INDICE

INTRODUCCION.

HIERRO GRIS..

HIERRO BLANCO..

HIERRO FUNDIDO.

HORNO DE CUBILOTE.

ALTO HORNO.

ACERO.

CLASIFICACION DEL ACERO

TIPOS DE ACEROS..

HORNO DE ARCO ELECTRICO

HORNOS BESSEMER.

HORNO DE REFINACIN..

HORNO DE INDUCCIN

HORNO DE AIRE O CRISOL.

HORNO BASICO DE OXIGENO (BOF)

HORNO ELECTRICO.

CONCLUSION.

BIBLIOGRAFIA

INTRODUCCION

El diagrama general de la fusin primaria del hierro integra a la mayora de las actividades que se desarrollan en el proceso productivo. No se debe olvidar que los diagramas de flujo son una de las herramientas ms utilizadas por los ingenieros industriales y que de manera automtica los deben utilizar o elaborar.

El 90% de todos los metales fabricados a escala mundial son de hierro y acero. Los procesos para la obtencin de hierro fueron conocidos desde el ao 1200 ac.

Los principales minerales de los que se extrae el hierro son:

Hematita (merma roja)

70% de hierro

Magnetita (merma negra)

72.4% de hierro

Siderita (merma caf pobre)

48.3% de hierro

Limonita (merma caf)

60-65% de hierro

La mema caf es la mejor para la produccin de hierro, existen grandes yacimientos de este mineral en Estados Unidos y en Suecia. En todo el mundo se pueden encontrar grandes cantidades de pirita, pero no es utilizable por su gran contenido de azufre.

Para la produccin de hierro y acero son necesarios cuatro elementos fundamentales:

Mineral de hierro

Coque

Piedra caliza

Aire

Los tres primeros se extraen de minas y son transportados y prepararlos antes de que se introduzcan al sistema en el que se producir el arrabio.

El arrabio es un hierro de poca calidad, su contenido de carbn no est controlado y la cantidad de azufre rebasa los mnimos permitidos en los hierros comerciales. Sin embargo es el producto de un proceso conocido como la fusin primaria del hierro y del cual todos los hierros y aceros comerciales proceden.

A la caliza, el coque y el mineral de hierro se les prepara antes de introducirse al alto horno para que tengan la calidad, el tamao y la temperatura adecuada, esto se logra por medio del lavado, triturado y cribado de los tres materiales.

HIERRO GRIS

El hierro gris es uno de los materiales ferrosos ms

empleados y su nombre se debe a la apariencia de su

superficie al romperse. Esta aleacin ferrosa contiene

en general ms de 2% de carbono y ms de 1%

de silicio, adems de manganeso, fsforo y azufre. Una

caracterstica distintiva del hierro gris es que el carbono

se encuentra en general como grafito, adoptando

formas irregulares descritas como hojuelas. Este

grafito es el que da la coloracin gris a las superficies de ruptura de las piezas

elaboradas con este material.

Es una aleacin verstil de bajo costo con una larga historia y con muchas

aplicaciones para la fabricacin. El alto contenido de carbono en el hierro gris le da

una apariencia opaca, de color gris con baja reflectividad. Los usos ms comunes

del hierro fundido gris son para las tuberas, los utensilios de cocina y las piezas

de automviles.

Para explicar el hierro fundido gris es necesario entender que el carburo de hierro

es bsicamente una fase meta estable y que con un enfriamiento anormalmente

lento (o en presencia de ciertos aleantes como el silicio) se cristalizar el grafito

(carbono puro) y el hierro (figura 4). Adems, si se calienta el carburo de hierro por

un periodo prolongado se descompondr de acuerdo a la reaccin siguiente:

Carburo de hierro Hierro + C (grafito)

Los principales elementos de aleacin son carbono y silicio. El alto contenido de

carbono incrementa la cantidad de grafito o de Fe3C e incrementando el contenido

de carbono y silicio incrementa el potencial de grafitizacin y fluidez del hierro

fundido, sin embargo su resistencia se ve afectada, ya que se promueve la

formacin de ferrita y el engrosamiento de la perlita.

Una caracterstica distintiva del hierro gris es que el carbono se encuentra en

general en forma de grafito adoptando formas irregulares descritas como

hojuelas, este grafito es el que da la tpica coloracin gris a las superficies de

fractura en las piezas elaboradas con esta aleacin. Las propiedades fsicas y en

particular las mecnicas varan dentro de amplios intervalos respondiendo a

factores como la composicin qumica, rapidez de enfriamiento despus del

vaciado, tamao y espesor de las piezas, prctica de vaciado, tratamiento trmico

y parmetros micros estructurales como la naturaleza de la matriz y la forma y

tamao de las hojuelas de grafito. Las hojuelas adoptan diferentes patrones

irregulares o tipos.

