ACERO
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ACERO HISTORIA DEL ACERO La primera utilización de productos elaborados con aceros data aproximadamente del año 3000 A.C. Sin embargo los primeros aceros producidos con características de calidad similares al acero actual fueron obtenidos por Sir Henry Bessemer en 1856 con la ayuda de un proceso por el diseño utilizando fosforo y azufre.
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el acero en la construccion
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ACERO
HISTORIA DEL ACERO
La primera utilización de productos elaborados con aceros data
aproximadamente del año 3000 A.C. Sin embargo los
primeros aceros producidos con características de calidad
similares al acero actual fueron obtenidos por Sir Henry
Bessemer en 1856 con la ayuda de un proceso por el
diseño utilizando fosforo y azufre.
Este proceso fue sustituido por el sistema inventador por
Sir William Siemens en 1857 el cual descarburiza la aleación del acero
con la ayuda de oxido de hierro.
Actualmente los procesos han ido mejorado el acero en especial el usado
mediante la reducción con oxido inventador en Austria en 1948 y el colocado
contian que es el que permite la formación de perfiles mediante la dosificación
del material fundido en un molde enfriado por agua que genera un elemento
constante en su sección el mismo que es
afinado en sus dimensiones con rodillos.
¿Qué es el Acero?
Es una aleación de hierro y carbono.
El contenido de carbono en los tipos de
acero corrientes se halla comprendido entre,
aproximadamente, entre a.08 y 1.4%.
El porcentaje de carbono del acero es el
factor más importante que gobierna sus propiedades y aplicaciones. En ciertos
aceros especiales el contenido del carbono puede ser mas de 1.4%.
En un principio el acero se fabrica por un proceso de adición de carbono al hierro
forjado en el estado sólido, cementación. En la actualidad todos los aceros se
fabrican partiendo del hierro en estado de fusión y el carbono se añade al hierro
líquido.
¿Qué es el Arrabio y como se obtiene?
El arrabio es el hierro bruto obtenido en los altos hornos a partir del cual se
obtiene el acero.
Este es obtenido a partir del hiero que ese es uno de los metales más
abundantes
En la naturaleza, el cual esta combinado con otros elementos bajo diferentes
formas minerales:
- hierro magnético o magnetita: Fe3O4
- Hematites rojo: Fe2o3.
-Hematites parda o limonita: 2Fe2O3.3H2O.
- Espato de hierro o siderita: CO3Fe.
Pirita: SFe. Aunque su uso más frecuente
es la obtención de acido sulfúrico.
PROCESO
El mineral se reduce a metal en el alto
horno por medio de coque cargado con el
mineral.
Las impurezas se escorifican mediante la
castina cargada también con el mineral. El
aire inyectado, calentado previamente se utiliza para la del coque, y el oxido de
carbono formado por la combustión parcial del coque, junto con el coqué
producen el hierro.
El hierro líquido y la escoria se depositan en el fondo del horno, de donde se
sacan periódicamente por medio de sangrados.
A medida que se forma el hierro y la escoria van cayendo el crisol situado en el
fondo del horno debido a que el hierro es más denso que la escoria. Se depositan
en el fondo. Mientras que la escoria flota sobre el hierro fundido. Cerca del fondo
del horno existen dos orificios. El más bajo, o piquera sirve para sangrar el hierro
y el orificio superior o bigote sirve para sacarla escoria.
Esquema de la obtención del arrabio
OBTENCIÓN DEL ACERO
Hay diferentes medios para la obtención del acero
Método de Bessemer
Método de Martin- Siemens
Horno eléctrico
A.- Método Bessemer
Se vierte hierro directamente del horno alto en el convertidor o
recipiente. En el fondo del convertidor existe un cierto número de orificios a
través de los cuales se inyecta aire.
El aire oxida primero el silicio y magnesio, y estos óxidos suben a la parte alta y
forman una escoria. Luego empieza a arder el carbono y la inyección del aire se
prolonga hasta que no quede más que 0,05% de carbono aproximadamente.
Cuando se a terminado la inyección de aire, se agrega el metal fundido la
cantidad de carbono necesaria para conseguir a el porcentaje de carbono
especifico, junto con el magnesio preciso para compensar la influencia del azufre
y el silicio requerido para la
desgasificación. Después el acero
acabado se convierte en una
cuchara haciendo vascular el
convertidor, y de la cuchara se
vierte en las lingoteras para
laminarlo o forjarlo.
El acero Bessemer tiene propensión a estar oxidado e impuro.
b.- Método Martin-Siemens
Es un horno de reverbero. La solera se calienta exteriormente y se cargan las
materias primas, que son arrabios y chatarra, inclinadas hacia un orificio de
salida. La solera es rectangular y puede recibir de 15 a 40 toneladas. La cara
anterior del horno tiene las puertas de cargo y
la posterior la piquera de colada. La
bóveda es de ladrillo refractario de sílice. Por el exterior circular aire frio para
refrigerar. El laboratorio contiene el arrabio que se va a tratar y está limitado por
la solera, la bóveda y las paredes laterales. El revestimiento puede ser acido
(sílice) o básico (magnesio).
