INTRODUCCION...........................................................................................................................3

CHAPA DE ALTA RESISTENCIA A LA ABRASIÓN................................................................4

BOLAS PARA MOLINOS.............................................................................................................5

PERNOS DE FORTIFICACIÓN....................................................................................................6

MALLAS DE ALAMBRE..............................................................................................................8

LOS ACEROS APLICACIONES DE RAEX® Y OPTIM® EN MINERÍA...............................9

ACERO RESISTENTE AL DESGASTE RAEX®.........................................................................9

CONFORMADO.........................................................................................................................9

PERFORACIÓN..........................................................................................................................9

SOLDADURA Y OXICORTE..................................................................................................10

BIBLIOGRAFÍA...........................................................................................................................10

INTRODUCCION

La minería latinoamericana es importante a escala mundial y está en expansión. Los países de mayor actividad minera de la región como Chile, Perú, Brasil, Colombia y México, están incrementando su capacidad de producción. Otros que no tenían una tradición en el tema, como Argentina, se han incorporado en forma reciente al mundo de la gran minería. En otros países, con potencial geológico, se está revisando el marco regulatorio con vistas a propiciar el desarrollo de este sector.

«La minería, los minerales y los metales son importantes para el desarrollo econó- mico y social de los países del Mercosur, de conformidad con los resultados de la Cumbre Mundial de Desarrollo Sostenible de 2002»; por eso se busca impulsar el «… pleno desarrollo del sector minero del bloque, en un marco de afincamiento de nuevas inversiones, desarrollo de nuevos proyectos y generación de empleo, creando oportunidades de inclusión social y progreso económico» . La explotación de los yacimientos requiere del uso de acero en diversas formas, por su alta resistencia mecánica, resistencia al impacto y a la abrasión. Los productos de acero para la minería que la siderurgia comercializa en forma directa o a través de terceros especializados son varios y, dependiendo de la empresa y el país, pueden constituir una parte importante de la producción total de la empresa. En el presente trabajo se analizan cuatro de estos productos: la chapa de alta resistencia a la abrasión, las bolas para molinos, los pernos de fortificación y las mallas de alambre.

CHAPA DE ALTA RESISTENCIA A LA ABRASIÓN

Este tipo de chapa se utiliza en vehículos mineros pesados (incluidos camiones) y en instalaciones de movimiento de minerales. Se trata en general de chapa gruesa templada y revenida. Algunos de los productores clásicos son la sueca SSAB, en Oxelösund; Thyssen Krupp Stahl, en Duisburg, Alemania; y Ruukki, en Koverhar, Finlandia. Existen diversas calidades de chapa, de acuerdo al rango de dureza, resistencia a la tracción y soldabilidad. Por ejemplo, SSAB las comercializa bajo la marca Hardox. Un ensayo típico para estas chapas es el de resistencia a los golpes. En el ensayo desarrollado por SSAB se deja caer un peso de 300 kg desde una altura de 2,85 m sobre una chapa montada en forma rígida . A título de ejemplo, se presenta en el Cuadro 1 la composición química y propiedades del acero Hardox 600, recomendado para revestimientos, cortadoras, alimentadores, chutes, fragmentadoras, martillos, cuchillas, etcétera.

BOLAS PARA MOLINOSLos molinos llamados autógenos, donde el material a moler se introduce en un tambor giratorio junto con bolas de metal, es muy utilizado en la industria del cemento y en minería. En la primera mencionada, el clinker producido en las plantas de cemento se muele en seco; en este caso, las bolas son de fundición blanca con el 15% de cromo. En América Latina las produce por ejemplo Magotteaux Brasil Ltda., en Contagem, Brasil y Proacer S.A, en Santiago, Chile. En cambio, en la industria minera, la molienda se realiza generalmente en húmedo y para este uso son competitivas las bolas de acero. Se trata generalmente de aceros de alto carbono con adición de cromo. Pueden producirse fundidas, como se hace en las fundiciones de Mepsa, Callao, Perú y de Proacer de Chile o forjadas convencionalmente como en Forjas Brasileiras o por el proceso denominado de cross rolling, como en Molycop de Talcahuano, Chile y Lima, Perú, a partir de barras laminadas. Dos proveedores tradicionales de barras laminadas para bolas de molino son la Compañía Siderúrgica Huachipato, del grupo CAP y SIDERPERÚ, del grupo Gerdau. También se producen estas barras en Gerdau Divinópolis, Gerdau Cosigua y Corporación Aceros Arequipa. La producción de las barras se hace con las herramientas tradicionales: fusión del acero en convertidores al oxígeno o en hornos eléctricos; puesta en composición química y temperatura en hornos cuchara, colado en continuo de palanquillas o tochos y laminación de barras. En las barras de grandes dimensiones es crítico el contenido de hidrógeno, que de ser elevado, puede dar lugar al agrietamiento en el corte con cizalla de las barras y a la fractura temprana de las bolas. También es importante tener una estructura adecuada en el centro de las barras, que es donde el hidrógeno se va a encontrar en mayor cantidad. Contar con un equipo de desgasificación en vacío permite evitar los tratamientos de enfriamiento lento de tochos,

palanquillas o barras, que cuando las producciones son grandes cantidades implican un problema logístico complicado . También es útil poder recurrir al agitado electromagnético en el molde, evitando la necesidad de colar con sobrecalentamiento muy bajo para mejorar la estructura central. En la producción de bolas a partir de barras, estas se calientan en un horno tradicional de combustión o mediante inducción electromagnética. Luego son procesadas en una caja de laminación y templadas y autorrevenidas en línea.

