UNIVERSIDA

D TÉCNI

CA DEL

NORTE

FACULTAD DE

INGENIERÍA EN

CIENCIAS

APLICADAS

NOMBRE: Franklin Marcelo Perez Pozo

CURSO: 3ro Ingeniería Industrial

FECHA: 24-Nobiembre-2015

ASIGNATURA: Ciencias de los Materiales

DOCENTE: Ing. Octavio Arias

CUESTIONARIO

1. ¿Cuál es el factor más importante que gobierna las propiedades del acero?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 0.08 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 de carbono puede ser más grande de 1.4 %. En un principio el acero se fabricaba por un proceso de adición de carbono al hierro forjado en el estado sólido, esto es, cementación. En la actualidad todos los aceros se fabrican partiendo del hierro en estado de fusión y el carbono se añade al hierro líquido.El hierro se clasifica:

CLASIFICACION PORCENTAJE DE CARBONOHIERRO 0,8% a 0,8%ACERO 0,8% a 2%FUNDICIONES 2% a 6,67%FERROALEACIONES >5%

2. ¿Cuál es la diferencia entre el arrabio y la escoria?

ARRABIGOEs la mezcla de hierro, el carbón que no se ha quemado y algunas impurezas que aún no se han podido eliminar. Esta mezcla pesa más que la escoria por lo que se queda en la parte baja del horno. En la parte inferior hay un orificio que se llama piquera de arrabio por donde sale esta mezcla.

ESCORIAEs la mezcla de fundente e impurezas, dicha mezcla al pesar menos se queda en la parte superior del horno.

3. ¿Cuáles son los principales elementos del hierro colado?

Para obtener el hierro fundido se utilizan aquellos minerales más ricos en hierro y con menos impurezas (especialmente las nocivas), es decir los que están constituidos por los compuestos que son técnica y económicamente más ventajosos. Tales compuestos se les llaman menas.

PIRITAS

El hierro está presente unido al azufre (FeS2). Contiene 46.7% de hierro y 53.3% de azufre. Estas menas, dado el alto contenido de azufre que es un elemento nocivo.

SIDERITASContienen el hierro en forma de carbonatos (FeCO3). Pueden tener hasta 43% de hierro mezclado con carbonatos de manganeso y magnesio. 

LIMONITASContiene hierro en forma de óxido hidratado (Fe2O3H2O). El contenido de hierro en la limonita se de 30 a 50% 

HEMATITASCompuesta básicamente por óxido de hierro. Contiene un 62% de hierro y es el fundamento de los principales yacimiento de hierro. 

MAGNETITAS(Fe3O4), óxido ferroso-férrico que tiene propiedades magnéticas. Contiene hasta un 69% de hierro.

4. Nombrar las impurezas corrientes del mineral de hierro

Los minerales que contienen las cantidades más pequeñas de estas impurezas son los que tienen más valor. Una gran cantidad de sílice y titanio resulta perjudicial porque requiere cantidades extras de fundentes para escorificarlos en el horno alto, mientras que el fósforo y el azufre son perjudiciales debido a su efecto nocivo sobre el hierro y acero. Los minerales de hierro suecos están casi enteramente extensos de fósforos y azufre, lo cual explica la fama de los aceros y hierro suecos por su gran pureza. El mineral de estos depósitos naturales es hematites y contiene un 68% de hierro. La mayor parte del mineral de este distrito se presenta tan cerca de la superficie que puede extraer económicamente a cielo abierto.

5. ¿Qué importancia tiene la chatarra en la fabricación del acero?

La fabricación del acero a partir de la chatarra contribuye a la conservación del medio ambiente. Su proceso industrial, complementa ecológicamente, utiliza como materia prima fundamental chatarras, fundiéndolas en una acería constituida por un horno eléctrico, para obtener acero en forma de semi- producto denominado palanquilla.

Posteriormente este semi-producto es laminado para obtener productos acabados con diferentes secciones como: barras, rollos corrugados y alambrón, pletinas, perfiles de pequeña sección, angulares y redondos lisos.

Materia prima: CHATARRA

ACERO

PALANQUILLA

Tren de laminaciones redondas (DANIELLI)

Tren de laminaciones comerciales y perfil

(POMIN)

Tren de laminación Medium Sections (SMS)

Perfiles gruesos

Angulares gruesos

Pletinas y cuadrados

Perfiles Ligeros

Angulares

Redondos lisos

Barras corrugadas

Rollos corrugados

Alambrón

6. ¿Qué dificultades se presentan con su uso de la chatarra?

Los retales electrónicos habitualmente están constituidos por: polímeros en un 30% (plásticos), óxidos refractarios en un 30% (cerámicos) y por metales en un 40%.

