Procesos de fabricación de aceros y aleaciones - Prof. Zuñiga, Apuntes de Ingeniería de Procesos

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Materia:

Procesos De Fabricación

UNIDAD I

1.1 Proceso tecnológico del hierro de primera

fusión.

La producción de hierro y acero

comienza con los yacimientos de

mineral de hierro y otras materias

primas que se requieren.

Obtención del Hierro y del Acero

Yacimientos de mineral de hierro

Materias primas necesarias para reducir hierro de las menas La caliza

Es una roca que contiene proporciones

grandes de carbonato de calcio

(CaCO 3 ). La caliza se utiliza en el

proceso como fundente con el cual

reaccionar y retirar las impurezas tales

como escoria del hierro fundido.

El coque

El coque es un combustible sólido y poroso

que se obtiene de la pirólisis del carbón. Es un

material carbonoso con un alto contenido de

carbono y pocas impurezas. Se utiliza

principalmente en la fabricación de aceros

en los altos hornos de las empresas

siderúrgicas.

¿Cuál es la importancia fundamental de la caliza en la obtención del Hierro?

 Propiedades de la caliza relevantes para la producción de hierro.

 Funciones específicas de la caliza en el proceso metalúrgico.

 Métodos de incorporación de la caliza en los altos hornos.

 Interacciones químicas entre la caliza, el mineral de hierro y otros materiales.

 Impacto de la caliza en la calidad del hierro producido.

 Consideraciones ambientales relacionadas con el uso de caliza en la

producción de hierro.

En un máximo de 3 hojas, describe lo que a continuación se solicita de los

temas a investigar:

Fabricación de acero. Desde la mitad del siglo XIX, se han inventado cierto número de procesos para refinar hierro de primera fundición y obtener acero. Hoy día, los dos más importantes son el horno de oxígeno básico “basic oxygen furnace” (BOF) y el eléctrico. Ambos se emplean para producir aceros al carbono y aleados. El acero es una aleación de hierro que tiene un contenido de carbono que varía entre 0. 02 % y 2. 11 %. Es frecuente que también incluya otros ingredientes de aleación: manganeso, cromo, níquel y molibdeno; pero es el contenido de carbono lo que convierte al hierro en acero. Existen cientos de composiciones de acero disponibles en el comercio. Se agrupan en las categorías siguientes: 1 ) aceros al carbón simples, 2 ) aceros bajos de aleación, 3 ) aceros inoxidables y 4 ) aceros para herramientas.

Logística es aquella parte del proceso de Supply Chain que planifica, implementa y controla el flujo y el almacenamiento eficiente y efectivo de los bienes, servicios e información relacionada desde el punto de origen al punto de consumo con el objetivo de satisfacer los requerimientos del cliente”

Clasificación de los aceros simples al carbono, de acuerdo

con su contenido de carbono:

1. Aceros al bajo carbono.

Contienen menos del 0. 20 % de C y son por mucho los más utilizados. Las aplicaciones normales son en las piezas automotrices de lámina, placa de acero para la fabricación y vías férreas. Es relativamente fácil dar forma a estos aceros, lo cual los hace de uso muy difundido en aplicaciones que no requieren una resistencia elevada.

2. Aceros al medio carbono.

Su contenido de carbono varía entre 0. 20 % y 0. 50 %, y se especifican para aplicaciones que requieren una resistencia mayor que las de los aceros al bajo carbono. Las aplicaciones incluyen componentes de maquinaria y piezas de motores tales como cigüeñales y rodillos de transmisión.

3. Aceros al alto carbono.

Contienen carbono en cantidades superiores a 0. 50 % y se especifican para aplicaciones que necesitan resistencias aún mayores y también rigidez y dureza. Algunos ejemplos son resortes, herramientas y hojas de corte y piezas resistentes al desgaste.

Aceros de baja aleación. Son aleaciones de hierro−carbono que contienen elementos adicionales en cantidades que totalizan menos de 5 % del peso. Debido a estas adiciones, los aceros de baja aleación tienen propiedades mecánicas superiores a las de los simples al carbono para aplicaciones dadas. Las propiedades superiores por lo general significan más resistencia, dureza, dureza en caliente, resistencia al desgaste, tenacidad y combinaciones más deseables de éstas. Los elementos comunes de aleación que se agregan al acero son cromo, manganeso, molibdeno, níquel y vanadio, a veces en forma individual, pero por lo general en combinaciones.

