OBTENCIÓN DEL ARRABIO !l arrabio es el primer proceso que se reali-a para obtener #cero' los materiales b"sicos empleados son ineral de ierro' Coque ( Cali-a !l coque se quema como combustible para calentar el horno' ( al arder libera monó,ido de carbono' que se combina con los ó,idos de hierro del mineral ( los reduce a hierro met"lico
La ecuación de la reacción química fundamental de un alto horno es: Fe2O3 + 3 CO => 3 CO2 + 2 Fe La obtención del arrabio se produce en el alto horno !l alto horno es un recipiente de acero recubierto de un material refractario en el cu"l se produce la reducción del hierro
MATERIALES QUE ENTRAN #portadores de hierro $minerales de hierro% Fuel: #ct&a como combustible' se in(ecta )unto al aire caliente O que: #ct&a como combustible' al i*ual que el fuel #dem"s' prooca la reducción del mineral del hierro $se forma monó,ido de carbono' que atrapa el o,í*eno del hierro para formar dió,ido de carbono% Fundentes: $cali-a ( cuar-o% separan los restos de *an*a que ha(an podido quedar en el material #ire caliente: .ermite la combustión del fuel ( del coque ( sostiene todo el con)unto de materiales para que no choquen contra el crisol
MATERIALES QUE SALEN #rrabio: !s el producto principal' formado por /01 de hierro' 3'01 de carbono ( otros elementos como silicio' man*aneso a-ufre ( fósforo
!scoria: Formada por los fundentes' las impure-as ( las ceni-as 4e usa como firme de carreteras ( para formar cemento 5as de alto horno: Se usa como combustible, por ejemplo en los procesos de laminación en caliente ( en los hornos de coque .artes del alto horno 6ra*ante: !s la -ona por la cu"l se introducen los materiales sólidos Cuba: !s la -ona m"s amplia del horno' dónde los materiales se secan ( empie-a la reducción 7ientre: 4e produce la ma(or parte de la reducción !tala)es: 4e encuentran situadas la toberas por dónde entre el aire caliente ( el fuel' ( en ella se produce la combustión Crisol: es la -ona m"s ba)a' por la cu"l se e,trae el arrabio ( la escoria a tra8s de una piquera Cuando el arrabio sale del alto horno' se llea a tra8s de unos a*ones torpedo hacia la -ona donde se a a desulfini-ar
OBTENCIÓN DEL ACERO # la fabricación del acero se destina apro,imadamente el 901 del arrabio que se produce en los altos hornos
!l acero es una aleación cantidad de carbono $siempre menor al ;'9<1%
de
hierro
con
una
pequea
!l acero se obtiene en el horno conertidor a tra8s de una operación que se denomina afino' uno de los m8todos m"s empleados para reali-ar el afino es el sistema de in(ección de o,í*eno $L?% !ste sistema consiste en lo si*uiente:
¿Qué metemos en el convertior!" a% #rrabio: ada m"s sacarlo del alto horno $antes de que se enfríe% (a se mete en el conertidor ecordamos que el arrabio tiene hierro' carbón e impure-as b% Chatarra de hierro: .rocedente de coches' electrodom8sticos' c% Fundente: ecordamos que es carbonato c"lcico ( que lo empleamos como deter*ente para eliminar las impure-as d% O,i*eno: 4e in(ecta a presión en el centro del conertidor a tra8s de tubo con forma de lan-a' ( con ello conse*uimos quemar parte del carbón que no se había quemado en el alto horno
¿Que o#tenemos el convertior!" a% !scorias: !l fundente se pe*a a las impure-as ( las hace flotar formando la escoria b% #cero: !n la parte inferior del conertidor quedar" el hierro ( el carbón que no se ha quemado Finalmente iniciamos el proceso de colada' para ello inclinamos parcialmente el conertidor para que cai*a solo la escoria $como cuando tratamos de eliminar solo la nata que queda encima de un aso de leche% @na e- eliminada la escoria se uelca totalmente el conertidor para que cai*a el acero dentro de los moldes que tendr"n la forma de las pie-as que queremos obtener Los aceros se pueden me-clar con otros elementos químicos $silicio' cromo' níquel' man*aneso'% para obtener aceros aleados' pudiendo obtener en función del elemento con el que )untemos ( su cantidad podemos obtener acero con m<iples propiedades ( para m<iples aplicaciones !sto no ocurre así para las fundiciones .or e)emplo' el acero me-clado con cromo se uele ino,idable o si le aadimos Aolframio eitamos que se ablande cuando se calienta demasiado
