el proceso de manu<acturamediante el cual se trans<orma el acero en la <orma de 1arras de seccióncuadrada de (arios metros de lar/o llamadas palan5uillas> en los di(ersos

productos lar/os 5ue <a1rica Aceros Are5uipa 9a sean 1arras corru/adas> 1arras lisas o per<iles%

El proceso de trans<ormación se lle(a a ca1o en caliente por lo cual esnecesario ele(ar la temperatura de las palan5uillas en un :orno derecalentamiento :asta conse/uir la temperatura inicial adecuada 5ue puedeoscilar entre los ? C 9 los $>$7 C

El proceso en sí consiste en de<ormar la masa met6lica> en nuestro caso elacero> en <orma de palan5uillas> :aci4ndola pasar entre dos cilindrossuperpuestos 5ue /iran en sentido in(erso%

___________________________________________________________________ $=




A los cilindros de laminación se les entallan unos canales mediante el proceso de torneado en un taller mec6nico 5ue usualmente se encuentradentro de las instalaciones de la planta de laminación%

Estos canales de<inen las etapas por las cuales atra(iesa la palan5uilla:asta alcan3ar su <orma <inal de<inida se/0n el producto 5ue se 5uiere<a1ricar% Dic:as etapas> tam1i4n llamadas MpasadasM> son de<inidasmediante un tra3ado di1u-ado en planos 9 las lle(a a ca1o un maestrotra3ador% E-emplos de tra3ados se muestran a continuación

*inalmente al alcan3ar las (arillas la sección de<initi(a> 4stas sonen<riadas en una mesa de en<riamiento u1icada al <inal de la línea de<a1ricación para despu4s ser cortadas a la lon/itud re5uerida%

Vale la pena aclarar 5ue la laminación es solamente un proceso detrans<ormación del acero de una <orma 9 lon/itud inicial a una <orma <inalm6s pe5ueFa 9 lon/itud ma9or de<inida por el tra3ado del producto 5ue se5uiera <a1ricar% Es por esto 5ue la calidad del producto depender6 muc:o dela calidad del acero 5ue se utilice el cual puede ser <a1ricado tanto en un:orno el4ctrico como en un alto :orno aun5ue este m4todo est6 siendoutili3ado cada (e3 menos a ni(el mundial%

En EE%UU% el m4todo de <a1ricación de acero m6s utili3ado es a tra(4sde :ornos el4ctricos por ser ecoló/ico 9 por5ue a1unda la c:atarra en <orma

de autos usados HEE%UU% tiene una /ran industria automotri3 la cualnecesita del recicla-eJ 9 partes de electrodom4sticos en desuso> etc%

___________________________________________________________________ $?




La calidad del acero a <a1ricarse en la acería depender6 del producto<inal 5ue se re5uiera laminar> tal es así 5ue por e-emplo el acero utili3ado

para la <a1ricación de 1arras corru/adas de1e cumplir con la norma AS#2A;$7> el acero utili3ado para la <a1ricación de las 1arras lisas 9 per<ilesde1e cumplir con la norma AS#2 A);> etc%

___________________________________________________________________ $B




CAPITULO IIICLASIFICACIÓN

Los aceros son aleaciones de :ierro con car1ono> aptas para ser de<ormadas en <río

9 en caliente%

El acero se o1tiene someti4ndolo un proceso de descar1uración 9 eliminación deimpure3as llamado a<ino Ho8idación del elemento car1onoJ%

3.1 SE-N SU PORCENTA&E DE CARBONO

Generalmente el porcenta-e de car1ono no e8cede e $>=;%

Atendiendo al porcenta-e de car1ono> los aceros se clasi<ican en

aJ Acer! H$%e'*ec*$/e!: si su porcenta-e de car1ono es in<erior al punto S HentectoideJ> o sea al >?B%

1J Acer! H$%ere'*ec*$/e!: si su porcenta-e de car1ono es superior al punto S%

3.2 SE-N SU COMPOSICIÓN

Con respecto a su composición> puede ser de 1a-a o alta aleación 9 los elementos5ue puede contener el acero pueden ser tanto desea1les como indesea1les> en <orma de

impure3as% Desde el punto de (ista de su composición> los aceros se pueden clasi<icar en dos/randes /rupos

aJ Acer! a( car0': <ormados principalmente por el :ierro 9 elcar1ono%

1J Acer! a(ea/!: Contienen> adem6s del car1ono otros elementos encantidades su<icientes como para alterar sus propiedades Hdure3a>

puntos críticos> tamaFo del /rano> templa1ilidad> resistencia a la

corrosiónJ%

Elementos 5ue in<lu9en en la resistencia a la corrosión como por e-emplo

• El cromo <a(orece la resistencia a la corrosión inte/ra laestructura del cristal met6lico> atrae el o8i/eno 9 :ace 5ue elacero no se o8ide%

• El moli1deno 9 el (ol<ramio tam1i4n <a(orecen la resistenciaa la o8idación%

___________________________________________________________________ '

http://www.monografias.com/trabajos15/biocorrosion/biocorrosion.shtml

http://www.monografias.com/trabajos/metalprehis/metalprehis.shtml

http://www.monografias.com/trabajos14/ciclos-quimicos/ciclos-quimicos.shtml#car

http://www.monografias.com/trabajos10/hidra/hidra.shtml#fa

http://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCE






http://www.monografias.com/trabajos11/grupo/grupo.shtml


http://www.monografias.com/trabajos10/restat/restat.shtml

http://www.monografias.com/trabajos3/corrosion/corrosion.shtml



http://www.monografias.com/trabajos15/todorov/todorov.shtml#INTRO

http://www.monografias.com/trabajos14/falta-oxigeno/falta-oxigeno.shtml




















http://www.monografias.com/trabajos14/falta-oxigeno/falta-oxigeno.shtml






3.3 SE-N LA APLICACIÓN DE LOS METALES

En la industria> cada <a1ricante desi/na los aceros 5ue produce con unadenominación ar1itraria> lo cual ori/ina una (erdadera complicación a la :ora de ele/ir un acero o de esta1lecer las e5ui(alencias entre aceros de distintos <a1ricantes% &arae(itar este incon(eniente> el instituto del :ierro 9 el acero adopta una clasi<icación 5uese :a incluido en las normas UNE espaFolas% H#am1i4n e8isten las normas AISI deEstados UnidosJ%

El I"A clasi<ica los materiales metal0r/icos en 7 /randes /rupos

• * Aleaciones <4rreas• L Aleaciones li/eras• C Aleaciones de co1re• V Aleaciones (arias• S &roductos sinteti3ados

Estos productos metal0r/icos se clasi<ican en series> /rupos 9 tipos%Las series 5ue corresponden a los aceros (an desde la *$ :asta la *B%La serie *) corresponde a los aceros resistentes a la o8idación 9 a lacorrosión> en particular la serie *)$ corresponde a los aceros ino8ida1les%Los aceros se suministran en estado 1ruto de <or-a o laminación%

3., SE-N SU ESTRUCTURA EN ESTADO DE UTILIZACIÓN

a Acer! Ferr$*$c!:

Estructura <erritica a cual5uier temperatura Ho se con(ierte en estructura auseniticaen el calentamientoJ% El /rano no se re/enera%

Composición

$7$? de cromo 9 una m68ima de >$' de car1ono%Resistencia a la corrosión superior a la de los martensiticos'? de cromo 9 una m68ima de >)7 de car1onoAceros al cromoaluminio :asta un . m6s resistente a la o8idación%

Son di<íciles de soldar 9 se usan en em1utición pro<unda por su /ran ductilidad%Son ma/n4ticos%

0 Acer! Mar*e'!$*$c!:

Gran dure3a cuando se los en<ría r6pidamente una (e3 austeni3ados%$' $. de cromo> >' W >7 de car1ono&rincipalmente en cuc:illería%$;$? de cromo> >;$ ' de car1ono&or temple ad5uieren /randes dure3as%Resistentes a la corrosión 9 al des/aste

#ipo normali3ado AISI W)$$ acero ino8ida1le e8tra dulce%2enos del >$ de car1ono> $) de cromo 9 >) de ní5uel%

___________________________________________________________________ '$

http://www.monografias.com/trabajos16/industria-ingenieria/industria-ingenieria.shtml




http://www.monografias.com/trabajos4/leyes/leyes.shtml


http://www.monografias.com/trabajos7/esun/esun.shtml

http://www.monografias.com/trabajos14/propiedadmateriales/propiedadmateriales.shtml






http://www.monografias.com/trabajos12/elproduc/elproduc.shtml




http://www.monografias.com/trabajos12/elorigest/elorigest.shtml

http://www.monografias.com/trabajos/termodinamica/termodinamica.shtml


http://www.monografias.com/trabajos13/tramat/tramat.shtml#ALUMIN

http://www.monografias.com/trabajos16/industria-ingenieria/industria-ingenieria.shtml






http://www.monografias.com/trabajos7/esun/esun.shtml

http://www.monografias.com/trabajos14/propiedadmateriales/propiedadmateriales.shtml










http://www.monografias.com/trabajos12/elorigest/elorigest.shtml



http://www.monografias.com/trabajos13/tramat/tramat.shtml#ALUMIN




Resiste a la corrosión atmos<4rica> la del a/ua corriente 9 la de los 6cidos 9 6lcalisd41iles%*6cilmente sonda1leUsos utensilios dom4sticos> /ritería> ornamentación> cu1ertería> etc%

c Acer! A#!*e'$*$c!:

Estructura auseniticos a cual5uier temperatura%+a-a conducti(idad calor í<ica%Es el tipo de aceros m6s utili3ados%#ipo normali3ado AISI W)$. Acero ino8ida1le ausenitico al cromo ní5uel conocidocomo$??%Contiene >? de car1ono> $? de cromo 9 B de ní5uel%2u9 d0ctil 9 resistente a la corrosión atmos<4rica> al a/ua de mar> al ata5ue de

productos alimenticios> ciertos 6cidos minerales 9 de la ma9oría de los 6cidosor/6nicos%

___________________________________________________________________ ''

http://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtml

http://www.monografias.com/trabajos15/transf-calor/transf-calor.shtml



http://www.monografias.com/trabajos10/fimi/fimi.shtml


http://www.monografias.com/trabajos15/transf-calor/transf-calor.shtml



http://www.monografias.com/trabajos10/fimi/fimi.shtml




CAPITULO IVTRATAMIENTOS

Son los procesos a los 5ue se somete los metales 9 aleaciones 9a sea para modi<icar

su estructura> cam1iar la <orma 9 tamaFo de sus /ranos o 1ien por trans<ormación de susconstitu9entes%

El o1-eto de los tratamientos es me-orar las propiedades mec6nicas> o adaptarlas>d6ndole caracter ísticas especiales a las aplicaciones 5ue se le (an a dar la las pie3as deesta manera se o1tiene un aumento de dure3a 9 resistencia mec6nica> así como ma9or

plasticidad o ma5uina1ilidad para <acilitar su con<ormación%

Los tratamientos pueden ser mec6nicos> t4rmicos o consistir en la aportación deal/0n elemento a la super<icie de la pie3a%

,.1 TRATAMIENTOS TRMICOS Recocido> temple> re(enido> normali3ado%

,.2 TRATAMIENTOS TERMOU4MICOS

Cementación> nitruración> cianuri3ación> etc%

,.3 TRATAMIENTOS MEC5NICOS

Se somete al metal a operaciones de de<ormación <río o caliente para me-orar sus propiedades mec6nicas 9 adem6s darle <ormas determinadas%

