MATERIALES FERROSOS

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• MATERIALES FERROSOS

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1. INTRODUCCIÓN

• MATERIALES FERROSOS, son aquellos cuyo
  constituyente principal es el hierro. Se pueden
  clasificar en
• HIERRO
• ACEROS
• FUNDICIONES
• FERROALEACIONES.

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2. EVOLUCIÓN HISTÓRICA DE LA SIDERURGIA

• 6000 a. C. se funden objetos de cobre.
• 3000 a. C. bronce fundido al alear cobre y
  estaño.
• 1500 a. C. Los hititas (Turquía) utilizan el
  hierro. Se encuentra en forma de mineral, y así
  no tiene utilidad. Hay que separar la mena y la
  ganga descubierto este proceso su utilización
  aumenta más abundante que el cobre, se encuentra
  en la corteza terrestre, es más duro y
  resistente.
• 1200 a. C. empieza la Edad de Hierro y se propaga
  por Oriente Medio.
• 600 a. C. comienza Edad Hierro en China y Europa.
• s. I los romanos dominan el mundo, organizan la
  producción de acero y la fabricación de armas
  Damasco, España, Italia, son centros
  productores de hierro.
• 700 Aparece la forja catalana, un tipo de horno
  con cuba de mampostería provista de tobera
  lateral para mantener el carbón a mayor Tª.
• 1300 Primer Horno Alto, horno de gran capacidad,
  recibe aire de un fuelle, hierro en contacto con
  el carbón y disminuye el punto de fusión, se
  obtiene el hierro colado.

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TEMA 6 MATERIALES FERROSOS
2. EVOLUCIÓN HISTÓRICA DE LA SIDERURGIA

• 1709-1735 horno de coque, Abraham Darby sustituye
  el carbón vegetal por coque, más rico en C, más
  limpio y menos contaminante.
• 1740 acero al crisol. Benjamín Huntsman produce
  el primer acero al crisol. Acero de muy buena
  calidad.
• 1784 Horno de pudelar de Cort, el hierro colado
  procedente al horno alto se refundía en un horno
  de reverbero, y se obtenía un hierro forjado de
  gran calidad.
• 1820-1828 Inyección de aire, Neilson mejora la
  eficacia del alto horno haciendo pasar aire a
  través de una tubería al rojo vivo.
• 1855 Bessemer, inventa el afinado por aire,
  preparación de acero sin fuego.
• 1860 Cowper, inventa el recuperador de calor.
• 1864 Emile y Pierre Martin funden los primeros
  aceros con adición de chatarra.

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2. EVOLUCIÓN HISTÓRICA DE LA SIDERURGIA

• 1878, Thomas, inventa el revestimiento del
  convertidor que permite la desfosforación del
  hierro.
• 1880 Siemens inventa la fabricación de acero por
  vía electrotérmica.
• 1884 1er Horno alto en España
• 1902 Heroult, patenta el horno eléctrico de arco.
  
• 1904 1er Horno eléctrico en España
• 1930 Colada continua.
• 1948, fabricación de acero con convertidores
  soplados con oxígeno (procedimiento LD).
• 1960 instalación es España de la colada continua.
• 1978, en Alemania se pone en marcha el horno
  eléctrico por inducción.

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3. PROCESO SIDERÚRGICO
3.1. MATERIAS PRIMAS

• HIERRO
• CARBÓN DE COQUE
• FUNDENTES

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HIERRO

• El MINERAL DE HIERRO lleva mezclados
• La MENA o parte útil óxidos de hierro
• La GANGA o parte no útil sílices, cal, alúmina,
  etc.

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TEMA 6 MATERIALES FERROSOS
CARBÓN DE COQUE

• El CARBÓN es la materia prima para obtener COQUE.
  Sólo son aptas las hullas grasas y semigrasas de
  llama corta, con contenido en materias volátiles
  entre 22 y 30, azufre lt1 y cenizas lt9
• Misión del coque en el proceso siderúrgico
• Producir por combustión el calor necesario para
  la reacción de reducción (eliminar oxígeno) y
  fundir la mena dentro del horno.
• Soportar las cargas en el alto horno
• Producir el gas reductor (CO) que transforma los
  óxidos en arrabio.
• Cómo se obtiene el coque?
• Calentando a gt1000 ºC las hullas.
• Características de un buen coque
• Buena resistencia al aplastamiento
• Baja humedad (lt3)
• Bajo contenido en azufre (lt1)
• Bajo contenido en cenizas (lt9)
• Alto poder calorífico (6500 8750 kcal/kg)
• Mínimo contenido en fósforo y azufre (hacen
  frágil la fundición)

