INTRODUCCIONExisten muchos tipos de acero en funcin del elemento o los elementos aleantes que estn presentes. La definicin en porcentaje de carbono corresponde a los aceros al carbono, en los cuales este no metal es el nico aleante, o hay otros pero en menores concentraciones. Otras composiciones especficas reciben denominaciones particulares en funcin de mltiples variables como por ejemplo los elementos que predominan en su composicin (aceros al silicio), de su susceptibilidad a ciertos tratamientos (aceros de cementacin), de alguna caracterstica potenciada (aceros inoxidables) e incluso en funcin de su uso (aceros estructurales). Es as que el presente trabajo trata sobre el Acero, desde cmo lo podemos obtener hasta como tenemos que utilizarlo ya que este material es usado en la construccin y no se encuentran en la naturaleza en estado puro y por lo que para su empleo hay que someterlos a una serie de operaciones metalrgicas cuyo fin es separar el metal de las impurezas u otros minerales que lo acompaen.Los metales inician su historia cuando el hombre se siente atrado por su brillo y se da cuenta de que golpendolos puede darles forma. El hierro es el elemento esencial para la produccin del acero, el cual est compuesto en un 78% como mnimo de Fe, el hierro posee una gran cantidad de propiedades favorables para la construccin, y por ello despus del concreto, es llamado como el esqueleto de las estructuras. El acero, como material indispensable de refuerzo en las construcciones, es una aleacin de hierro y carbono. Una de sus caractersticas es admitir el temple, con lo que aumenta su dureza y su flexibilidad.El hierro en estado puro no posee la resistencia y dureza necesarias para las aplicaciones de uso comn. Sin embargo, cuando se combina con pequeas cantidades de carbono se obtiene un metal denominado acero, cuyas propiedades varan en funcin de su contenido en carbono y de otros elementos en aleacin, tales como el manganeso, el cromo, el silicio o el aluminio, entre otros.El acero se puede obtener a partir de dos materias primas fundamentales: el arrabio, obtenido a partir de mineral en instalaciones dotadas de horno alto y las chatarras frricas.

EL ACERODEFINICIONEl trmino acero sirve comnmente para denominar, en ingeniera metalrgica, a una mezcla de hierro con una cantidad de carbono variable entre el 0,03 % y el 2,14 % en masa de su composicin, dependiendo del grado. Si la aleacin posee una concentracin de carbono mayor al 2,14 % se producen fundiciones que, en oposicin al acero, son mucho ms frgiles y no es posible forjarlas sino que deben ser moldeadas.No se debe confundir el acero con el hierro, que es un metal duro y relativamente dctil, con dimetro atmico de 2,48 , con temperatura de fusin de 1535 C y punto de ebullicin 2740 C. Por su parte, el carbono es un no metal de dimetro menor (dA = 1,54 ), blando y frgil en la mayora de sus formas alotrpicas (excepto en la forma de diamante). La difusin de este elemento en la estructura cristalina del anterior se logra gracias a la diferencia en dimetros atmicos, formndose un compuesto intersticial.La diferencia principal entre el hierro y el acero se halla en el porcentaje del carbono: el acero es hierro con un porcentaje de carbono de entre el 0,03 % y el 1,075 %, a partir de este porcentaje se consideran otras aleaciones con hierro.Cabe destacar que el acero posee diferentes constituyentes segn su temperatura, concretamente, de mayor a menor dureza, perlita, cementita y ferrita; adems de la austenita (para mayor informacin consultar el artculo Diagrama Hierro-Carbono).El acero conserva las caractersticas metlicas del hierro en estado puro, pero la adicin de carbono y de otros elementos tanto metlicos como no metlicos mejora sus propiedades fsico-qumicas.Existe una gran variedad de aceros lo que llev a Siemens a definir el acero como un compuesto de hierro y otra sustancia que incrementa su resistencia.

