aplicaciones generales del acero

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República Bolivariana de Venezuela Ministerio Del Poder Popular Para La Defensa Universidad Nacional Experimental Politécnica De La Fuerza Armada Bolivariana. Núcleo Anzoátegui- San Tome. Profesor: Bachilleres: Rosangela Alcantara Butto Marielvys C.I: 24.22806 Ramos Jorge C.I: 25.358.78

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Page 1: Aplicaciones Generales Del Acero

República Bolivariana de Venezuela

Ministerio Del Poder Popular Para La Defensa

Universidad Nacional Experimental Politécnica

De La Fuerza Armada Bolivariana.

Núcleo Anzoátegui- San Tome.

Profesor: Bachilleres:

Rosangela Alcantara Butto Marielvys C.I: 24.22806

Ramos Jorge C.I: 25.358.78

Sección: Pino Moisés C.I 24.577.050

D-01 Ing. Mecánica Prado Elisanny C.I: 24.492.527

Velásquez María C.I 24.846.742

Page 2: Aplicaciones Generales Del Acero

San Tomé, 30 de Octubre de 2013.

INTRODUCCIÓN.

Nuestra investigación trata sobre el acero, desde cómo lo podemos obtener, hasta como tenemos que utilizarlo ya que este material es usado en la construcción y no se encuentra en la naturaleza en estado puro por lo que para su empleo hay que someterlos a una serie de operaciones metalúrgicas cuyo fin es separar el metal de las impurezas u otros minerales que lo acompañen.

El acero como material indispensable de refuerzo en las construcciones es básicamente una aleación o combinación de hierro y carbono, este 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 férricas.

Page 3: Aplicaciones Generales Del Acero

EL ACERO:

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 0,03% y el 1,76% en peso de su composición, dependiendo del grado. Si la aleación posee una concentración de carbono mayor al 2,0% se producen fundiciones que en oposición al acero, son mucho más frágiles y no es posible forjarlas sino que deben ser moldeadas.

FABRICACIÓN DEL ACERO:

El acero se obtiene a partir de dos materias primas fundamentales: el arrabio obtenido en horno alto y la chatarra.

El acero se fabrica partiendo de la fundición o hierro colado, este es muy impuro, pues contiene excesiva cantidad de carbono, silicio, fósforo y azufre, elementos que perjudican considerablemente la resistencia del acero y reducen el campo de sus aplicaciones.

La metalurgia secundaria que es el método actual de fabricación, se lleva a cabo en equipos diversos, tales como cucharas, convertidores u hornos especiales.

La fabricación del acero en un horno eléctrico se basa en la fusión de las chatarras por medio de una corriente eléctrica, y al afino posterior del baño fundido. Y a partir de arrabio se utiliza el convertidor con oxígeno.

PROCESO DE FABRICACIÓN:

1. Preparación de chatarra

La chatarra es introducida en una gran prensa, que permite ir fragmentando a una adecuada y separar magnéticamente, los productos no ferrosos. Posteriormente, con ayuda de un electroimán, se separa una cesta con chatarra, que alimentara el horno eléctrico de la acería.

2. Horno eléctrico.

Una vez que el horno completa su carga de chatarra, se cierra y se inicia el proceso de fusión mediante la energía liberada por un arco eléctrico entre 3 electrodos de grafito.

Page 4: Aplicaciones Generales Del Acero

Entre aproximadamente 1 hora , 60 toneladas de acero líquido a unos 1700ºC, variados a un recipiente llamado “cuchara “ posteriormente, el acero inicia un proceso de refinación en la misma cuchara, donde termina de ajustarse la composición química .

3. Colada continua

La cuchara con el acero líquido es trasladada a la etapa de colada continua. Aquí comienza el proceso de solidificación, vaciando todo el acero líquido a una certeza o distribuidor, que permite alimentar a varias lingoteras metílicas refrigeradas con agua. Medida a que el acero pasa por las lingoteras, se va solidificando hasta formar un hilo continúo de acero ya sólido, que da lugar a la palanquilla.

4. Recalentamiento de la palanquilla:

La palanquilla que va saliendo, se va enfriando. Para poder procesarla, se vuelve a recalentar a 8na temperatura uniforme de 1200ºC en un horno horizontal. A esta temperatura el acero se comporta en forma plástica, facilitando su deformación en la laminación.

5. Laminación de producto en barras:

La palanquilla alimenta un tren de laminación donde se va reduciendo su sección en forma secuencial hasta alcanzar la forma del producto final. Las barras rectas que emergen del laminador, son depositadas en unas “parrilla o techo de enfriamiento”, donde terminan por enfriarse en forma rectilínea y homogéneamente. La barras son controlada a 12m de largo, para luego formar paquetes de 1000 o 2000kg.

