Los productos que genera el sector siderúrgico son insumos importantes para otras industrias como la de la construcción y la automotriz, así como para la creación de infraestructura. inf raestructura. Sus productos también se integran a la cadena de valor de las industrias eléctrica y electrónica, en las que se elabora una amplia gama de bienes que se entregan a los consumidores nacionales y del exterior. Los grandes productores de mineral de hierro son Australia, Brasil, China y Rusia Australia y Brasil son grandes exportadores, mientras que la producción de China y Rusia es destinada principalmente para uso interno. La producción de África por lo general se limita a Mauritania y Sudáfrica, mientras que en el sur de Asia existe muy poca producción, con excepción de India. Suecia es el mayor productor en Europa. América del Norte tiene una producción importante, mientras que en América del Sur se concentra concentra en Brasil, Chile, Perú y Venezuela. Venezuela. La mayoría de los países productores también se dedican a la fundición de mineral de hierro (en altos hornos o en plantas de reducción directa) y a la producción de acero. La producción y uso del mineral de hierro rara vez coinciden en un solo país. Muchos países que utilizan mineral de hierro no lo producen –es decir, la mayoría de Europa, toda Asia del Sur y del Este (con excepción de China e India) y varios países de América del Sur y África.
El objetivo fundamental del proceso de tratamiento térmico es controlar la cantidad, tamaño, forma y distribución de las partículas de cementita contenidas en la ferrita, que a su vez determinan las propiedades físicas del acero.
Estudio de obtención y propiedades del acero
Recopilación de información existente sobre el hierro y procesos de fabricación del acero
Analizar las propiedades mecánicas del acero
Conozcan las principales características de los distintos tipos de aceros
Los procesos de obtención y/o de producción de los materiales de interés en las distintas áreas de la ingeniería (compuestos, mezclas o elementos).
Las aplicaciones de mayor importancia en nuestro país de dichos materiales.
Aspectos fundamentales y complementarios de la química.
Aspectos
económicos
y
ecológicos
para
conocer
las
implicaciones sobre nuestro medio ambiente por el uso de estas sustancias.
El diagrama general de la fusión primaria del hierro integra a la mayoría de las actividades que se desarrollan en el proceso productivo. No se debe olvidar que los diagramas de flujo son una de las herramientas más utilizadas por los ingenieros industriales y que de manera automática los deben utilizar o elaborar.
Diagrama de producción de hierro esponja
Una vez obtenido el arrabio o el hierro esponja es necesario refinar al hierro para que se transforme en material útil para diferentes objetos o artefactos, o sea en hierro o acero comercial. A continuación se presentan los principales procesos de fabricación de los hierros y aceros comerciales.
PAÍS MAURITANIA AUSTRALIA BRASIL SUECIA USA AFRICA DEL SUR OTROS PAISES KAZAKHSTAN INDIA
TM DE MINERAL DE HIERRO
PORCENTAJE
13460
1%
174980
13%
80760
6%
40380 94220
3% 7%
13460 134600
1% 10%
80760
6%
26920
2%
UKRANIA VENEZUELA RUSSIA CANADA CHINA
215360
16%
13460
1%
201900 13460
15% 1%
242280
18%
MAURITANIA CHINA
1%
AUSTRALIA 13%
18%
BRASIL
CANADA
6% SUECIA
1%
3%
RUSSIA
USA
15%
7% AFRICA DEL SUR 1%
VENEZUELA
OTROS PAISES
1%
10% UKRANIA 16%
INDIA 2%
KAZAKHSTAN 6%
PAIS
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
ARGENTINA
4.147
4.464
4.422
4.393
4.434
2.849
4.098
4.287
BRASIL
34.998
34.295
32.827
35.933
35.227
25.146
30.955
33.378
CHILE
1.074
1.073
1.121
1.147
1.109
923
635
1.167
COLOMBIA
288
325
353
341
308
310
340
265
MEXICO
10.623
10.021
10.047
10.343
10.462
8.071
9.948
10.282
PARAGUAY
119
123
124
110
94
71
81
37
PERÚ
372
386
427
496
466
100
100
93
TRINIDAD & TOBAGO
2.219
2.056
2.072
2.065
1.601
1.182
1.752
1.915
VENEZUELA
7.741
8.987
8.571
7.435
6.827
5.546
3.793
4.502
TOTAL
61.581
61.730
59.964
62.263
60.529
44.198
51.702
55.926
América Latina produce 70 millones de toneladas de acero por año.