Los efectos de los ingredientes principales de la aleación

se resumen como sigue:

El cromo (Cr) Mejora la resistencia, dureza, resistencia al desgaste y dureza en caliente. Es uno de los ingredientes de aleación más eficaces para incrementar la templabilidad. En proporciones significativas, el Cr mejora la resistencia a la corrosión.

1. Inoxidables austeníticos. Su composición normal es de alrededor de 18 % de Cr y 8 % de Ni, y son los más resistentes a la corrosión. Debido a esa composición, a veces se les identifica como inoxidables 18 - 8. Los aceros inoxidables austeníticos se emplean para fabricar equipo de procesamiento químico y de alimentos, así como piezas de maquinaria que requieren alta resistencia a la corrosión.

Aceros inoxidables

Los aceros inoxidables constituyen un grupo de aceros altamente aleados diseñados para proporcionar gran resistencia a la corrosión. El elemento principal de la aleación del acero inoxidable es el cromo, por lo general arriba del 15 %. Además de la resistencia a la corrosión, los aceros inoxidables se destacan por su combinación de resistencia y ductilidad. Aunque estas propiedades son deseables en muchas aplicaciones, por lo general hacen a dichas aleaciones difíciles de trabajar en la manufactura.

Grupos de aceros inoxidables

2. Inoxidables ferríticos. Contienen de 15 % a 20 % de cromo, poco carbono y nada de níquel. Esto produce una fase de ferrita a temperatura ambiente. Los aceros inoxidables ferríticos son magnéticos y menos dúctiles y resistentes a la corrosión que los austeníticos. Las piezas fabricadas con ellos van desde utensilios de cocina hasta componentes de motores a reacción. 3. Inoxidables martensíticos. Tienen un contenido de carbono más elevado que los ferríticos, lo que permite que se les dé resistencia por medio de tratamiento térmico. Tienen hasta 18 % de Cr pero nada de Ni. Son fuertes, duros y resistentes a la fatiga, pero por lo general no tan resistentes a la corrosión como los de los otros dos grupos. 4. Aceros inoxidables de precipitación. Tienen una composición química típica de 17 % de Cr y 7 % de Ni, con cantidades pequeñas adicionales de elementos de aleación tales como aluminio, cobre, titanio y molibdeno. La característica que los distingue del resto de los inoxidables es que pueden fortalecerse por medio de endurecimiento por precipitación.

Aceros de herramientas para trabajos en caliente. Están pensados para usarse con troqueles de trabajos en caliente para forjado, extrusión y moldes para fundición. Aceros de herramientas para trabajos en frío. Son aceros para troqueles que se emplean en operaciones de trabajo en frío, tales como moldear láminas metálicas, extrusión en frío y ciertas operaciones de forja. Aceros para herramienta de endurecimiento por agua. Tienen contenido elevado de carbono con poco o nada de otros elementos de aleación. Sólo pueden endurecerse por enfriamiento por inmersión rápido en agua. Se emplean mucho debido a su bajo costo, pero se limitan a aplicaciones de temperatura baja. Aceros de herramientas resistentes a los golpes. Están hechos para usarse en aplicaciones en las que se requiere mucha tenacidad, como en muchos cortes de lámina metálica, punzonado y operaciones de doblado. Aceros para moldes. Se utilizan para fabricar moldes para plásticos y caucho.

1.2 Procesos básicos de uso industrial

aleaciones de cobre, aluminio y titanio

Contenido 1.1 Proceso tecnológico del hierro de primera fusión. 1.2 Procesos básicos de uso industrial aleaciones de cobre, aluminio y titanio 1.3 Funcionamiento del proceso tecnológico y otros productos obtenidos. 1.4 Afino del acero. 1.5 Procesos tecnológicos para la obtención del acero. Hornos BOF; Eléctricos; Convertidores Bessemer y Thomas.

1.1 Proceso tecnológico del hierro de primera

fusión.

La producción de hierro y acero

comienza con los yacimientos de

mineral de hierro y otras materias

primas que se requieren.

Obtención del Hierro y del Acero

Yacimientos de mineral de hierro