Industria Del Acero

Tema: INDUSTRIA DE LA CONSTRUCCIÓN – EL ACERO

1. El acero y sus principales materias primas.

Acero es la denominación que comúnmente se le da en ingeniería metalúrgica a una aleación de hierro con una cantidad de carbono variable entre el 0,01% y el 2,1% en peso de su composición, dependiendo del grado; aunque normalmente estos valores se encuentran entre el 0,03% y el 1,7%. Si la aleación posee una concentración de carbono mayor al 2,0% se producen fundiciones que, en oposición al acero, son quebradizas y no es posible forjarlas sino que deben ser moldeadas.

No se debe confundir el acero con el hierro, que es un metal relativamente duro y tenaz, con diámetro atómico (dA) de 2,48 Å, con temperatura de fusión de 1.535 °C y punto de ebullición 2.740 °C. Por su parte, el carbono es un no metal de diámetro menor (dA = 1,54 Å), blando y frágil en la mayoría de sus formas alotrópicas (excepto en la forma de diamante). La difusión de este elemento en la estructura cristalina del anterior se logra gracias a la diferencia en diámetros atómicos.

El acero conserva las características metálicas del hierro en estado puro, pero la adición de carbono y de otros elementos tanto metálicos como no metálicos mejora sus propiedades físico-químicas.

Existen muchos tipos de acero en función del o los elementos aleantes que estén presentes. La definición en porcentaje de carbono corresponde a los aceros al carbono, en los cuales este no metal es el único aleante, o hay otros pero en menores concentraciones. Otras composiciones específicas reciben denominaciones particulares en función de múltiples variables como por ejemplo los elementos que predominan en su composición (aceros al silicio), de su susceptibilidad a ciertos tratamientos (aceros de cementación), de alguna característica potenciada (aceros inoxidables) e incluso en función de su uso (aceros estructurales). Usualmente estas aleaciones de hierro se engloban bajo la denominación genérica de aceros especiales, razón por la que aquí se ha adoptado la definición de los comunes o "al carbono" que además de ser los primeros fabricados y los más empleados,1 sirvieron de base para los demás. Esta gran variedad de aceros llevó a Siemens a definir el acero como «un compuesto de hierro y otra sustancia que incrementa su resistencia».

Compuesto por las siguientes materias primas:

La chatarra

La principal materia prima en la fabricación del acero en horno eléctrico es la chatarra, cuyo coste puede presentar el 50% de los costes de producción de una palanquilla de acero al carbono, y cuyas propiedades y características van a repercutir en el producto final obtenido.

Las ferroaleaciones

Son combinaciones de hierro con manganeso y silicio, principalmente, y de bajo contenido en fósforo y azufre, que se añaden en el baño para conseguir la composición final deseada en el acero. En ocasiones se añaden metales puros. Los más utilizados suelen ser el níquel, cobalto, cobre y aluminio.

Los fundentes

La principal función de los materiales fundentes es la formación de una escoria que recoja, durante los procesos de fusión y afino, los elementos que se introducen con la carga que pueden ser perjudiciales para el acero final, dejando el baño limpio de impurezas. El fundente más utilizado es la cal, que puede incluso inyectarse en polvo con oxigeno en el horno a través de una lanza, fluyendo rápidamente sobre la escoria y disolviéndose en la misma.

2. Propiedades del Acero en la Industria

Limite de fluencia:

Es el punto a partir del cual el material presenta deformaciones en toda su estructura por acción de una fuerza externa, en otras palabras, si interrumpimos el fraccionamiento de la muestra, ella volverá a su tamaño inicial en un determinado periodo (tiempo), sin presentar ningún tipo de deformación permanente, esta se llama deformación elástica (propiedad de ductilidad). En el caso del Acero, este presenta un alto límite de fluencia, producto de su composición física y química (capacidad que le otorga el Silicio).

En las plantas industriales se utiliza el límite de fluencia del componente para calcular la dimensión de la estructura que soporta cargas y sobrecargas hasta un determinado punto y luego vuelve a su condición inicial sin deformación. Pasado este punto, la estructura esta fragilizada y comprometida. En general, en el caso de los aceros de dureza natural, el límite de fluencia coincide con el valor aparente de la tensión correspondiente al escalón de cedencia. En los casos en que no aparece este rango aparece poco definido, como suele ocurrir con los aceros estirados en frío, es necesario recurrir al valor convencional establecido en las prescripciones, como se detalla a continuación, para aceros de resistencia mayor a 4200 Kg/cm2

En el caso de que el acero presente resistencias mayores a 4200 Kg/cm2, donde el grado de fluencia es difícil de establecer, el código ACI especifica que el esfuerzo de fluencia, debe determinarse como el esfuerzo que corresponde a una deformación de 0.0035 cm/cm. Las plantas consideran esta capacidad en la obtención del producto, por lo que, la resistencia en el punto de fluencia, es la propiedad mecánica más importante para los procesos industriales.

Resistencia a la corrosión:

El Acero presenta unas pérdidas despreciables de la sección(estructura) en comparación con otros elementos o compuestos debido ala alta resistencia a la corrosión en reacciones químicas o electroquímicas con el medioambiente, producto de su composición (capacidad que le otorga el Cu).Es muy usado en las plantas industriales, ya que permite su almacenamiento a la interperie por largos periodos de tiempo sin que se desgaste y a diversos procesos en el que debe reaccionar o mezclarse con elementos que son agentes oxidantes.

Resistencia a la fractura (Tenacidad):

Es la oposición al cambio de forma atreves de fuerzas exteriores que suelen presentarse como cargas(positivas o negativas), en el caso del Acero se define como la máxima fuerza de tracción (gran tenacidad) que soporta la barra, al iniciarse el desdoblamiento, dividida por el área de sección inicialde la barra. Por lo que, la hace muy resistente al contacto e interacciones con otros compuestos, cualidad de gran interés en la industria. Una fractura frágil requiere una energía menor para solucionarla (soldarla), mientras, que una fractura a gran escala requiere una energía notablemente mayor, para este caso laenergía es consumida durante la deformación plástica hasta lograr la separación de átomos y moléculas a lo largo de la fractura.

Dureza (propiedad derivada de la tenacidad):

Es la capacidad del acero de oponerse a la perforación (penetración)directa(

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