Al de<ormar mec6nicamente un metal mediante martillado> laminado> etc%> sus/ranos son de<ormados alar/6ndose en el sentido de la de<ormación% Lo mismo pasa conlas impure3as 9 de<ectos> se modi<ican las estructuras 9 las propiedades del metal%

,., TRATAMIENTOS EN FR4O

Son los tratamientos reali3ados por de1a-o de la temperatura de recristali3ación> pueden ser pro<undos o super<iciales%

Aumento de la dure3a 9 la resistencia a la tracción%

Disminu9e su plasticidad 9 tenacidad%

Cam1io en la estructura de<ormación de /ranos 9 tensiones ori/inadas> se diceentonces 5ue el metal tiene acritud Hcuanta m6s de<ormación> m6s dure3aJ%

Se produce <ra/ilidad en el sentido contrario a la de<ormación H<alta de:omo/eneidad en la de<ormación i/uales tensiones en las di<erentes capas del metalJ%

Cuando el metal tiene acritud> solo de1e usarse cuando no importe su <ra/ilidad ocuando los es<uer3os solo act0en en la dirección de la de<ormación%

___________________________________________________________________ ')


http://monografias.com/trabajos10/coma/coma.shtml


http://www.monografias.com/trabajos10/carso/carso.shtml


http://www.monografias.com/trabajos12/moviunid/moviunid.shtml

http://www.monografias.com/trabajos6/diop/diop.shtml




http://www.monografias.com/trabajos15/direccion/direccion.shtml


http://monografias.com/trabajos10/coma/coma.shtml


http://www.monografias.com/trabajos10/carso/carso.shtml


http://www.monografias.com/trabajos12/moviunid/moviunid.shtml

http://www.monografias.com/trabajos6/diop/diop.shtml




http://www.monografias.com/trabajos15/direccion/direccion.shtml




,.6 ACEROS RESISTENTES A LA O7IDACIÓN 8 LA CORROSIÓN

En los aceros ino8ida1les> la acción de los elementos aleados es sustancial> adem6sde estructural> 9 depende del porcenta-e del o los elementos de la aleación%

El cromo es el elemento aleado 5ue m6s in<lu9e en la resistencia ala o8idación 9 ala corrosión de los aceros% Un $' de cromo 9a impide la corrosión por el aire am1iente:0medo% &ara la o8idación a latas temperaturas se puede necesitar :asta un ) %

El Ní5uel me-ora la resistencia a la corrosión de los aceros al cromo 9 el 2oli1denome-ora la resistencia a la o8idación altas temperaturas%

Aceros ino8ida1les son resistentes a la corrosión atmos<4rica> s los 6cidos 9 6lcalis9 ala o8idación a temperaturas no mu9 ele(adas%

___________________________________________________________________ '.


http://www.monografias.com/trabajos/aire/aire.shtml

http://www.monografias.com/trabajos15/medio-ambiente-venezuela/medio-ambiente-venezuela.shtml


http://www.monografias.com/trabajos/aire/aire.shtml

http://www.monografias.com/trabajos15/medio-ambiente-venezuela/medio-ambiente-venezuela.shtml




CAPITULO VPRODUCCIÓN

6.1 LOS ACEREROS CL5SICOS

Una (e3 desatada la producción masi(a de acero durante la re(olución industrial> la producción> mundial creció (erti/inosamente> como se indica en la <i/ura .> impulsada por una <ie1re tecnoló/ica sin precedentes 9 por una demanda industrial insatis<ec:a% El<enómeno nunca estu(o limitado al 6m1ito in/l4s% Die3 aFos antes de re/istrarse la

patente de +essemer> illiam Qell9 :a1ía desarrollado la misma idea en EstadosUnidos% Asimismo los :ermanos Siemens> alemanes> 9 posteriormente los :ermanos2artin> <ranceses> dieron /randes pasos en el desarrollo de con(ertidores de arra1io enacero 5ue antes de terminar el si/lo @I@ 9a :a1ían superado la producción a los de+essemer%

Figura 4. r-fica de la producción mundial de acero en los /ltimos siglos. +l invento

de 'essemer fue el punto de partida del vertiginoso crecimiento.

La /eo/ra<ía de la producción de acero tam1i4n e(olucionó% A principios del si/lo@VIII Suecia era el primer productor mundial de arra1io%

&osteriormente In/laterra tomó su lu/ar> manteniendo su :e/emonía :asta <inalesdel si/lo @I@% En $?B Estados Unidos re1asó a Gran +retaFa 9 se mantu(o como líder :asta $B=$> cuando <ue superado por la Unión So(i4tica% En la <i/ura '' se presentan losdie3 primeros productores del mundo en $B?)% La situación reciente dista de ser esta1le%De $B=; a $B?) C:ina pasó del octa(o al cuarto lu/ar> apón despla3ó a Estados Unidosdel se/undo lu/ar> la Gran +retaFa pasó del s4ptimo al d4cimo 9 Corea del Sur se mo(iódel lu/ar '7 9 se puso en el $7%

6.2 LOS ALTOS HORNOS

Antes de 5ue desapare3can de la <a3 de la #ierra> (ale la pena descri1ir a losmodernos dinosaurios 5ue a:ora producen la ma9or parte del acero del mundo% El

___________________________________________________________________ '7




proceso se puede di(idir en dos /randes pasos% El primero consiste en trans<ormar elmineral de :ierro de las minas en arra1io 9 el se/undo en con(ertir el arra1io en acero%

En un alto :orno> cu9o es5uema se presenta en la <i/ura 7> se lo/ra latrans<ormación del mineral de :ierro en arra1io% Este tipo de :orno es el 5ue tienenactualmente la Sider0r/ica L63aro C6rdenasLas #ruc:as> en la costa del &aci<ico de2ic:oac6n Altos "ornos de 248ico> en Coa:uila 9 el 5ue tenía la *undidora de2onterre9 5ue cerró :ace al/unos aFos% #am1i4n este tipo de :ornos <ueron los 5ue>a1atidos por las recientes sacudidas tecnoló/icas> ca9eron dinamitados a principios de$B?; en la +et:le:em Steel Corporation de &enns9l(ania%

Figura . +n el alto (orno# el mineral de (ierro# el co)ue y la caliza se cargan por la

parte superior. !or las otras toberas se inyecta el aire caliente )ue enciende el co)ue y

libera el monó*ido de carbono necesario para reducir al ó*ido de (ierro. +l arrabio#

producto final del alto (orno# se colecta por una pi)uera en la parte inferior.

Los minerales de :ierro contienen del ; al = de :ierro el resto se compone deo8í/eno> arena> arcilla 9 piedras> 5ue a su (e3 contienen sílice Hó8ido de silicioJ Esnecesario des:acerse del sílice para e(itar 5ue una parte del :ierro se desperdicie al<ormar compuestos con esta sustancia%

Lo anterior se lo/ra a/re/ando piedra cali3a% La cali3a tiene la propiedad de 5ue> aaltas temperaturas> tiene muc:a a<inidad por la sílice 9 por otras impure3as 5ue (ienencon el mineral> <ormando compuestos 5ue <lotan en el arra1io lí5uido como escoria%

El mineral> -unto con la piedra cali3a 9 el co5ue tienen en su con-unto el nom1re decar/a 9 se introducen en el alto :orno por la parte superior% La <orma 9 el tamaFo de lacar/a est6n 9a mu9 estudiados%

&rimero se muelen los minerales de :iero 9 la piedra cali3a% Lue/o se producen

a/lomerados de uno a dos centímetros de di6metro> donde la cali3a se incorpora -untocon el mineral%

___________________________________________________________________ ';




Con 1andas transportadoras se lle(a la car/a> es decir las es<eras del mineral 9 lacali3a> 9 tro3os de co5ue> :asta la parte superior del alto :orno H*i/ura ')J% Casi todo elalto :orno se mantiene lleno de car/a% &or la parte in<erior> utili3ando ductos llamadosto1eras> se introduce un soplo de aire caliente 5ue <lu9e por los :uecos 5ue 5uedan entrelas partículas de la car/a% Desde los tiempos de los <undidores c:inos del si/lo VI :asta

principios del si/lo @I@ el arra1io se produ-o soplando con aire <río so1re la me3cla deminerales 9 car1ón%

Sin em1ar/o> el proceso es muc:o m6s e<iciente tanto en rapide3 como en consumode co5ue si se sopla aire caliente adicionado con un poco de o8í/eno 9> e(entualmente>con :idrocar1uros% Cuando el soplo de aire caliente <ue introducido por ames Nielsenen $?'?> se lo/ró de inmediato un a:orro del . en el consumo de car1ón%

En el alto :orno> el aire caliente sir(e para producir la com1ustión del co5ue 9 paraele(ar la temperatura% El o8í/eno del aire se com1ina con el car1ono para producir el

monó8ido de car1ono 5ue> a su (e3> reacciona con el ó8ido de :ierro para producir :ierro 9 1ió8ido de car1ono%

Al salir del alto :orno> los /ases producidos por la reacción del aire> caliente con elco5ue 9 el mineral de :ierro no est6n totalmente 5uemados% Es com0n> 5ue una cuarta

parte de la me3cla de /ases salientes sea monó8ido de car1ono%

Este /as (enenoso toda(ía puede 5uemarse> es decir> o8idarse> 9 el calor producidoes apro(ec:a1le en el calentamiento del soplo del aire 5ue entra% Con esto se lo/raadem6s un 1ene<icio para el am1iente al reducir las emisiones de monó8ido de car1ono%

Los /ases 5ue salen del alto :orno son canali3ados mediante duetos :acia enormesestu<as donde se lo/ra la com1ustión total de los mismos% En el camino> como se ilustraen la <i/ura ;> los /ases se :acen pasar por c6maras para separar el pol(o 5ue arrastran%De esas c6maras se conducen a una de las estu<as Hlos altos :ornos se acompaFan almenos de dos estu<asJ%

Las estu<as son c6maras de com1ustión re(estidas> con ta1i5ues re<ractarios conalta capacidad de a1sor1er calor% Despu4s de al/unas :oras de 5uemado de los /ases laestu<a alcan3a altas temperaturas 9 en ese momento los /ases se canali3an a otra de lasestu<as%

Es entonces cuando el soplo del aire> 5ue de1er6 entrar al alto :orno> se pasa por laestu<a para 5ue se caliente al :acer contacto con las paredes de ta1i5ue re<ractarioincandescente> 9 alcan3a temperaturas superiores a los $ C%

En la <i/ura ;> la estu<a de la i35uierda esta 5uemando /ases 9 la de la derec:a est6calentando al soplo de aire%

La parte m6s caliente del alto :orno se locali3a -ustamente arri1a de las to1eras 9 seconoce como> etala-eJ% Allí la temperatura alcan3a los $?C> alrededor de 77 /radosm6s de los necesarios para <undir el arra1io%

En estas condiciones las es<eras de la car/a> ori/inalmente :ec:as de ó8idos de:ierro 9 cali3a> lloran H/oteanJ arra1io 9 escoria 5ue se depositan en el crisol 5ue est6 en

___________________________________________________________________ '=




la parte in<erior del alto :orno%

Figura . 2os gases ricos en monó*ido de carbono )ue salen del alto (orno son

aprovec(ados para calentar las estufas al completar su combustión. 3ientras una de

las estufas est- en el proceso de combustión# la otra# previamente calentada# sirve

para elevar la temperatura del aire por encima de los 1 000C.