A.1-Procedimiento acido
Se reduce el carbono por tres formas:
Por dilución, añadiendo chatarra con poco carbono y así, se reparte el
carbono por toda la masa.
Añadiendo mineral de Fe que cede el oxigeno al carbono produciendo la
oxidación.
Combinado los dos anteriores.
El Mn y el Si se oxidan con rapidez y se van a la escoria, aunque el Si con
mayor lentitud. El carbono se oxida a los dos óxidos de la escoria. Al ser
un proceso acido no se elimina ni el P ni El S.
Para evitar la oxidación del metal se le añaden ferroaleaciones.
A.2-Procedimiento básico
La escoria básica, los que permite eliminar el P.
Primero se oxida el Si, el Mn y el Fe.
El oxido de magnesio no se va a la escoria, cediendo el oxigeno para oxidar
el carbono.
El P se oxida y se combina con la cal.
También se pueden añadir ferroaleaciones.
Normalmente la carga está compuesta por 50% de chatarra y 50% de hierro
liquido y se emplea carbonado de calcio como fundente y formador de
escoria básica
Esquema
Método
Martin-
Siemens
C.-Horno Eléctrico
Tiene una serie de ventajas:
La atmosfera nooxida del arco de carbón, El cual da calor puro, hace posible
construir hornos completamente cerrado y permite mantener atmosferas
reductoras; la temperatura alcanzable esta solo limitada por la naturaleza del
refractario del revestimiento del horno, el rendimiento de la unidad es
extraordinariamente elevado: el afino y aleación se efectúa con rapidez y control.
En la mayoría de los hornos eléctricos el calor es producido por medio del arco
eléctrico, ya sea sobre el baño, como el horno Stassano, o por medio de arco
entre la escoria y los electrodos suspendidos sobre el baño; este último
procedimiento es el más satisfactorio y corriente. Al preparar una carga de acero,
la mayor parte de la carga se prepara con chatarra de acero seleccionada
cuidadosamente.
ASPECTOS GENERALES DEL ACERO
1. El Acero
El hierro técnicamente puro: menos de
0,008% de carbono, es un metal dúctil y
maleable, con peso específico de 7,87.
Funde de 1536° a 1539°C,
reblandeciéndose antes de llegar a esta
temperatura.
El elemento básico de aleación del hierro es el carbono.
Las aleaciones con contenido de carbono comprendido entre 0,10 y 1,76% se
denominan aceros.
1.1 Propiedades del acero:
Estructura cristalina compacta y homogénea: Material
estructural más cercano a la isotropía.
Densidad muy alta: 8t/m3
Resistencia muy alta tanto a la tracción como
compresión.
Alto ratio resistencia / peso.
Material dúctil.
Material frágil.
Conductividad térmica muy elevada.
1.2 Impurezas presentes en el acero:
Azufre: forma con el hierro sulfuro, da
lugar a un eutéctico. Se controla
la presencia de sulfuro
mediante el agregado de
manganeso.
Fósforo: Disminuye la
ductilidad. Forma un eutéctico
frágil con bajo punto de fusión y
transmite al acero su fragilidad.
PLANOS
Planchas gruesas Rollos y planchas laminadas en caliente
Rollos y planchas laminadas en frío
BARRAS
Barras para hormigón Barras para molienda Alambrón
Oxígeno: el contenido de oxigeno es mayor en el acero en estado
liquido que en estado sólido. Para evitar burbujas de gas atrapadas en
el metal, el oxigeno debe eliminarse.
2. Principales Productos del Acero
3. Características del Acero
3.1Ventajas del acero:
Material fácil de conformar en frío y
en caliente.
Material fácil de mecanizar,
ensamblar y proteger contra la
corrosión.
Bajo coste unitario en comparación con
otros materiales.
Alta disponibilidad, su producción es 20 veces mayor al resto de materiales
metálicos no férreos.
Material altamente adaptable.
Fácilmente reciclable: Se puede usar chatarra como materia prima para la
producción de nuevo acero.
3.2 Desventajas del acero:
Corrosión: El acero expuesto a intemperie
sufre corrosión por lo que deben recubrirse
siempre exceptuando a los aceros especiales
como el inoxidable.
Calor, fuego: En el caso de incendios, el calor
se propaga rápidamente por las estructuras haciendo disminuir su
resistencia hasta alcanzar temperaturas donde el acero se comporta
plásticamente, debiendo protegerse con recubrimientos aislantes del calor.
