3. Los metales son materiales
brillantes, sólidos a temperatura
ambiente, fáciles de moldear
cuando están calientes y buenos
conductores de calor y
electricidad. La Tierra tiene
grandes reservas de algunos
metales, como hierro y estaño, que
se usan para hacer herramientas,
maquinaria y grandes estructuras.
Otros metales son más escasos,
como el oro y el platino, y se usan
en menores cantidades.
4. Pocos de estos metales se encuentran de forma
nativa en la naturaleza; estos pueden encontrarse
químicamente combinados formando diversos
compuestos minerales, tales como óxidos,
carbonatos, sulfuros, etc.
Estos compuestos se hallan en los yacimientos
formando la mena, que es toda materia de origen
natural de la cual se puede extraer uno o más
metales. Las menas, generalmente contienen
cantidades variables de materias extrañas, piedras o
tierras, que se denominan gangas. La combinación
de la mena y la ganga es lo que constituye el
mineral.
Se considera que el hierro fue el primer material
utilizado por el hombre, llegándose a creer que ya
era conocido siete mil años antes de J.C. No se ha
podido establecer con exactitud su edad.
6. A las operaciones físicas y químicas necesarias para
extraer los metales de sus menas y la preparación
posterior para su uso, se le llama Metalurgia.
Hay que someter a los minerales a una serie de
operaciones cuya finalidad es separar la mena de la
ganga y después aislar el metal. Las operaciones son
las siguientes:
Tratamiento preliminar, en el cual son removidas
las materias extrañas y el mineral es puesto en
forma adecuada para el tratamiento inmediato.
Reducción, consiste en reducir al componente
del metal en metal libre.
Refinamiento, el metal es purificado, y en
algunos casos se le añade sustancias con el
propósito de darle ciertas propiedades al
producto final.
¿METALURGIA?
7. Operaciones básicas de obtención de metales:
• Operaciones físicas: triturado, molido, filtrado (a presión o al vacío),
centrifugado, decantado, flotación, disolución, secado, precipitación física.
• Operaciones químicas: tostación, oxidación, reducción, hidrometalurgia,
electrólisis, hidrólisis, lixiviación mediante reacciones ácido-base,
precipitación química, electrodeposición y cianuración.
8. •No se conoce con exactitud la
fecha en que se descubrió la
técnica de fundir mineral de
hierro para producir un metal
susceptible de ser utilizado.
•Los griegos ya conocían hacia el
1.000 a.C. la técnica, de cierta
complejidad, para endurecer
armas de hierro mediante
tratamiento térmico.
9. •Las aleaciones producidas por los
primeros artesanos del hierro (y, de
hecho, todas las aleaciones de hierro
fabricadas hasta el siglo XIV d.C.) se
clasificarían en la actualidad como
hierro forjado. Para producir esas
aleaciones se calentaba una masa de
mineral de hierro y carbón vegetal en un
horno o forja con tiro forzado. El hierro
producido en esas condiciones solía
contener un 3% de partículas de escoria
y un 0,1% de otras impurezas.
10. •Los artesanos del hierro aprendieron a
fabricar acero calentando hierro forjado y
carbón vegetal en recipientes de arcilla
durante varios días, con lo que el hierro
absorbía suficiente carbono para
convertirse en acero auténtico.
•La producción moderna de acero
emplea altos hornos que son modelos
perfeccionados de los usados
antiguamente. El proceso de refinado del
arrabio mediante chorros de aire se debe
al inventor británico Henry Bessemer.
11. Se denomina siderurgia a la técnica del tratamiento del mineral de
hierro para obtener diferentes tipos de éste o de sus aleaciones. El
proceso de transformación del mineral de hierro comienza desde su
extracción en las minas.
12. Los más utilizados por la siderurgia son:
Óxidos -> Hematita (Fe2O3) y la Magnetita (Fe304)
Hidróxidos -> Limonita
Carbonatos -> Siderita o carbonato de hierro (FeCO3)
13. 1. El proceso comienza con la obtención de materias primas: el mineral de hierro y el
carbón de coque.
2. Prosigue con la coquización del carbón.
3. El coque obtenido se utiliza luego en el alto horno para reducir el mineral de hierro
y obtener arrabio líquido, que es una solución de hierro con alto contenido en carbono
e impurezas.
4. El arrabio se envía en vagones termo a la acería para bajarle la concentración de
carbono y eliminarle las impurezas de azufre y fósforo.
5. En un proceso de afino posterior se le adicionan los minerales y ferro-aleaciones que
sean necesarios para obtener el tipo de acero que se necesita.
6. El acero líquido que se obtiene en la aceración se solidifica en la máquina de colada
continua.
7. A la salida de la máquina se obtienen productos planos, llamados desbastes, de
variadas dimensiones y pesos que se exportan directamente o se envían al proceso de
laminación en caliente (LAC) o de laminación en frío (LAF).
18. El dispositivo habitual para obtener hierro a
partir de sus minerales es el denominado
horno alto. Se trata de una instalación
compleja cuyo principal objetivo es la
obtención de arrabio, es decir, hierro con un
contenido en carbono que oscila entre el 2,6 %
y el 6,7 %, y que contiene otras cantidades de
silicio, manganeso, azufre y fósforo que
oscilan en torno al 0,05 %.
19. El cuerpo central de la instalación denominada
horno alto está formado por dos troncos de
cono colocados uno sobre otro y unidos por su
base más ancha. Su altura oscila entre los 30 y
los 80 m y su diámetro máximo está
comprendido entre los 10 y los 14 m.
La pared interior está construida de ladrillo
refractario y la exterior es de acero. Entre
ambas pasan los canales de refrigeración.