Las propiedades mecnicas en general de las fundiciones grises son variables y

estn en funcin directa de la microestructura; por lo general poseen una

resistencia a la compresin de dos a tres veces mayor que su resistencia a la

tensin, siendo su ductilidad bastante pequea. Muchos de las grados de hierro

gris tienen mayor resistencia al corte torsional que algunos tipos de acero. Estas

caractersticas junto con una baja sensibilidad a la presencia de muescas

(concentradores de esfuerzo) hacen del hierro gris un material adecuado para

diversos tipos de flechas y ejes. La capacidad de amortiguacin del hierro gris es

una propiedad que no se mide muy a menudo, pero que vale la pena considerar,

ya que estas aleaciones tienen la habilidad de absorber la energa y por lo tanto

de detener la vibracin. Por ejemplo una barra de acero produce un sonido

metlico, un abarra de hierro fundido no lo produce. Esta caracterstica explica las

muchas armazones de mquinas que se hacen de hierro fundido gris. El hierro

gris es fcil de maquinar, debido a la presencia de carbono libre (grafito), pero no

es fcil de soldar. La soldadura puede hacerse pero requiere de una tcnica

especial y generalmente queda confinada a reparaciones.

Ventajas El alto contenido de carbono del hierro fundido gris hace que sea fcil de fundir, soldar y modelar utilizando procesos metalrgicos comunes. El hierro gris contiene copos de grafito que proporcionan un alto nivel de estabilidad y que minimizan la contraccin durante el proceso de fundicin. La metalurgia del hierro gris tambin lo hace resistente a la corrosin. La alta conductividad del hierro gris hace que sea ideal para los utensilios de cocina.

Desventajas La fuerza de tensin extremadamente baja del hierro fundido gris hace que sea una resistencia pobres para los choques en relacin con las variedades de aleacin de hierro ms novedosas y menos rgidas. La voladura del hierro gris puede debilitar la fundicin causando tensiones residuales. El hierro gris puede ser demasiado frgil para algunas aplicaciones, incluyendo los casos en que una pieza de fundicin debe ser especialmente fina o flexible.

Densidad La densidad del hierro gris lo hace excelente para algunas aplicaciones, pero inadecuado para otras. Por ejemplo, la alta densidad del hierro fundido gris es una excelente opcin para las tuberas, pero una bicicleta de hierro fundido sera demasiado pesada y demasiado rgida para poder tener una conduccin segura.

HIERRO BLANCO

Se les da este nombre por la apariencia que tiene el material fracturarse. Se forma

al enfriar rpidamente la fundicin de hierro desde el estado lquido, siguiendo el

diagrama hierro-cementita metaestable; durante el enfriamiento, la austenita

solidifica a partir de la aleacin fundida en forma de dendritas. A los 1148 C el

lquido alcanza la composicin eutctica (4.3%C)

y se solidifica como un eutctico de austenita y

cementita llamado ledeburita. Este eutctico

aparece en su mayor parte como cementita

blanca que rodea las dendritas de forma de

helecho.

La fundicin blanca se produce en el horno de cubilote, su composicin y rapidez

de solidificacin separa coladas que se transformarn con tratamiento trmico en

hierro maleable. La fundicin blanca tambin se utiliza en aplicaciones donde se

necesita buena resistencia al desgaste tal como en las trituradoras y en los

molinos de rodillos. Al enfriarse las fundiciones desde 1130 C hasta 727 C el

contenido de carbono de la austenita vara de 2 a 0.8%C al precipitarse cementita

secundaria que se forma sobre las partculas de cementita ya presentes, a los 727

C la austenita se transforma en perlita, el eutectoide de los aceros. La fundicin

blanca se utiliza en elementos de molienda por su gran resistencia al desgaste, el

enfriamiento rpido evita la grafitizacin de la cementita pero si se calienta de

nuevo la pieza colada a una temperatura de 870 C el grafito se forma lentamente

adoptando una forma caracterstica conocida como carbono de revenido,

resultando la fundicin maleable, debindose mencionar que un gran tonelaje de

hierro fundido blanco se emplea como materia prima para la manufactura de hierro

fundido maleable. La matriz de la fundicin puede ser ferrtica o perltica si la

aleacin se enfra ms rpidamente a partir de los 727 C al final del tratamiento

de maleabilizacin. Las fundiciones maleables se utilizan en la fabricacin de

partes de maquinaria agrcola, industrial y de transporte.