Pandeo elástico: Debido a
su alta resistencia/peso el
empleo de perfiles esbeltos
sujetos a compresión, los
hace susceptibles al pandeo
elástico, por lo que en
ocasiones no son económicos
las columnas de acero.
Fatiga: La resistencia del
acero (así como del resto de
los materiales), puede disminuir cuando se somete a un gran número de
inversiones de carga o a cambios frecuentes de magnitud de esfuerzos a
tensión.
LOS ACEROS AL CARBONO
Acero al Carbono
• El carbono aumenta la dureza y la
resistencia del acero.
• La composición química, Fe y C
(principales), Mg y Si (necesarios) y S, P, O e H
(impurezas).
• Máquinas, carrocerías de automóvil, cascos de buques…
Propiedades Generales
dureza y resistentes a los choques. soldabilidad.
Dureza 90 a 250 HB.
Bajo coste de mantenimiento.
Conductividad térmica.
Pierden sus propiedades deseables
cuando se calientan por los cambios de
fase que sufren.
Baja resistencia a la corrosión.
Tipos de Acero al Carbono
a.- Acero de bajo carbono ( C<
0.30%)
Relativamente blandos y poco
resistentes.
b.- Acero de medio carbono ( 0.30< C
< 0.55%)
Menos dúctiles y tenaces que
los de bajo carbono.
c.- Acero de alto carbono ( 0.55< C < 1.40%)
Los más duros y resistentes (al desgaste).
C= 0.77% (eutectoide) Perlita con propiedades entre la blanda y dúctil
ferrita y la dura y quebradiza cementita.
Tratamiento Térmico del Acero
LOS ACEROS INOXIDABLES
• Endurecer
Martensita (↑ tensiones interas).
Temple o recocido(↑T)
↑T
↑↑ v
↓T
• Objetivo: Controlar las propiedades físicas del
acero.
Austenita (750 - 850ºC)
Jeringa de alta presión de Acero Inoxidable
¿Qué son los Aceros Inoxidables?
• Aceros que no son aceros al carbono o convencionales.
• Además de Fe y C poseen altos contenidos en Cr y Ni.
• Pueden contener otros metales tales como
Mo, Ti, Mn, Cu en pequeñas proporciones.
• Fe – Cr (10-20%) – Ni (8-10%) – C es el
más básico.
¿Cómo se Producen?
• Se producen por acería eléctrica a partir de
chatarra de acero inoxidable.
Siderurgia no Integral
• Además de las cargas habituales se introduce Cr como ferrocromo y Ni
mecánico.
• Se realizan los procesos habituales de fusión, conversión, desulfuración,
ajuste de composición, afino y colada continua.
CARACTERISTEICAS DEL ACERO
CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS Y TECNOLÓGICAS DEL ACERO
Representación de la inestabilidad lateral bajo la
acción de una fuerza ejercida sobre una viga de
acero.
Aunque es difícil establecer las propiedades físicas y mecánicas del acero debido
a que estas varían con los ajustes en su composición y los diversos tratamientos
térmicos, químicos o mecánicos, con los que pueden conseguirse aceros con
combinaciones de características adecuadas para infinidad de aplicaciones, se
pueden citar algunas propiedades genéricas:
Su densidad media es de 7850 kg/m³.
En función de la temperatura el acero se puede contraer, dilatar o
fundir.
El punto de fusión del acero depende del tipo
de aleación y los porcentajes de elementos
aleantes. El de su componente principal, el
hierro es de alrededor de 1510 ºC en estado
puro (sin alear), sin embargo el acero presenta frecuentemente
temperaturas de fusión de alrededor de 1375 ºC, y en general la tempera
necesaria para la fusión aumenta a medida que se funde (excepto las
aleaciones eutécticas que funden de golpe). Por otra parte el acero rápido
funde a 1650 ºC.17
Su punto de ebullición es de alrededor de 3000 ºC.18
Es un material muy tenaz, especialmente en alguna de las aleaciones usadas
para fabricar herramientas.
Relativamente dúctil. Con él se obtienen hilos delgados llamados alambres.
Es maleable. Se pueden obtener láminas delgadas
llamadas hojalata. La hojalata es una lamina
de acero, de entre 0,5 y 0,12 mm de espesor, recubierta, generalmente de
forma electrolítica, por estaño.
Permite una buena mecanización en máquinas herramientas antes de recibir
un tratamiento térmico.
Algunas composiciones y formas del acero mantienen mayor memoria, y se
deforman al sobrepasar su límite elástico.
La dureza de los aceros varía entre la del
hierro y la que se puede lograr
mediante su aleación u otros
procedimientos térmicos o químicos
entre los cuales quizá el más
conocido sea el templado del acero,
aplicable a aceros con alto contenido
en carbono, que permite, cuando es
superficial, conservar un núcleo tenaz en la pieza
que evite fracturas frágiles. Aceros típicos con un alto grado de dureza
superficial son los que se emplean en las herramientas de mecanizado,
denominados aceros rápidos que contienen cantidades significativas de
cromo, wolframio, molibdeno y vanadio. Los ensayos tecnológicos para medir
la dureza son Brinell, Vickers y Rockwell, entre otros.