La escoria 9 el arra1io se sacan del crisol por unos ductos llamados pi5ueras% La pi5uera de escoria est6 colocada m6s arri1a 5ue la de arra1io por5ue la escoria <lota>*recuentemente el arra1io se traslada al con(ertidor en el estado lí5uido sin em1ar/o>en al/unas plantas se (acía para <ormar lin/otes% En In/laterra> ori/inalmente> loslin/otes de arra1io tenían la <orma de cerdos 9 por eso en in/l4s el arra1io es conocidocomo pig iron.

Los con(ertidores de arra1io en acero 9a no son como los de +essemer 9 suscontempor6neos% Conocidos /eneralmente por sus iniciales en in/l4s> los con(ertidores+O* (basic oxygen furnace) lo/ran la re<inación del arra1io empleando la misma ideade +essemer para eliminar las impure3as 9 el e8ceso de car1ono por o8idación> adem6sde apro(ec:ar el calor de la o8idación como <uente de ener/ía para la <usión% En lu/ar del soplo de aire 5ue utili3a1a +essemer> en los +O* la o8idación se :ace directamente

con o8í/eno% Esta idea tam1i4n la tu(o +essemer por5ue el aire contiene solamente un'$> de o8í/eno contra un =? de nitró/eno% Lo 5ue pasó <ue 5ue en los tiempos de+essemer el o8í/eno puro era mu9 caro> de modo 5ue no era accesi1le ni para :acer e8perimentos en el la1oratorio% Cien aFos despu4s la situación era otra por5ue sedesarrollaron m4todos 1aratos para producir o8í/eno 9 en la escala necesaria paraa1astecer a las /randes sider0r/icas%

Un es5uema del con(ertidor +O* se presenta en la <i/ura =% Consiste en una olla deacero recu1ierta en su interior con material re<ractario del tipo 16sico> ó8ido dema/nesio o al/o así% A di<erencia del con(ertidor de +essemer donde se sopla1a el aire

por la parte in<erior> en el +O* se in9ecta el o8í/eno por una lan3a 5ue entra por la parte

superior% La lan3a se en<ría con serpentines de a/ua> interiores para e(itar 5ue se <unda%

___________________________________________________________________ '?




La car/a 9 la descar/a de la olla se :acen tam1i4n por la parte superior 9 por eso la ollaest6 montada en c:umaceras 5ue le permiten /irar%

Figura 5. 3ediante un c(orro de o*$geno con polvo de piedra caliza el arrabio es

convertido en acero en un '6F# +l o*$geno reacciona con el carbono del arrabio y lo

elimina en forma de bió*ido 7o monó*ido8 de carbono. 2a caliza sirve para eliminar

impurezas# entre las )ue destaca el fósforo.

Ori/inalmente el proceso +O* <ue desarrollado en Austria para con(ertir arra1iocon 1a-o contenido de <ós<oro Halrededor del O%)J> 9 en ese tiempo se 1auti3ó con lasiniciales LD> de Linz Düsenverfahren Hlan3a de Lin3J% Lue/o la t4cnica se e8tendió> paraarra1ios de alto <ós<oro mediante la adición al c:orro de o8í/eno de pol(o de piedracali3a% Entonces se lo/ró la producción de acero con arra1io de contenidos de <ós<orotan altos 5ue lle/a1an incluso al '%

Una de las /randes (enta-as 5ue desde un principio se o1ser(ó en los con(ertidores+O* <ue su capacidad para aceptar :asta un ' de Mc:atarra -unto con la car/a dearra1io lí5uido%

La di<erencia de precios entre la c:atarra <ría 9 el arra1io lí5uido :a moti(ado la 10s5ueda de tecnolo/ías para incrementar lo m6s posi1le la car/a de c:atarra% Al/unos

48itos en esta dirección se :an o1tenido al adicionar al o8í/eno 5ue entra por la lan3acom1ustóleo 9 car1uros de silicio 9 calcio%

6.3 LOS NUEVOS ACEREROS

#odas las industrias de1en e8aminarse a sí mismas con <recuencia% El escenario 5uecompone el estado de la tecnolo/ía> las materias primas 9 la <uer3a de tra1a-oe(oluciona mu9 r6pidamente% Suele ocurrir 5ue las premisas 5ue moti(aron elesta1lecimiento de industrias multimillonarias pierdan (i/encia a la (uelta de cinco odie3 aFos% aun5ue esas industrias se resistan a aceptar su o1solescencia 9 si/anadelante> tarde o temprano sucum1ir6n ante las empresas m6s a(an3adas%

___________________________________________________________________ 'B




#odo parece indicar 5ue el alto :orno est6 (i(iendo su ocaso% La competencia :a<or3ado a las plantas acereras inte/radas a crecer> a 1uscar la producción en /ran escala%Su tamaFo> a:ora con capacidad de producir de 7 a $ toneladas> de arra1io por día> las :a :ec:o mu9 (ulnera1les% Estas plantas no pueden detener su operación so penade su<rir enormes p4rdidas económicas o daFos irre(ersi1les% En <orma sumamenteonerosa :an tenido 5ue en<rentar pro1lemas de li5uide3 <inanciera> de a1astecimientocon<ia1le> de materias primas 9 de continuidad en la relación la1oral%

El suministro de co5ue es un pro1lema ma9or% Durante m6s de '7 aFos la industriasider0r/ica :a consumido cantidades colosales de car1ón mineral% Naturalmente> losme-ores 9acimientos de car1ón se :an a/otado% El co5ue es a:ora escaso> caro 9 de 1a-acalidad%

Durante muc:os aFos los metalur/istas :an cuestionado la <orma indirecta deo1tener el acero produciendo primero el arra1io en los altos :ornos% K&or 5u4 no sacar

directamente el o8í/eno del mineral de :ierro 9 o1tener el :ierro espon-a como en laanti/Xedad

El proceso "L utili3a una me3cla de /ases rica en :idró/eno 9 monó8ido de car1ono para e8traer el o8í/eno del mineral de :ierro% La me3cla de /ases se produce a partir de/as natural 9 (apor de a/ua en un dispositi(o llamado re<ormador> 5ue se representa enla <i/ura ?% El /as natural 9 el (apor se in9ectan a una tu1ería de acero ino8ida1le 5ue secalienta con unos 5uemadores% A altas temperaturas> 9 con a9uda de catali3adores 5ue se

ponen en el interior de los tu1os> ocurre la reacción 5uímica

Gas natural (apor de a/ua :idró/eno monó8ido de car1ono%

Figura 9. +l reformador es un reactor )u$mico )ue a altas temperaturas convierte

una mezcla de gas natural y vapor en un gas de alto poder reductor formado de

(idrógeno y monó*ido de carbono.

El :idró/eno 9 el monó8ido de car1ono> a/entes reductores Hdeso8idantesJsumamente> e<ecti(os> salen del re<ormador acompaFados de pe5ueFas cantidades de

___________________________________________________________________ )




/as natural 9 1ió8ido de car1ono% La tu1ería se conecta con los reactores reductores> 5ueno son otra cosa 5ue enormes (asi-as met6licas donde se car/a el mineral de :ierro en<orma de pe5ueFas es<eras del tamaFo de una canica Ha ' cm%> de di6metroJ> cómo seindica en la <i/ura B%

Figura :. 2a unidad reductora consta de una enorme vasija donde se deposita un

aglomerado de esferas del mineral por donde pasa el gas reductor previamente

calentado a altas temperaturas. !osteriormente el gas residual es enfriado en una

tuber$a bañada con agua.

El mineral de :ierro 5ue se emplea en las plantas de "L /eneralmente tiene lacomposición del cuadro $% Alrededor del ) del mineral es o8í/eno asociado con el:ierro 5ue de1e remo(erse al reaccionar con el :idró/eno o con el monó8ido de

car1ono% Este o1-eti(o se lo/ra en un ?7 o un B adem6s de aFadir al producto :ierroespon-a> un ' de car1ono%

6., MINIACER4AS

Un competidor implaca1le de las /randes plantas inte/radas H5ue parten del mineralde :ierro 9 terminan con productos aca1ados de aceroJ :a sur/ido de los miles demillones de toneladas de acero 5ue ellas mismas :an producido% La c:atarra es :o9 unamateria prima nada desprecia1le para la <a1ricación de acero> 5ue suele apro(ec:arse en

plantas pe5ueFas conocidas como miniacerías> donde la c:atarra se <unde en :ornos dearco el4ctrico% #4cnicamente> su sistema de operación es mu9 sencillo% La materia prima

se consi/ue con un 1uen comprador de c:atarra capa3 de ase/urar un suministro re/ular%Esto no es nada <6cil por5ue las <uentes de c:atarra son mu9 irre/ulares%

Un 1uen Mc:atarreroM de1e adem6s distin/uir entre los distintos tipos de c:atarradisponi1le% La c:atarra de primera es a5uella> 5ue (iene en tro3os c:icos en relación conel tamaFo del :orno> de 1uen /rosor con pocos elementos indesea1les como el cinc delos /al(ani3ados> por e-emplo% Las pie3as de acero /randes no son tan atracti(as para losc:atarreros por5ue su mane-o es di<ícil 9 por5ue de-an muc:o espacio (acío entre una 9otra pie3a%

La c:atarra se car/a al :orno de arco el4ctrico 9 se <unde al e8ponerse al paso de

una enorme corriente el4ctrica% La corriente el4ctrica lle/a a la c:atarra a tra(4s deelectrodos de car1ono H/ra<itoJ% Cuando la c:atarra se pasa al estado lí5uido> lo cual

___________________________________________________________________ )$




ocurre en al/unos minutos> los operadores toman una muestra 9 la lle(an al la1oratoriode an6lisis% En cuestión de se/undos> con la a9uda de espectrómetros modernos> sedetermina la composición 5uímica del acero% En particular> son de inter4s los si/uienteselementos car1ono> man/aneso> <ós<oro> a3u<re> silicio> cromo 9 1ronce% El :ierro> la

1ase de la aleación> se determina por 1alance% Generalmente es necesario :acer al/0na-uste a la aleación mediante la adición de otros elementos necesarios o de <ormadoresde escoria para retirar elementos indesea1les como el <ós<oro o el a3u<re%

Del :orno el4ctrico> el acero lí5uido se pasa a una olla donde en ocasiones se pasa auna m65uina de colada continua para producir 1arras de acero de sección cuadrada de$ a $7 centímetros por lado 9 de ; a ? metros de lon/itud> llamadas palan5uillas%

Figura 10. +n el proceso de colada continua se producen barras de sección cuadrada

7palan)uillas8 en un molde# directamente a partir de acero l$)uido. 2a colada

continua produce un a(orro considerable de trabajo y energ$a con respecto a los

procesos menos recientes )ue producen lingotes con el acero l$)uido# los cuales se

calientan posteriormente al rojo vivo y se laminan para formar las palan)uillas.

