República Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior

Instituto Universitario de Tecnología Industrial

IUTI

Maracay, Edo. Aragua

Sede los Próceres

Maracay, 16 de Mayo de 2016

Realizado por:

Felipe Sánchez 11407

La Metalurgia

Reseña Histórica

El hierro es el metal dominante en la civilización industrial actual, y su consumo en el mundo crece de un modo exponencial con el transcurso de los años. En

efecto: el hierro constituye el 95 por 100 de los minerales que se extraen en la Tierra, y gran parte de otros minerales se extraen para ser aleados con el hierro,

como en el caso del cromo y el níquel. El desarrollo y perfeccionamiento de las técnicas siderúrgicas hizo posible la revolución industrial del siglo pasado. El

perfeccionamiento en la obtención de aleaciones ha permitido el avance en la técnica espacial.

Si importante es el hierro desde el punto de vista geológico, ya que por su

abundancia es el segundo de los metales de la Tierra, todavía lo es más si se atiende al aspecto económico, puesto que constituye, sin lugar a dudas, la base

sobre la que se apoya nuestra civilización. El hierro ha ido desplazando a otros materiales, la madera, por ejemplo en ramos tan importantes como el de la

edificación.

La cantidad de hierro contenido en la corteza terrestre es verdaderamente extraordinaria: alcanza, en promedio, un valor del 5,05%. A pesar del

extraordinario tonelaje que esto representa, no es posible la explotación masiva con los medios técnicos disponibles en la actualidad. Ahora bien, si alguna

causa geológica produce una concentración local, aparece un criadero metálico económicamente explotable. Como es natural, la rentabilidad varía a tenor de

los progresos técnicos.

El descubrimiento de los metales y la primitiva metalurgia

Es difícil decir cómo, cuándo y dónde fueron descubiertos y utilizados por primera vez los metales. Seguramente su descubrimiento fue casual y, con toda

probabilidad, simultáneo en muchos lugares.

Puede asegurarse que el hombre primitivo conocía el hierro meteórico, procedente de los espacios celestes, y el oro nativo, inoxidable por la acción del

aire; pero los utilizaba sólo para hacer ornamentos, sin emplearlos en gran escala.

El primer descubrimiento de importancia práctica fue el del cobre, cuyos

minerales se distinguían con facilidad por sus coloraciones verdes, azules y rojas, y que debían encontrarse en el suelo en bastante abundancia; hoy en día

estos afloramientos han desaparecido debido al lento paso de los siglos.

Trozos de estos minerales, carbonates o sulfuros, puestos en el fuego se “reducían”, es decir, el azufre y el carbono se quemaban, y el metal, que

quedaba puro, se fundía recogiéndose en pequeños bloques. Golpeados con piedras, se les podía dar con facilidad las formas apropiadas para los

instrumentos necesarios, que resultaban de gran resistencia. Entonces se inició la búsqueda sistemática de estos minerales y la construcción de pequeños

hornos, con lo que nació la primera metalurgia, que se convirtió desde su origen en un arte para especialistas.

Sin embargo, el uso del cobre puro se extendió poco debido a que en seguida

sobrevino el descubrimiento del bronce, aleación formada aproximadamente por cuatro partes de cobre y una de estaño. Cómo se descubrió el mineral de

estaño y su aleación con el cobre es imposible establecerlo. Probablemente fue una unión casual entre ambos metales en el lugar donde debían hallarse

afloramientos vecinos. Pero la importancia reside en que, obtenido el primer bronce, el hombre se da cuenta que es mucho más resistente y fácilmente fusible

que el cobre puro.

El descubrimiento y uso del hierro llegó mucho más tarde; el mineral del hierro —constituido sólo por óxidos— resiste temperaturas más altas que la necesaria

para fundir el cobre. Durante muchos siglos no se obtuvo hierro fundido; aunque la iniciación de la edad del hierro se remonta a unos 1.000 años a. de C., hasta

la época moderna no se pudo obtener fundido en forma de fundición, esto es, en unión de cierta cantidad de carbono; solamente a alta temperatura tiene lugar

esta “carburación” del hierro, y la fundición se recoge líquida.