HIERRO FUNDIDO

La industria de la produccin de hierro fundido es una de las principales a nivel

internacional. Anualmente son producidas piezas que son ensambladas y

empleadas como componentes de equipos y maquinarias. La produccin de hierro

fundido es el triple al resto de las producciones de metales ferrosos y no ferrosos

juntos, superado solo por la produccin de acero laminado segn datos obtenidos.

Los hierros fundidos, como los aceros, son bsicamente aleaciones de hierro y

carbono. Con relacin al diagrama Fe-Fe3C, los hierros fundidos contienen ms

carbono que el necesario para saturar la austenita a la temperatura eutctica, por

tanto, contienen entre 2 y 6.7 % de carbono. Como el alto contenido de este

elemento tiende a hacer muy frgil al hierro fundido, la mayora de los tipos

manufacturados estn en el intervalo de 2.5 a 5 % de carbono, adems, contienen

silicio del 2 al 4%, manganeso hasta 1%, bajo azufre y bajo fsforo.

La ductilidad del hierro fundido es muy baja y no puede laminarse, estirarse o

trabajarse en fro o en caliente. Como la fundicin de piezas es el nico proceso

aplicable a estas aleaciones se conocen como hierros fundidos, fundiciones de

hierro o, hierros colados.

Aunque los hierros fundidos son frgiles y tienen menores propiedades de

resistencia que la mayora de los aceros, son baratos y pueden fundirse ms

fcilmente mostrando tambin las ventajas siguientes: Son ms fciles de

maquinar que los aceros. Se pueden fabricar piezas de diferente tamao y

complejidad. En su fabricacin no se necesitan equipos ni hornos muy costosos.

Absorben las vibraciones mecnicas y actan como auto lubricantes. Son

resistentes al choque trmico, a la corrosin y de buena resistencia al desgaste.

El mejor mtodo para clasificar el hierro fundido es de acuerdo con su estructura

metalogrfica, as, las variables a considerar y que dan lugar a los diferentes tipos

de hierros fundido son:

El contenido de carbono.

El contenido de elementos aleantes e impurezas.

La rapidez de enfriamiento, durante y despus de la solidificacin.

El tratamiento trmico posterior.

HORNO DE CUBILOTE

A pesar de que la primera patente de lo que se considera

el cubilote moderno cumpli en 1994 doscientos aos de

ser otorgada a John Wilkinson (Inglaterra), se puede decir

que el cubilote mantiene su diseo fundamental hasta

nuestros das. Naturalmente, ha sufrido variaciones

estructurales, se le han incorporado aditamentos, se han

rediseado algunas de sus partes, particularmente el

sistema de toberas, pero su concepcin inicial de horno

tubular, en posicin vertical, con la entrada de la carga

metlica por la parte superior y un contacto directo entre

el combustible slido y dicha carga metlica, se ha

mantenido inalterable.

Un cubilote es un horno vertical para refundir los lingotes de hierro que se

obtienen en los altos hornos, chatarra reutilizada, alimentadores y bebederos de

piezas fundidas anteriormente, principalmente se usa para fundir fundicin gris y

con la ayuda de metales aadidos al momento del sangrado denominados

inoculantes se puede obtener fundicin nodular, eventualmente se usa tambin

para aleaciones de cobre pero el uso no es muy difundido. Del material lquido

vaciado en moldes apropiados se podr fabricar directamente piezas

de maquinaria y objetos de hierro fundido. El cubilote es bsicamente un tubo

vertical que sirve de soporte al refractario que lo recubre interiormente. Se han

dado casos de cubilotes hechos hasta de cilindros vacos de aceite apilados uno

encima del otro y recubiertos de arcilla que sea refractaria, lgicamente los lotes

de produccin sern para uso eventual o en zonas aisladas. Comercialmente los

cubilotes oscilan entre los 450 mm (18") de dimetro interior con producciones de

algunos cientos de kilos hora de fundicin gris hasta unidades de ms de 2 m de

dimetro interno (80") con produccin de varias toneladas por hora.