ACEROS INO$IDABLES Cl%si&ic%ci'n e los %ceros ino(i%#les • • • •
#ceros ino,idables martensíticos #ceros ino,idables ferríticos #ceros ino,idables austeniticos @sos de los aceros ino,idables Los #ceros Bno,idables son una *ama de aleaciones que contienen un mínimo de ;;1 de Cromo !l Cromo forma en la superficie del acero una película pasBante' e,tremadamente del*ada' continua ( estable !sta película de)a la superficie inerte a las reacciones químicas !sta es la característica principal de resistencia a la corrosión de los aceros ino,idables La selección de los aceros ino,idables puede reali-arse de acuerdo con sus características:
o
Resistencia a la corrosión y a la oxidación a temperaturas elevadas. Propiedades mecánicas del acerol Características de los procesos de transformación a ue será sometido. Costo total !reposición y mantenimiento" #isponibilidad del acero. Los aceros ino,idables tienen una resistencia a la corrosión natural que se forma autom"ticamente' es decir no se adiciona 6ienen una *ran resistencia mec"nica' de al menos dos eces la del acero al carbono' son resistentes a temperaturas eleadas ( a temperaturas crió*enicas 4on f"ciles de transformar en *ran ariedad de productos ( tiene una apariencia est8tica' que puede ariarse sometiendo el acero l a diferentes tratamientos superficiales para obtener acabado a espe)o' satinado' coloreado' te,turi-ado' etc 7oler
CLASI)ICACION DE LOS ACEROS* Los aceros ino,idables no son indestructibles' sin embar*o con una selección cuidadosa' someti8ndolos a procesos de transformación adecuados ( reali-ando una limpie-a periódica' al*&n inte*rante de la familia de los aceros ino,idables resistir" las condiciones corrosias ( de sericio m"s seeras
SERIE +,, ACEROS INO$IDABLES MARTENS-TICOS
4on la primera rama de los aceros ino,idables' llamados simplemente al Cromo ( fueron los primeros desarrollados industrialmente $aplicados en cuchillería% 6ienen un contenido de Carbono relatiamente alto de 2 a ;21 ( de Cromo de ;2 a ;D1 Los tipos m"s comunes son el #B4B E;' E2 ( E3; Las propiedades b"sicas son: !leada dure-a $se puede incrementar por tratamiento t8rmico% ( *ran facilidad de maquinado' resistencia a la corrosión moderada .rincipales aplicaciones: !)es' flechas' instrumental quir&r*ico ( cuchillería*
SERIE +,, ACEROS INO$IDABLES )ERR-TICOS 6ambi8n se consideran simplemente al Cromo' su contenido aria de ;2 a ;D1' pero el contenido de Carbono es ba)o 21 Los tipos m"s comunes son el #B4B E3' E/ ( E3E Las propiedades b"sicas son: Guena resistencia a la corrosión La dure-a no es mu( alta ( no pueden incrementarla por tratamiento t8rmico .rincipales aplicaciones: !quipo arquitectónicas ( decoratias
(
utensilios
dom8sticos
(
en
aplicaciones
SERIE .,, LOS ACEROS INO$IDABLES AUSTEN-TICOS* 4on los m"s utili-ados por su amplia ariedad de propiedades' se obtienen a*re*ando íquel a la aleación' por lo que la estructura cristalina del material se transforma en austenita ( de aquí adquieren el nombre !l contenido de Cromo aria de ;< a 2D1' el de íquel de 30 a 221 ( el de olibdeno ;0 a <1 Los tipos m"s comunes son el #B4B 3E' 3EL' 3;<' 3;
AL/UNOS USOS DE LOS ACEROS INO$IDABLES*
Los aceros ino,idables ofrecen resistencia a la corrosión' una adecuada relación resistencia mec"nica H peso' propiedades hi*i8nicas' resistencia a temperaturas eleadas ( crio*8nicas ( alor a lar*o pla-o 4on totalmente reciclables ( ami*ables con el medio ambiente Los aceros ino,idables son ampliamente utili-ados en arios sectores' desde la m"s sofisticada aplicación industrial hasta los utensilios dom8sticos Contribu(en' de manera indirecta' a satisfacer las necesidades humanas b"sicas tales como alimentación' salud' construcción' medio ambiente' transporte ( ener*ía