El mineral de hierro calentado, se reducía parcialmente y se ablandaba; entonces, forjándolo repetidamente se expulsaba la escoria, se completaba la

reducción y quedaba en el hierro una pequeña cantidad de carbono; se obtenía, finalmente, lo que hoy llamamos acero, muchas veces en estado de gran pureza.

Con el proceso de la técnica se introdujeron en la primitiva metalurgia notables

perfeccionamientos: del simple horno de pila protegido por piedras se pasó a los hornos verticales, llamados de cuba, en los que el mineral y el carbón de

leña, en sustitución de la leña verde, se introducen alternativamente por la parte superior; se utilizó, después, la ventilación forzada mediante fuelles de piel

accionados a mano; del bajo horno empleado hasta 1800, llamado “horno a la

catalana”, se pasó gradualmente a los tipos que fueron los precursores de los actuales altos hornos.

La carburación del hierro, que se transforma en fundición, se verifica a temperaturas de 1600-1700° C; para que el horno pudiera alcanzarlas fue necesario aumentar sus dimensiones e introducir la “ventilación por agua”, en

la que el paso de agua a gran velocidad dentro de un tubo vertical produce una fuerte corriente de aire. Carburado ya, se obtiene el hierro colado. Al principio

se consideró la fundición como un producto de desecho, utilizable sólo para recipientes y tubos, pues es frágil y tiene menos resistencia que el acero; sin

embargo, posteriormente se aprendió a eliminarle el exceso de carbono, convirtiéndola en acero.

Con todo, estamos solamente en el siglo XIX, en vísperas de la gran

transformación industrial. También las técnicas de la fundición del bronce se remontan a la antigüedad y fueron rápidamente perfeccionadas, como lo

demuestran los objetos prehistóricos y las admirables obras de arte de la edad clásica.

En la antigüedad clásica se conocía el plomo, fácil de fundir, con el cual se

construían planchas para revestimientos y tubos; el cinc, sin embargo, no se conoció hasta el Renacimiento, ya que si no se toman precauciones especiales

pasa directamente al estado de vapor; si después se enfría, se deposita en forma de diminutos cristales.

Este fenómeno recibe el nombre de “sublimación”, totalmente incomprensible

para la mentalidad del hombre antiguo. El mercurio fue descubierto en estado nativo en pequeñas cantidades sin que fuera empleado; se conocía, sin embargo,

su sulfuro, llamado cinabrio, usado como colorante y cosmético. En la Edad Media fue estudiado por los alquimistas, quienes descubrieron la amalgama que

forma con los otros metales y sugirieron su empleo para la fabricación de espejos y productos farmacéuticos.

La metalurgia moderna

La época moderna, y en especial el siglo XIX, trajo el descubrimiento de

numerosos metales que enriquecieron el escaso patrimonio de los antiguos y pasaron con rapidez, del estudio en el laboratorio químico, a las aplicaciones

técnicas en las fábricas.

Bastará señalar el manganeso, níquel, cobalto y wolframio (conocido también

con el nombre de tungsteno) que, unidos en porcentajes relativamente pequeños al acero, le confieren gran resistencia; se obtienen así los aceros especiales,

entre los que se pueden destacar el acero al manganeso, al níquel, al cromo-níquel, el acero de corte rápido que contiene wolframio, así llamado porque con

él se construyen herramientas para la elaboración en frío de los aceros corrientes, debido a que no pierde su dureza aunque se caliente al rojo; por este

motivo puede girar rápidamente sobre otro acero sin que, al calentarse, se alteren sus propiedades.

Vemos, pues, que gracias al profundo estudio científico de la metalurgia, se está

en condiciones de producir una vastísima gama de aceros con propiedades especiales y aptas para las más diversas aplicaciones.

Se suele decir que la edad del hierro prosigue aún hoy en día, pero ¡qué

perfección en los materiales presenta respecto a las simples industrias de hace 200 e incluso 100 años!

El hierro se le da este nombre, pero en realidad debiera decirse la fundición y el

acero, domina todavía la técnica moderna en las construcción Bessemer-Thomas o, simplemente, Thomas. El horno Martín-Siemens es de reverbero,

constituido por una cámara rectangular cerrada, de piso horizontal y cubierta por una bóveda baja.

La cámara está dividida en dos compartimentos por un tabique bajo, llamado

altar; en un lado arde el combustible, y en el otro el material a tratar, que es hierro muy dulce (en general, trozos) y mineral en proporciones adecuadas.