Emplea 227.000 personas en forma directa.
América Latina: 5% del acero mundial. (China: 50%)
Brasil: 40% del consumo y 50% de la producción regional.
México: 28% del consumo y la producción.
50% del acero de América Latina se destina a la Construcción.
5%
15%
47% 18% 15%
CONSTRUCCIÓN
AUTOMOTRIZ
MAQUINARIA MECÁNICA
OTROS
PRODUCTOS METÁLICOS
LEYENDA.- SECTORES USUARIOS DE ACERO
El acero se produce en un proceso de dos fases. En la primera, el mineral de hierro es reducido o fundido con coque y piedra caliza, produciendo hierro fundido, que es moldeado como arrabio o conducido a la siguiente fase, como hierro fundido.
La segunda fase, la de acería, tiene por objetivo reducir el alto contenido de carbono introducido al fundir el mineral y eliminar las impurezas tales como azufre y fósforo, al mismo tiempo que algunos elementos como manganeso, níquel, cromo o vanadio son añadidos en forma de ferroaleaciones para producir el tipo de acero demandado.
El consumo de acero laminado en América Latina y el Caribe alcanzó los 16.4 millones de toneladas en el primer trimestre del año, un 1% más que en igual período de 2013, entre enero y marzo pasados, los mayores incrementos en el consumo de acero laminado se registraron en Colombia (18%), México (5%) y Brasil (2%); en tanto que los principales descensos se anotaron en Venezuela (36%), Chile (12%) y Perú (7%). En materia de producción, Brasil mantuvo su liderazgo, con 6,3 millones de toneladas, equivalentes al 46% del total latinoamericano. Más atrás se ubicó México con 4,1 millones de toneladas (30%). Los países que mostraron bajas en su producción de laminado fueron Venezuela (31%) y Chile (26%). En abril de 2014, la producción de acero crudo alcanzó los 5.3 millones de toneladas, un 1% menos que en el mismo mes del 2013; y la de laminados llegó a 4.7% de toneladas, un 2% menos. Entre enero y abril de 2014, la producción acumulada de laminados alcanzó 18.4 millones de toneladas, volumen similar al de igual lapso del año anterior.
En materia de producción, Brasil mantuvo su liderazgo, con 6,3 millones de toneladas, equivalentes al 46% del total latinoamericano. Más atrás se ubicó México con 4,1 millones de toneladas (30%). Los países que mostraron bajas en su producción de laminado fueron Venezuela (31%) y Chile (26 %). En abril de 2014, la producción de acero crudo alcanzó los 5,3 millones de toneladas, un 1% menos que en el mismo mes del 2013; y la de laminados llegó a 4,7% de toneladas, un 2 % menos. Entre enero y abril de 2014, la producción acumulada de laminados alcanzó 18,4 millones de toneladas, volumen similar al de igual lapso del año anterior. La producción global de acero retrocedió en enero y el volumen del principal productor, China, bajó un 13%, reveló este martes un organismo del sector, debido a que la demanda industrial permanece débil y el panorama económico es incierto. La producción mundial de acero crudo cayó un 7,8% interanual, a 117 millones de toneladas en enero, mostraron datos de la Asociación Mundial del Acero. La producción de acero crudo en China bajó un 13% en el mismo período, a 52,1 millones de toneladas. "Es una fuerte caída, pero es un leve retroceso comparado con el mes pasado", dijo el analista experto en acero y hierro de Macquarie, Colin Hamilton. "El año pasado fue fenomenalmente fuerte y el sector industrial parecía estar en una rápida aceleración mientras que este año las cosas no parecen horrendas, pero la demanda desde algunos sectores industriales como la construcción en China es relativamente débil", agregó. La tasa de utilización de la capacidad global de acero crudo cayó 9,6 puntos, a un 71,3% en enero del 2012, pero registró una leve recuperación de 0,5 puntos desde diciembre del 2011. La producción de acero en Japón, el segundo mayor productor mundial de acero, bajó un 10,6% interanual a 8,6 millones de toneladas en enero.
