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UNIDAD 4 - Coggle Diagram
UNIDAD 4
4) CONFORMACIÓN Y TRATAMIENTOS DE LOS METALES
Semiproductos o formas brutas del acero
Palanquilla
para hacer:
Alambres
Barras
Tocho
para hacer:
Perfiles
Rieles
Desbaste
para hacer:
Tubos con costura
Chapas
Conformación en frío y en caliente
En frio: Temperaturas menores
a la de recristalización
Ventajas
-Aumenta la resistencia a tracción
-Aumenta la dureza del metal
-Piezas de dimensiones muy precisas
-Piezas de excelente acabado superficial
Desventajas
-Cambio permanente de forma de granos
-Generación de tensiones internas
-Tratamiento térmico posterior necesario
-Mayor probabilidad de defectos en piezas
-Máquinas robustas para el conformado
En caliente: Temperaturas mayores
a la de recristalización
Ventajas
-Menor esfuerzo mecánico
-Máquinas de menor capacidad
-Refinamiento y homogeneidad de granos
-Elimina porosidad o defectos
Desventajas
-Formación rápida de óxidos
-Piezas con rugosidad superficial
-Contracción durante el enfriamiento
-Descarburación superficial
-Mayor vulnerabilidad a la corrosión
Laminado
Se hace pasar al semiproducto entre
dos
rodillos
o cilindros, reduciendo
su sección transversal
Sólo permite obtener productos de
sección constante
El laminado en caliente se realiza a temperaturas comprendidas entre 1.250 ºC al principio y 800°C al final, elevando la temperatura de los
semiproductos mediante hornos
Es conducida a través de un camino de rodillos hasta el tren, este está formado por parejas de cilindros que van reduciendo la sección del
semiproducto
Del laminado se puede obtener:
Caliente
-Barras de refuerzo para hormigón armado -Perfiles estructurales
-Rieles
Frio
-Chapa galvanizada
Trefilado
Consiste en traccionar el metal y obligarlo a pasar a través de
agujeros cónicos
cada vez más pequeño
s sucesivamente,
en frío
Se reduce la sección transversal por
deformación plástica
provocando un aumento en la tensión de tracción y dureza, disminuyendo la ductilidad
Clavos, cables para hormigón pretesado
Extrusión
Empujar
una palanquilla, colocada en una cámara caliente de una
prensa hidráulica, contra una matriz que tiene un orificio con la perfil a obtener
Tubos redondos y perfiles especiales
Forja
Se realiza mediante martillado o presión, consiguiendo la forma deseada al comprimir el metal en la matriz, es de
impacto en caliente
Mecanizado y decoletaje
Disminuciones de secciones a lo largo de un eje, mediante arranque de viruta en frío
Se obtienen
tornillos, bulones
y una gran cantidad de piezas
mecánicas e industriales
Embutido
Las chapas de metal son
embutidas
y
forzadas por un punzón
y una
matriz
hasta
tomar la forma general de una copa
, realizándose este proceso en frío
Manufactura de tubos y tuberías
Con costura
Sin costura
2) PRODUCCIÓN DEL ARRABIO: ALTO HORNO
-Tienen un diámetro mayor de 8 a 10 metros y llegan a
tener una altura superior de los 60 m
-Pueden producir entre 1000 y 3000 toneladas de arrabio cada 24 horas
-Por
cada tonelada de arrabio
, además se producen: 0,2 a 0,4 ton de
escoria
de AH y 2 a 3 toneladas de
gases
Reacciones dentro del Alto Horno
-Se realiza esencialmente una
reducción del mineral de hierro
-El hierro
funde a los 1400 a 1450 ºC
, debido a la acción del fundente, sino que de otro modo
fundiría a los 1535 ºC
, con lo que
se ahorra energía
-En la playa de almacenamiento
se cargan y pesa
n diferentes cantidades de mineral de hierro, fundente y coque, las que se van cargando en
capas alternadas
-La
escoria flota sobre el arrabio
, ya que es menos denso
-La capa de escoria
impide
que el aire entre en contacto y lo vuelvan a
oxidar
-El
arrabio contiene impurezas
que serán eliminadas en el proceso de afino
-Las escorias son empleadas para reemplazar el clinker portland hasta en un 75%, en la fabricación de cemento
Torres de Cowper
Después de la eliminación del polvo, los gases se utilizan en estas estufas como medio de precalentamiento del aire a inyectar por las toberas
7) Fundiciones
El arrabio o fundición de primera fusión
, es el material
que se obtiene directamente del alto horno, en estado solido es muy duro, pero frágil y poco dúctil
Son los metales ferrosos con un contenido de carbono superior al
2,1%
y en la práctica presentan
contenidos de carbono de 2,4 a 4,0%
Dos tipos de hornos
Horno de Cubilote
Se emplean para fundir arrabio proveniente del alto horno y chatarra de hierro
Horno de induccion
Horno eléctrico en el que el calor es generado por calentamiento por la
inducción eléctrica de un medio conductivo.