6. Laminación de producto en rollo:

La palanquilla alimenta un tren de alimentación, hasta alcanzar la forma del producto final. La barra que emerge, sale a una velocidad de 100m/s para luego alimentar un equipo de espiras, desde donde se trasladaron y enfrían las espiras, generar < un rollo de 1500kg

Page 5: Aplicaciones Generales Del Acero

Mejora de las propiedades del acero a través del tratamiento térmico

Las propiedades mecánicas de las aleaciones de un mismo metal, y en particular de los aceros, residen en la composición química de la aleación que los forman y el tipo de tratamiento térmico a los que se les somete. Los tratamientos térmicos modifican la estructura cristalina que forman a los aceros sin variar la composición química de los mismos.

Esta propiedad de tener diferentes estructuras de grano con la misma composición química se llama polimorfismo y es la que justifica los tratamientos térmicos. Técnicamente el polimorfismo es la capacidad de algunos materiales de presentar distintas estructuras cristalinas, con una única composición química, el diamante y el grafito son polimorfismos del carbono. La α-ferrita, la austenita y la δ-ferrita son polimorfismos del hierro. Esta propiedad en un elemento químico puro se denomina alotropía.

Por lo tanto las diferentes estructuras de grano pueden ser modificadas, obteniendo así aceros con nuevas propiedades mecánicas, pero siempre manteniendo la composición química. Estas propiedades varían de acuerdo al tratamiento que se le dé al acero dependiendo de la temperatura hasta la cual se lo caliente y de cómo se enfría el mismo. La forma que tendrá el grano y los microconstituyentes que compondrán al acero, sabiendo la composición química del mismo (esto es porcentaje de Carbono y Hierro (Fe3)) y la temperatura a la que se encuentra, se puede ver en el Diagrama Hierro Carbono.

A continuación se adjunta a modo de ejemplo una figura que muestra como varía el grano a medida que el acero es calentado y luego enfriado. Los micro constituyentes a los que antes se hizo referencia en este caso son la Perlita, la Austenita y la Ferrita.

En la figura que se adjunta a continuación se puede ver con mayor claridad como varía el grano del latón de acuerdo a la variación de temperatura en un tratamiento térmico.

Propiedades mecánicas del acero

El acero es una aleación de hierro y carbono que contiene otros elementos de aleación, los cuales le confieren propiedades mecánicas específicas para su utilización en la industria metalmecánica.

Los otros principales elementos de composición son el cromo, tungsteno, manganeso, níquel, vanadio, cobalto, molibdeno, cobre, azufre y fósforo. A estos elementos químicos que forman parte del acero se les llama componentes, y a las distintas estructuras cristalinas o combinación de ellas constituyentes.

Los elementos constituyentes, según su porcentaje, ofrecen características específicas para determinadas aplicaciones, como herramientas, cuchillas, soportes, etcétera. La diferencia entre los diversos aceros, tal como se ha dicho depende tanto de la composición química de la aleación de los mismos, como del tipo de tratamiento térmico.

Page 6: Aplicaciones Generales Del Acero

TIPOS DE ACERO Y SUS APLICACIONES:

1. Acero Corten: El Acero Corten es un Acero común al que no le afecta la corrosión

Es una aleación de Acero con níquel, cromo, cobre y fósforo que, tras un proceso de humectación y secado alternativos forma una delgadísima película de óxido de apariencia rojizo-púrpura.

Se utiliza en la Industria cementera, silos, tolvas, cribadoras, chimeneas, tuberías, lavaderos de carbón, depósitos de agua, petróleo, fuel-oil, etc. Construcciones metálicas, puentes, estructuras, fachadas de edificios, puertas metálicas, hormigoneras, grúas, palas excavadoras. Vagones ferrocarril, chasis de camiones, basculantes, cisternas, semirremolques.

2. Acero Calmado: El Acero Calmado o Reposado es aquel que ha sido desoxidado por completo previamente a la colada, por medio de la adición de metales. Mediante este procedimiento se consiguen piezas perfectas pues no produce gases durante la solidificación, evitando las sopladuras.

El acero calmado se emplea generalmente para piezas solicitadas dinámicamente, p. ejemplo, en la construcción de maquinaria o para piezas que deben ser sometidas a fuertes conformaciones o para mecanizado con arranque de viruta.

3. Acero Corrugado: Barra de Acero cuya superficie presenta resaltos o corrugas que mejoran la adherencia con el hormigón, y se utilizan en estructuras de hormigón armado.