OBTENCIN DEL ACERO1.-Aceros Obtenidos al estado slidoLos mtodos para la obtencin de aceros en Hornos de Pudelar y al Crisol, fueron los primeros que se aplicaron a este fin. Tenan una produccin de unos 4.000 Kg. de acero por da. Estos mtodos ya no se utilizan. Solo en el caso del horno a crisol, llega todava utilizarse para conseguir un acero muy especial, pero en poca cantidad.

Fig 1.horno de pudelar

2.-Aceros obtenidos por procedimiento al aire o al ConvertidorSe trata de un recipiente metlico basculante de gran tamao cuyo interior est recubierto de material refractario, y tena tres faseLlenado: Se inclina el convertidor para un llenado ms fcil del arrabio, procedente del horno alto.Soplado: El horno se pone en posicin vertical. Se inyecta aire a presin al arrabio por unos orificios realizados en la parte el fondo. El aire pasa por la masa fundida y oxida el carbono, manganeso y silicio desprendiendo calor y manteniendo la temperatura de fusin del arrabio.Vaciado: Se realizaba una vez quemadas las impurezas. Se inclinaba el convertidor y se verta el acero en las lingoteras.2.1.-Convertidor BessemerEl convertidor estaba revestido por refractario tipo silicoso, por eso, al convertidor Bessemer se lo conoce, como proceso cido. Exteriormente, est construido por chapas de acero y posee una forma similar a la de una pera. Este procedimiento no emplea combustible. Se basa en el insuflado de aire a temperatura ambiente y a una presin = 2,5 kg /cm. EL O del aire reacciona con los elementos termgenos a reducir que contiene el arrabio. Estas reacciones, producen el calor necesario para la conversin del arrabio en acero.Se alcanza temperaturas de unos 1.700 .Emplea arrabio de una temperatura de 1300 a 1500 , de carcter cido, con un contenido en silicio entre 2 a 2,5% (Elevado % de silicio) y un contenido en fsforo inferior a 0,08% (Bajo % de P), debido a que el refractario es de carcter cido. Un arrabio con alto % de P deteriora al refractario del convertidor, a su vez, este procedimiento no permite eliminar P ya que debe agregarse Oca y al ser este bsico, destruira el revestimiento. En 1879, fue Thomas quin descubri la manera de tratar los arrabios que contenan demasiado P, para ser tratados en el proceso cido, de esta manera, tenemos:Procesos Acido Y Bsico Convertidor Bessemer: Con revestimiento refractario cido en base a slice. Convertidor Thomas: Con revestimiento refractario bsico en base a calcio y magnesio.

Fig2.Fases de los convertidores

2.2.-Convertidor ThomasTrata arrabios con mayores % de P, que se encuentra como Fosfuro de Fe: P Fe.Es un horno similar al del procedimiento Bessemer, pero su revestimiento refractario es de carcter bsico. Se emplea arrabio con contenido elevado de fsforo y bajo contenido de silicio. En ambos procedimientos el nitrgeno del aire proporciona al acero obtenido una cierta fragilidad con el tiempo, lo que se denomina envejecimiento del acero. Las fases de trabajo del Thomas, son similares a las del Bessemer. Actualmente, estos procedimientos, ya no se utilizan por que la calidad de los aceros obtenidos, no era buena.