Es limpio, eficiente desde el punto de
vista energético, y es un proceso de fundición de metales más controlable
1) PROCESO E INSTALACIONES PARA LA PRODUCCIÓN DEL ACERO
Materiales necesarios para la producción
Minerales de Hierro
Magnetita
Hematita
Limonita
Siderita
Pirita
Otras fuentes de hierro
Chatarra
Chatarra reciclada
Chatarra de recuperación
Chatarra de transformación:
Sínter
es el aglomerado de una gran cantidad de partículas finas que son
desperdicios
Fundente
el mas empleado la
caliza
Combustible
se emplea el
coque metalúrgico
: es un producto de la
destilación del carbón mineral
Comburente
Aire precalentado
Otros
Agua para refrigeración: de los ríos para enfriar los hornos
Para obtener aprox. 1 tonelada de arrabio:
1,5 a 2,0 toneladas ---Mineral, sínter y chatarra
0,8 a 1,5 toneladas ---Coque
0,3 a 0,6 toneladas ---Fundente
3,0 a 4,0 toneladas--- Aire precalentado
15 toneladas ---Agua para refrigeración
Procesamiento de las materias primas
Hierro esponja
: se usa sustituyendo al arrabio para la fusión conjunta con chatarra en hornos de arco eléctrico
Consiste en una reducción directa del mineral de hierro en un reactor especial
Fundente
cumple las siguientes funciones
Se combina con la ganga para formar la escoria
Forma una capa sobre el arrabio, impidiendo
que el hierro se oxide
Disminuye el punto de fusión
Coque metalúrgico
-Se obtiene mediante la destilación destructiva del carbón mineral
-Se calienta en hornos a 1100 – 1300 ºC durante 16 a 18 horas y se enfría rápido con agua
-constituido por carbono mas del 90% y enciende muy rápidamente
-Antes de ingresar al alto horno, debe presentarse como partículas de 2 a 8 cm
-Es importante limitar el contenido de azufre del coque a menos del 1,2%
Chatarra
casi no se emplean en los altos hornos, solo en los hornos de afino
Los Controles a los que se somete son:
Inspección visual
en el momento de la
descarga
Control de recepción en fábrica
, con el fin de eliminar todos aquellos metales no ferrosos, tierra, cuerpos extraños
Inspección en origen
-Estudio de la cantera -Ensayos cualitativos
-Extracción del material
-Transporte
-Trituración
-Almacenamiento
3) PRODUCCIÓN DEL ACERO: DIFERENTES HORNOS DE AFINO
El
acero se obtiene refinando el arrabio
disminuyendo el contenido de impurezas
(elementos diferentes al hierro). se busca aceros con 0,05%de impurezas.
Existen diferentes hornos de afino
Horno
Siemens - Martin
Convertidor
Básico de Oxígeno
Convertidor
de Bessemer
Horno de
Arco Eléctrico
en el proceso de afino se produce
-Eliminación del Carbono en exceso
-Eliminación de otras impurezas
Convertidor básico de oxígeno
Es de alto rendimiento, con capacidades del orden de las 150 toneladas.
-Se voltea el horno para recibir arrabio líquido y hasta un 30% de chatarra
-Se coloca en posición vertical y se coloca el fundente (caliza)
-Se baja una lanza que inyecta O2 puro durando el proceso completo 40 min
-El O2 puro se combina con el C del arrabio y se mantiene el tiempo suficiente hasta lograr el % C deseado del acero
-Las demás impurezas se combinan con
con el fundente, formando escoria
Horno de Arco Eléctrico
Se basa en la fusión de la chatarra y hierro esponja, por medio de una corriente eléctrica
-En la actualidad los hornos de arco funcionan con 100% de chatarra como carga
-Gran recipiente cilíndrico de chapa gruesa forrado de material refractario
-La bóveda tiene orificios por los que se introducen los electrodos
(3 barras de grafito)
-Se desplazan de forma que se puede regular su distancia, y están conectados a un transformador para generar el arco
-Otro orificio permite la captación de los gases de
combustión, que son depurados
Horno Cuchara
Luego del horno de afino se los pasa al horno cuchara, se incorporan materiales de corrección al acero en estado líquido
Carburizantes
Desoxidantes
Aleantes
Colada del Acero
Colada continua
Se vierte directamente en un molde de fondo desplazable, cuya sección transversal tiene la forma geométrica del semiproducto que se desea fabricar, luego:
-Se aplica un sistema de enfriamiento con agua primero y con aire después, cortándose el semiproducto en las longitudes deseadas mediante sopletes.
-Se encuentra en movimiento continuo gracias
a los rodillos de arrastre
Lingotes
Se emplea en el caso que no posean las instalaciones para la conformación de los semiproductos, o cuando se
desea despachar a otra planta
6) CLASIFICACIÓN Y NOMENCLATURA DE ACEROS Y ALEACIONES
Aceros al carbono y de baja aleación
El
acero
es una aleación de
hierro y carbono
en la que el contenido de carbono se encuentra entre el 0,02 % y el 2,14 %
Aceros al cromo
: un
10 a 20% de cromo
tienen mucha dureza y
una mayor resistencia a la corrosión
Aceros al cromo-níquel
: conocido como acero
inoxidable
, con proporciones
comunes de
18% de cromo y 20% de níquel
Acero al níquel
: con
5 a 15% de níquel
, son muy elásticos y resistentes
Según su contenido de carbono:
Acero muy Dulce
0,05% a 0,15%
(Alambre)
Acero Dulce
0,15% a 0,25%
(Rieles ,Perfiles,chapas)
Acero Medio Contenido de Carbono
0,30% a 0,50%
(Barras)
Acero Alto Contenido de Carbono
0,50% a 0,80%
(cables postensado)