El proceso de colada continua se desarrolló en Europa en los aFos cincuenta para

producir secciones de acero directamente a partir de acero lí5uido% Anteriormente se producían lin/otes 5ue> m6s tarde> se laminaron en rodillos para <ormar las palan5uillas%La colada continua> con la cual se procesa m6s de un tercio de la producción mundial deacero> se ilustra en la <i/ura $%

El acero lí5uido de la olla se (acía en un recipiente de donde> a (elocidadcontrolada> pasa a un molde de sección cuadrada% Las paredes del molde se lu1rican

para 5ue el acero no se ad:iera 9 se mantienen M<ríasM re<ri/er6ndolas con serpentines dea/ua%

El molde adem6s> se :ace (i1rar para a9udar a 5ue el acero se deslice% El molde notiene tapa in<erior por5ue el acero 5ue :a solidi<icado en el e8tremo in<erior> sir(e comotapa%

___________________________________________________________________ )'




Despu4s de pasar por el molde> el acero> 9a sólido pero al ro-o (i(o> pasa por unaserie de rodillos 5ue lo -alan :asta lle/ar a una planc:a donde> con sopletes> la seccióncuadrada se corta en tramos de la lon/itud deseada%

La palan5uilla es la materia prima para los molinos de laminación donde> a 1ase derodillos> se con<orman productos como (arillas corru/adas> alam1rones 9 1arras desecciones cuadradas> :e8a/onales o redondas%

De1ido a la sencille3 de su proceso> las miniacerías tienen un costo de in(ersión 1a-ísimo comparado con el de las plantas inte/radas no est6n t4cnicamente o1li/adas amantenerse en operación permanentemente> es decir> pueden apa/ar sus instalaciones eirse una semana de (acaciones sin nin/0n pro1lema 9 su tamaFo permite u1icarlascerca de los /randes centros de consumo de acero 9 producción de c:atarra para lo/rar un a:orro importante en materia de transportes%

Como las acerías suelen ser un pro1lema para el medio am1iente> muc:as

miniacerías est6n e5uipadas con dispositi(os para el control de emisionescontaminantes%

___________________________________________________________________ ))




CAPITULO VIACEROS ESPECIALES

9.1 EFECTO DE LOS ELEMENTOS ALEANTES

La <a1ricación de pie3as> e5uipos 9 estructuras se :ace con :erramientas% Senecesitan /uillotinas para ci3allar dados para <or-ar 1rocas para per<orar moldes paracon<ormar martillos 9 cinceles para /olpear% "a9 un acero para cada uso%

A un contempor6neo 9 cola1orador de +essemer en In/laterra> de nom1re Ro1ert2us:et> se le suele atri1uir la paternidad de los aceros especiales para <a1ricar :erramientas% Esto> o1(iamente> es in-usto> por5ue la 10s5ueda de me-ores :erramientas:a sido tarea de la :umanidad por si/los% #res d4cadas antes de los desarrollos de2us:et> el in/eniero ruso &a(el Anoso< :a1ía pu1licado> en dos tomos> su

redescu1rimiento del arte le/endario de la producción del acero de Damasco 9 propusosu aplicación para <a1ricar una /ran (ariedad de :erramientas% Sin em1ar/o> lo cierto es5ue 2us:et tu(o me-or suerte por5ue las ideas de Anoso< nunca se aplicaron%

Ro1ert 2us:et <ue lo 5ue :o9 en día se conoce como un diseFador de aleaciones%En realidad> los diseFadores de aleaciones son metalur/istas con Mintuición educadaM ocolmillo lar/o% Se la pasan con uno o m6s pro1lemas en mente> /enerando nue(asaleaciones a 1ase de prue1a 9 error% Eso de la Mintuición educadaM les sir(e para

proponer los elementos de aleación 5ue (an a considerar ante un pro1lema dado 9 losinter(alos de composiciones donde se (an a mo(er% "a1iendo tantos elementos en lanaturale3a 9 siendo in<initas las com1inaciones posi1les> los diseFadores de aleaciones

dependen He8actamente en ese orden> dirían los maliciososJ de su suerte> de suMintuición educadaM 9 de su capacidad para producir 9 caracteri3ar el m68imo n0merode com1inaciones posi1les%

Ro1ert 2us:et se 1asa1a en el sistema :ierrocar1ono 9 e8perimenta1a conadiciones de aleantes% Su primer /ran 48ito <ue la su/erencia de adicionar man/anesodurante la aceración en los con(ertidores de arra1io en acero de +essemer% En el planocomercial> esto representó uno de los ma9ores impulsos al desarrollo tecnoló/ico de+essemer El man/aneso a9uda en el proceso de <a1ricación de acero 9 repercute

positi(amente en sus propiedades <inales% Cuando el acero est6 proces6ndose en elestado lí5uido> el man/aneso a9uda a deso8idarlo 9 captura al a3u<re> <ormando

partículas alar/adas 5ue :acen al acero m6s ma5uina1le% El man/aneso> adem6s>incrementa la resistencia del acero% "o9 en día casi todos los aceros comerciales>inclu9endo los aceros simples al car1ono> se <a1rican con adiciones de man/aneso%

En uno de sus m0ltiples e8perimentos> 2us:et detectó 1arra de acero se templócuando la e8tra-o del :orno al ro-o (i(o 9 la de-ó en<riar en el aire lentamente% Estollamó muc:o su atención por5ue normalmente los aceros re5uieren de un en<riamientomu9 r6pido para templarse> cuando al ro-o (i(o se sumer/en en a/ua% 2us:et (eri<icó lacomposición 5uímica de la 1arra de acero 9 encontró 5ue> adem6s de :ierro> car1ono 9man/aneso> :a1ía tun/steno%

De inmediato 2us:et se dedicó a e8plorar cientos de com1inaciones alrededor de lacomposición de su 1arra inicial> :asta 5ue decidió salir al mercado con un acero con '

___________________________________________________________________ ).




de car1ono> '%7 de man/aneso 9 = de tun/steno> apro8imadamente% La primeracompaFía 5ue comerciali3ó al <lamante Macero especial de Ro1ert 2us:etM <racasó%

"o9 las :erramientas para ma5uinar> llamadas :erramientas de corte> se :acen conaceros de alta (elocidad% A principios del presente si/lo los aceros de alta (elocidadlle(a1an un alto porcenta-e de tun/steno> alrededor del $?% Contenían cromo> en un. adem6s del car1ono> el man/aneso 9 el silicio% Durante la se/unda Guerra 2undial9 la Guerra de Corea :u1o una tremenda escase3 de tun/steno% Como no era <6cil enesos días pasar en<rente de apón con el tun/steno de las minas de C:ina 9 de Corea:acia Am4rica> se <inanciaron muc:as in(esti/aciones para sustituirlo% El moli1deno

pronto destacó como sustituto 9> para cuando los con<lictos 14licos se :a1íanapaci/uado> el moli1deno esta1a completamente <irme en el mercado%

En la actualidad> la ma9oría de los aceros de alta (elocidad emplean al moli1denoen lu/ar del tun/steno% Los aceros de alta (elocidad a 1ase de tun/steno se desi/na1an

con una letra M#M 9 uno o dos dí/itos% &or e-emplo> los aceros #I 9 #' <ueron mu9 populares en los aFos (einte 9 treinta% A:ora> las 1rocas 9 los cortadores de los talleresmec6nicos se :acen con aceros de la serie M2M> llamada así por el moli1deno%

Aparte de los aceros para :erramientas de corte e8isten aceros especiales para elcon<ormado de pie3as en <or-as 9 tro5ueles donde> adem6s de la resistencia al des/aste>

por <ricción> se lo/ra una /ran tenacidad para a1sor1er muc:ísimos /olpes% &ropiedadessimilares se esperan de las :erramientas para ci3allar 9 a/u-erar> las cuales> adem6s>de1en tener una /ran esta1ilidad dimensional en los tratamientos t4rmicos%

La selección del acero apropiado para cada tipo de :erramienta es todo un arte% No

es nada <6cil esta1lecer una relación directa entre la adición de un aleante especí<ico 9 lacaracterística del acero 5ue se modi<ica%

Adem6s> :a9 5ue tomar en cuenta (aria1les como el procesado 9 los tratamientost4rmicos> 5ue suelen tener /ran in<luencia% Sin em1ar/o> en t4rminos /enerales> puededecirse 5ue las características enunciadas en la columna i35uierda del cuadro se (ena<ectadas> en orden decreciente> por los elementos 5ue se enlistan en la columnaderec:a%

El dominio de los elementos 5ue aparecen en el cuadro :a sido causa decon5uistas> coloni3aciones> /uerras 9 /olpes de Estado% #oda(ía m6s estrat4/ico es el

uso de aceros especiales en la manu<actura de instrumental 14lico%

CUADRO E<ecto de los elementosaleantes en las características de losaceros para :erramientasCaracterísticas !e"ento

Dure3a a altatemperatura

#un/steno> moli1deno>co1alto> (anadio>

cromo> man/aneso%Resistencia al

des/aste por <ricción

Vanadio> tun/steno>

moli1deno> cromo>man/aneso%

___________________________________________________________________ )7




Endurecimiento pro<undo

2an/aneso>moli1deno> cromo>

silicio> ní5uel>(anadio%

Distorsiónmínima en el

temple2oli1deno> Cromo>

man/aneso%

Resistencia alimpacto

Vanadio> tun/steno>moli1deno>

man/aneso> cromo%

El cromo> 5ue in<lu9e en todos los ren/lones 5ue se mencionan en el cuadro '> est6

sumamente concentrado% El ?? de la producción mundial se locali3a en la URSSH))J> Sud6<rica H')J> *ilipinas H>BJ> #ur5uía HBJ 9 Yim1a1Pe H=J%

Otro e-emplo es el co1alto> pues solamente Yaire> *inlandia 9 Cu1a concentran el;. del total% Una idea /lo1al de la distri1ución de estos elementos aleantes se presentaen la <i/ura $$%

Figura 11. !rincipales zonas geogr-ficas de e*tracción de minerales )ue contienenlos elementos aleantes m-s importantes para la fabricación de aceros especiales. ;u

distribución sobre la corteza terrestre est- sumamente concentrada en unos cuantos

pa$ses. +l n/mero entre par<ntesis )ue sigue al s$mbolo de cada elemento representa

al porcentaje de la producción mundial localizada en la zona.