Entre los componentes de las síntesis eléctricos y electrónicos, se encuentran sustancias y materiales tóxicos, como los metales pesados, los Bifenilos Policlorados, los Éteres Bifenílicos Polibromados y materiales que al incinerarse en condiciones inadecuadas son precursores de la formación de otras sustancias tóxicas como las dioxinas y los furanos, todas estas ambientalmente problemáticas.

7. ¿Qué combustible se emplea en el alto horno?

El combustible más apto para el alto horno es el carbón de coque. Este carbón se obtiene por destilación del carbón de hulla y tiene alto poder calorífico.

El carbón de coque, además de actuar como combustible provoca la reducción del mineral de hierro, es decir, provoca que el metal hierro se separe del oxígeno.

El carbono, en su forma industrial de coque, se mezcla con el mineral, con cuyo oxígeno se combina, transformándose, primero en monóxido de carbono (CO) y luego en dióxido carbónico (CO2).

8. ¿Cómo se extrae el hierro de un horno alto?

A la entrada del alto horno se introducen minerales de hierro formados por óxido de hierro y ganga (usualmente Fe2O3), luego se utiliza el coque como combustible en el alto horno y permite separar el hierro de la ganga. A la materia prima para la obtención del hierro colado, tenemos que eliminarle el oxígeno para que quede solamente el hierro elemental. A este proceso se le llama reducción y para que se produzca, debemos contar con un elemento que tome el oxígeno pero que no se combine apreciablemente con el hierro, es decir un elemento reductor.

9. ¿Cómo se carga un horno alto?

La carga es compuesta por mineral de hierro, combustible y fundente, Se introduce por la parte llamada tragante, es decir, la zona más estrecha y alta de la cuba (parte superior del alto horno de forma troncocónica).

10. ¿Qué aplicación tiene el óxido de carbono saliente de un horno alto?

Es óxido de carbono y se utiliza para calentar algunas estufas

11.¿Cómo se fabrica el acero en un horno Siemens?

El horno Martin-Siemens es calentado con aceite o con gases combustibles como gas de coque, gas de gasógenos o una mezcla de gas de alto horno y de coquería. El horno es un recipiente rectangular con puertas para combustible y gases en ambos extremos. Estas puertas pueden responder a varios diseños, pero en todo caso deben dirigir los gases hacia abajo, hacia la carga o baño del metal. Ordinariamente para fabricar los aceros Siemens se emplea una gran cantidad de chatarra de acero. En las grandes acererías donde se fabrican perfiles de construcción y raíles se carga casi el 50% de chatarra, y el resto de la carga está constituido por arrabio.

3Fe2O3 + CO --> CO2 + 2Fe3O4

2Fe3O4 + 2CO --> 2CO2 + 6FeO

6FeO + 6CO --> 6CO2 + 6FeO

Inmediatamente después de efectuada la colada, todos los residuos de acero son removidos del horno y se pone dolomita calcinada sobre el fondo y paredes laterales para reemplazar las pérdidas ocasionadas en la operación anterior.Después se carga el horno con caliza, después mineral, y finalmente la chatarra de acero. Después de unas dos horas, la chatarra de acero empieza a fundirse y al llegar a este punto se añade el hierro fundido. La acción del material sobre el lingote origina la ebullición del baño, formándose una escoria clara, parte de la cual se retira.

Posteriormente de que la chatarra está completamente fundida, la caliza empieza a descomponerse en anhídrido carbónico, el cual asciende a través del metal y escoria, y también en óxido cálcico, que va a la superficie y contribuye a formar una escoria más espesa. La acción del mineral, junto con la de la escoria, hace bajar el contenido de carbono del baño, de tal suerte que en una operación bien conducida queda alrededor de un 1% de carbono cuando la caliza se ha descompuesto totalmente. La operación siguiente consiste en eliminar más carbono hasta dejarlo en el valor deseado.

12.¿Cómo se aprecia el contenido de carbono del acero?

En una operación bien conducida queda alrededor de un 1% de carbono.

13.¿Por qué se añade ferromanganeso y ferro-silicio a la cuchara?

Los aditivos sirven para mejorar la colada, que sea más uniforme y de calidad superior.Pueden obtenerse mejores propiedades mecánicas y mejor resistencia a la corrosión de las piezas fundidas.Mediante las ferroaleaciones se consigue eliminar las impurezas en el momento de la colada, con una desgasificación o desoxidación.

14.¿Para qué tipo de acero se emplea el procedimiento del crisol?