Se puede soldar con facilidad.
La corrosión es la mayor desventaja de los aceros ya que el hierro se oxida
con suma facilidad incrementando su volumen y provocando grietas
superficiales que posibilitan el progreso de la oxidación hasta que se
consume la pieza por completo. Tradicionalmente los aceros se han venido
protegiendo mediante tratamientos superficiales diversos. Si bien existen
aleaciones con resistencia a la corrosión mejorada como los aceros de
construcción «corten» aptos para intemperie (en ciertos ambientes) o los
aceros inoxidables.
Posee una alta conductividad eléctrica. Aunque
depende de su composición es
aproximadamente de19 3 · 106 S/m. En las
líneas aéreas de alta tensión se utilizan con
frecuencia conductores de aluminio con alma de acero proporcionando éste
último la resistencia mecánica necesaria para incrementar los vanos entre la
torres y optimizar el coste de la instalación.
Se utiliza para la fabricación de imanes permanentes artificiales, ya que una
pieza de acero imantada no pierde su imantación si no se la calienta hasta
cierta temperatura. La magnetización artificial se hace por contacto,
inducción o mediante procedimientos eléctricos. En lo que respecta al acero
inoxidable, al acero inoxidable ferrítico sí se le pega el imán, pero al acero
inoxidable austenítico no se le pega el imán ya que la fase del hierro
conocida como austenita no es atraída por los imanes. Los aceros
inoxidables contienen principalmente níquel y cromo en porcentajes del
orden del 10% además de algunos aleantes en menor proporción.
Un aumento de la temperatura en
un elemento de acero provoca un
aumento en la longitud del mismo.
Este aumento en la longitud puede
valorarse por la expresión: δL = αδt° L,
siendo a el coeficiente de dilatación, que para el acero vale
aproximadamente 1,2 · 10−5 (es decir α = 0,000012). Si existe libertad de
dilatación no se plantean grandes problemas subsidiarios, pero si esta
dilatación está impedida en mayor o menor grado por el resto de los
componentes de la estructura, aparecen esfuerzos complementarios que hay
que tener en cuenta.El acero se dilata y se contrae según un coeficiente de
dilatación similar al coeficiente de dilatación del hormigón, por lo que resulta
muy útil su uso simultáneo en la construcción, formando un material
compuesto que se denomina hormigón armado.20 El acero da una falsa
sensación de seguridad al ser incombustible, pero sus propiedades
mecánicas fundamentales se ven gravemente afectadas por las altas
temperaturas que pueden alcanzar los perfiles en el transcurso de un
incendio.
Propiedades de los Aceros Inoxidables
Provenientes del Cr
• Provoca un efecto anticorrosivo en
condiciones ambientales
• Crea un capa protectora con
cierta debilidad
Provenientes del Ni
Código numérico
Tres números en funcióndel tipo de acero
y de su composición
Código alfabético
Letra al final según una característica especial de
sus componentes
L Low carbonN Nitrurado
• Protege la capa pasivante, es decir, la acción anticorrosiva del Cr
• Mejora sus propiedades mecánicas
Es importante aclarar que los aceros denominados inoxidables no se oxidan
en
condiciones atmosféricas pero si pueden hacerlo en otras condiciones de
temperatura y presión.
Nomenclatura
• Existen varios sistemas de nomenclatura para los aceros inoxidables. La
norma AISI es las más empleada.
Clasificación de los Aceros Inoxidables
1.Austeníticos
Los más empleados:16-26% de Cr y un mínimo de 7% de Ni. No magnéticos,
elevada ductilidad y soldabilidad. Añadiendo Mo se aumenta la
resistencia química.
2.Ferríticos
12-17% de Cr. Resistencia a la corrosión aceptable, magnéticos.
3.Martensíticos
Con un 11-13% de Cr. Presentan alta dureza y tenacidad.
4.Duplex
Aceros austeno-ferríticos: 17-30% de Cr, 6-12% de Ni y 2-5% de Mo. Mejores
propiedades mecánicas y anticorrosivas.
Ejemplos de Aceros Inoxidables
Tipos de ceroAceros
típicos
Composición
básica (%)Características
Austeníticos 304 18Cr – 8Ni Excelente resistencia a la
corrosión.
316 18Cr – 12Ni – 2,5Mo Mayor resistencia a la
corrosión que el 304 en
medios salinos.
Ferríticos
430 16Cr Resistencia a la corrosión
moderada.
409 11Cr Resistencia a la oxidación en
altas Temperaturas
Martensíticos 420 12Cr Dureza elevada, alta resistencia
mecánica pero menor resistencia a
la corrosión.