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FUNDENTES

• Su misión es
• Combinarse con la ganga y bajar su punto de
  fusión, para hacer que la escoria se encuentre
  fluida.
• Combinarse con las impurezas, pasándolas a ganga.
• Los fundentes más utilizados sílice, caliza
  (carbonato cálcico) y la dolomía (carbonato
  magnésico).
• La cantidad de fundente y su naturaleza debe
  establecerse con mucho cuidado, dependiendo de la
  naturaleza y composición de la ganga y la
  proporción de impurezas.
• Si ganga ácida SiO2 ? fundente básico Al2O3,
  MgO, CaO
• Si ganga básica MgO, CaO ? fundente ácido
  SiO2
• Si ganga neutra ? fundente neutro CrO

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TEMA 6 MATERIALES FERROSOS
La chatarra

• La chatarra de acero es otra materia utilizada
  para la fabricación de acero.
• Conjunto de piezas, partes metálicas, etc., de
  acero, inservibles y sin ninguna utilidad
  industrial.
• Puede ser reciclada, de trasformación, de
  recuperación.

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3.2. EL ALTO HORNO

• Es un horno de cuba formado por dos troncos de
  cono desiguales unidos por sus bases mayores.
• Parte interior de mampostería de ladrillos
  refractarios de 60-100 cm de espesor
• Parte exterior revestida de plancha de acero
  reforzada con zunchos.

• Partes del alto horno (de arriba abajo)
• Tragante
• Cuba
• Vientre
• Etalajes
• Crisol

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(No Transcript)
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(No Transcript)
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3.2.1. PROCESO DE OBTENCIÓN DEL ARRABIO

• En la parte superior de la cuba se produce el
  secado, precalentamiento y deshidratación a Tª
  200 450ºC
• En la parte inferior de la cuba, es la zona de
  reducción 400 1200ºC
• En los etalajes zonas de carburación y fusión
  1800ºC
• La ganga se ha combinado con el fundente formando
  la escoria que sale por la bigotera.
• Por la piquera sale el arrabio

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TEMA 6 MATERIALES FERROSOS
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3.2.2. PRODUCTOS DEL ALTO HORNO

• ARRABIO, producto principal del Alto Horno.
  90-95 de hierro. Puede ser de dos tipos
• Hematites, para piezas fundidas en molde
• Básico, para fabricación de acero en convertidor
  soplado por oxígeno.
• ESCORIA, material de desecho que sobrenada el
  arrabio en el crisol, por su menor densidad. Sus
  aplicaciones son
• Áridos para hormigón
• Aislantes térmicos
• cementos

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4. PROCEDIMIENTOS DE OBTENCIÓN DEL ACERO

• Para la obtención del acero se utilizan como
  materias primas el arrabio liquido del alto horno
  y la chatarra de acero.
• Se diferencian en la forma y tipo de energía
  aportada
• MARTIN - SIEMENS
• BESSEMER - THOMAS
• CONVERTIDOR LD
• HORNOS ELÉCTRICOS

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4.5. COLADA DEL ACERO

• El ACERO sale del horno en estado líquido, hay
  que solidificarlo, varios métodos
• Vertiendo el acero sobre moldes de forma
  establecida (acero moldeado)
• Colar el acero líquido sobre moldes prismáticos
  (lingoteras), para transformarlo luego por
  laminación o forja.
• Colada continua del acero obteniendo
  directamente el semiproducto deseado.