Este se calienta tanto por los humos del combustible como por el calor que

refleja la bóveda. A este tipo de horno, ideado por el francés Martín, el alemán Siemens le añadió un dispositivo para recuperar parte del calor que se escapa

con los productos de la combustión. De aquí su nombre.

El acero puede obtenerse también mediante el horno eléctrico de arco o de inducción. Los aceros especiales se obtienen al crisol, es decir, en vasos

cerrados de material refractario, a fin de preservar a los componentes de las impurezas que contienen los humos del horno.

La producción siderúrgica en el mundo

Desde la fundición, en todas sus variedades, hasta los aceros especiales ya mencionados (al cromo, al níquel, al manganeso, al cromo-níquel, al cromo-

vanadio, al wolframio, etc.), la gama de los productos de la industria del hierro, llamada siderurgia, es extensísima y representa la base del sistema productivo de todos los países, constituyendo la denominada industria pesada.

Sin ésta no serían posibles las construcciones de maquinaria en general, ni las ferroviarias, automovilísticas, navales, aéreas y agrícolas. La siderurgia puede

tomarse, por consiguiente, como un índice del potencial industrial de una nación. La cantidad de fundición y acero producidos anualmente alcanza cifras del orden de millones de toneladas. La mayor potencia siderúrgica son los

EE.UU., seguidos por la Unión Soviética y, con menor producción, por Japón, República Federal de Alemania, Inglaterra y Francia.

La edad del hierro, iniciada hace cerca de 3.000 años, continúa, pues, en nuestros días. A pesar del descubrimiento de otros muchos metales, esté sigue siendo fundamental, pues ningún otro ha podido mejorar su resistencia y demás

propiedades mecánicas; y algunos, que quizá las igualarían, son raros, y su producción industrial difícil y antieconómica.

El único que ha mantenido su importancia junto al hierro, en el transcurso del último siglo, es el aluminio. Este es el metal más abundante en la corteza terrestre (casi el doble que el hierro) y conduce el calor y la electricidad mejor

que aquél. Su escasa densidad y la facilidad para producir aleaciones ligeras le hacen insustituible en la fabricación de las estructuras y revestimientos de los

modernos aparatos de aviación así como en muchas otras industrias de todo tipo.

Sin embargo, los campos de aplicación del hierro y del aluminio están

perfectamente delimitados, aunque ambos metales se emplean provechosamente unidos en producciones de todo género que abarcan una

extensa gama, que comprende desde la industria pesada antes mencionada a los pequeños objetos de uso cotidiano.

Un alto horno, un horno de fundición, trabaja constantemente. El trabajo puede

disminuir y aun cesar en otros departamentos de una fábrica de acero, pero el

horno de fundición funciona sin interrupción alguna, día y noche para producir

los lingotes de hierro.

Historia Siderúrgica en Venezuela

Descubrimiento de las minas de hierro

1926: Descubrimiento de las minas de hierro del cerro El Pao.

1947: Descubrimiento de los yacimientos del mineral de hierro del Cerro Bolívar. 1950: Comienza la transformación del hierro en acero, con la puesta en marcha de la planta

siderúrgica (SIVENSA) en Antímano Caracas.

1951: Creación del Sindicato Venezolano del Hierro y del Acero, empresa privada que

inicia los estudios preliminares para la instalación de una industria siderúrgica en el país.

1953: El Gobierno Venezolano toma la decisión de construir una planta Siderúrgica en Guayana. Esta gesta comienza con la creación de la Oficina de Estudios Especiales de la Presidencia de la República y se le encomienda como responsabilidad primaria, el estudio

y plan de ejecución de un Proyecto Siderúrgico.

Descubrimiento de las minas de hierro

Etapa I: Instalación y construcción del Complejo Siderúrgico

1955: El Gobierno Venezolano suscribe un contrato con la firma Innocenti de Milán, Italia,

para la construcción de una Planta Siderúrgica con capacidad de producción de 560.000 toneladas de lingotes de acero.

1957: Se inicia la construcción de la Planta Siderúrgica del Orinoco y se modifica el contrato con la firma Innocenti, para aumentar la capacidad a 750.000 toneladas anuales de lingotes

de acero.