Al cubilote lo rodea un anillo cerrado de mayor dimetro denominado caja de

viento donde se sopla aire externo con una cierta presin que estar en funcin

del dimetro y altura del cubilote llegando desde los 400 mm de columna de agua

de presin esttica hasta ms de 1200 mm de la misma. El cubilote consume en

trminos generales el mismo peso en aire que el del metal que logra fundir y la

relacin de metal a carbn que son cargados por la boca de carga

alternativamente puede oscilar entre una parte de carbn por seis de metal hasta

una de carbn por diez de metal, dependiendo de las caractersticas del carbn,

de las dimensiones del cubilote y del diseo de las toberas de soplado. Existen

cubilotes que aprovechan los gases de escape para precalentar el aire de soplado

y los resultados han sido variados desde unidades que logran gran eficiencia

trmica precalentando hasta los +525 C el aire de soplado hasta unidades cuyos

costos de operacin y mantenimiento del sistema de precalentamiento suben tanto

que hacen que el sistema no sea rentable.

est forrado interiormente de ladrillos refractarios y tiene dos aberturas opuestas

en la parte baja a las cuales se les da el nombre de boca de sangra y de

escoriado: por ellas sale el metal lquido fundido y por la otra la escoria de

fundicin que no es otra cosa que las cenizas de combustin, los xidos metlicos

no reducidos, las impurezas de la chatarra, el refractario consumido y cualquier

otro elemento diferente al metal deseado. Con la finalidad de darle mayor fluidez a

la escoria se carga junto con el carbn un porcentaje de alrededor de 6% de

piedra caliza en trozos que se fundir y dar facilidad a la descarga de la escoria

del horno.

En la parte alta tiene el cubilote otra abertura llamada boca de carga por la cual se

echa el metal que debe fundirse con el carbn que se cargaran junto con el

fundente en cargas alternadas sobre una cama de carbn incandescente que se

carga inicialmente al prender el cubilote sin ningn metal, una vez esta carga

denominada cama se encuentra totalmente encendida se inician las cargas

alternadas de metal y carbn/fundente, la altura de la cama debe de mantenerse a

lo largo de la fusin para asegurar una temperatura homognea en el metal

obtenido y el lograrlo es la parte ms compleja de la operacin del cubilote.

Adems de las aberturas indicadas, hay otros agujeros circulares o rectangulares

para que a travs de ellos entre el aire de soplado, en la actualidad el nmero de

toberas ser dependiente del dimetro del cubilote y su rea es usualmente

proporcional al rea interna del mismo. Hay numerosas disposiciones de las

mismas en una o dos capas, con funcionamiento alternante para prevenir la

obturacin de las mismas y an las hay fabricadas de bronce con refrigeracin

interna para producir un soplado que penetre ms al centro del cubilote a fin de

que arda el combustible ms eficientemente.

El cubilote an en la actualidad sigue siendo el horno de fundicin para metal

ferroso de uso ms extendido en el mundo teniendo solo como limitante el que no

llega a fundir aceros por la ganancia de carbono que se produce dentro del

cubilote an cargando solo chatarra de acero. Se usa tambin como elemento

primario de fusin para trabajar en forma "duplex" con hornos elctricos de

induccin o arco en donde se hace la reduccin del carbono y ajuste metalrgico.

ALTO HORNO

Es la instalacin industrial dnde se transforma o trabaja el mineral de hierro. Un

alto horno tpico est formado por una cpsula cilndrica de acero de unos 30 m.

de alto, forrada con un material no metlico y resistente al calor, como ladrillos

refractarios. El dimetro de la cpsula disminuye hacia arriba y hacia abajo, y es

mximo en un punto situado aproximadamente a una cuarta parte de su altura

total. La parte inferior del horno est dotada de varias aberturas tubulares

llamadas toberas, por donde se fuerza el paso del aire que enciende el coque.

Cerca del fondo se encuentra un orificio por el que fluye el arrabio cuando se

sangra (o vaca) el alto horno. Encima de ese orificio, pero debajo de las toberas,

hay otro agujero para retirar la escoria. La parte superior del horno contiene

respiraderos para los gases de escape, y un par de tolvas redondas, cerradas

por vlvulas en forma de campana, por las que se introduce el mineral de hierro, el

coque y la caliza.

ACERO

El trmino acero sirve comnmente para denominar, en ingeniera metalrgica, a una mezcla de hierro con una cantidad de carbono variable entre el 0,03 % y el 2,14 % en masa de su composicin, dependiendo del grado. Si la aleacin posee una concentracin de carbono mayor al 2,14 % se producen fundiciones que, en oposicin al acero, son mucho ms frgiles y no es posible forjarlas sino que deben ser moldeadas.

Ya que el acero es bsicamente hierro altamente refinado (ms de un 98%), su fabricacin comienza con la reduccin de hierro (produccin de arrabio) el cual se convierte ms tarde en acero.

