Materiales De Construcción

Acero.

Definiciones

Acero. Forma especial de hierro, en cuya masa se ha dejado un poco ce carbón y a menudo algún otro metal como níquel, cromo o tugsteno lo que lo ayuda a endurecerse.

El acero es una aleación de hierro y carbono, donde el carbono no supera el 2,1% en peso de la composición de la aleación, alcanzando normalmente porcentajes entre el 0,2% y el 0,3%. Porcentajes mayores que el 2,0% de carbono dan lugar a las fundiciones, aleaciones que al ser quebradizas y no poderse forjar —a diferencia de los aceros—, se moldean.

Hierro Colado. Contiene demasiado carbón para ser maleable. Por lo general es gris y muy duro, pero también quebradizo. No es posible moldearlo, golpeándolo, pero si verterlo en moldes para que endurezca.

Hierro Forjado. Tiene mucho menos carbón y se le puede dar la forma que se quiera. Es demasiado blando para ciertos usos corrientes y soportar grandes pesos (vías de F.F.C.C., puentes, edificios, etc.).

Acero con Tugsteno. Es tan duro que es imposible cortarlo en frío, utilizado en sierras o instrumentos cortantes, blindaje, vehículos militares etc.

Hierro dulce. Se llaman así a los productos ferrosos que tienen la propiedad de ser martillados y forjarse al rojo, soldándose por forja y no se templan o endurecen al enfriarlo bruscamente. Es poco tenaz. Su contenido de carbono oscila de 0.05 al 0.1%.

Aceros inoxidables. Son los que resisten a la corrosión por los agentes atmosféricos y ácidos orgánicos débiles, contenidos en los alimentos.

Propiedades de los metales

• Oxidación

• Maleabilidad

• Forjado

• Soldabilidad

• Facilidad de corte

• Tenacidad

• Fusibilidad (fluidez)

Clases de Acero

De acuerdo a su resistencia a la tensión se clasifican en:

1. Acero normal o grado estructural

2. Grado intermedio

3. Grado Duro que en la actualidad es el más empleado exceptuando los Nos. 2 y 3 que son grado estructural y se les conoce por su fy= límite elástico y el fs= coeficiente de trabajo.

Grado estructural fy = 2300 kg/cm2 fs = 1265 kg/cm2

Grado intermedio fy = 2800 kg/cm2 fs = 1400 kg/cm2

Grado duro fy = 3500 kg/cm2 fs = 1700 kg/cm2

Proceso de Fabricación del Acero

La materia prima para la fabricación del acero son:

• Mineral de hierro

• Coque

• Piedra Caliza

Mineral de hierro.

Tiene aspecto de tierra rojiza. El mineral extraído de una mina de fierro puede ser de carga directa a los altos hornos o puede requerir de un proceso de peletización (quitar las impurezas) para ser utilizado en la producción del acero, esto según sea su calidad.

Es importante destacar que si el mineral posee bajo contenido de impurezas (principalmente fósforo y azufre), puede ser utilizado para carga directa, requiriendo sólo tratamientos de molienda y concentración.

Si, por el contrario, el contenido de impurezas es relativamente alto, se realiza también la molienda y concentración, pero requiere además de un proceso químico de peletización, donde se reducen significativamente dichas impurezas.

Coque.

Sustancia carbonosa, sólida, ligera, gris y lustrosa. Es el producto que da la combustión incompleta del carbón mineral.

Para convertir en coque el carbón mineral, se utilizan grandes baterías de hornos rectangulares en donde por medio de calor se eliminan de éste, gas y el alquitrán

Cuando el coquizado es completo, es sacado por medio de carros de ferrocarril especiales y transportados a torres enfriadoras equipadas con regaderas de agua.

Por último el coque se enfría y se criba, para enviarse a los altos hornos.

Piedra Caliza.

Su finalidad es eliminar las impurezas que contiene el hierro. La caliza es carbonato de calcio, en alto grado de pureza. La piedra se tritura y se criba para luego enviarlas a las tolvas del piso de carga de los altos hornos, donde se almacena con el coque y el mineral de hierro.

Producción de Arrabio.

Reunidos los tres elementos, los carros elevadores del horno alto suben los materiales del piso de carga y por medio de un malacate y una vía inclinada, los vacían en frecuencia predeterminada, en la parte superior del horno.

Los materiales se funden a 1650°C. Se inyecta a presión al interior del horno aire precalentado en estufas cilíndricas que se encuentran junto al alto horno. Ese aire caliente a 1000°C aviva el fuego y el coque al quemarse desprende monóxido de carbono.

La alta temperatura funde también la piedra caliza, la cual, por ser menos densa, flota en la superficie del hierro fundido y se combina con las impurezas ferrosas del mineral, formándose así la escoria, que se extrae regularmente, (cada 10 min.).

Obtención del Acero.

El arrabio (fierro de primera fusión), fundido a 1650°C se acumula en el crisol del horno alto y cada 4 o 5 horas se vacía en carros-ollas en los que se transporta a los hornos de aceración.

Los hornos de aceración se cargan con cantidades cuidadosamente pesadas de chatarra y mineral de hierro. La carga se completa vaciando en el horno 2 ollas de 100 ton. De arrabio líquido.

Dentro del horno la carga de 1/3 chatarra y 2/3 de arrabio, se refina por medio del calor producido a temperatura de más de 1650°C. La mezcla se mantiene aprox. 10 hrs. en ebullición para eliminar las impurezas y para transformarse en acero de la más alta calidad.

Elementos como carbono, manganeso, fósforo, azufre y silicio son controlados en la proporción adecuada.

La piedra caliza fundida, aglutina las impurezas de la carga retirándolas del acero líquido y forma la escoria que flota en su superficie.

En este tiempo se hacen pruebas y análisis químicos para verificar y asegurar su óptima calidad.

Cuando la colada alcanza las condiciones y especificaciones, el acero refinado se vierte en ollas con capacidad de 275 ton. c/u y se vacía en lingoteras.

Vaciado de Lingotes.

Cuando los lingotes se solidifican, se extraen de las lingoteras por medio de una máquina desmoldadora y se llevan a los hornos precalentadores, donde se les mantiene a una temperatura de 1330°C con objeto de facilitar su posterior laminación en el molino desbastador.

Laminación.

El lingote calentado a 1330°C se hace pasar entre dos enormes rodillos, accionados por motores y se convierte en LUPIAS de sección cuadrada o en PLANCHONES de sección rectangular.

Ambos constituyen la materia prima para obtener,

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