Fig 3.convertidor Thomas

2.3.-Convertidores Al Oxigeno2.3.1..-Convertidor L DSe emple por primera vez este horno en 1949. Dispositivo que permite obtener acero por soplado de oxgeno con un 99,5% de pureza, mediante una lanza refrigerada por agua.Fases:Llenado: Se carga en primer lugar, l arrabio lquido procedente del A H; luego, la chatarra de acero y, finalmente, el fundente encargado de formar y arrastrar la escoria.Afino: Se inyecta oxgeno mediante la lanza (refrigerada a una presin de 12atm.).Esto produce una reaccin que reduce el contenido de carbono (proceso muy rpido y a altas temperaturas).Al mismo tiempo, se elimina el exceso de fsforo, azufre y silicio. Al final del proceso, se aaden distintos aleantes dependiendo de las propiedades que queramos obtener en ese acero.Vaciado: Se elimina la escoria (mezcla de xidos metlicos, aunque puede contener sulfuros) y se vaca el acero. Obtencin de aceros comunes de baja aleacin, denominado acero LD. Son aceros aptos para tratamientos trmicos que aumentan su resistencia, tenacidad y dureza. Aplicaciones generales en la Ingeniera de construccin. En cada proceso entrega unas 300 Tn de acero. Los gases desprendidos en el Afino tienen temperaturas de 1.700 . El material refractario puede ser cido o bsico, segn el arrabio que se emplee. La lanza es hueca construida en acero refractario y recubierta con material refractario, suspendida a unos 10 cm del bao. Para evitar un aumento excesivo de la temperatura, por ausencia de nitrgeno, se agrega a la carga hasta un 30% de chatarra de acero. Las operaciones para una carga de 40 Tn, duran unos 25 minutos. La instalacin es simple y se logra una buena calidad de acero.Datos medios: Para el procedimiento bsico se utiliza unos 40 kg de fundente por Tn de acero. Produccin 3 turnos: 30 a 35 cargas por da. Altura bao metlico: 50 a 70 cm. Presin O: 10 a 12 atm. Tiempo de soplado: 15 a 20 minutos. Nitrgeno en el acero: 0,002 a 0,006 %. Cantidad de mineral en la carga: 3,5% del peso de la chatarra. Longitud de la lanza: 2,8 metros. Ms del 55% del acero producido en el mundo se lo fabrica con este procedimiento.

Fig 4 .Detalles del convertidor LD

2.4.- Convertidor-Procedimiento BOFEs un horno muy parecido al Bessemer con la gran diferencia de que a este horno en lugar de inyectar aire a presin se le inyecta oxgeno a presin, con lo que se eleva mucho ms la temperatura que en el Bessemer y en un tiempo muy reducido. El nombre del horno se debe a que tiene un recubrimiento de refractario de la lnea bsica y a la inyeccin del oxgeno. La carga del horno est constituida por 75% de arrabio procedente del alto horno y el resto es chatarra y cal. La temperatura de operacin del horno es superior a los 1650C y es considerado como el sistema ms eficiente para la produccin de acero de alta calidad. Este horno fue inventado por Sir Henrry Bessemer a mediados de 1800, slo que como en esa poca la produccin del oxgeno era cara se inici con la inyeccin de aire, con lo que surgi el convertidor Bessemer.

Fig 5.Funcionamiento del horno bsico de oxigeno

3.-Proceso Siemens MartinFue el primer dispositivo que permiti la obtencin de acero a travs de chatarra.Consiste en un gran horno de reverbero de forma rectangular y techo abovedado capaz de albergar 400 toneladas de material. El revestimiento interior es de carcter bsico y dispone de cmaras para el precalentamiento del combustible empleado, que suele ser gas.La carga del material se realiza por la parte superior del horno mediante dispositivos especiales. La carga puede ser arrabio lquido o slido o arrabio junto a chatarra (hasta un mximo del 70%) y mineral de hierro. En todos los casos se aade cal para la formacin y arrastre de la escoria.El proceso de afino consiste en quemar el combustible precalentado en el interior del horno, hasta alcanzar temperaturas de 1800c, temperatura a la cual las impurezas se oxidan y se eliminan, como el monxido de carbono. Los xidos de silicio y fsforo son arrastrados por la cal y forman la escoria.Cuando se estima que el contenido de carbono es el adecuado, se aaden los aleantes apropiados y se extrae la colada de acero. Los aceros obtenidos por este procedimiento admiten forja, temple y soldadura.Su principal inconveniente es su elevado consumo energtico y en la baja calidad del producto.Fig 6. Proceso Siemens Martin