El crisol es una parte del alto horno utilizado para el hierro colado; por debajo del vientre del alto horno se encuentra el etalaje que conduce al crisol. El fondo del crisol se llama solera. En la parte superior del crisol están las toberas que sirven para suministrar el aire impulsado por los sopladores, este aire ha sido previamente calentado en los regeneradores de calor donde se queman los gases del alto horno que contienen una parte de CO que es combustible. En el crisol del horno la temperatura alcanza los 1750°C. Para evitar que se fundan el crisol, las toberas y el etalaje se suelen refrigerar con agua.

15. ¿Por qué se utilizan los hornos eléctricos para fabricar acero?

Menor capital invertido , intereses, y amortización reducidos, el rendimiento es mayor que en los mejores hornos a combustible, se obtienen temperaturas más elevadas, el espacio ocupado por la instalación es más reducido, no se producen humos, polvos, ni son necesarios depósitos de combustibles, hogares, cámaras recuperadoras, conductos de humo, ni chimeneas, finalmente las altas temperaturas favorecen las combustiones internas y por lo tanto reducen totalmente el contenido de azufre y del fósforo, difícil de conseguir con otros hornos.

16.¿Qué importancia tiene la escoria en el hierro forjado?

La escoria en el hierro forjado no influye mucho ya que el hierro forjado no requiere de la escoria

17. Principales propiedades del acero.

Resistencia al desgaste

Es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar cuando esta en contacto de fricción con otro material.

Tenacidad

Es la capacidad que tiene un material de absorber energía sin producir Fisuras (resistencia al impacto).

Maquinabilidad

Es la facilidad que posee un material de permitir el proceso de mecanizado por arranque de viruta.

Dureza

Es la resistencia que ofrece un acero para dejarse penetrar. Se mide en unidades BRINELL (HB) ó unidades ROCKWEL C (HRC), mediante test del mismo nombre.

18.Describir un molde de arena y la manera de usarlo.

La arena de moldeo es una mezcla natural de granos de cuarzo y arcilla. El cuarzo es sólido y difícilmente fundible. Según el tamaño de grano del cuarzo, la arena puede ser de grano grueso, de grano medio o de grano fino. La arcilla adquiere propiedades aglomerantes al absorber agua. Sirve por lo tanto como aglomerante y hace que los granos de cuarzo se adhieran unos a otros. Según el contenido de arcilla, las arenas de moldeo se denominan grasas cuando tienen más de 15% de arcilla, semi-grasas cuando tienen de un 8 a un 14%, y magras cuando tienen menos del 8%. Los moldes pueden prepararse a mano o a máquina. En el caso del moldeo en arena verde, el metal se vierte en moldes de arena verde o sin secar.

19.¿Qué es una fundición maleable?

La fundición maleable es una fundición de hierro hecha tenaz mediante tratamiento térmico. La fundición maleable es un material fundido de hierro y carbono, cuya composición (hierro-carbono-silicio) está elegida de forma que durante la solidificación el carbono se combina con el hierro para formar carburo de hierro.  Debido a su gran dureza y fragilidad la fundición maleable debe ser sometida a tratamiento térmico. En este proceso, que en parte debe realizarse sin presencia de aire se llama recocido de maleabilización. El carburo de hierro se descompone, por la acción del calor, apareciendo el carbono en forma de copos de grafito de recocido

20.¿En qué consiste el colado centrífugo? ventajas que tiene sobre el colado en molde de Arena.

Se le llama también “forjado líquido”, ya que el metal fundido solidifica con la presión producida por la fuerza centrífuga al girar a gran velocidad el molde de metal de 600 a 3000 rpm, según el diámetro del molde. En el moldeo centrífugo se emplean moldes de arena, escayola, cemento, carbón o acero y se obtienen piezas de diversas aleaciones.  Las piezas obtenidas por centrifugado pueden aumentar en un 20% su resistencia a la tracción en comparación con las del mismo material moldeado por procedimientos de solidificación reposada, y también presentan un mayor alargamiento. Los metales que tienen tendencia a mojar la superficie de los moldes se moldean mejor en grafito, y estos moldes son económicos para poderse fabricar con facilidad por medio de máquinas. Los moldes metálicos tienen un costo elevado pero brindan larga duración, mientras que un molde de arena puede ser empleado una sola vez ya que después de que se enfría la pieza hay que romperlo para poder extraerla. 

BIBLIOGRAFÍA

http://www.construmatica.com/construpedia/Hierro_Forjadohttp://www.sabelotodo.org/metalurgia/hierrofundido.htmlhttp://es.scribd.com/doc/55431988/ACEROhttp://iesvillalbahervastecnologia.files.wordpress.com/2009/01/alto-horno.pdfhttp://es.scribd.com/doc/55141554/ACEROS  https://sites.google.com/site/ariuri63/segundo-cuestionario