CLASIFICACIN DEL ACERO

Los diferentes tipos de acero se clasifican de acuerdo a los elementos de aleacin que producen distintos efectos en el Acero:

Aceros al carbono

Ms del 90% de todos los aceros son aceros al carbono. Estos aceros contienen diversas cantidades de carbono y menos del 1,65% de manganeso, el 0,60% de silicio y el 0,60% de cobre. Entre los productos fabricados con aceros al carbono

figuran mquinas, carroceras de automvil, la mayor parte de las estructuras de construccin de acero, cascos de buques, somieres y horquillas.

Aceros aleados

Estos aceros contienen un proporcin determinada de vanadio, molibdeno y otros elementos, adems de cantidades mayores de manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono normales. Estos aceros de aleacin se pueden subclasificar en :

Estructurales Son aquellos aceros que se emplean para diversas partes de mquinas, tales como engranajes, ejes y palancas. Adems se utilizan en las estructuras de edificios, construccin de chasis de automviles, puentes, barcos y semejantes. El contenido de la aleacin vara desde 0,25% a un 6%.

Para Herramientas Aceros de alta calidad que se emplean en herramientas para cortar y modelar metales y no-metales. Por lo tanto, son materiales empleados para cortar y construir herramientas tales como taladros, escariadores, fresas, terrajas y machos de roscar.

Especiales Los Aceros de Aleacin especiales son los aceros inoxidables y aquellos con un contenido de cromo generalmente superior al 12%. Estos aceros de gran dureza y alta resistencia a las altas temperaturas y a la corrosin, se emplean en turbinas de vapor, engranajes, ejes y rodamientos.

Aceros de baja aleacin ultrarresistentes

Esta familia es la ms reciente de las cuatro grandes clases de acero. Los aceros de baja aleacin son ms baratos que los aceros aleados convencionales ya que contienen cantidades menores de los costosos elementos de aleacin. Sin embargo, reciben un tratamiento especial que les da una resistencia mucho mayor que la del acero al carbono. Por ejemplo, los vagones de mercancas fabricados con aceros de baja aleacin pueden transportar cargas ms grandes porque sus paredes son ms delgadas que lo que sera necesario en caso de emplear acero al carbono. Adems, como los vagones de acero de baja aleacin pesan menos, las cargas pueden ser ms pesadas. En la actualidad se construyen muchos edificios con estructuras de aceros de baja aleacin. Las vigas pueden ser ms delgadas sin disminuir su resistencia, logrando un mayor espacio interior en los edificios.

Aceros inoxidables Los aceros inoxidables contienen cromo, nquel y otros elementos de aleacin,

que los mantienen brillantes y resistentes a la herrumbre y oxidacin a pesar de la accin de la humedad o de cidos y gases corrosivos. Algunos aceros inoxidables son muy duros; otros son muy resistentes y mantienen esa resistencia durante largos periodos a temperaturas extremas.. El acero inoxidable se utiliza para las tuberas y tanques de refineras de petrleo o plantas qumicas, para los fuselajes de los aviones o para cpsulas espaciales.

TIPOS DE ACERO

1. Acero Corten: El Acero Corten es un Acero comn al que no le afecta la corrosin. Es una aleacin de Acero con nquel, cromo, cobre y fsforo que, tras un proceso de humectacin y secado alternativos forma una delgadsima pelcula de xido de apariencia rojizo-prpura.

2. Acero Calmado: El Acero Calmado o Reposado es aquel que ha sido

desoxidado por completo previamente a la colada, por medio de la adicin de

metales. Mediante este procedimiento se consiguen piezas perfectas pues no

produce gases durante la solidificacin, evitando las sopladuras.

3. Acero Corrugado: Barra de Acero cuya superficie presenta

resaltos o corrugas que mejoran la adherencia con el

hormign, que forman estructuras de hormign armado.

4. Acero Galvanizado: El Acero Galvanizado por inmersin en caliente es un

producto que combina las caractersticas de resistencia mecnica del Acero y la

resistencia a la corrosin generada por el Cinc.

5.Acero Inoxidable: Se denomina Acero Inoxidable a cualquier tipo de Acero

aleado cuyo peso contenga como mnimo 10,50 % de Cromo, pero no ms de

1,20 % de Carbono, con cualquier otro elemento de aleacin o sin l.

6. Acero Laminado: una barra de acero sometida a traccin, con los esfuerzos se deforma aumentando su longitud. Si se quita la tensin, la barra de acero

recupera su posicin inicial y su longitud primera, sin sufrir deformaciones remanentes.