PERNOS DE FORTIFICACIÓNLos pernos de fortificación encuentran su aplicación en la minería subterránea, como método para asegurar los techos y en métodos de explotación, tales como el de cámaras y pilares. Inicialmente el soporte era externo, con postes de madera.

En 1927 en una mina metalífera de los EE. UU. Se comenzó a usar un sistema de perno con ranura y cuña que fue el primero en utilizar las tensiones internas de la roca para asegurarla [10]. Luego,en 1943, el ingeniero William Weigel propuso los conceptos básicos del uso de pernos de fortificación:

• soportar la roca debilitada por debajo de la línea de arco natural;

• unir mediante los pernos los estratos débiles y delgados para crear un estrato de mayor espesor y más fuerte;

• usar los pernos en forma temprana en el ciclo minero. La Oficina de Minas de los EE. UU. recomendó su uso en 1947, para reducir el número de accidentes por caída de bóveda. En 1952 el consumo anual era de 25 millones de pernos.

En 1980 había superado los 100 millones. Más allá de las regulaciones, los pernos de fortificación ofrecían otras ventajas que justificaban su amplia utilización:

• requerimientos de almacenamiento y manipulación de materiales reducidos;

• menor tamaño de la abertura necesaria para obtener la misma altura;

• prevención de cualquier deformación apreciable de la bóveda, por instalación rápida una vez que se excavó la abertura;

• mejora de la ventilación al disminuir la resistencia al aire por la eliminación de los postes, cabios, etcétera. Por eso su uso se ha extendido de la minería subterránea del carbón a la minería Figura 5 Cálculo de la distribución de martensita en bolas de 3 pulgadas. Izquierda al finalizar el temple; derecha: al finalizar la igualación de temperaturas [8] 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 0,2 0,4 0,6 0,8 a) 1,0 Radio (cm) Fracción de martensita 0,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 0,2 0,4 0,6 0,8 b) 1,0 Radio (cm) Fracción de martensita Estrato débil Túnel Túnel Túnel t S Efecto de suspensión Estrato estable Efecto de construcción de viga Efecto de modulación Estrato en bloques Figura 6 Efectos responsables por el funcionamiento de los pernos. Arriba: suspensión; centro: construcción de vigas; abajo: modulación t: espesor del estrato débil; S: distancia entre pernos. 46 actualización tecnológica Figura 9 Barra helicoidal de Aceros Arequipa [13] Pernos de varilla corrugada (Cabeza forjada y Roscados) Varilla con cabeza forjada Varilla roscada n° 5 (15 mm), n° 6 (20 mm), n° 7 (22 mm) y n° 8 (25 mm) longitud del perno longitud del perno longitud de rosca según lo especificado 3¾” (95 mm) mín 12” (305 mm) máx. de ± ¼” (6 mm) hasta 10’ (3 m) de ± ½” (13 mm) a más de 10’ (3 m) de ± ¼” (6 mm) hasta 10’ (3 m) de ± ½” (13 mm) a más de 10’ (3 m) extremo romo o recortado disponible extremo romo o recortado disponible longitud según lo especificado longitud según lo especificado a cielo abierto, la minería de rocas duras, la excavación de túneles y la ingeniería civil.

Aceros Arequipa ha desarrollado también un sistema de fijación de rocas por fricción, que se utiliza para labores temporales en mina. Está constituido por una planchuela de sujeción y un tubo de acero abierto longitudinalmente y aguzado en un extremo para facilitar su inserción en la roca; en el extremo opuesto lleva un Figura 10 Izquierda: superficie de fractura mostrando en el origen de la fractura tres regiones decoloradas, semicirculares, superpuestas (flechas); derecha: superficie de fractura mostrando en el origen de la fractura numerosas regiones decoloradas semicirculares superpuestas (entre flechas) Figura 11 Perno expuesto en la cara de avance de una cámara minera, sometido a esfuerzos de corte y desviado de su posición original. Flechas gruesas: dirección de los posibles movimientos de corte en la roca [18] Cuadro 2 Materiales y propiedades mecánicas de los componentes del sistema Saferock Cuadro 3 Material y propiedades mecánicas de las barras helicoidales de Aceros Arequipa [13] Elemento Material Resistencia Límite Alargamiento a la tracción de fluencia (%) (MPa) (MPa) Perno Acero A440-280 440 280 16 Planchuela Acero A270ES 410-510 270 20 Tuerca Fundición 457 320 nodular ASTM A536 Producto Barra helicoidal BAHE A615-G75 Límite de fluencia (kg/mm2 ) 516 Resistencia a la tracción (kg/mm2 ) 689 Alargamiento en 200 mm de longitud (mínimo) 7 Traza original de la perforación 48 actualización tecnológica anillo de alambrón soldado para facilitar el posicionamiento de la planchuela. El conjunto se comercializa bajo el nombre de Splitbolt. Se hace una perforación en la roca con un diámetro inferior al del tubo; por percusión con máquina perforadora se introduce el conjunto. La abertura expuesta se va cerrando progresivamente al ingresar en la roca, produciendo fuerzas radiales a lo largo del tubo, que proporcionan la fijación a la roca (Figura 12).