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4.6. OBTENCIÓN DE PRODUCTOS COMERCIALES

• Hay distintos caminos para obtener el acero
  sólido, pero es necesario transformarlo en
  productos comerciales. Se realiza por los
  siguientes procedimientos
• Laminación
• Forja
• Estampación
• Moldeo

La laminación consiste en hacer pasar un material
entre dos rodillos o cilindros que giran a la
misma velocidad y en sentidos opuestos, y reducen
la sección transversal mediante la presión
ejercida por éstos. Puede realizarse en frío o en
caliente (800 1250º C)
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(No Transcript)
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5. ESQUEMA DE UNA SIDERÚRGIA INTEGRAL
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(No Transcript)
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6. PRODUCTOS SIDERÚRGICOS

• HIERRO DULCE (cuando C entre 0.008 0.025 )
• ACEROS (0.025 2.1 )
• FUNDICIONES (2.1 6.67 )
• GRAFITO (gt6.67 )
• FERROALEACIONES

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(No Transcript)
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CLASIFICACIÓN DE LOS ACEROS

• COMPOSICIÓN
• DESIGNACIÓN NUMÉRICA
• UNE 36000

ACEROS AL CARBONO O NO ALEADOS
Presencia de otros elementos lt 0.7
ACEROS ESPECIALES O ALEADOS
De baja aleación 1 5 De alta aleación gt 5
F significa producto ferroso 1ª cifra indica
la serie 2ª cifra indica el grupo 3º cifra
indica el individuo 4º cifra numeración
cronológica
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ALEACIONES

• Ni gt Resistencia lt Oxidación
• Cr gt Resistencia gt Dureza 
• Cr-Ni gtgt Resistencialt Oxidación gt Dureza 18
  Cr- 8 Ni Inox
• 2 Cr- 5 Ni
• Si gt 0,3 gt Elasticidad Resortes
• Mg Neutraliza al azufre para temple p/alto
  desgaste
• Al 1,5 gt dureza superficial
• Mo gt Resistencia tracción para temple
• V lt Fragilidad Resortes y herramientas
• W gt Dureza  Herramientas
• Co -W gtgt Dureza  Herramientas
• Ti lt Oxidación

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PRESENTACIÓN COMERCIAL DEL ACERO

• Productos planos, planchas y chapas de 0.5 3
  mm
• Productos largos, sección pequeña y gran
  longitud, barras de distintas secciones
• Cuadrada
• Rectangular (pletina)
• Redonda
• Exagonal
• Media caña
• Triangular
• Alambre
• Perfiles, formas variadas y longitud variable
  angular de lados iguales (L), angular de lados
  desiguales (L), angular en I, H (o doble T), en
  U, en T, perfiles tubulares (redondo, cuadrado,
  perfilado)

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FUNDICIONES

• FUNDICIÓN GRIS, presenta el C en forma de grafito
  laminar
• Funde a 1200º C
• Tenaz, pero poca dureza
• Soporta altas presiones y temperaturas sin
  dilatarse
• FUNDICIÓN BLANCA, presenta el carbono en forma de
  carburo de hierro Fe3C (cementita) de color
  blanco.
• Funde a 1150º C
• Es muy dura, pero frágil
• Difícil de mecanizar por su dureza.
• FUNDICIÓN ATRUCHADA, propiedades mezcla de las
  anteriores.
• FUNDICIÓN MALEABLE PERLÍTICA, mediante recocido a
  900º C de la fundición blanca se produce a su
  descarburación (de 2-4 a 1-1.5), eliminando la
  fragilidad, aumentando la resistencia a tracción.
• FUNDICIÓN MALEABLE BLANCA, el C de la cementita,
  ha desaparecido total o parcialmente.
• FUNDICIÓN MALEABLE NEGRA, C de la cementita
  precipita en copos de grafito.
• FUNDICIÓN DE GRAFITO ESFEROIDAL O NODULAR, por
  adición de Cerio o Mg

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FERROALEACIONES

• PRODUCTOS SIDERÚRGICOS QUE CONTIENEN ADEMÁS DEL
  HIERRO, UNO O VARIOS ELEMENTOS QUE LO
  CARACTERIZAN. Se emplean como materia prima para
  procesos metalúrgicos Ferromanganesos,
  Ferrocromos, Ferrosilicios, Ferrovanadios,
  Ferroníquel, Ferrovolframio.

CONGLOMERADOS FÉRREOS
Formados por la unión entre sí de distintos tipos
de polvos metálicos. Se pueden comprimir en un
molde a altas presiones y temperaturas,
obteniéndose una masa compacta solidificada. El
proceso se llama siterizado o metalúrgia de
polvos.