APLICACIÓN DE LOS ACEROS
El uso intensivo que tiene, y ha tenido, el acero para la construcción de
estructuras metálicas ha conocido grandes éxitos, como la Torre Eiffel,
construida en París en 1889, que es hoy día uno de los monumentos más
visitados del mundo.
Pero también grandes fracasos. El 7 de noviembre de 1940 el mundo asistió al
colapso del puente Tacoma Narrows al entrar en resonancia con el viento.
Alambres y Cordones de Acero
Los alambres y cordones de acero de alta
resistencia son utilizados en construcción con
el objetivo principal de incrementar la
Corrugas
resistencia a tracción de las estructuras de hormigón y crear unos estados de
tensión y deformación adecuados
Barras para Hormigón
Se usan en la confección de armaduras de cualquier elemento de
hormigón armado.
Las corrugas o resaltes permiten una alta adherencia al cemento o al
hormigón. Entre sus aplicaciones tenemos: columnas, vigas, losas, tanques
de agua, viviendas, edificios, puentes, etc.
Barras para
Molienda
Uso como medio de molienda en la minería. Las barras para molienda de
minerales poseen propiedades de elevada resistencia a la abrasión (dureza),
elevada tenacidad y desgaste uniforme.
Alambrón
Fabricación de productos trefilados como alambres, clavos
y mallas; electródos para soldadura al arco y uso estructural.
La malla electro-soldada es una red metálica formada por una
trama cuadrada de alambres soldados en sus intersecciones que se utiliza
generalmente como refuerzo temporal de túneles.
Laminados en Caliente
Se usa en la fabricación de tubos y perfiles para construcción estructural,
cañerías y tubos soldados para la conducción de fluidos, cilindros, etc.
Este tipo de acero laminado en caliente lo
encontramos diariamente en forma de planchas de acero con superficie estriada
tipo lágrima en uno de sus lados. Su superficie antideslizante hace esta plancha
ideal para pisos de escaleras, vehículos, etc.
Laminados en Frío
Este material es usado en muebles metálicos, cocinas, refrigeradoras, tubos,
partes externas de vehículos y en general donde se requiera un buen acabado
superficial.
Aleaciones
1.Aluminio y Aleaciones: Piezas para aviones,
cuerpos de válvulas, cabezas de cilindros,
cajas de cambio de automóviles, zapatas
de freno, etc.
2. Cobre y Aleaciones: Se emplea en
conductos y maquinaria eléctrica.
3. Aleaciones de Magnesio: Maquinaria portátil,
herramientas neumáticas, máquinas de escribir y coser, etc.
4. Aleaciones de Zinc: Piezas para la industria automotriz, accesorios para
edificios, piezas de máquinas para oficina y juguetes.
La corona de acero inoxidable ha probado ser un medio eficaz y práctico para
restaurar los dientes demasiado degradados .
ACEROS AREQUIPA
Planta Nº1 Arequipa
Ubicada en el Parque Industrial de la ciudad de
Arequipa, constituye un hito emblemático de este
departamento, como empresa pionera del desarrollo
industrial de Arequipa.
Esta planta de laminación tiene una capacidad
instalada actual de 100 mil toneladas
métricas anuales de productos terminados,
entre ellos: barras de construcción,
platinas, canales U, ángulos, tees, barras cuadradas y redondas; en sus
diferentes medidas.
Planta Nº2 Pisco
Esta planta, con una capacidad de producción de 550,000 toneladas de acero
líquido y 450,000 toneladas métricas anuales de productos terminados, se
encuentra ubicada en el desierto de Paracas - Ica, en el Km. 241 de la
Panamericana Sur. Está conformada por la Planta de Hierro Esponja, la Planta de
Acería, la Planta de Laminación, y las instalaciones para el servicio de corte y
doblado de barras de acero corrugado a medida.
Produce barras corrugadas y lisas, perfiles, barras cuadradas y redondas, barras
helicoidales, alambrón de construcción y de trefilería.
En Aceros Arequipa, se ha invertido en mejoras que vienen haciendo que la
producción del acero sea cada vez más amigable con el medio ambiente. Se ha
invertido en la construcción de un nuevo sistema de evacuación y tratamiento de
humos de la planta de acería.
Ahora con los filtros de mangas, succión y
sistemas auxiliares de agua y aire
comprimido de la Planta de tratamiento
se emite una cantidad mucho menor a la
exigida por los estándares
internacionales.
Por otro lado, luego de la fusión, la escoria
conformada por residuos metálicos y no metálicos, se evacua del horno eléctrico
y se recoge para su reutilización; los residuos metálicos vuelven a la zona de
metálicos, los segundos se envían a las municipalidades cercanas para el
asfaltado de pistas.
En todas las etapas del proceso de producción, se generan diferentes tipos de
residuos: finos de mineral de hierro, finos de hierro esponja y cascarilla de acero.