MALLAS DE ALAMBREDesde la década del ’50 se viene utilizando en minería como soporte del terreno la malla de alambre. Esto incluye alambres soldados, metal desplegado y alambres tejidos. Los alambres usados en la manufactura de estos productos pueden variar ampliamente en su composición química, sus propiedades físicas y mecánicas y el uso o no de revestimientos, como el galvanizado. Respecto a su comportamiento en uso, hay un importante número de estudios experimentales que se han hecho en diversos países con técnicas variadas .En la Figura 13 se presenta un equipo para ensayos estáticos utilizado recientemente por la Escuela de Minas de Australia Occidental (WASM, por sus iniciales en inglés. Además de los estudios experimentales se realizan modelizaciones. En una de ellas, la base del método es satisfacer el equilibrio de fuerzas y momentos y la compatibilidad de los desplazamientos en cada intersección de alambre longitudinal y transversal en la malla. Se asume que la malla está restringida en un nú- mero de intersecciones, que representan placas y pernos y está sujeta o a fuerzas definidas o cargas de

desplazamiento en un número variable de intersecciones (representando la carga de las rocas). En la Figura 14 se presenta el resultado de la modelización para dos arreglos de restricciones rígidas .

LOS ACEROS APLICACIONES DE RAEX® Y OPTIM® EN MINERÍALos aceros Raex y Optim fabricados por Ruukki son muy valorados por los fabricantes de equipos de minería en todo el mundo. Nuestros aceros especiales pueden emplearse en todo el proceso de la actividad minera, desde maquinaria de trituración y cribado hasta vehículos de minería especializados. Los usuarios finales valoran las características de alta eficiencia, durabilidad y rentabilidad de los equipos de minería fabricados con aceros especiales de Ruukki.

ACERO RESISTENTE AL DESGASTE RAEX®El acero resistente al desgaste Raex® se diseña especialmente para las condiciones de trabajo más extremas, por ejemplo, aquellas en las que el acero se expone a un elevado desgaste por abrasión y a una alta presión superficial. Las propiedades de resistencia al desgaste de Raex proporcionan una vida útil más prolongada para los componentes y la maquinaria.

CONFORMADO El acero Raex ofrece la solución más adecuada cuando los componentes de las aplicaciones deben fabricarse mediante plegado para evitar soldaduras. También se reducen al mínimo los costes y los plazos de producción, a la vez que se facilita el trabajo de montaje. La resistencia del material Raex requiere el uso de máquinas que proporcionen un plegado rígido y potente o máquinas de plegado en rodillos. Ruukki dispone de estos recursos.

PERFORACIÓN El acero Raex® puede perforarse con brocas HSS (Raex 400-450) o HSS de aleación de cobalto (Raex 500). La capacidad de perforar material resistente al desgaste es muy importante cuando

se requiere realizar un intercambio rápido de piezas de repuesto. Esta capacidad contribuye también a conseguir tiempos de inactividad reducidos y programas de producción flexibles. Además, se eliminan las zonas afectadas por calor y los componentes pueden fijarse más rápidamente con pernos.

SOLDADURA Y OXICORTE La selección exacta del método de fabricación, sus parámetros y la aleación precisa permiten soldar los aceros Raex de forma sencilla para obtener propiedades mecánicas excelentes con todos los procedimientos de soldadura habituales. Los espesores elevados suelen requerir una selección cuidadosa del diseño del trabajo y de los parámetros de soldadura. El material de relleno y los parámetros de soldadura afectan a la temperatura de precalentamiento requerida. Los aceros templados al carbono Raex son adecuados para soldadura de espárragos por arco y facilitan el montaje de chapas de revestimiento. Los pernos soldados en la parte posterior de la chapa de revestimiento aseguran la rápida sustitución y la fijación segura de la estructura de soporte.

BIBLIOGRAFÍA http://www.construccionenacero.com/Boletin%20Tecnico/3_Q_2012/Productos%20de%20acero%20para%20la%20miner%EDa.pdf