4. Acero Galvanizado: El Acero Galvanizado por inmersión en caliente es un producto que combina las características de resistencia mecánica del Acero y la resistencia a la corrosión generada por el Cinc.

Propiedades del Acero Galvanizado:

Resistencia a la abrasión Resistencia a la corrosión

El acero galvanizado se utiliza para la Edificación, Instalaciones Industriales, Grandes Estructuras, Automoción, Armaduras galvanizadas para hormigón, Agricultura y Ganadería, Equipamientos de Carreteras, Elementos de unión, Mobiliario Urbano, estructuras para el deporte y tiempo libre, Electricidad y comunicaciones, Transporte.

5. Acero Inoxidable: Se denomina Acero Inoxidable a cualquier tipo de Acero aleado cuyo peso contenga como mínimo 10,50 % de Cromo, pero no más de 1,20 % de Carbono, con cualquier otro elemento de aleación o sin él.

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Contiene cromo, níquel y otros elementos de aleación, que lo mantienen brillantes y resistente a la corrosión a pesar de la acción de la humedad o de ácidos y gases.

Los aceros inoxidables se utilizan principalmente en cuatro tipos de mercados:

Electrodomésticos: grandes electrodomésticos y pequeños aparatos para el hogar. Automoción: especialmente tubos de escape. Construcción: edificios y mobiliario urbano (fachadas y material). Industria: alimentación, productos químicos y petróleo.

Su resistencia a la corrosión, sus propiedades higiénicas y sus propiedades estéticas hacen del acero inoxidable un material muy atractivo para satisfacer diversos tipos de demandas, como lo es la industria médica.

6. Acero Laminado: una barra de acero sometida a tracción, con los esfuerzos se deforma aumentando su longitud. Si se quita la tensión, la barra de acero recupera su posición inicial y su longitud primera, sin sufrir deformaciones remanentes.

Todo esto dentro de ciertos márgenes, es decir dentro de cierto límite al que denominamos Límite Elástico.

7. Acero al Carbono: Acero constituido por un mínimo no especificado de elementos de aleación; el aumento de la proporción de carbono reduce su ductilidad y soldabilidad aunque aumenta su resistencia.

8. Acero Aleado: Acero que en su constitución posee el agregado de varios elementos que sirven para mejorar sus propiedades físicas, mecánicas o químicas especiales.

Los elementos que se pueden agregar son: carbono, cromo, molibdeno, o níquel (en cantidades que exceden el mínimo establecido).

9. Acero Dulce o Acero Suave: Tipo de acero cuyos niveles de carbono se sitúan entre el 0,15% y el 0,25%; es casi hierro puro, de gran ductilidad y resistencia a la corrosión.

10. Acero Efervescente: Acero que no ha sido desoxidado por completo antes de ser vertido en moldes; contiene muchas sopladuras pero no aparecen grietas.

El acero efervescente se emplea para grandes requisitos superficiales; suele usarse en perfiles, chapas finas y alambres.

11. Acero Estirado en frío: Acero sometido a un tratamiento especial mediante el cual se ha mejorado su límite elástico.

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12. Acero Estructural: Acero laminado en caliente y moldeado en frío; se lo usa como elemento portante.

13. Acero Intemperizado: Acero de gran resistencia que desarrolla una capa de óxido sobre sus superficies cuando se lo expone a las lluvias y a la humedad; tiene la ventaja de adherirse al elemento metálico principal protegiéndolo de la posterior corrosión.

14. Acero Negro: Es un acero con un contenido bajo de carbono, y sin ningún tratamiento superficial adicional. Debido a eso, el proceso de fabricación final y la ausencia de tratamiento hacen que se oscurezca la superficie, por la fina capa de carbono que suele quedar encima.

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CONCLUSIÓN.

El acero en sus distintas clases está presente de forma abrumadora en nuestra vida cotidiana en forma de herramientas, utensilios, equipos mecánicos y formando parte de electrodomésticos y maquinaria en general así como en las estructuras de las viviendas que habitamos y en la gran mayoría de los edificios modernos. En este contexto existe la versión moderna de perfiles de acero denominada Metalcón.

El Acero también es muy usado en automóviles y maquinaria agraria, aparte de para actividades ferroviarias. También cabe decir de la industria fabricante de armamento, especialmente la dedicada a construir armamento pesado, vehículos blindados y acorazados

Por otra parte la fabricación del acero dan como resultado una serie de productos como: barras, barras para hormigón. Estas barras son con acero limpio, obtenido a partir del mineral de hierro, permitiendo satisfacer así las exigencias de ductilidad en obras proyectadas para zonas de alta sismicidad. Son producidas con nervadura llamada resalte lo que aumenta la adherencia entre el acero y el concreto.