#l*unos e)emplos de productos fabricados con aceros ino,idables son los equipos de procesos químicos ( petroquímicos' equipos de proceso de alimentos ( bebidas' equipos farmac8uticos' c"maras de combustión' sistemas de escape ( filtros automotrices' a*ones de ferrocarril' aplicaciones arquitectónicas ( estructurales' mobiliario urbano' paneles de aislamiento t8rmico' intercambiadores de calor' tanques ( recipientes' barriles de cere-a' instrumentos quir&r*icos' a*u)as hipod8rmicas' monedas' tar)as' ollas ( sartenes' cubiertos' laadoras' laaa)illas ( utensilios de cocina
!n la industria química ( petroquímica' los aceros ino,idables ofrecen eleada resistencia a la corrosión ( e,celentes propiedades mec"nicas así como un ba)o costo de mantenimiento !n la industria de alimentos ( bebidas ( en la industria farmac8utica' proeen e,celentes condiciones de hi*iene adem"s de su resistencia a la corrosión ( duración a lar*o pla-o
ALEACIONES NO )ERROSAS 4on aleaciones que no contienen fierro' o contienen cantidades relatiamente pequeas de hierro' al*unos e)emplos' aluminio' cobre' -inc' estao ( níquel 4us propiedades son lata resistencia a la corrosión' eleada conductiidad el8ctrica ( t8rmica' ba)a densidad ( facilidad de producción @na aleación es una me-cla sólida homo*8nea de dos o m"s metales' o de uno o m"s metales con al*unos elementos no met"licos !stas aleaciones pueden ser por tratamiento t8rmico o por precipitación
ALEACIONES DE COBRE*
!l cobre posee una densidad de D/3 *Icm3 ( una temperatura de fusión de ;D3 C su conductiidad el8ctrica es e,celente' ( se puede me)orar mediante procesos de afino' lo que hace de las aleaciones de cobre un material idóneo para la fabricación de cables el8ctricos 4u e,celente conductiidad t8rmica permite su uso de radiadores o cambiadores de calor Cristali-a en la red fcc' por lo que es f"cilmente deformable ( tiene una buena conformabilidad en frío' no tanto en caliente' por el e,cesio aumento del tamao de *rano .osee una resistencia media $entre 2 ( 30 .a% ( se puede obtener alar*amientos a rotura de hasta el E por ; !s un metal crio*8nico' ( a H;/< C la resistencia mec"nica se incrementa un 01 !,celente resistencia a la corrosión en a*ua de mar ( otros ambientes corrosios' es atacado por los haló*enos en h&medo 4iempre est" recubierto de una capa protectora de ó,ido' que crece con la temperatura ( puede lle*ar a descamarse #l o,idarse' se cubre de una p"tina erdosa' ( esta coloración hace que se emplee en decoraciones o se mecani-a por ser e,cesiamente blando La adición de aleantes busca la me)ora de las propiedades mec"nicas ( la resistencia al des*aste' aunque per)udicar"n la conductiidad del cobre 6odas sus aleaciones endurecen por acritud Los latones son aleaciones de cobre en las que el cinc es el soluto por sustitución predominante !l interalo de solidificación es mu( pequeo a( al menos 3 familias de latones
Los latonesJ $H3<1 de cinc% ( red fcc !specíficos para traba)ar en frío 4e utili-an en bisutería' tuberías' instrumentos musicales' monedas' o en arquitectura La m",ima maleabilidad se alcan-a con un 31 de Kn !l latón con un ;01 de Kn tiene un color mu( parecido al oro Los latones J poseen contenidos de cinc entre $E9H001 de cinc%' se caracteri-an por formar a ba)a temperatura una fase ordenada' dura ( fr"*il' latones J + J $3
maquinabilidad' ( pueden actuar como lubricante Gronces al fósforo' pequeas cantidades del este elemento en solución sólida aumentan las propiedades mec"nicas La dicción de Kn en los bronces al cinc me)ora la colabilidad ( abarata el bronce' ( los bronces al níquel' buenas propiedades mec"nicas ( pueden ser conformados en caliente Los cuproaluminios son aleaciones de cobreHaluminio $0 a ;;1 #l%' combinan buenas propiedades mec"nicas con una resistencia a la corrosión' principalmente inter*ranular 4e emplean en for)a ( en moldeo Los cuproberilios $EH21 de Ge%' tratamientos t8rmicos de solución ( maduración posterior' permiten obtener las aleaciones mas resistentes de cobre' comparables con los aceros de alta resistencia 4u principal inconeniente es su alto precio Las aleaciones de cobreHníquel $2 a 31 de i% se denominan cuproníquel' se utili-a en eaporadores' tubos de condensación' transformadores de calor ( equipos marinos' no se pueden ser tratados en caliente