Los datos empleados para construir el mapa de la <i/ura $$ corresponden a loscentros m6s importantes de producción a <inales de la d4cada de los sesenta% En los0ltimos aFos se :an a1ierto /randes e8pectati(as de1ido a los descu1rimientos deenormes 9acimientos locali3ados en los lec:os marinos 9 en la Ant6rtida% Es pro1a1le

5ue el mapa /eoeconómico de los minerales estrat4/icos su<ra cam1ios importantes enun <uturo no mu9 le-ano%

___________________________________________________________________ );




9.2 EL ENDURECIMIENTO SUPERFICIAL

La competencia entre la dure3a de los aceros 9 su tenacidad es casi tan (ie-a comoel acero mismo% Es <6cil :acer 5ue un acero sea duro aun5ue <r6/il> o 5ue un acero sead0ctil 9 tena3> pero 1lando% Zue sea duro> d0ctil 9 tena3 9a no es tan <6cil% Siempre setiene 5ue lle/ar a un compromiso por5ue> de lo contrario> una propiedad se come a laotra%

2uc:as :erramientas dependen de su <ilo para poder tra1a-ar en <orma continua% Al per<orar un acero> la 1roca su<re el des/aste de sus <ilos% Como la resistencia al des/astede los aceros es casi siempre proporcional a su dure3a> entre m6s dura sea la 1roca>ma9or duración tendr6 su <ilo% No sería di<ícil conse/uir aceros 9 otros materialesdurísimos con los cuales <a1ricar las 1rocas el pro1lema sería en<rentar su <ra/ilidad%&or un lado :a9 5ue <a1ricar la 1roca misma> lo 5ue impone al acero la necesidad de

de-arse cortar 9 ma5uinar% Lue/o> la 1roca de1e ser capa3 mientras opera> de transmitir la ener/ía de mo(imiento del taladro :acia el material 5ue se per<ora% La 1roca de1e ser tena3 para soportar es<uer3os de <le8ión 9 torsión de manera permanente> adem6s deimpactos ocasionales%

Durante cientos de aFos los metalur/istas le :an dado (ueltas a este pro1lema 9tam1i4n desde :ace cientos de aFos :an sa1ido 5ue las :erramientas de corte solamentenecesitan en<rentar el pro1lema del des/aste en la super<icie 9 no en su interior% Vistoasí> el pro1lema se simpli<ica un poco por5ue se puede endurecer considera1lementeuna capa de una a dos d4cimas de milímetro en el e8terior de una :erramienta mientrasse mantiene su interior menos duro pero sumamente tena3%

"a9 t4cnicas de endurecimiento super<icial de los aceros 5ue se :an practicadodesde tiempo inmemorial% A5uí 9 all6> en el espacio 9 en el tiempo> se :an locali3ado(esti/ios 5ue indican los es<uer3os de los anti/uos por lo/rar super<icies duras para sus:erramientas 9 armas% Los :erreros anti/uos emplea1an el car1ono 9 el nitró/eno paraendurecer la super<icie de sus aceros% Al car1ono lo toma1an de la leFa 9 lo metían alacero al ro-o (i(o por contacto% #am1i4n por contacto con la orina de las ca1ras> o lasan/re de los escla(os> se lo/ra1a la penetración de nitró/eno en el acero candente%

En la se/unda mitad del si/lo @@> la metalur/ia :a recurrido a la <ísica de los plasmas para lo/rar el endurecimiento termo5uímico de la super<icie de los aceros% El

endurecimiento es termo5uímico por5ue el proceso ocurre a temperaturas ele(adas 9 por5ue se emplean a/entes 5uímicos como endurecedores%

La <ísica de los plasmas no se re<iere al plasma de la san/re 5ue se emplea1a paranitrurar a los aceros en la anti/Xedad% El plasma> en la <ísica> se re<iere> a un cuartoestado de la materia constituido por un /as ioni3ado% A5uí> ioni3ado 5uiere decir 5ue los6tomos o las mol4culas 5ue constitu9en al /as no tienen car/a el4ctrica neutra soniones%

Normalmente los 6tomos en el estado /aseoso tienen car/a neutra por5ue el n0merode electrones ne/ati(os 5ue rodean al n0cleo del 6tomo es i/ual al n0mero de protones

positi(os 5ue tiene dic:o n0cleo% Los 6tomos se con(ierten en iones cuando sueltan unoo m6s electrones> dese5uili1rando así su car/a%

___________________________________________________________________ )=




El /as en el interior de la <lama de un cerillo est6 en el estado de plasma 9 lo mismoocurre con el /as de una l6mpara de neón 5ue est6 encendida% En am1os casos los /asescontienen una /ran cantidad de iones> aun5ue no necesariamente todos los 6tomos omol4culas est6n ioni3ados en el interior de un plasma%

&ara 5ue un /as se con(ierta en plasma se re5uiere de al/0n a/ente 5ue rompa laneutralidad de los 6tomos o mol4culas% &or e-emplo> en una l6mpara de /as es el <lu-o deuna corriente el4ctrica a tra(4s del /as lo 5ue mantiene el estado de plasma% En estecaso> parte de la ener/ía el4ctrica se con(ierte en ener/ía luminosa> en lu3%

El paso de una corriente el4ctrica a tra(4s del nitró/eno en estado /aseoso producemuc:os iones positi(os de nitró/eno% Son iones positi(os por5ue la descar/a el4ctricainduce la separación de electrones> 5ue tienen car/a ne/ati(a> de las capas e8teriores delos 6tomos% Este <enómeno se apro(ec:a para atraer a los iones positi(os de nitró/eno

:acia el acero> por la (ía de conectar al acero a un polo el4ctrico ne/ati(o%La pie3a de acero cu9a super<icie se desea nitrurar se instala so1re un portamuestras

5ue tiene una cone8ión el4ctrica al e8terior pero a la (e3 est6 aislada de la c6mara%

Esta instalación permite conectar a la pie3a de acero por el lado ne/ati(o> 9 alcuerpo de la c6mara por el lado positi(o> a los polos de una <uente el4ctrica de alto(olta-e% Usualmente el polo positi(o se conecta tam1i4n a tierra para dar se/uridad alsistema%

Figura 1. =iagrama de un sistema de plasmas para la nitruración iónica de los

aceros. 2a pieza de acero se coloca sobre un portamuestra adentro de una c-mara

___________________________________________________________________ )?




sellada (erm<ticamente. Con una bomba de vac$o se e*trae el aire y# posteriormente#

se inyecta un flujo muy pe)ueño de una mezcla de gases de nitrógeno e (idrógeno.

2a pieza de acero# a trav<s del portamuestras# se conecta al polvo negativo de una

fuente el<ctrica de alto voltaje. +l flujo de corriente el<ctrica a trav<s de la mezcla de

gases enciende un plasma luminoso con alto contenido de iones positivos de

nitrógeno )ue son atra$dos (acia la pieza de acero conectada al polo negativo.

Figura 1. 3etalograf$a de una superficie de un acero de ultra alto carbono

endurecida con nitruración iónica. 2as part$culas en forma de fibras son nitruros de

(ierro. Fotograf$a del ingeniero >os< 2uis ?lbarr-n y de ?lfredo ;-nc(ez ?riza.

El nitró/eno> al entrar al acero> tiende a <ormar> con el :ierro 9 con los elementos 5ueconten/a en su aleación> partículas de (arias composiciones> tamaFos 9 <ormas% Escom0n 5ue se <ormen nitruros de :ierro en <orma de <i1ras> como se muestra en la

micro/ra<ía de la <i/ura $)%El incremento de la dure3a super<icial de los aceros puede medirse empleando uninstrumento llamado microdurómetro% Es un microscopio óptico 5ue tiene comoaditamento una punta de diamante en <orma de pir6mide 5ue se ilustra en la <i/ura $.%

Al aplicar una car/a de<inida> la punta de diamante se :ace incidir so1re unasuper<icie de acero% Lue/o se retira la punta 9 se mide> con la ampliación delmicroscopio> la dia/onal de la :uella 5ue se de-ó so1re la super<icie% La dure3a del acerose calcula con la si/uiente <órmula

Donde

& es la car/a 5ue se aplicó so1re la punta de diamanteL es la dia/onalQ es una constante propia del e5uipo de medición%

Si la car/a aplicada no se cam1ia> la dure3a de un material es in(ersamente proporcional al cuadrado de la dia/onal de la :uella% Si la :uella es /rande> la dure3a es

___________________________________________________________________ )B




pe5ueFa por5ue se trata de un material 1lando% &or el contrario> un material duro de-a penetrar poco al diamante 9 sólo se <orma una :uella pe5ueFa%

Figura 14. !untas de pir-mide de diamante y la (uella )ue deja en un metal. ;i la

carga se mantiene invariable la punta de diamante (ar- una (uella grande en un

metal blando. +n un metal m-s duro# por el contrario# la punta penetrar- menos y la

(uella ser- menor %

Usualmente la muestra de acero se corta en la dirección perpendicular a lasuper<icie nitrurada 9 se pule con a1rasi(os mu9 <inos :asta 5uedar como espe-o% La

punta de diamante se aplica en puntos cercanos a la cara nitrurada :asta puntos en elinterior del material> 9 de-a el tipo de :uellas como las 5ue se muestran en la <i/ura $7%A1a-o> en la misma <i/ura> se presentan los resultados de una determinación de dure3aen un acero de alta (elocidad> 2'> nitrurado iónicamente%

Figura 1. 7a8 Corte de una muestra para medir el incremento de dureza )ue se logracon la nitruración iónica de los aceros. 2as (uellas del microdurómetro ser-n m-s

___________________________________________________________________ .




pe)ueñas cerca de la superficie nitrurada y mayores en el interior del acero. 7b8 !erfil

de dureza de un acero de alta velocidad nitrurado iónicamente. +n la capa e*terior la

dureza se incrementó notablemente.

Figura 1. 3uestra preparada para (acer una fractograf$a de un acero endurecido

superficialmente.

El endurecimiento super<icial de los aceros tam1i4n puede o1ser(arse en unaM<racto/ra<íaM% La <orma de la super<icie 5ue de-a una <ractura de un acero endurecidosuper<icialmente es mu9 peculiar% &ara :acer esta o1ser(ación se corta una muestra en<orma de paralelepípedo ranurado> como se indica en la <i/ura $;% La super<icie opuestaa la ranura es la 5ue se e8pone a la nitruración iónica por (arias :oras% Cuando lamuestra se e8trae de la c6mara se mo-a en nitró/eno lí5uido para 5ue su temperatura

1a-e :asta $B;C 1a-o cero

CAPITULO VII

___________________________________________________________________ .$




USOS

La estructura de la pir6mide den Lou(re> las latas de conser(a> las plata<ormas petroleras> las c6maras catalíticas> los clips de las o<icinas> 9 los soportes de los circuitos

inte/rados son de acero%

Una relación completa seria imposi1le desde el o1-eto mas corriente :asta elinstrumento mas so<isticado> desde lo microscópico Hpie3as menores de un /ramo en losmicromotores de relo-es el4ctricosJ :asta lo /i/antesco Hcu1as de metanero> capaces dealo-ar el (olumen del arco del triun<oJ> el acero esta en el ori/en de la in<inidad de

productos ela1orados por la industria :umana%

.1 EN LA CONSTRUCCIÓN DE PUENTES O DE EDIFICIOS

El acero puede tener m0ltiples papeles% Sir(e para armar el :ormi/ón> re<or3ar los

cimientos> transportar el a/ua> el /as u otros <luidos%

&ermite i/ualmente <ormar el arma3ón de edi<icios> sean estos de o<icinas> escuelas><a1ricas> residenciales o polideporti(os% tam1i4n (estirlos H<ac:adas> te-adosJ%

En una pala1ra> es el elemento esencial de la ar5uitectura 9 de la est4tica de un pro9ecto%

• Barra! ; Per<$(e!

&roductos laminados en caliente de di(ersas secciones trans(ersales 5ue tienen encom0n las si/uientes características la altura :> es i/ual o ma9or de ?mm lassuper<icies del alma se empalman con las caras interiores de las alas las alas son/eneralmente sim4tricas 9 de i/ual anc:o las caras e8teriores de las alas son paralelaslas alas pueden ser de espesor decreciente desde el alma :acia los 1ordes> en este casolos per<iles se denominan de Malas inclinadasM> o de espesor uni<orme las 5ue sedenominan de Malas paralelasM%

• Barra! /e c'!*r#cc$='

+arras de acero de sección redonda con la super<icie estriada> o con resaltes> para

<acilitar su ad:erencia al concreto al utili3arse en la industria de la construcción%

___________________________________________________________________ .'




Se <a1rican cumpliendo estrictamente las especi<icaciones 5ue seFalan el límite de<luencia> resistencia a la tracción 9 su alar/amiento%

Las especi<icaciones seFalan tam1i4n dimensiones 9 tolerancias% Se les conocecomo 1arras para la construcción> 1arras de<ormadas 9 en Vene3uela con el nom1re deca1illas%

Las 1arras para construcción se identi<ican por su di6metro> 5ue puede ser en pul/adas o milímetros% Las lon/itudes usuales son de B 9 $' metros de lar/o%

• A(a>0r'e! ; /er$?a/!