Actualmente, estos residuos pasan por un proceso de aglomeración y vuelven a
los hornos. De esta manera se reduce significativamente el desperdicio y la
acumulación de pasivos ambientales.
El uso del gas natural como fuente de energía en las diferentes plantas de Aceros
Arequipa también está ayudando a reducir emisiones de gases contaminantes al
ambiente pero además, están contribuyendo al ahorro de energía y
consecuentemente a una mayor productividad de la empresa de cara al futuro.
Esta planta ha ido mejorando su tecnología y sus equipos cada año,
manteniéndose actualizada con los últimos adelantos tecnológicos.
Proceso de Producción
Proceso de Reducción Directa (Hierro Esponja)
Un componente importante en la producción del acero es el hierro esponja. Se le
denomina así porque al mineral de hierro se le ha extraído el oxígeno,
convirtiéndose en un material sumamente liviano. La materia prima del hierro
esponja es el fierro o mineral de hierro. Esta llega en forma de “pellets” y se
almacena en silos junto con el carbón y la caliza.
Aquí se reduce el mineral de hierro, liberándolo
del oxígeno gracias a la acción del carbón,
para así elevar el porcentaje de contenido
de hierro metálico y utilizarlo en el horno
eléctrico, como carga metálica en la
fabricación del acero, con la ventaja de obtener un producto con menor cantidad
de residuales y mejores propiedades.
Para tener un mejor control en los procesos de Acería y Laminación, así como
mejorar la calidad de nuestros productos, pusimos en funcionamiento en 1996
esta planta, que opera con dos hornos tubulares rotatorios inclinados tipo "kiln",
el cual produce 12 toneladas de hierro esponja por hora lo que hace un promedio
de 45,000 t/a ( toneladas anuales) cada uno; siendo la producción total de
90,000 t/a. ¿Cómo se extrae el oxigeno del mineral de hierro?
El mineral del hierro, junto con el carbón y la caliza ingresan a los hornos
rotatorios a una velocidad controlada por la misma rotación. El interior de los
hornos está recubierto de material refractario. Por efecto de la combustión, se
produce dióxido de carbono, el cual favorece la reducción del mineral de hierro.
Para controlar la temperatura, se dispone de ventiladores a lo largo del horno los
que brindan el aire necesario para la combustión del carbón. El hierro esponja
obtenido, pasa luego al enfriador rotatorio donde se le suministra agua para su
refrigeración.
Al final, la carga metálica fragmentada se apila en la bahía de carga en espera de
su utilización.
Proceso de Fragmentación
Otro componente en la producción del acero es la carga metálica. En la zona de
metálicos, se acopia el acero a reciclar, según su carga residual y su densidad,
determinada por una junta calificadora.
La compra de acero en desuso, viene generando un importante mercado de
trabajo en nuestro país que contribuye además al cuidado del medio ambiente.
La carga metálica, pasa por un proceso de
corte y triturado en la planta
fragmentadora de Aceros Arequipa.
En el interior de la fragmentadora,
poderosos martillos reducen la carga
a un tamaño óptimo. Luego, a través
de una faja transportadora, la carga
fragmentada pasa por una serie de rodillos magnéticos que seleccionan
todo lo metálico. Los materiales que no lo son, se desvían por otro conducto para
su almacenamiento o su cuidadosa eliminación.
En la zona de carga, al hierro esponja se le añade la carga metálica fragmentada.
Esta mezcla se lleva a la Planta de Acería para iniciar la producción del acero.
Proceso de Acería
En la Planta de Acería contamos con un patio de
Metálicos y Hierro Esponja. La línea de producción
cuenta con un Horno Eléctrico de Fusión AC de
80 t y un Horno de Afino (Horno Cuchara).
El Horno de Fusión tiene un transformador de 45
MVA, además 4 lanzas supersónicas de inyección de
oxígeno, instaladas en su estructura metálica. Los paneles y la
bóveda son refrigerados con agua.
Cuando la mezcla de hierro esponja y la carga metálica ingresa al horno, la
puerta principal es cubierta con una masa selladora. Esto evita el ingreso
excesivo de aire y permite mantener mejor el calor. En el interior del horno
eléctrico, la principal energía usada para fundir la carga es la energía eléctrica
producida por tres electrodos que generan temperaturas por encima de los
3,000°C a 5,000°C. También se produce energía química producto de la
oxidación. El hierro esponja y la carga metálica se funden a 1600ºC,
obteniéndose así el acero líquido.
Luego de 40 minutos de combustión, el acero
líquido pasa al horno cuchara en donde otros
tres electrodos realizan el afino, es decir se
ajusta la composición química del acero,
logrando así la calidad necesaria para el
producto. Luego, a través de la buza u orificio
ubicado en la base de la cuchara, el acero pasa a la colada continua.