El año pasado, la industria acerera del país fue golpeada por la competencia de otros productores asiáticos y por una demanda local más débil debido a una emigración de fabricantes japoneses a otros países asiáticos con costos más bajos. Un yen fuerte también afectó la competitividad de las exportaciones de Japón y ha afectado las ganancias de los fabricantes de acero del país. En Estados Unidos, la producción de acero subió un 5,7% en enero, a 7,6 millones. La demanda de acero en la mayor economía del mundo fue relativamente fuerte en los últimos meses y esto ha impulsado los precios y los niveles de producción. Por otro lado, la demanda del sector industrial en la Unión Europea se mantuvo débil por la frágil perspectiva económica. En abril de 2014, la producción de acero crudo alcanzó los 5,3 millones de toneladas, un 1 % menos que en el mismo mes del 2013; y la de laminados llegó a 4,7 % de toneladas, un 2 % menos. Entre enero y abril de 2014, la producción acumulada de laminados alcanzó 18,4 millones de toneladas, volumen similar al de igual lapso del año anterior.
Ha sido una rica fuente de rumores durante todo el primer semestre del año en la Bolsa de São Paulo: la gigante siderúrgica brasileña CSN ha ido comprando paquetes accionarios de su rival Usiminas hasta alcanzar un 10% del capital. Se llegó a hablar de que Benjamin Steinbruch, presidente de CSN, entraría al directorio de Usiminas, o incluso de una fusión entre ambas empresas. Wilson Brumer, presidente de esta última, lo desmintió tajantemente. Una cosa está clara: la bonanza económica de Brasil terminó con la siesta de sus gigantes siderúrgicas. En los años de bajo crecimiento tenían el mercado cautivo y pocas razones para expandir su capacidad instalada e invertir en tecnología. Pero la apreciación del real y un enorme excedente de acero a nivel mundial terminaron por abrir el mercado.
Hasta 2009 había un acuerdo de caballeros entre los distribuidores para importar acero sólo en casos puntuales. Se rompió cuando las grandes usinas comenzaron a invertir en sus propios canales de distribución, con precios más bajos. Hasta el momento las siderúrgicas estarían ganando: entre enero y abril de 2011 las importaciones ascendieron a 545.700 toneladas, una caída de un 52,6% en relación al mismo período del año pasado, según cifras del Instituto de Distribuidores de Acero de Brasil (Inda). Pero una cosa es recuperar mercado y otra seguir ganando dinero. El margen Ebidta de Usiminas, históricamente situado por encima del 30%, cayó a un 11% durante el primer trimestre de este año. El alza de las materias primas como el carbón y el mineral de hierro, además del aumento de los salarios, contribuyeron a comprimir la rentabilidad del sector. “Brasil ya no es un país barato para producir acero”, dice Felipe
Reis, analista del Banco Santander. Según él, las siderúrgicas brasileñas siempre trabajaron con precios muy superiores al promedio internacional. En 2009 cobraban una prima de un 40%. Los distribuidores independientes no importaban, ni había un exceso de oferta mundial como ocurre hoy. Este factor, y la apreciación del real, han reducido la prima a un 5%. “Brasil entró en el radar de otros países y la competencia arreció”, dice Rafael Weber, analista de la
corredora Geração Futuro. El exceso de oferta mundial asciende, según él, a unos 600 millones de toneladas. En el resto de América Latina la situación no es tan grave, pues nunca hubo un sobreprecio tan alto como en Brasil. Christian Reos, analista jefe de la consultora argentina Allaria Ledesma & Cía., afirma que los precios en los otros países están más cerca del promedio mundial, y presentan menos volatilidad. En México, por ejemplo, los precios están alineados con el mercado estadounidense, y la prima (apenas US$ 50 por tonelada en relación al precio doméstico) refleja básicamente los gastos de importación, según un informe de los analistas Rene Kleyweg y Marcelo Zilberberg, del banco UBS. En Argentina los precios también siguen las tendencias globales. Existe un actor dominante, Ternium (grupo Techint, que opera también en
México), y los productores internacionales carecen de una red de distribución.