Redondos 5ue son laminados en caliente a partir de palan5uillas> a una secciónrecta apro8imadamente redonda en rollos de una lon/itud continua% Los productos en

1arras pueden :a1er su<rido una de<ormación en <río controlada> por e-emplo un

estirado o torsionado alrededor de su e-e lon/itudinal%

•

P(a'c+a! ; 00$'a! &roductos terminados de laminación sección trans(ersal es casi rectan/ular 9 conun anc:o muc:o ma9or 5ue el espesor%

• Barra! ;

acce!r$! /e <r*$<$cac$='

La +arra "elicoidal tiene como principal (enta-a el :a1er sido diseFadaespecí<icamente para el sostenimiento 9 <orti<icación de terrenos> :a sido conce1ida paraincrementar los ni(eles de se/uridad en minas su1terr6neas 9 a cielo a1ierto>

prote/iendo al personal 9 a los e5uipos 9 permiti4ndole o1tener interesantes 1ene<icios%

___________________________________________________________________ .)




.2 EN EL SECTOR DE LA AUTOMOCIÓN

Este sector constitu9e el se/undo mercado acero> despu4s de la construcción 9 laso1ras pu1licas%

C:asis 9 carrocerías> pie3as de motor> de la dirección o de la transmisión>instalaciones de escape> carcasas de neum6ticos> etc%> el acero representa del 77 al =del peso de un automó(il%

.3 EN LO COTIDIANO: LATAS@ BOTES@ BIDONES

Numerosos en(ases son <a1ricados a partir de :o-as de acero> re(estidas en am1ascaras de una <ina capa de estaFo 5ue les :ace inaltera1les%

Denominados durante lar/o tiempo :ierro 1lanco Hde1ido al 1lanco del estaFoJ>

los aceros para en(ase se con(ierten en latas de conser(a o de 1e1idas 9 tam1i4n en 1otes de aerosol para laca> tu1os para carmín de la1ios> 1otes> 9 latas o 1idones para pinturas> /rasas> disol(entes u otros productos 5ue re5uieren un medio :erm4tico deconser(ación%

., EN EL CORAZÓN DE LA CONSERVACIÓN ALIMENTAR4A

El acero no aleado> llamado al car1ono> re5uiere una protección contra la corrosiónuna capa de 3inc 9 pintura para las carrocerías de automó(il> una capa de estaFo 9

1arni3 para las latas de conser(a o de 1e1idas%

El ino8% acero aleado al ní5uel 9 al cromo> puede permanecer desnudo es inaltera1leen la masa% &latos> ca3os> cu1erterías%%%% el acero ino8ida1le resiste inde<inidamente ala/ua 9 a los deter/entes> es per<ectamente sano 9 no altera ni el sa1or ni el color de losalimentos%

.6 EN LA COMUNICACIÓN

Los componentes electrónicos utili3ados en la in<orm6tica o en lastelecomunicaciones> así como los elementos <uncionales del tu1o de los tele(isores encolero> son pie3as delicadas con e8i/encias particulares por ello> se <a1rican en

aleaciones adaptadas a cada coso%.9 EN LA ENER-4A

___________________________________________________________________ ..




El petróleo 9 la industria nuclear re5uieren in<raestructuras> e5uipos 9 redes deconductos de <luidos mu9 especí<icos%

El acero se muestra como un material cla(e en este mundo 5ue> como la industria5uímica> de1e :acer <rente a numerosos desa<íos medios altamente corrosi(os> altastemperaturas> condiciones mec6nicas altamente e8i/entes%

. EN LA SANIDAD

Inaltera1le 9 per<ectamente neutro de cara al los te-idos :umanos> el acero ino8ida1le esidóneo para con(ertirse en prótesis de cadera> rotulas> tornillos> pacas> 1isturís%%%%% :asta a/u-as> 5ue se <a1rican a partir de una :o-a de acero ino8ida1le de %$7 a %.7 mmde /rosor%

CAPITULO VIII

___________________________________________________________________ .7




LA SOLDAVILIDAD

.1 LA SOLDADURA

Las soldaduras de los aceros de re<uer3o son de alta rele(ancia para losespecialistas% En su diseFo> las estructuras de concreto se consideran como un monolito%El an6lisis estructural parte de la premisa de 5ue la resistencia a las car/as 9 a las<uer3as e8ternas de todos los elementos> columnas 9 tra1es> act0a como una unidad%Claro 5ue> por ra3ones pr6cticas> la estructura real de un edi<icio se constru9e por

partes% Sin em1ar/o> un aspecto importantísimo de la t4cnica de construcción es lo/rar el comportamiento monolítico de la estructura aca1ada% Así como es imposi1le colar toda la estructura de concreto de manera continua> así las uniones de las (arillas sonine(ita1les%

La unión de (arillas puede :acerse de manera mec6nica> con (arios tipos detraslapes o a1ra3aderas> o por soldadura% Cuando se unen (arillas del/adas se recurre<recuentemente al traslape> 5ue usan muc:o los al1aFiles en construcciones pe5ueFas%En edi<icios /randes se emplean las (arillas m6s /ruesas 5ue> como la t4cnica indica> 9ano pueden traslaparse 9 se unen con muc:a <recuencia mediante la soldadura de arcoel4ctrico%

La soldadura de arco el4ctrico consiste en unir dos pie3as de acero con acero<undido producido por el <lu-o de una enorme corriente el4ctrica a tra(4s de una (arillallamada electrodo> como se indica en> la <i/ura $=% El paso de la corriente el4ctrica por las pie3as 5ue se sueldan produce la <usión de (arios milímetros de la super<icie%

Al en<riarse 9 solidi<icarse el material de aporte 9 de la super<icie de las pie3as> 4stas5uedan unidas%

Figura 15. !roceso de soldadura con acero el<ctrico. +l flujo de una enorme

corriente el<ctrica produce la fusión de la punta del electrodo y de la superficie de las

piezas. +l recubrimiento del electrodo ayuda a generar una atmósfera y una escoria

)ue protegen al metal l$)uido de la o*idación y de otros agentes e*ternos.

Los electrodos consisten en una (arilla del/ada de acero de 1a-o car1ono recu1iertacon una me3cla de compuestos 5ue sir(en para esta1ili3ar el arco el4ctrico> /enerar unaatmós<era protectora 5ue e(ite la <ormación de ó8idos 9 nitruros> promo(er la <ormaciónde una escoria tam1i4n protectora 9> en al/unos casos> pro(eer de elementos dealeación% Entre los materiales 5ue se utili3an para <a1ricar el recu1rimiento destacan elrutilo H5ue es el ó8ido de titanioJ> el car1onato de calcio> la <luorita> el acetato decelulosa> al/unos silicatos> arcillas> pol(os de :ierro 9 man/aneso> 9 la mica%

___________________________________________________________________ .;




Durante la ela1oración de una soldadura ocurren muc:as reacciones 5uímicas 9trans<ormaciones en la estructura del acero> cu9a com1inación determina el 48ito o<racaso de una soldadura% La e8periencia acumulada de muc:os aFos 9 la síntesis demuc:as in(esti/aciones :an conducido al esta1lecimiento de rutinas 5ue de1eno1ser(arse

aJ Conocer la composición 5uímica de los aceros 5ue se (an a soldar% Lasolda1ilidad del acero es mu9 suscepti1le al contenido de car1ono% Los aceros de

1a-o car1ono> Hcon menos del %'7J se sueldan con alta pro1a1ilidad de 48ito%Los aceros de medio car1ono H%) a %.7> CJ 9 alto car1ono H%7 a $%. C Jtienen alto ries/o de a/rietamiento 9 re5uieren cuidados especiales% La<ormación de estructuras <r6/iles como la martensita> causada por los cam1ios detemperatura al soldar> son m6s pro1a1les en la medida en 5ue el contenido decar1ono aumenta%

1J Las pie3as 5ue se (an a soldar de1en tener> cortes Hcomo los 5ue se indican enla <i/ura $?J% Adem6s> en el momento de la soldadura> las super<icies de1en estar limpias 9 li1res de ó8idos%

Figura 19. Cortes de biseles en varillas de grueso calibre )ue sirven para ampliar la

superficie de amarre durante la soldadura.

cJ Los electrodos de1en seleccionarse adecuadamente para 5ue la resistencia dela soldadura concuerde con la de la (arilla% Adem6s> de1en utili3arse con muc:ocuidado% La :umedad penetra <6cilmente en el recu1rimiento de los electrodos 9

propicia la entrada del :idró/eno durante la soldadura% El :idró/eno <ra/ili3a elacero% &ara e(itar este pro1lema los electrodos (ienen de <61rica empacados en

1olsas de pl6stico selladas% Cuando la 1olsa se a1re> los electrodos se e8ponen ala :umedad am1iente 9 se de1en utili3ar en las pró8imas dos o tres :oras% Si noes así> los electrodos se de1en lle(ar a un :orno secador% Las manc:as de /rasa 9las despostilladuras tam1i4n de/radan los electrodos%

dJ Certi<icar la cali<icación pro<esional de los soldadores% La soldadura re5uierede una /ran destre3a> (isual 9 manual> 9 de un c0mulo de conocimientos% Esadem6s una acti(idad de alto ries/o pro<esional donde el deterioro de ór/anoscomo los o-os 9 los pulmones de1e e(itarse al m68imo% Los o-os se daFanse(eramente con la radiación luminosa 5ue produce el arco el4ctrico 9 por eso seusa el <iltro de lu3 5ue lle(a el casco del soldador en la mirilla% Los pulmones see8ponen a los /ases tó8icos 5ue se desprenden> el 1ió8ido de nitró/eno 9 elo3ono> entre otros%

___________________________________________________________________ .=




eJ Super(isar continuamente el proceso de soldadura% Al inicio de cada o1racon(iene 5ue se :a/an (arias soldaduras de ensa9o 5ue se (eri<i5uen con

prue1as de tensión :asta la ruptura%La soldadura tiene 5ue ser de resistencia su<iciente para 5ue la ruptura de dos(arillas soldadas ocurra <uera de una 3ona de unos die3 centímetros alrededor dela unión% #am1i4n de1e ser posi1le :acer un do1le3 de $? en la 3ona soldadasin 5ue se rompa o se a/riete% Cuando se sueldan (arillas de di6metro ma9or> lome-or es :acer una radio/ra<ía de cada soldadura para ase/urar la calidad%

.2 LAS -RIETAS

La resistencia a la <ractura de los materiales se reduce dram6ticamente cuandoe8isten /rietas pre(iamente <ormadas% Un e-emplo típico de la (ida diaria es el corte deun lien3o de tela% La <orma m6s <6cil de cortarlo consiste en inducir el punto de ruptura

en un e8tremo del lien3o con un pe5ueFo corte con unas ti-eras% Despu4s> al estirar> laruptura a(an3a en dirección perpendicular como se indica en la <i/ura $B% Si se estira latela sin antes inducir la ruptura se re5uiere aplicar un es<uer3o muc:o ma9or%

Figura 1:. +l corte de un lienzo de tela se facilita cuando previamente se (ace una

incisión. 2a l$nea de ruptura avanza# a partir de la incisión# en la dirección

perpendicular a la fuerza aplicada.