1958: Se crea el Instituto Venezolano del Hierro y del Acero, adscrito al Ministerio de Fomento, sustituyendo a la oficina de Estudios Especiales de la Presidencia de la República,

con el objetivo básico de impulsar la instalación y supervisar la construcción de la planta Siderúrgica.

1960: Se crea la Corporación Venezolana de Guayana (C.V.G) y se le asignan las funciones del Instituto Venezolano del hierro y el acero.

1961: Se inicia la producción de tubos sin costura, con lingotes importados. Se produce

arrabio en Hornos Eléctricos de Reducción.

1962: El 9 de julio, se realiza la primera colada de acero, en el horno Nº 1, de la Acería Siemens-Martín. El 24 de Octubre se crea el Cuerpo de Bomberos de SIDOR.

1963: Terminación de la construcción de la Siderúrgica del Orinoco, C.A. y puesta en marcha

de los trenes 300 y 500.

1964: El 1 de abril, la Corporación Venezolana de Guayana constituye la empresa Siderúrgica del Orinoco, C.A. (SIDOR), confiriéndole la operación de la planta Siderúrgica

existente. 1967: El 26 de junio, SIDOR logra producir por primera vez 2.000.000 toneladas de acero,

líquido.

1970: El 3 de octubre se inaugura la Planta de Tubos Centrifugados, con una capacidad para producir 30.000 toneladas en un turno.

1971: Se construye la Planta de Productos Planos.

1972: Se amplía la capacidad de los hornos Siemens Martín, a 1,2 toneladas de acero líquido. 1973: Se inaugura la Línea de Estañado y Cromado Electrolítico de la Planta de Productos

Planos. El 3 de Noviembre es inaugurado el Centro de Investigaciones de la Empresa. El 20 de Diciembre se inauguró y se puso en marcha la Línea de Fabricación de chapas gruesas de

la Planta de Productos Planos.

Etapa II: Construcción del Plan IV.

1974: Puesta en marcha de la Planta de Productos Planos. Se inicia el Plan IV para aumentar la capacidad de SIDOR, C.A. a 4.8 millones de toneladas de acero.

1975: Nacionalización de la Industria de la minería del hierro.

1977: El 18 de Enero se inicia las operaciones de la Planta de Reducción Directa Midrex I.

1978: Se inaugura el Plan IV.

1979: Puesta en marcha de la Planta de de Reducción Directa Midrex, la Acería Eléctrica y la Colada Continua de Palanquillas y los Laminadores de Barras y Alambrón

1980: Se inaugura la Planta de Cal y el Complejo de reducción Directa.

1981: Se inicia la ampliación de la planta de productos planos y la planta de tubos centrifugados.

Etapa III: Reconversión Industrial

1989: Se inicia un Plan de Reconversión de SIDOR, C.A. que significa, entre otros cambios, el cierre de los hornos Siemens-Martín y laminadores convencionales.

1990: La Empresa obtiene la marca NORVEN, para las láminas y bobinas de acero, para la fabricación de cilindros a gas SIDOR C.A. obtiene la certificación Lloyd´s para las Bandas

y Láminas para recipientes a presión. La Empresa obtiene la marca NORVEN para la tubería de Revestimiento y Producción.

1991: Como resultado del Plan de Reconversión, se obtuvo el cierre de 13 instalaciones

consideradas obsoletas, racionalización de la fuerza laboral, inicio de la exitosa incursión en el mercado de capitales y reducción de 11 a 5 niveles jerárquicos.

1992: SIDOR C.A. obtiene la marca NORVEN para el Alambrón de Acero al Carbono, para la Trefilación y Laminación en Frío.

Etapa IV: Privatización

1993: El 15 de Septiembre fue promulgada la Ley de Privatización publicada en gaceta oficial el 22 de Septiembre, lo que da inicio al proceso de privatización.

1994: El Ejecutivo nacional establece el proceso de privatización.

1995: Entra en vigencia la Ley de Privatización en Venezuela

1997: El 18 de Diciembre, se firma contrato compra-venta con el Consorcio Amazonia, integrada por empresas mexicanas, argentinas, brasileras y venezolanas, adquiriendo un 70%

de las acciones. En este proceso licitatorio gana Amazonia. Conformado por las empresas Hylsa de México, Siderar de Argentina, Sivensa de Venezuela, Tamsa de México y Usiminas

de Brasil. El proceso de subasta de SIDOR se realiza en diciembre de 1997, con la intervención de 3 grupos de inversionistas y con un precio base de 1550 millones de dólares.