La parte superior del horno alto se denomina
tragante. Se compone de dos tolvas en forma
de campana, provistas de un dispositivo de
apertura y cierre que evita que se escapen los
gases en el momento de la carga del material.
20. Dependiendo del contenido en carbono de la aleación de hierro encontramos tres
tipos principales de productos siderúrgicos: Fundición o arrabio, Aceros y
Hierros.
Fundición: considerado como el producto de la primera fusión de los altos
hornos. Son aleaciones hierro-carbono con contenidos de entre el 1.7 al 6.7% de
carbono.
Hierros: reciben este nombre los aceros extra suaves con 0.05 a 0.15% de carbono.
Aceros: son aleaciones con menos del 2% de carbono. De carácter maleable
templan bien debido a que su contenido de carbono supera el 0,25%. Al aumentar el
porcentaje de carbono, mejoran ciertas propiedades como la resistencia a la
tracción, límite elástico y dureza. Sin embargo disminuye la ductibilidad, resiliencia
y alargamiento de rotura. Dependiendo del número de elementos que entran a
formar parte en la composición del acero hablaremos de aceros ordinarios o al
carbono (compuestos únicamente por hierro y carbono) y aceros alcados (que llevan
en su composición otros elementos adicionales).
21. Aceros ordinarios: se clasifican en función de su contenido en carbono. Pertenecen a este tipo
los denominados F-115 y F-145, que se utilizan en la fabricación de ejes para friends, anclajes y
chapas.
Aceros aleados: son aceros a los que se añade, durante su proceso de obtención, elementos
adicionales al hierro y al carbono para modificar sus propiedades. Normalmente incorporan
manganeso, níquel, cromo, molibdeno, vanadio, wolframio, silicio, etc. De esta manera el cromo
aumenta la dureza del acero y constituye la base de los aceros inoxidables, el wolframio se usa en
aceros rápidos para la fabricación de herramientas, el níquel hace aumentar la tenacidad,
etc. Existen los siguientes tipos principales de aceros aleados:
1. Aceros aleados de gran resistencia: para usos en los que sea necesaria una gran resistencia a
la tracción con buena tenacidad y resiliencia. Se encuentran aceros al níquel, cromo-níquel
(I1.5% de cromo y 4-4.5% de níquel), cromo-molibdeno y cromo-níquel-molibdeno (1-1.5% de
cromo, 4-4.5% de níquel y de molibdeno 0.2-0.6%) como los empleados en ho . as y cabezas
de piolets, pitones y clavos y tornillos de hielo.
2. Aceros de gran elasticidad: deben tener suficiente resiliencia sin que disminuya mucho el
límite elástico.
22. Aceros de cementación: son aceros de bajo contenido en carbono que se destinan a la
fabricación de piezas cuyo núcleo debe ser tenaz y su superficie muy dura y resistente. Se
logran por cementación, es decir, sometiendo a las piezas a un proceso de carburación
superficial. Una composición típica de estos de aceros contiene 0.10-0.15% de carbono, 3.84.5%
de níquel, 0.9-1.0% de cromo y 0.15-0.35% de molibdeno, como el usado en la fabricación de los
spits.
Aceros inoxidables: son aceros destinados a resistir el efecto corrosivo de los medios naturales
o industriales. Están constituidos por mezclas de cromo al 12-14% con contenidos de carbono
del 0.3-0.4% que le dan dureza.
Aceros de alto contenido en carbono: incorporan adicionalmente cromo y wolframio, que
proporcionan dureza y resistencia al desgaste.
Aceros rápidos: utilizados en la fabricación de herramientas cortantes, como el llamado 18-4-1
(18% de Wolframio, 4% de cromo, 1 % de vanadio y 0. 7-0.8% de carbono). En el desarrollo de
nuestras actividades en montaña sólo encontraremos este tipo de aceros en las brocas de
"widia", que usamos para taladrar la roca.
23. Aleación de hierro + carbono
Cantidad de carbono varia entre 0,1 y el 2,1% en peso
de su composición
Conserva características metálicas del hierro en estado
puro.
24. 3000 a.C en Egipto
1000 a.C los Griegos
Entre el siglo XI y X en Merv el acero
de crisol
Siglo XI en China
1740 d.C en Inglaterra por Benjamin
Huntsman
1856 en Inglaterra por Henry
Bessemer
26. Densidad 7850 Kg/m3
Material muy tenaz
Relativamente dúctil
Maleable
Punto de fusión
Punto de ebullición es de alrededor de 3000°C
Dureza varia
La corrosión es la mayor desventaja
Alta conductividad eléctrica
29. Hormigón Armado
Construcción en acero
Acero de tornillos y conectores
Cables de puentes
Revestimientos de acero
Acero de raíles de tren
34. Para estribos y ganchos de estribo
“Barra No 5 (5/8”) ó 16M (16mm) y menores, doblez de
90° mas 6db de extensión en el extremo libre de la barra,
o
Barra No 6 (3/4”) ó 20M (20mm) No 7 (7/8”) ó 22M (22
mm), y No 8 (1”) ó 25M (25 mm), doblez de 90° mas una
extensión de 12 db en el extremo libre de la barra, o
Barra No 8 (1”) ó 25M (25mm) y menor, doblez de 135°
mas una extensión de 6 db en el extremo libre de la
barra.”
38. Aceros para hormigón
Productos laminados
Perfiles estructurales
Perfiles laminados en frio
Chapa
Chapa para construcción
Tubería soldada
Tubería de acero sin soldadura
Acero inoxidable
Metales no férricos
39. Los materiales No Ferrosos no contienen hierro. Estos
incluyen el aluminio, magnesio, zinc, cobre, plomo y
otros elementos metálicos. Las aleaciones el latón y el
bronce, son una combinación de algunos de estos
metales No Ferrosos y se les denomina Aleaciones No
Ferrosas.