Lo mismo ocurre con los dem6s materiales% Una /rieta de dos milímetros en el interior de una 1arra de acero puede reducir su resistencia a la <ractura a sólo una tercera parte%

___________________________________________________________________ .?




Figura 0. 3etalograf$a de cuatro soldaduras causantes de una fractura. !uede

apreciarse )ue ninguna tuvo corte de biseles. +n 7a8 se observa una enorme grieta

rellena de escoria y en 7b8 se formó una grieta en la zona reblandecida por el calor de

la soldadura. +n 7c8 y 7d8 (ay# adem-s# insuficiencia de material de aporte del

electrodo.

.3 LA SOLDABILIDAD

La solda1ilidad del acero es un concepto empírico 5ue se usa para tratar de cali<icar la no1le3a de un material para ser soldado% Como la solda1ilidad est6 estrec:amenterelacionada con la composición 5uímica del acero> decidimos anali3ar los elementos 5uecomponían cada una de las muestras de acero 5ue tomamos%

Se encontró :ierro como principal elemento el man/aneso casi siempre en una proporción menor al ' el car1ono casi siempre entre> %) 9 %7 Haun5ue al/unasmuestras tu(ieron :asta el $J el <ós<oro 9 a3u<re 5ue son indesea1les> entre %$ 9%? % el silicio> siempre in<erior al %7 9 otros elementos como el cromo 9 co1re5ue suelen aparecer por5ue (ienen en la c:atarra 5ue a (eces se usa como materia prima

en la acerías%

Las muestras se separaron en dos /rupos% En el primero se catalo/aron a5uellas 5uetu(ieron una composición 5uímica 5ue se/0n est6ndares internacionalmente seríanaceptados> serían recomenda1les para operaciones de soldadura% En el se/undoa/ruparon las restantes> 9 4stas <ueron la ma9oría el = de las muestras

&or un lado> se tenía la e8periencia europea de aumentar la resistencia del acero por medios mec6nicos la torsión o la laminación en <río% &or el otro> se podía pasar deaceros de 1a-o a medio car1ono> es decir> modi<icar la composición 5uímica% Loscam1ios (inieron en las dos (ertientes%

Los aceros tienen la propiedad de endurecerse cuando se de<orman% El caso delel6stico es el m6s <amiliar% Un resorte> al irse estirando> se (a (ol(iendo m6s tenso% Latensión es proporcional a la elon/ación% En los mercados populares se e8perimenta este<enómeno en repetidas ocasiones al pesar las mercancías en las 16sculas de resorte%Cuando se car/a la 16scula> el resorte se alar/a 9 se (a tensando :asta 5ue la <uer3a detensión> i/uala al peso de la car/a%

La de<ormación el6stica no es mu9 rele(ante en el con<ormado de los metales por5ue desaparece cuando se retira la car/a% Cuando una placa se de<orma para :acer lade<ensa de un coc:e> se 1usca 5ue cuando sal/a de la prensa 9a no re/rese a su <ormaori/inal> es decir> 5ue se :a9a de<ormado pl6sticamente%

___________________________________________________________________ .B




Si un acero se de<orma un poco> re/resa a su <orma ori/inal cuando se suelta% Sinem1ar/o> si se de<orma considera1lemente 9a no re/resa a su <orma> ori/inal% Lade<ormación> so1repasa el límite el6stico 9 entra en la re/ión pl6stica> 5ue es de inter4s

para el con<ormado mec6nico%

Un m4todo para aumentar la resistencia de la (arilla consiste en torsionarla en <río>es decir> la temperatura am1iente% Otro consiste en pasarla por unos rodillos acanalados>tam1i4n en <río> de manera 5ue> al salir su di6metro se :a9a reducido% En am1os casosel acero se de<orma pl6sticamente 9 su resistencia puede incrementarse de un $ a un.> se/0n el tipo de acero 9 la se(eridad de la de<ormación% Este proceso deendurecimiento se :ace con ciertas precauciones% Si la torsión o la laminación sone8cesi(as> el acero puede <racturarse o 5uedar mu9 <r6/il% Lo 5ue :acen los <a1ricanteses determinar primero la de<ormación pl6stica total 5ue a/uanta su acero antes deromperse> 9 en su proceso aplican solamente de un ' a un 7 de la de<ormacióntotal% De esta manera el acero 5ueda con una reser(a d0ctil%

El endurecimiento mec6nico del acero de re<uer3o tiene enormes (enta-aseconómicas por5ue cuesta poco endurecerlo 9 a:orra cantidades importantes de aceroen las o1ras% Adem6s> el espectro de aplicaciones 5ue tiene es mu9 amplio%

Como todos> los aceros endurecidos mec6nicamente tienen limitaciones% Al/unas deellas aparecen cuando estos aceros se emplean en la construcción de componentesestructurales de edi<icios altos% Estos componentes re5uieren del uso de (arillas dedi6metro /rande> de )' a )? mm%> 5ue muc:as (eces se unen por medio de la soldadurade arco el4ctrico%

Durante la soldadura de una de estas (arillas> 5ue con ma9or propiedad de1eríanllamarse 1arras> la temperatura lle/a a (arios cientos de /rados en los alrededores del punto de unión% En la <i/ura '$ se muestra una /r6<ica de la temperatura a una distanciade medio centímetro del punto donde se :ace la soldadura como <unción del tiempo%

Los m68imos de la temperatura ocurren cuando el arco el4ctrico se enciende 9 sedeposita el material <undido los mínimos se de1en a 5ue el soldador tiene 5ue retirar elelectrodo para mo(er la escoria con un cepillo met6lico%

La soldadura de una (arilla toma m6s de dos :oras 9 durante ese tiempo sueleocurrir un a1landamiento del acero por e<ecto del calentamiento% El endurecimiento

mec6nico del acero se de/rada cuando se somete durante :oras a calentamientossuperiores a los 'C%

___________________________________________________________________ 7




Figura 1. Ciclo t<rmico )ue sufre el acero a una distancia de medio cent$metro del

punto donde se aplica una soldadura. 2os m-*imos de temperatura se generan

cuanta est- aplic-ndose el electrodo y los m$nimos se dan cuando se limpia la escoria

de la soldadura.

Figura . 7a8 Fotograf$a de la unión de una varilla torcida enfr$o 7iz)uierda8 con

otra de manufactura com/n por laminado en caliente 7derec(a8. +l calentamiento

durante la soldadura provocó el ablandamiento de una zona de la varilla torcida en

fr$o. 2a dureza de la zona disminuye notablemente.

., ACEROS DE MEDIO CARBONO

El /rueso de la producción de acero de ma9or resistencia se o1tu(o con la producción de aceros de medio car1ono% Con %.7 de car1ono 9 $%' de man/aneso%

Sin em1ar/o> como recurso para aumentar la resistencia del acero> el car1ono trae pro1lemas% &ara clasi<icar a los aceros desde el punto de (ista de la solda1ilidad> lose8pertos suelen utili3ar un dia/rama llamado Mcar1ono contra car1ono e5ui(alenteMcomo el 5ue se muestra en la <i/ura ')%

Las coordenadas del dia/rama son el contenido de car1ono> en la escala (ertical> 9el Mcar1ono e5ui(alenteM> en la escala :ori3ontal% El car1ono e5ui(alente se calcula> en

primera apro8imación> con la <órmula si/uiente

___________________________________________________________________ 7$




Donde

C car1ono2n man/aneso%

En el dia/rama se delimitan tres 3onas

• La 3ona I comprende a los aceros de solda1ilidad óptima% Son aceros concontenidos de car1ono 9 man/aneso sumamente 1a-os 5ue se emplean muc:o entu1erías 9 plata<ormas petroleras en el mar% Esos aceros se de1en soldar con unaltísimo índice de se/uridad%

• La 3ona II a1arca aceros de solda1ilidad re/ular> 5ue se usan en la construcciónde estructuras 9 edi<icios%

• La 3ona III comprende a los aceros con alto ries/o de <alla en el caso de ser soldados%

Figura . @iveles de soldabilidad en el diagrama de carbono contra carbono

e)uivalente de los aceros.

___________________________________________________________________ 7'




CAPITULO I7NORMAS

.1. +arras laminadas en caliente con resaltes en <orma de rosca:elicoidal de amplio paso%

U!!: Act0a en con-unto con una placa 9 una tuerca para re<or3ar 9 preser(ar la resistencia natural 5ue presentan los estratos rocosos> sueloso taludes%

La in9ección de concreto> mortero o resina en la per<oración del estrato en 5uese introduce la 1arra sir(e de ancla-e> actuando la rosca como resalte para e(itarel despla3amiento de la 1arra%

Nr>a *)c'$ca:

La composición 5uímica 9 las propiedades mec6nicas cumplen con loesta1lecido en la norma AS#2 A;$7 Grado =7%

.2. La placa de su-eción est6 <ormada por una placa de acero estructural per<orado> por el cual se despla3a la +arra "elicoidal% La placacon-untamente con la tuerca constitu9e el sistema de su-eción entre la

1arra :elicoidal 9 la parte del terreno 5ue se 5uiere su-etar%

Nr>a *)c'$ca: La placa de su-eción est6 <a1ricada de planc:aslaminadas en caliente de calidad estructural> 5ue cumplen con la normaAS#2 A); la cual esta1lece las si/uientes características mec6nicas 95uímicas

.3. Es una tuerca <a1ricada en <undición nodular> material en el cual el/ra<ito est6 presente en <orma es<eroidal otor/6ndole 1uenascaracterísticas de ducti1ilidad%

Nr>a *)c'$ca AS#2 A7);> GRADO ;.'$

.,% &roducto de acero laminado en caliente de sección en <orma de #%

Nr>a *)c'$ca

Sistema In/l4s AS#2 A); A);2 B;%Sistema 24trico &ropiedades 2ec6nicas AS#2 A); A);2 B;%

#olerancias Dimensionales DIN $'. ?'%

___________________________________________________________________ 7)




.6% &er<il de acero laminado en caliente cu9a sección tiene la <orma de "%

U!! En la <a1ricación de elementos estructurales como (i/as> columnas>cim1ras met6licas> etc% #am1i4n utili3adas en la <a1ricación de estructurasmet6licas para edi<icaciones> puentes> 1arcos> almacenes> etc%

Nr>a *)c'$ca: AS#2 A);B;%

.9. +arras de acero rectas de sección circular> con resaltes "i1ond dealta ad:erencia con el concreto%

U!!: En la <a1ricación de estructuras de concreto armado en (i(iendas>edi<icios> puentes> represas> canales de irri/ación> etc%

Nr>a *)c'$ca Composición Zuímica> &ropiedades 2ec6nicas 9 #oleranciasdimensionales AS#2 A;$7 Grado ; B;a I#IN#EC ).$%)$ Grado ARN.' B$%

.. Varillas de acero corru/adas o1tenidas por con<ormado en <río%

U!!: &ara re<uer3os de concreto armado> como re<uer3o de temperatura> enlosas 9 en muros de contención%

Nr>a *)c'$ca: AS#2 A.B;B7a%

.. #u1os <a1ricados con acero al car1ono> utili3ando el sistema de soldadura por resistencia el4ctrica por inducción de alta <recuencia lon/itudinalHERJ%

U!!: Conducción de a/ua> /as> (apor> petróleo> aire presuri3ado 9 <luidos nocorrosi(os%

Nr>a *)c'$ca /e <a0r$cac$=':

Di6metros 9 espesores se/0n Norma ISO ;7Comprende cuatro seriesSerie Li(iana HLJSerie Standard HSJSerie 2ediana H2JSerie &esada H"J.. %Es un producto laminado en caliente de sección circular 9 de super<icie lisa%

U!!: Como estri1o en columnas 9 (i/as% En 1arras rectas> en lo3as comore<uer3o de repartición 9 temperatura%

Nr>a *)c'$ca: I#IN#EC ).$%) GA;)R%.