ALEACIONES DE BASE NIQUEL* F"cilmente deformable por su red fcc' posee un e,celente comportamiento a corrosión' o,idación a alta temperatura' buena resistencia mec"nica a altas temperaturas' alta conductiidad el8ctrica ( propiedades ma*n8ticas Las aleaciones de base níquel tienen como ob)eto me)orar las características de tracción' fluencia' fati*a ( estabilidad superficial del material
SU0ERALEACIONES* 4e les conoce como superaleaciones (a que resisten las condiciones mas críticas' car*as eleadas' alta temperatura ( un ambiente a*resio' son caros pero su aplicación se ha ido e,tendiendo La aleación de níquelHaluminio se llama duraníquel' alta resistencia a la corrosión ( *ran resistencia mec"nica similar a los aceros' el permaníquel es una aleación de níquelH cobaltoHfierroHcarbonoHman*anesoHsilicioHtitanioHma*nesio' buena resistencia a la corrosión' buena conductiidad el8ctrica ( t8rmica ( propiedades ma*n8ticas' pero disminu(e su dure-a al aumentar la temperatura Las superaleaciones de base níquel como Bnconel $níquelHcromoHhierro%' astello( $níquelHmolibdenoHhierroHcromo% o imonic' que incorpora titanio' son e)emplos de
superaleaciones base níquel 4e emplean en c"maras combustión' alabes de turbinas' toberas ( en la industria aeroespacial
SU0ERALEACIONES BASE COBALTO* La adición de ciertos aleantes' como fierro ( níquel' hacen disminuir la temperatura de transformación alotrópica !stas superaleaciones presentan enta)as respecto a las de níquel' como la ma(or temperatura de fusión' la superior resistencia a la corrosión ( la o,idación en caliente debido al ma(or contenido en cromo $del 2 al 31%' ( en *eneral ma(or resistencia a la corrosiónHfati*a 4on resistentes al choque t8rmico ( pueden obtenerse por moldeo !l aluminio refuer-a el comportamiento a o,idación ( corrosión 6ambi8n e,isten superaleaciones de base hierro' la ma(or parte aceros ino,idables aut8nticos refor-ados con carburos $so aleaciones FeHiHCr%
ALEACIONES DE CINC1 0LOMO 2 ESTA3O* !l cinc' plomo ( estao son metales pesados ( con un ba)o punto de fusión .oseen una temperatura de recristali-ación mu( pró,ima a la ambiente 4u dure-a ( resistencia mec"nica son bastante ba)as !l cinc es un metal blanco a-ulado' es mu( sensible a la corrosión electroquímica' ( es atacado por la humedad 4e emplea en procesos de *alani-ado de aceros' para obtener latones ( en pinturas Las aleaciones de cinc que incorporan cobre ( aluminio son f"cilmente moldeables debido a su ba)a temperatura de fusión ( a la ausencia de reacción con los crisoles ( matrices de acero 4e utili-an en pie-as de automóiles !l plomo es mu( resistente al a*ua' es el metal que me)or resiste al acido sulf&rico #bsorbe radiación' tienen una colabilidad e,celente ( se obtiene f"cilmente por moldeo 4e emplean en baterías' aleado con calcio o antimonio' en soldadura aleado con estao' en elementos de protección contra la radioactiidad' o en estructuras de control sonoro 4u desenta)a es su alta to,icidad !l estao' es mu( resistente a la corrosión ambiental ( a los "cidos or*"nicos' por lo que en contacto con los alimentos no resulta to,ico u( deformable en frío arriba de ;0 C' pudiendo obtenerse l"minas mu( del*adas' de hasta 20mm de espesor 4e utili-a en recubrimientos' sus elementos de aleación m"s importantes son cobre' plomo ( antimonio' que elean sus propiedades mec"nicas Las aleaciones de estao tambi8n se emplean como materiales antifricción etal para moldeo de precisión' por su ba)a temperatura colad
BIBLIOGRAFÍA •
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