1998: SIDOR inicia su transformación para alcanzar estándares de competitividad internacional equivalentes a los de los mejores productores de acero en el mundo.

Etapa VI: Reestructuración económica

2000: La Acería de Planchones obtiene una producción superior a 2,4 millones de toneladas,

cifra con la que supera la capacidad para la cual fue diseñada en 1978.

2001: Se inauguran tres nuevos hornos en la Acería de Planchones y se concluye el proyecto de automatización del Laminador en Caliente con una inversión de más de 123 millones de dólares.

2002:Récord de producción en plantas de Reducción Directa, Acería de Planchones, Tren de Alambrón y distintas instalaciones de Productos Planos, entre ellas, el Laminador en

Caliente, que superó la capacidad de diseño, después de 27 años.

2003: Se cumplen cinco (5) años de gestión privada de SIDOR C.A. En los primeros cinco 5 años de gestión privada, SIDOR C.A. exhibe estándares de competitividad que le permiten ubicarse entre los tres mayores productores integrados de acero de América Latina y ser el

principal exportador de acero terminado de este continente. SIDOR C.A. Recibió el Fondo para la Normalización y Certificación de la Calidad, FONDONORMA, el certificado de

Sistemas de Gestión de Calidad, COVENIN-ISO 9001-2000 para sus líneas de Productos Planos, Largos y Prerreducidos y el certificado IQ-NET, que otorga la Red Internacional de Certificación.

2004: Se inicia el proceso de Participación Laboral de los trabajadores de SIDOR C.A., a

través de la venta del 20% de las acciones de la empresa por parte del Estado Venezolano a cargo de la Corporación Venezolana de Guayana (C.V.G.) y el Banco de Desarrollo Económico y Social (Bandes)

2005: El Grupo TECHINT adquiere la totalidad de las acciones de Hylsamex, y la

participación del Grupo Alfa en el Consorcio Amazonía. Con miras de fortalecer la presencia de TECHINT en Latinoamérica y el mundo, forman el Holding Ternium del cual SIDOR

C.A. forma parte.

2006: En Febrero comienzan a cotizar la bolsa de valores de Nueva York (NYSE) bajo el símbolo Tx.

Etapa VI: Nacionalización de SIDOR, C.A.

2008: Puerto Ordaz, 12 de Mayo del 2008, El presidente de la República, Hugo Rafael

Chávez Frías, firmó la nacionalización de SIDOR, C.A. y el Contrato Colectivo entre el

Sindicato de Trabajadores de la Industria Siderúrgica y sus Similares (SUTISS) y SIDOR,

C.A., para el período 2008-2010 y estableció el 30 de Junio como fecha límite para que la

empresa Italo-Argentina Techint transfiera el total de los bienes de SIDOR, C.A. al Estado

venezolano. Se obtuvieron Récord de producción en Laminación en Caliente, Recocido

Continuo, Hot Skin Pass, Rebobinadora 3, Cromado, Corte de Hojalata 1, Récord de

despacho de productos en Laminación en Frío. Leer noticia relacionada.

2009: Un récord diario de producción en la línea Hot Skin Pass, dos récord de producción

mensual en la línea Skin Pass. Leer noticia relacionada.

Clasificación de los metales

Clasificación de los Metales. En química se entiende por metales a un grupo determinado

de elementos situado en la parte izquierda de la Tabla Periódica de los Elementos. Los elementos de este grupo, al reaccionar químicamente con los elementos no metales, ceden a

los últimos sus electrones externos o de valencia.

Concepto:

En la técnica se entiende por metal toda sustancia que posea "brillo metálico", propio en mayor o menor medida de todos los metales, y plasticidad. Estas propiedades las tienen no

sólo los elementos puros, como el aluminio, el cobre, el hierro, etc., sino también sustancias más complejas en cuya composición pueden entrar varios elementos no metales, frecuentemente con impurezas de elementos no metales en cantidades considerables. Estas

sustancias se llaman aleaciones metálicas y en una denominación más amplia pueden denominarse metales.