___________________________________________________________________ 7.




.1. Son &lanc:as Yincadas acanaladas o1tenidas por de<ormación en <río pormedio de una serie de rodillos%

U!!: En el tec:ado de casas> almacenes> plantas industriales> etc%

Nr>a *ec'$ca:IS G))' = S&G $ "%

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CONCLUSIONES

• El acero no es un material nue(o> se :a (isto a tra(4s de la :istoria como selo/ro reali3ar esta aleación en el si/lo @I@%

• La <a1ricación del acero comen3ó por accidente 9a 5ue los e8pertos en lamateria intentando <a1ricar :ierro calentaron e8cesi(amente la masa 9 laen<riaron mu9 r6pido o1teniendo la aleación del acero en lu/ar de :ierro%

• El proceso 5ue se necesita para lo/rar conse/uir el acero 9 lascomplicaciones 5ue tiene este proceso 5ue es mu9 comple-o> adem6s lasdi<icultades para lo/rar los di<erentes tipos de aca1ados 5ue se le pueden daral acero%

• Los sistemas de o1tención del acero son mu9 (ariados dependiendo de lacantidad del acero a o1tener%

• La (ariedad de aceros es mu9 e8tensa dependiendo del m4todo de<a1ricación 9 la cantidad de car1ono 5ue conten/a%

• Al/unos tipos de acero pueden (ol(erse a <undir de <orma 5ue contaminanmenos al ser reciclados 9 (ueltos a utili3ar%

• El uso del acero en la construcción es mu9 importante> 9a 5ue este es 5ue le proporciona a las estructuras el re<uer3o adicional> por ende es llamado el

es5ueleto de las estructuras%

• La industria so1re el acero es mu9 e8tensa 9 a la (e3 es de muc:a calidad> por eso es uno de los sectores 5ue predomina en nuestro país desde :acemuc:o tiempo%

• E8isten :o9 cerca de ) matices Hcomposiciones 5uímicasJ catalo/adas>sin contar a5uellas 5ue son creadas a media> todo lo cual contri1u9e a :acer5ue el acero sea el material me-or situado para a<rontar los desa<íos del<uturo%

___________________________________________________________________ 7;




-LOSARIO

Acer a( car0='Acero ordinario con ' m68imo de car1ón%

Acer a(?a'$a/Acero re(estido con una capa <ina de 3inc para dar m6s resistencia contra la corrosiónen aplicaciones su-etas a la acción del am1iente> tales como partes de coc:es> latas 9alam1res para cercos%

Acer /e a(*a re!$!*e'c$a@ 0aa a(eac$='.#ipo de acero 5ue re5uiere m6s presión 5ue el acero normal para ser do1lado m6s all6

del límite en 5ue no (uel(e a su <orma inicial% Se/0n la clasi<icación de USLA+ HUltraLi/:t Steel Auto +od9J> se considera acero de alta resistencia el 5ue tiene un límiteel6stico entre '$ 9 77 2&a> 9 acero de resistencia [ultra alta\ al 5ue tiene m6s de 772&a% A i/ualdad de espesor> una planc:a de acero de alta resistencia da m6s ri/ide3 auna carrocería a i/ualdad de ri/ide3> la :ace m6s li/era% El acero de alta resistenciare5uiere procesos especiales de <a1ricación> 1ien para prensarlos> o 1ien para darles untratamiento <inal 5ue aumente su resistencia despu4s de prensados% Se puede conse/uir acero de alta resistencia por procedimientos <ísicos HtempladosJ o 5uímicos Haleaciones>entre ellas con <ós<oro o 1oroJ%

A(a>0r='

&roducto de acero redondo o1tenido en el proceso de laminación% El alam1rón esnormalmente tre<ilado 9 utili3ado para producir alam1res> tornillos 9 cla(os%

A(* +r'Un :orno de /randes dimensiones> re(estido con ladrillos re<ractarios> usado en plantassider0r/icas inte/radas para producir arra1io%

Arra0$&roducto del alto :orno> resultante de la reducción del mineral de :ierro con car1ón(e/etal o co5ue%

Ac$/ c(r+G/r$cCompuesto 5uímico usado para remo(er el ó8ido super<icial HescamasJ <ormadasdurante la laminación en caliente> en la línea de decapado%

Barra! /e acer %ara +r>$=' ar>a/+arra de acero lar/a> de sección redonda 9 llena% Se usa para la construcción de rutas>

puentes> edi<icios> etc%

Barra /e *r!$='Es uno de los di(ersos tipos de elementos el6sticos o resortes 5ue se pueden utili3ar enuna suspensión> adem6s de los muelles :elicoidales> los sistemas :idroneum6ticos 9 las

1allestas% Se trata de 1arras de acero re<or3ado 5ue a1sor1en la ener/ía al pasar por un 1ac:e Mretorci4ndoseM> es decir> tra1a-ando a torsión%

___________________________________________________________________ 7=




Car0='2ineral constituido <undamentalmente por car1ono%

Car0'Elemento 5uímico cu9o sím1olo es C> 9 peso atómico $'% Es el elemento <undamentalde todos los com1usti1les% Es el elemento 5uímico mas importante de los aceros%

C+a*arra2aterial <erroso reprocesado para la producción del acero%

C(a/a c'*$'#a&roceso en el cual el acero lí5uido es solidi<icado% En esta etapa de la producciónindustrial> el acero puede asumir (arios <ormatos de sección 9 lar/os> como palan5uilla>

1lo5ues o planc:as%

C"#eUno de los insumos 16sicos consumidos en el alto :orno> utili3ado en la producción delarra1io% El co5ue se produce a partir de car1ón mineral> a tra(4s del proceso deco5ue<icación% En este proceso> se retiran los componentes (ol6tiles del car1ón mineral%

C$( 0E5uipo usado en el proceso del acero durante la laminación en caliente donde la 1arrade trans<erencia es enrollada 9 desenrrollada con el propósito de uni<ormi3ar latemperatura a lo lar/o de la lon/itud de la 1arra de trans<erencia

C(a/aCantidad de acero lí5uido producido en un ciclo completo de la operación de un :orno%

Cr>a/&roceso mediante el cual se cu1re un material met6lico con cromo%

De!<!<rac$='&roceso mediante el cual se reduce el contenido de <ós<oro de un 1aFo> en este caso> deacero%

De!$/ac$='

&roceso de eliminación de o8í/eno> /eneralmente mediante la adición de elementos 5uetienen /ran a<inidad por el o8í/eno%

De!#(<#r$ac$='&roceso mediante el cual se reduce el contenido de a3u<re del acero%

D$!(#c$='&roceso mediante el cual se separan las partes componentes de una solución%

E!*aa/&roceso de recu1rimiento de un material met6lico con estaFo%

___________________________________________________________________ 7?




E!*r$0Soporte de e8tremo

Ferr$*aComponente del acero 5ue contiene m6s del BB%B7 de :ierro 9 mu9 poco car1ono% Sured cristalina es c01ica centrada en el cuerpo%

FraCon<ormado de los metales con /olpes de martillo%

F#'/$c$=' /e acerIndustria usada para la <a1ricación de partes> pie3as o componentes de :ierro o acero%

-ra'!Cristales con 5ue se estructuran internamente los metales 9 los cer6micos% En cada

/rano los 6tomos est6n arre/lados con la red cristalina en una sola orientación%H$err e!%'a"ierro casi completamente puro con estructura sumamente porosa%

H$err <ra/"ierro <or-ado a partir de :ierro espon-a%

H$err c(a/@ <#'/$/"ierro con 1astante car1ón 5ue se le da <orma (erti4ndolo en un molde% No es tan 1uenmaterial estructural como el :ierro <or-ado o el acero por ser (idrioso 9 por5ue puede

contener 1ur1u-as de aire atrapadas en el interior 5ue lo de1iliten% Se lle/ó a usar paraelementos en compresión%

I>%#rea!Residuos or/6nicos o inor/6nicos so1re la super<icie del acero los cuales de1en ser remo(idos%

I'c(#!$'e! Nom1re aplicado a impure3as 5ue se encuentran atrapadas en un metal> durante susolidi<icación% En acero las m6s comunes son sul<uros> silicatos> ó8idos 9 alumina%

Mar*e'!$*aRed cristalina del acero templado> donde el contenido de car1ono es alto 9 los 6tomosde car1ono> ocupan posiciones 5ue producen una distorsión el6stica%

Ma((a !(/a/a c'<r>a/aArma3ón en <orma de re-a :ec:a de 1arras de acero con<ormadas 9 utili3adas comoestructura para construir lo3as%

M$'era(/e +$err,8idos de :ierro encontrados en la naturale3a> utili3ados en el alto :orno para producir arra1io 9 en la reducción directa para producir :ierro espon-a%

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P(aca %(a'c+a 0>0ea/aL6mina /ruesa de metal cuadrada o rectan/ular con el centro le(antado a manera dec0pula o 1ó(eda so1re el plano de los 1ordes para darle ma9or capacidad de resistir car/as> por lo 5ue se puede sostener so1re cuales5uiera dos lados opuestos%

Per<$(e! e!*r#c*#ra(e!Grupo de productos de acero 5ue inclu9e per<iles I> "> (i/as de alas anc:as 9 estacas

planc:a% Son usados en la construcción de edi<icios predios industriales> re<uer3os de puentes etc%

O$cr*e&roceso de corte de pie3as met6licas con soplete% Es utili3ado para cortar la c:atarra 9

palan5uilla o planc:as en la colada continua%

Rec$c(ae

&roceso de reapro(ec:amiento de c:atarra <errosa para producción del acero%Tre<$(ac$='&roceso de con<ormación en <río del material> en el 5ue se trans<orma el alam1rón enalam1re%

Te>%(eEndurecimiento del acero 5ue normalmente se o1tiene calent6ndolo al ro-o (i(oHalrededor de ?CJ 9 despu4s en<ri6ndolo s01itamente por inmersión en un lí5uido%

Te'ac$/a/

Capacidad de un acero para a1sor1er ener/ía de /olpes o de<ormación% Generalmente semide cuanti<icando el tra1a-o necesario para de<ormarlo :asta pro(ocar su <ractura 9di(idi4ndolo entre el (olumen del material de<ormado%

___________________________________________________________________ ;




BIBLIO-RAF4A

• Enciclopedia LAROUSSE Htomo $J

• Enciclopedia 2icroso<t Encarta

• :ttpPPP%acerosare5uipa%com

• :ttpPPP%mono/ra<ias%comtra1a-osacerosaceros%s:tml

• :ttpPPP%cede8%eslce9mlc_la1celc_cmace%:tml

• :ttpPPP%acecsa%com

• #empla1ilidad 9 Solda1ilidad de los AcerosM +oletín #4cnico de Soldadura N?'> E@SA% S%A% Di(isión Soldaduras%

• :ttpPPP%calsider%escalsidernormalist

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