4.-Hornos ElctricosProducen temperaturas muy elevadas y son los ms indicados para la desulfuracin y desfosforacin de la fundicin y para la obtencin de aceros especiales, el metal que se elabora en estos hornos, se halla libre de elementos extraos a los deseados ya que no utilizan combustibles (lquido, slido o gaseoso) ni tampoco aire. La potencia en los H E, se expresa en KW.Los Hornos elctricos, pueden ser a Resistencia, de Arco y de Induccin1.- Hornos elctricos a resistencia. Son hornos que alcanzan temperaturas de 1.000 y se utilizan para tratamientos trmicos y en los Laboratorios. En general son llamados Muflas.2.- Horno de arco elctricoLa posicin de los electrodos, determina dos tipos de hornos, con arco formado sobre el bao y con arco que atraviesa el bao. Es el ms verstil de todos los hornos para fabricar acero. No solamente puede proporcionar altas temperaturas, hasta 1930C, sino que tambin puede controlarse elctricamente con un alto grado de precisin. Debido a que no se emplea combustible alguno, no se introduce ningn tipo de impurezas. El resultado es un acero ms limpio. Al aplicarse la corriente elctrica, la formacin del arco entre los electrodos produce un calor intenso. Cuando la carga se ha derretido completamente, se agregan dentro del horno cantidades medidas de los elementos de aleacin requeridos. Se utilizan con mayor intensidad en los pases donde se produce energa elctrica a bajo costo. Este procedimiento tiene la ventaja de permitir un calentamiento rpido a temperaturas muy elevadas y fcilmente regulables. Debido a la ausencia de aire, para descarburar se emplean xidos slidos, por lo que en el acero obtenido, hay ausencia de xidos. La ausencia de aire, permite regular la atmsfera del bao, por lo que se consigue a voluntad, condiciones oxidantes, reductoras o neutras, esto, permite realizar una importante y regulada eliminacin de azufre, de impurezas metlicas y de gases ocluidos. El revestimiento, puede ser cido, bsico o neutro, permitiendo tratar distintos tipos de materia prima.Caractersticas generales Carga slida: Fundente, Mineral, Chatarra de acero o de fundicin. Carga lquida: Arrabio de A H o Fundicin de cubilotes. Duracin del refractario: Entre 120 y 150 coladas. Tiempo de operacin de refino: 3 a 4 horas Consumo de energa para carga slida: 700 a 900 Kw/h por Tn de acero. Consumo de energa para carga lquida: 300 a 450 Kw/h por Tn de acero. Tensin de trabajo: 80 a 220 Voltios Intensidad de corriente: 5.000 a 10.000 Amp. Capacidad: De 2 a 60 Tn. La carga puede estar constituida por 80% de slido y el resto lquido.

Empleo de los hornos elctricos Para afino de arrabio con el fin de producir acero. Para elaboracin de aceros a partir de la chatarra de acero y de las fundiciones. Para refino del acero proveniente de otros procedimientos. Para fabricar aceros especiales.

Fig 7.horno elctrico

3.-Hornos elctricos a induccinConsiste en un recipiente cilndrico de altura superior a 4 metros y de dimetro superior a los 7 m. y en su parte exterior lleva una bobina. El interior est recubierto de material refractario. Una vez cargado el material se hace circular una corriente elctrica de alta frecuencia por la bobina. Esta corriente induce en el interior del material del horno las corrientes de Foucault, que produce un enorme aumento de temperatura capaz de fundirlo.