Se inicia vertiendo el acero líquido de la cuchara al tundish o distribuidor, que
reduce la turbulencia del flujo y lleva el acero líquido por 4 líneas de colada o
moldes oscilatorios en donde se le da una refrigeración primaria para solidificarla
superficialmente. Luego, mediante spray´s y toberas se realiza la refrigeración
secundaria. Esta barra solidificada es cortada obteniéndose así la palanquilla, el
producto final de la acería y la materia prima para la laminación. Todo este
proceso es muy importante porque de él depende la calidad de la palanquilla y
del producto final.
La capacidad de producción anual es de 550,000 t/a de palanquilla de diferentes
secciones, (100x100mm, 130x130mm y 150x150mm), que se destina a la
fabricación de barras corrugadas, perfiles, alambrones y aceros especiales.
Dentro del proceso continuo de mejora tecnológica, la Planta de Acería ha
logrado avances significativos que incluyen el desarrollo de tecnología propia
patentada, permitiendo ubicar al Horno Eléctrico de Aceros Arequipa entre los
más rápidos y potentes del mundo, y haciendo que en los últimos años la
producción de palanquilla se incremente sustancialmente; en 1995 por ejemplo,
fue de 160,000 t/a, mientras que en el 2007 se amplió a 550,000 t/a.
La modernización del horno, el proceso a puerta cerrada y el uso de metálicos sin
residuos, han permitido a Aceros Arequipa incrementar la productividad de la
planta de acería y asegurar la calidad de los diferentes aceros producidos.
Proceso de Laminación
La última parte del proceso de producción del acero es la laminación en caliente,
donde las palanquillas se transforman en los diferentes productos de acero largo
que el mercado nacional e internacional exige.
Tiene dos líneas de fabricación; una para la producción de barras de
construcción, perfiles, ángulos, tees, barras cuadradas, redondas lisas, barras
helicoidales; y otra para la fabricación de alambrones para trefilería, electrodos y
construcción.
La laminación empieza con el calentamiento de la palanquilla en el horno re-
calentador a una temperatura de trabajo que varía entre los 1,100ºC y los
1200°C. De ahí pasa al tren de laminación, donde se inicia el estiramiento de la
palanquilla a través de cajas de desbaste y rodillos formando así las barras y
perfiles, según el tipo de rodillo acabador que se haya colocado, y de acuerdo al
largo que se desea obtener.
La primera etapa del tren de laminación es
el tren de desbaste que consta de ocho
cajas; seguidas por el tren intermedio y continuo que tiene diez casetas
convertibles de última generación. En la Línea de Barras, después de la Caseta
Acabadora, el producto terminado es cortado con una cizalla volante a una
longitud de 54 m ó 60 m, y es enfriado al medio ambiente en la Placa de
Enfriamiento.
Si se desea obtener alambrón, el acero laminado se transfiere caliente al nuevo
tren de alambrón, donde se produce en diferentes diámetros y luego pasan al
bobinador que forma los rollos.
Para la fabricación de alambrones se tiene un
Block BGV de diez pasadas de alta velocidad;
llegando hasta los 100m/seg; el enfriamiento del
alambrón es controlado con el fin de obtener las
características mecánicas y metalúrgicas. Los
rollos de alambrón son embalados e identificados en bobinas de hasta dos
toneladas de peso.
Finalizado el proceso de laminación. Todos los productos de Aceros Arequipa se
entregan al mercado, debidamente empaquetados y etiquetados, con un código
de barras que permite conocer sus características, evitando así errores en la
entrega y garantizando un total control de la calidad del producto.
ACEROS SIDER PERÙ
PROCESO DE FABRICACIÓN DE FIERRO DE CONSTRUCCIÓN ASTM A 615
GRADO 60 SIDERPERU
SIDERPERU.
Cuida la calidad de su fierro de construcción en todos sus pasos, tomando como
el inicio del proceso la recepción de las materias primas. La más importante
materia prima utilizada en la industria Siderúrgica, es el Mineral de Hierro puro.
1.RECEPCIÓN DE MATERIAS
PRIMAS: Muelle SIDERPERU - Chimbóte
SIOERPERU tiene un muelle propio donde se recepcionan las principales materias
primas: Mineral de Hierro (pellets), coque, caliza.; las cuales son trasladadas
mediante una faja transportadora de más de 3 kilómetros de longitud, hacia el
Almacén Central de Materias Primas.
2.ALMACENAJE DE MATERIAS PRIMAS: Almacén Central de Materias
Primas - Chimbóte
Este almacén tiene unaárea de 20,000 m2, con capacidad para almacenar 44,000
toneladas de materia prima; garantizando así no sólo ei almacenaje en las
condiciones adecuadas, sino también el abastecimiento necesario para la
producción permanente de acero.