Como en todos los mercados de commodities, el crecimiento de China ha impactado en el acero. Desde 2009 la participación asiática en la producción mundial aumentó de 38% a 65%, mientras que la de América Latina cayó de 6% a 4%. A futuro el comportamiento del mercado regional dependerá de la situación mundial y del nivel de los excedentes de acero. Según José Othon de Almeida, socio líder de Deloitte en la industria manufacturera, la continuidad del crecimiento asiático y agravamiento de la crisis europea serán fundamentales. Según el experto, los precios domésticos del acero podrían mejorar en Brasil, pero nunca volverán a los niveles de antes.
Lo que está claro es que la demanda de acero en la región tiene para rato. Según datos de la World Steel Association, el consumo en América del Sur y Central aumentará en un 6,6% durante 2011, alcanzando 48 millones de toneladas, casi un punto porcentual por encima de la media mundial. Para 2012 el pronóstico también es positivo: un 8,3%. Más de la mitad de la demanda (unos 27,8 millones de toneladas) se concentra en Brasil, donde el crecimiento ascenderá a un 6,4%, según cifras del Instituto del Acero de Brasil. Lo explican el crecimiento de la industria local, la inversión en infraestructura para el Mundial de Fútbol y los Juegos Olímpicos, y la mayor producción de equipos para el sector petrolero. La producción ascenderá a un récord de 39,4 millones de toneladas, casi un 20% más que en 2010. “Brasil está tan recalentado en los sectores de construcción e
infraestructura que habrá mayor demanda para las usinas locales, aun con importaciones”, dice Ronaldo Valiño, socio especializado en minería
de PricewaterhouseCoopers Brasil. El sector tiene capacidad para
producir unos 47,4 millones de toneladas y podría alcanzar 55 millones en 2015 gracias a los programas de inversión en curso. En otros mercados importantes, como México y Argentina, el consumo está volviendo a los niveles de antes de la crisis, como informa Ternium en su último balance (primer trimestre de este año): el sector automotor, la industria y agroindustria están impulsando la demanda. Según estimaciones de UBS, la construcción, el sector automotor y de equipos debieran crecer entre un 9% y un 10% durante el próximo quinquenio. En el sector mexicano de la construcción, que consume la mayor parte del acero producido localmente, se espera un crecimiento de un 5% durante el mismo lapso. Al contrario de Brasil, los demás países están operando cerca de la plena capacidad. El informe de UBS sobre Ternium señala que México es un importador neto de acero, mientras que en Argentina el saldo es prácticamente cero. En este contexto los brasileños necesitan ordenar la casa, y una forma de hacerlo ha sido integrar la cadena de suministro. A comienzos de año CSN elevó su participación en la minera australiana Riversdale, controlada por el consorcio indio Tata, y anunció planes para invertir unos US$ 1.500 millones en operaciones mineras. “Los precios del
mineral aumentaron mucho y los escenarios muestran que eso va a durar un buen tiempo”, dijo en entrevista al estado de São Paulo el presidente de Usiminas, Wilson Brumer. “La siderurgia hoy no es competitiva si no está integrada”.