7. Acero al Carbono: Acero constituido por un mnimo

no especificado de elementos de aleacin; el aumento

de la proporcin de carbono reduce su ductilidad y

soldabilidad aunque aumenta su resistencia.

8. Acero Aleado: Acero que en su constitucin posee el agregado

de varios elementos que sirven para mejorar sus propiedades

fsicas, mecnicas o qumicas especiales.

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

9. Acero Dulce o Acero Suave: Tipo de acero cuyos

niveles de carbono se sitan entre el 0,15% y el 0,25%; es

casi hierro puro, de gran ductilidad y resistencia a

la corrosin.

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

11. Acero Estirado en fro: Acero sometido a un tratamiento especial mediante el cual se ha mejorado su lmite elstico.

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

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

14. Acero Negro: Es un acero con un contenido bajo de carbono, y sin ningn tratamiento superficial adicional. Debido a eso, el proceso de fabricacin final y la

ausencia de tratamiento hacen que se oscurezca la superficie, por la fina capa de carbono que suele quedar encima.

PROCESOS MODERNOS DE OBTENCIN DE ACERO

Por soplado, en el cual todo el calor procede del calor inicial de los materiales de carga, principalmente en estado de fusin.

Con horno de solera abierta, en el cual la mayor parte del calor proviene de la combustin del gas o aceite pesado utilizado como combustible; el xito de este proceso se basa en los recuperadores de calor para calentar el aire y as alcanzar las altas temperaturas eficaces para la fusin de la carga del horno.

Elctrico, en el cual la fuente de calor ms importante procede de la energa elctrica (arco, resistencia o ambos); este calor puede obtenerse en presencia o ausencia de oxgeno; por ello los hornos elctricos pueden trabajar en atmsferas no oxidantes o neutras y tambin en vaco, condicin preferida cuando se utilizan aleaciones que contienen proporciones importantes de elementos oxidables.

TRATAMIENTO TRMICO DEL ACERO. El proceso bsico para endurecer el acero mediante tratamiento trmico consiste en calentar el metal hasta una temperatura a la que se forma austenita, generalmente entre los 750 y 850 C, y despus enfriarlo con rapidez sumergindolo en agua o aceite. Estos tratamientos de endurecimiento, que forman martensita, crean grandes tensiones internas en el metal, que se eliminan mediante el temple o el recocido, que consiste en volver a calentar el acero hasta una temperatura menor. El temple reduce la dureza y resistencia y aumenta la ductilidad y la tenacidad. El objetivo fundamental del proceso de tratamiento trmico es controlar la cantidad, tamao, forma y distribucin de las partculas de cementita contenidas en la ferrita, que a su vez determinan las propiedades fsicas del acero.

Hay muchas variaciones del proceso bsico. Los ingenieros metalrgicos han descubierto que el cambio de austenita a martensita se produce en la ltima fase del enfriamiento, y que la transformacin va acompaada de un cambio de volumen que puede agrietar el metal si el enfriamiento es demasiado rpido. Se han desarrollado tres procesos relativamente nuevos para evitar el agrietamiento. En el templado prolongado, el acero se retira del bao de enfriamiento cuando ha alcanzado la temperatura en que empieza a formarse la martensita, y a continuacin se enfra despacio en el aire. En el martemplado, el acero se retira del bao en el mismo momento que el templado prolongado y se coloca en un bao de temperatura constante hasta que alcanza una temperatura uniforme en toda su seccin transversal. Despus se deja enfriar el acero en aire a lo largo del rango de temperaturas de formacin de la martensita, que en la mayora de los aceros va desde unos 300 C hasta la temperatura ambiente. En el austemplado, el acero se enfra en un bao de metal o sal mantenido de forma constante la temperatura en que se produce el cambio estructural deseado, y se conserva en ese bao hasta que el cambio es completo, antes de pasar al enfriado final. Hay tambin otros mtodos de tratamiento trmico para endurecer el acero. En la cementacin, las superficies de las piezas de acero terminadas se endurecen al calentarlas con compuestos de carbono o nitrgeno. Estos compuestos reaccionan con el acero y aumentan su contenido de carbono o forman nitruros en su capa superficial. En la carburizacin la pieza se calienta cuando se mantiene rodeada de carbn vegetal, coque o de gases de carbono como metano o monxido de carbono. La canalizacin consiste en endurecer el metal en un bao de sales de cianuro fundidas para formar carburos y nitruros. La nitrurizacin se emplea para endurecer aceros de composicin especial mediante su calentamiento en amonaco gaseoso para formar nitruros de aleacin.