Fig 8. Horno por induccin

3.1.- Hornos elctricos a Induccin de baja frecuenciaEl calentamiento, se origina por las corrientes parsitas de Foucault. Para iniciar el ciclo, se deja una pequea cantidad de material en el crisol, estos hornos se basan en el principio de induccin electro magntica, es decir en el principio de las corrientes inducidas por variacin de campo magntico, la frecuencia es de 50 a 60 Hz, si consideramos un ncleo ferromagntico formado por lminas de acero, donde se devana un circuito primario y uno secundario, alimentando el primer circuito con corriente alterna, se produce un campo magntico variable que atraviesa el circuito secundario y se genera una corriente inducida de igual frecuencia.En estos hornos, el secundario est formado por el propio metal de la carga a fundir o por el crisol, que debe ser construido de un material conductor, de esta manera, el secundario, est conformado por una sola espira.El campo magntico genera un movimiento enrgico en la masa fundida debido a que el campo magntico obra como el inducido de un motor elctrico.Pero corre el riesgo de producir oclusiones de escorias, debido a este movimiento de metal, por eso son poco usados. Carga: Puede ser fundicin lquida o slida3.2.- Horno elctrico a induccin de alta frecuenciaPosee un crisol rodeado por la espira de la bobina y es alimentado por corriente alterna de alta frecuencia 1.500 a 3.000 Hz, la bobina est formada por espiras de tubo de cobre refrigeradas por agua. El crisol no necesita ser conductor ya que la carga si lo es.En el caso de bajas frecuencias la corriente, circula por la masa y en el caso de los hornos de alta frecuencia, la corriente circula por las paredes del crisol, construido en material refractario en base a cuarcita, magnetita o grafito.

PROCESO DE FABRICACIN DEL ACERO1. Preparacin de materia primas:Esta etapa incluye la descarga, pesaje y almacenamiento de las materias primas necesarias para la fabricacin del acero, que bsicamente son: mineral de hierro, carbones metalrgicos y caliza.Planta de coque y subproductos: la mescla de carbones metalrgicos se somete a un proceso de destilacin seca que lo transforma en coque metalrgico.2. Reduccin del mineral para obtener arabio:Se realiza en los altos hornos. Por el tragante se carga por capas los minerales de hierro, la caliza y el coque.La inyeccin de aire precalentado a 1.000C, genera elevadas temperatura que actan sobre el mineral y la caliza, transformndolos en arrabio (hierro lquido) y en escoria, respectivamente.3. Fabricacin del acero:Acera de convertidores al oxigeno: el arrabio proveniente de los altos hornos se carga junto con chatarra de acero. Por el oxgeno que se inyecta al convertidor se oxida el carbono, silicio y fosforo del arrabio. Luego por adicin de cal, se forma la escoria en que se fijan otras impurezas como azufre y parte de fosforo agregando finalmente las ferroaleaciones que imparten las caractersticas principales a los diversos tipos de acero.Colada continua de planchones: El acero lquido de la cuchara es vaciado a una artesa que se comunica por el fondo con un molde en constante movimiento que es enfriado por agua, en el se inicia el proceso de solidificacin del acero que se completa a lo largo del trayecto por el interior de la mquina.4. Laminacin del acero en productos terminados finalesLaminador de barras: las palanquillas se procesan en este laminador en el cual despus de ser recalentados en un horno se laminan en pases sucesivos y se transforman en barras redondas lisas o con resaltes para hormign.Laminador de planos caliente: el proceso comienza calentando el material en un horno donde los planchones son reducidos en su espesor, primero en un laminador trio, para pasar posteriormente al laminador continuo de seis marcos para obtener rollos de aproximadamente 8,5 toneladas de peso.Laminador de planos en fros: a los rollos laminados en caliente, se le somete al proceso de decapado para eliminar los xidos y laminacin en frio para disminuir el espesor. En esta etapa, una parte de los rollos son procesados en lnea zinc-alum, para obtener productos recubiertos de aleacin de zinc y aluminio.Productos tubulares: de la produccin de planchas gruesas del laminado de planos en caliente, una parte se destina a la fabricacin de tubos de gran dimetro, soldados por arco sumergido de 356 a 2.210 mm de dimetro.