3.OBTENCIÓN DEL ARRABIO 0 HIERRO LIQUIDO: Alto Horno
El mineral de Hierro
(pellets), coque, caliza y otros; son calentados mediante la inyección de aire a
altas temperaturas provenientes de las estufas, provocando así la combustión del
coque a 1083 °C, liberando gases reductores que actúan sobre el mineral de
hierro (reducción y fusión) obteniendo así el arrabio (hierro líquido) como
producto principal y la escoria (mezcla de óxidos) como sub-producto. El arrabio
líquido, es enviado a la planta de acería para su transformación en acero, en
vagones torpedo de 1501. de capacidad.
4.CONVERSIÓN DEL ARRABIO EN ACERO LIQUIDO: Convertidor LD
El arrabio proveniente del Alto Horno es procesado
en el Convertidor LD, transformándolo en acero
líquido mediante la inyección de oxígeno. Durante
el proceso se controlan la temperatura y los
porcentajes químicos de sus componentes.
En el proceso de vaciado del acero líquido del
Convertidor LD a la Cuchara se efectúan las
adiciones de finos de coque y ferroaleaciones con
un riguroso control de los componentes químicos, para obtener el acero de la
calidad deseada.
5.HOMOGENIZACIÓN: Horno Cuchara
El acero líquido proveniente del Convertidores
LD es agitado mediante la inyección de
nitrógeno gaseoso para el burbujeo y
constante movimiento de la mezcla.
Simultáneamente es calentada mediante arco
eléctrico (3 electrodos) hasta una temperatura
de 1560 -1580 °C.
La mezcla es muestreada para determinar su
composición química evaluando principalmente el porcentaje de fósforo, azufre,
magnesio y carbono; a fin de ajustar la composición de la misma mediante la
adición de finos de coque y ferroaleaciones (ferro manganeso estándar, ferro
silicio y ferro silicio manganeso), quedando lista para enviarla a la Colada
Continua.
6.OBTENIENDO LAS PALANQUILLAS: Colada Continua
El acero líquido proveniente del Horno
Cuchara se vierte en la Colada Continua, en
donde mediante un proceso lento de
enfriamiento continuo con agua, se solidifica
obteniéndose las palanquillas (barras de
acero sólido de sección cuadrada), materia
prima utilizada en la fabricación de fierro de
construcción.
7. LAMINACIÓN DEL ACERO: Horno de Recalentamiento
En esta fase del proceso, las palanquillas antes de ser
calentadas son inspeccionadas, verificando longitud,
sección y aspecto superficial. Luego son calentadas
durante dos horas en hornos de abastecimiento
continuo para alcanzar la temperatura de laminación
promedio de 1,250 a 1,300 °C, pasando luego a los
trenes laminadores.
8.DEFORMACIÓN PLÁSTICA DEL ACERO: Trenes Laminadores
En los Trenes Laminadores se desarrolla un proceso de
deformación plástica (adelgazamiento y estiramiento
de la barra de acero), reduciendo el área de sección
cuadrada para obtener el diámetro requerido. Durante
el último paso de laminación, la barra de acero
adquiere la forma redonda, la corruga (resalte
transversal) y el logotipo (distintivo de marca
SIDERPERU).
9.ENFRIAMIENTO DEL ACERO: Mesa de Enfriamiento
Las barras de acero corrugadas se enfrían
gradualmente a temperatura ambiente,
adquiriendo el normalizado (resistencia uniforme
a lo largo de toda la barra de construcción), para
luego ser cortadas a longitudes establecidas.
Una vez cortadas, las barras de construcción se
embalan, se encapuchan en paquetes de dos
toneladas, y son muestreadas para las pruebas
de tracción y doblado, torsión y peso métrico; a fin de garantizar la resistencia,
flexibilidad y calidad del fierro SIDERPERU.
Posteriormente el producto es enviado al Almacén de Productos Terminados.
10.CONTROL DE CALIDAD:
El control de calidad se divide en dos grandes
áreas: el laboratorio de Análisis Químicos, y el
Control de Calidad y Metalurgia, Este último se
subdivide en tres laboratorios: el de ensayos no
destructivos, el de tratamiento térmico y el de
metalografía (análisis de microestructura del
acero). Estas instalaciones cuentan con personal
altamente especializado y equipos a la
vanguardia de la tecnología a fin de garantizar los exigentes estándares de
calidad de nuestros productos, en todas las etapas del proceso de producción.
11.PRODUCTO FINAL: FIERRO DE CONSTRUCCIÓN SIDERPERU.
SiDERPERU fabrica fierro corrugado de construcción de 1/4", 8 mm, 3/8", 12 mm.,
1/2". 5/8", 3/4", 1". 1 3/8" por largos variables, bajo la Norma ASTM A 615 Grado
60.
El fierro corrugado se presenta en paquetes de 2 t. debidamente enzunchados,
identificados y encapuchados.