Para poder producir acero, las industrias generalmente utilizan uno de dos

procesos, cada proceso utiliza diferentes materiales y tecnologa. Estos dos

procesos principales para hacer acero son:

- El horno de oxgeno bsico (BOF, por sus siglas en ingls Basic Oxygen

Furnace)

- El horno de arco elctrico (EAF, por sus siglas en inglpes Electric Arc

Furnace).

HORNO DE ARCO ELCTRICO

Bsicamente se hace uso de la electricidad para fabricar

acero a partir de casi el 100% de acero viejo para fabricar

acero nuevo. El proceso consiste en los siguientes pasos:

Los residuos de metal son colocados en un contenedor el cual se compone por

residuos de chatarra de autos, lnea blanca y con hierro fundido para mantener

el equilibrio qumico.

La chatarra es colocada en una cesta donde se realiza un pre-calentamiento y

ser llevada al horno EAF donde se dejar caer esta chatarra. Es generada

una gran cantidad de energa a la hora de dejar caer la chatarra en el horno

EAF.

Una vez cargado el horno con la chatarra de metal se colocan unos electrodos

que sern alimentados de electricidad por el horno de arco que permitirn

triturar el metal empezando por la parte superior, voltajes inferiores son

seleccionados para esta primera parte de la operacin para proteger el techo y

las paredes del calor excesivo y dao de los arcos elctricos. Una vez que los

electrodos han llegado a la gran fusin en la base del horno y los arcos estn

protegidos por la chatarra de metal, el voltaje se puede aumentar. Esto

permite que se funda ms rpido el metal.

Una parte importante de la produccin de acero es la formacin de escoria, que

flota en la superficie del acero fundido. esta escoria por lo general consiste de

metales xidos, y ayudan a quitar las impurezas del metal.

Una vez hecho este primer proceso de fundicin puede volver se a cargar el

horno y fundirse, despus de este proceso se puede revisar y corregir la

composicin qumica del acero. Con la formacin de escoria se pueden eliminar

las impurezas de silicio, azufre, fsforo, aluminio, magnesio y calcio. La

eliminacin de carbono tiene lugar despus de que estos elementos se han

quemado, ya que tienen mayor afinidad al oxgeno. Los metales que tiene una

afinidad ms pobre de oxgeno que el hierro, tales como el nquel y cobre, no

se pueden quitar a travs de la oxidacin y debe ser controlado a travs del

tratamiento qumico solo de la chatarra.

Una vez que la temperatura y la qumica son correctas, el acero se extrae en un

cazo pre-calentado a travs de la inclinacin del horno. Para algunos tipos de

acero especiales, incluyendo el acero inoxidable, la escoria se vierte en el

contenedor, as, para ser tratado en el horno para recuperar los valiosos

elementos de aleacin.

HORNOS BESSEMER

Es un horno en forma de pera que est forrado con refractario de lnea cida o

bsica. El convertidor se carga con chatarra fra y se le vaca arrabio derretido,

posteriormente se le inyecta aire a alta presin con lo que se eleva la temperatura

por arriba del punto de fusin del hierro, haciendo que este hierva. Con lo anterior

las impurezas son eliminadas y se obtiene acero de alta calidad. Este horno ha

sido substituido por el BOF, el que a continuacin se describe.

HORNO DE HOGAR ABIERTO

Es uno de los hornos ms populares en los procesos de produccin del acero. Un

horno de este tipo puede contener entre 10 y 540 toneladas de metal en su

interior. Tiene un fondo poco profundo y la flama da directamente sobre la carga,

por lo que es considerado como un horno de reverbero. Su combustible puede ser

gas, brea o petrleo, por lo regular estos hornos tienen chimeneas laterales las

que adems de expulsar los gases sirven para calentar al aire y al combustible,

por lo que se consideran como hornos regenerativos.

HORNO DE REFINACIN

Estos hornos pueden ser de varios tipos, en realidad puede ser cualquier horno al

que por medio de aire u oxgeno se obtenga hierro con carbn controlado, sin

embargo se pueden mencionar dos de los hornos ms conocidos para este fin.