PAIS ARGENTINA BRASIL CHILE COLOMBIA CUBA ECUADOR EL SALVADOR GUATEMALA MEXICO PARAGUAY PERÚ TRINIDAD & TOBAGO URUGUAY VENEZUELA TOTAL
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
5.133
5.38
5.572
5.478
5.627
4.05
5.138
2011 5.563
32.91
31.61
30.901
33.782
33.716
26.506
32.927
36.337
1.579
1.541
1.607
1.678
1.549
1.308
1.011
1.768
806
1.007
1.211
1.245
1.053
1.052
1.207
1.244
193
245
257
769
279
267
278
299
72
83
86
87
129
259
357
523
60
48
72
73
71
51
64
92
232
207
292
349
250
224
274
400
16.73
16.195
16.313
17.563
17.23
13.957
16.71
18.186
115
101
103
109
83
64
59
25
726
790
901
857
1.002
718
867
882
8815
712
673
695
489
417
572
670
58
64
57
71
86
56
65
75
4.561
4.907
4.693
5.005
4.224
3.808
2.207
3.344
63.990
62.888
62.737
67.262
65.788
52.738
61.736
69.408
La fabricación de hierro y acero implica una serie de procesos complejos, mediante los cuales, el mineral de hierro se extrae para producir productos de acero, empleando coque y piedra caliza. Los procesos de conversión siguen los siguientes pasos: producción de coque del carbón, y recuperación de los subproductos, preparación del mineral, producción de hierro, producción de acero, y fundición, laminación y acabado. Se pueden realizar estos pasos en una sola instalación, o en varios lugares completamente separados. En muchos países en desarrollo, es fabricado el acero de chatarra, en un horno de arco eléctrico. Una forma alternativa para producir el acero es la de la reducción directa, utilizando gas natural e hidrógeno. El producto de este proceso, hierro esponjoso, se convierte en acerco en un horno de arco eléctrico; luego se funden los lingotes, y para esto se producen los productos no planos con una o dos laminadoras. La industria de acero es una de las más importantes en los países desarrollados y los que están en vías de desarrollo. En los últimos, esta industria, a menudo, constituye la piedra angular de todo el sector industrial. Su impacto económico tiene gran importancia, como fuente de trabajo, y como proveedor de los productos básicos requeridos por muchas otras industrias: construcción, maquinaria y equipos, y fabricación de vehículos de transporte y ferrocarriles.
Es importante que dentro de los temas de investigación sobre los aceros aleados se incorpore temas relacionados con la distribución de materiales férreos en el país con el fin de que el estudiante conozca sobre catálogos de los diferentes materiales de aceros.
Es importante que la cátedra asigne trabajos de investigación basados en materiales novedosos o aleaciones novedosas en nuestro país, y además realizar pruebas, para determinar las características químicas de los materiales y compararlos con los datos técnicos especificados en normas.
www.Impactos ambientales-Fabricación de hierro y acero -
Wikilibros.com
www. Hierro y acero.com.htm
www. Hierro - Wikipedia, la enciclopedia libre.com
REFERENCIAS
BALESTRINI, C. (1959) Economía Minera y Petrolera, Caracas. Universidad Central de Venezuela. 366 p.
GOLD, G. G. y J, JUBANY CASANOVAS. Atlas de mineralogía. S.l., Colección de ATLAS DE CIENCIAS, EDIBOOK, SA, 94 p.
KLOCKMANN, F. & RAMDOHR, P. (1955). Tratado de Mineralogía, Barcelona. Edit. Gustavo Gili S.A. 716 p.
& O. V. KÓNONOV. (1982). Mineralogía, Moscú. MIR. 319 p.
MINISTERIO DE MINAS E HIDROCARBUROS DIRECCIÓN
GENERAL (1963). La industria minera de Venezuela, Caracas. 79 p. RODRIGUEZ, S. (1986). Recursos Minerales de Venezuela.
Boletín del Ministerio de Energía y Minas, Caracas. 15(27). 215 p