APLICACION DEL ACEROLos aceros se clasifican en cinco grupos principales: aceros al carbono, aceros aleados, aceros de baja aleacin ultrarresistentes, aceros inoxidables y aceros de herramientas.

1. Aceros al carbonoEl 90% de los aceros son aceros al carbono. Estos aceros contienen una cantidad diversa de carbono, menos de un 1,65% de manganeso, un 0,6% de silicio y un 0,6% de cobre. Con este tipo de acero se fabrican maquinas, carroceras de automvil, estructuras de construccin, pasadores de pelo, etc.2. Aceros aleadosEstos aceros estn compuestos por una proporcin determinada de vanadio, molibdeno y otros elementos; adems de cantidades mayores de manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono. Estos aceros se emplean para fabricar engranajes, ejes, cuchillos, etc.3. Aceros de baja aleacin ultrarresistentesEs la familia de aceros ms reciente de las cinco. Estos aceros son ms baratos que los aceros convencionales debido a que contienen menor cantidad de materiales costosos de aleacin. Sin embargo, se les da un tratamiento especial que hace que su resistencia sea mucho mayor que la del acero al carbono. Este material se emplea para la fabricacin de bagones porque al ser ms resistente, sus paredes son ms delgadas, con lo que la capacidad de carga es mayor. Adems, al pesar menos, tambin se pueden cargar con un mayor peso. Tambin se emplea para la fabricacin de estructuras de edificios.4. Aceros inoxidablesEstos aceros contienen cromo, nquel, y otros elementos de aleacin que los mantiene brillantes y resistentes a la oxidacin. Algunos aceros inoxidables son muy duros y otros muy resistentes, manteniendo esa resistencia durante mucho tiempo a temperaturas extremas. Debido a su brillo, los arquitectos lo emplean mucho con fines decorativos. Tambin se emplean mucho para tuberas, depsitos de petrleo y productos qumicos por su resistencia a la oxidacin y para la fabricacin de instrumentos quirrgicos o sustitucin de huesos porque resiste a la accin de los fluidos corporales. Adems se usa para la fabricacin de tiles de cocina, como pucheros, gracias a que no oscurece alimentos y es fcil de limpiar.5. Aceros de herramientasEstos aceros se emplean para fabricar herramientas y cabezales de corte y modelado de mquinas. Contiene wolframio, molibdeno y otros elementos de aleacin que le proporcionan una alta resistencia, dureza y durabilidad.

CONCLUSIONES El proceso que se necesita para lograr conseguir el acero y las complicaciones que tiene este proceso que es muy complejo adems las dificultades para lograr los diferentes tipos de acabados que se le pueden dar al acero. Los sistemas de obtencin del acero son muy variados dependiendo de la cantidad del acero a obtener. La variedad de aceros es muy extensa dependiendo del mtodo de fabricacin y la cantidad de carbono que contenga. Algunos tipos de acero pueden volverse a fundir de forma que contaminan menos al ser reciclados y vueltos a utilizar. El uso del acero en la construccin es muy importante, ya que este es que le proporciona a las estructuras el refuerzo adicional, por ende es llamado el esqueleto de las estructuras. La industria sobre el acero es muy extensa y a la vez es de mucha calidad, por eso es uno de los sectores que predomina en nuestro pas desde hace mucho tiempo.

Bibliografahttps://todoingenieriaindustrial.wordpress.com/procesos-de-fabricacion/4-procesos-tecnologicos-para-la-obtencion-del-acero-hornos-bof-electricos-convertidores-bessemer-y-thomas/http://tecnomarco.weebly.com/fabricacioacuten-del-acero.htmlhttps://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/3319/55868-7.pdf?sequence=7http://www.frt.utn.edu.ar/tecnoweb/imagenes/file/mecanica/Acero%20fabricaci%C3%B3n,%20Alumno.pdfhttp://pendientedemigracion.ucm.es/info/metal/transpare/Ballester/IntroI-6.pdf