HORNO DE INDUCCIN

Utilizan una corriente inducida que circula por una bovina que rodea a un crisol en

el cual se funde la carga. La corriente es de alta frecuencia y la bovina es enfriada

por agua, la corriente es de aproximadamente 1000Hz, la cual es suministrada por

un sistema de moto generador. Estos hornos se cargan con piezas slidas de

metal, chatarra de alta calidad o virutas metlicas. El tiempo de fusin toma entre

50 y 90 min, fundiendo cargas de hasta 3.6 toneladas. Los productos son aceros

de alta calidad o con aleaciones especiales.

HORNO DE AIRE O CRISOL

Es el proceso ms antiguo que existe en la fundicin, tambin se le conoce como

horno de aire. Este equipo se integra por un crisol de arcilla y grafito, los que son

extremadamente frgiles, los crisoles se colocan dentro de un confinamiento que

puede contener algn combustible slido como carbn o los productos de la

combustin. Los crisoles son muy poco utilizados en la actualidad excepto para la

fusin de metales no ferrosos, su capacidad flucta entre los 50 y 100 kg.

HORNO BASICO DE OXIGENO (BOF)

Funde hierro rico en carbono que se transforma en acero,

su proceso se distingue por los siguientes pasos:

El hierro es fundido en un horno, posteriormente es vertido en un contenedor

grande para realizarle un pre-tratamiento llamado contenedor BOF.

Este pre- tratamiento consiste en tratar al metal para reducir la carga de azufre,

silicio y fsforo. La cantidad de impurezas que se quita del metal determina la

calidad final del acero fabricado.

El proceso BOF se distingue por hacer uso de hierro viejo para fabricar acero

nuevo, as que es necesario balancear la carga del acero nuevo con hierro

viejo, se hace en una proporcin aproximada de 50% de cada tipo de metal.

Una vez en el contenedor, se le inyecta oxigeno 99% puro dentro del acero y

hierro, se quema el carbono disolvindose en el acero para formar monxido de

carbono y dixido de carbono, causando que la temperatura suba cerca de los

1700C. Cuando es fundido, el metal reduce su contenido de carbono y ayuda a

remover los indeseados elementos qumicos.

Se mezcla cal viva o dolomita para formar un tipo de residuo que absorbe las

impurezas en el proceso de fabricacin del acero

El recipiente de BOS se inclina de nuevo y el acero se vierte en un cazo

gigante. El acero se refina en este horno, mediante la adicin de productos de

aleacin para dar a las propiedades de aceros especiales requeridos por el

cliente. A veces, argn o nitrgeno gaseoso. El acero ahora contiene 0.1-1% de

carbono. Cuanto ms carbono en el acero, ms duro es, pero tambin es ms

frgil y menos flexible.

Despus el acero se retira del recipiente de BOS, los residuos llena de

impurezas, se separan y enfran.

HORNO ELECTRICO

Una acera elctrica produce acero a partir de un horno elctrico de arco, partiendo de chatarra principalmente sin necesitar de otras instalaciones propias del proceso siderrgico integral (bateras de coque, sinterizado y horno alto).

La energa empleada para la fusin de la chatarra se logra con un arco elctrico que se hace saltar entre electrodos que se introducen por la parte superior.

Ventajas

Alta Pureza.

Gran Eficiencia trmica.

Se puede controlar la temperatura dentro de intervalos muy precisos.

Desventajas

Produccin en menor escala que el horno alto.

Posibilidad de contaminar el acero con elementos residuales de la chatarra.

Elevado consumo elctrico: en Espaa la industria del acero es la de mayor

consumo de energa elctrica con un 6 % del consumo.

CONCLUSIN

Tras la investigacin realizada respecto al hierro, descubrimos interesantes

rasgos, caractersticas y utilidades de este metal, como por ejemplo, que de l se

obtiene el acero, del cual fue necesario hablar debido a su importancia, ya que al

igual que el fierro, es muy usado debido a su bajo costo y propiedades. Sin

embargo, considero que las aleaciones del fierro son ms usadas en la actualidad,

ya sea por sus especiales caractersticas o por determinadas especificaciones o

exigencias determinadas por el uso que se le va a dar, que el fierro por s solo no

satisface. Esto no le resta importancia a este metal, ya que es la base de varios

metales como el acero, que provienen del fierro, pero tienen otras cualidades.

BIBLIOGRAFIA

http://olimpia.cuautitlan2.unam.mx/pagina_ingenieria/mecanica/mat/mat_mec/m6/h

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http://es.wikipedia.org/wiki/Cubilote

http://www.arlam.com.mx/%C2%BFcomo-se-hace-el-acero/

http://roble.pntic.mec.es/jprp0006/tecnologia/1eso_recursos/unidad07_los_metales

/teoria/teoria5.htm