Cada metal se diferencia de otro por su estructura y propiedades, pero existen ciertos indicios

que permiten agruparlos. En primer lugar todos los metales pueden dividirse en dos grandes grupos: metales negros y metales de color.

Clasificación de los metales

Se clasifican en dos grupos:

Metales Negros

Este grupo se caracteriza por un color gris oscuro, gran densidad, exceptuando a los metales

alcalinos – férreos, alta temperatura de fusión, dureza relativamente elevada y en muchos casos poseen polimorfismo. El metal más característico de este grupo es el hierro.

Metales Férreos

Hierro, cobalto, níquel (llamados ferromagnéticos) y el manganeso, cuyas propiedades se

aproximan a las de aquellos. El cobalto, el níquel y el manganeso se emplean frecuentemente como elementos de adición a las aleaciones de hierro y como base para las correspondientes aleaciones, de propiedades parecidas a los aceros de aleación.

Metales refractarios

La temperatura de fusión de estos metales es superior que la del hierro, es decir, superior a 1539 ºC. Se utilizan como elementos de adición a los aceros de aleación y como base para las correspondientes aleaciones.

Metales uránicos

Actínidos, que se utilizan principalmente en aleaciones para la energía atómica.

Metales Tierras Raras

Se incluyen en esta categoría al lantano, cerio, neodimio, praseodimio y otros agrupados bajo la denominación de lantánidos, y el itrio y el escandio, semejantes a los primeros por sus propiedades.

Estos metales poseen propiedades químicas muy próximas, pero sus propiedades físicas son

bastante distintas (temperaturas de fusión y otras). Se utilizan como aditivas a las aleaciones

de otros elementos. En condiciones naturales se encuentran juntos y, debido a las dificultades

que hay para separarlos en elementos aislados, se utilizan generalmente como aleación mixta, llamada “misschmetall”, que contiene entre 40 - 45 % de Ce y un 45 -50% de todos los demás

elementos de tierras raras. Como aleaciones mixtas deben considerarse también el ferrocerio (aleación de cerio y hierro con otras tierras raras), el didimio y otras. Los metales alcalinotérreos, en estado metálico libre no se utilizan, a excepción de algunos casos

especiales.

Metales de Color

Suelen tener una coloración roja, amarilla o blanca característica. Poseen gran plasticidad, poca dureza, temperatura de fusión relativamente baja y en ellos es característica la ausencia

de polimorfismo. El metal más representativo de este grupo es el cobre.

Metales Ligeros

Caracterizados por una baja densidad, entre ellos se encuentran el Berilio, magnesio y aluminio.

Metales Nobles

Los metales de esta categoría poseen gran resistencia a la corrosión y en ella se agrupan

metales como la plata, el oro y metales del grupo del platino (platino, paladio, iridio, rodio, osmio, rutenio). A ellos puede agregarse el semidoble cobre.

Metales fácilmente fusibles

En esta categoría se encuentran el zinc, cadmio, mercurio, estaño, plomo, bismuto, talio,

antimonio y los elementos con propiedades metálicas debilitadas como el galio y el germanio.

Los minerales de hierro

Los minerales de hierro importantes son: magnetita, oligisto, limonita y siderita, los cuales pueden hallarse en muy diversos tipos de yacimientos. Cuando una masa de materiales

fundidos —un magma— cristaliza, no todos sus componentes lo hacen simultáneamente, y se produce la concentración de determinados compuestos. Así, se han originado los yacimientos magmáticos.

La diferenciación puede haber ocurrido en el sitio donde se encuentra el mineral, o haber sobrevenido una inyección de él, como ocurre en el depósito de magnetita de Kiruna (Suecia), que es el mayor del mundo. En él, la gran masa de magnetita aflora a lo largo de 2.800 m con

una anchura de 145 m. Se halla dentro del círculo polar ártico, en la Laponia sueca, y se le atribuye una longitud real de 160 kilómetros.

En otros casos, si bien el agente causante de la mineralización continúa siendo una masa de

materiales fundidos, no es ella la única que colabora en la formación del yacimiento. En

efecto, durante el proceso de consolidación se desprenden emanaciones gaseosas a elevada

temperatura, las cuales, al actuar sobre las rocas próximas, producen reacciones que engendran la mineralización. De esta forma se originaron los yacimientos metasomáticos,

como los de Cornwall e Iron Springs (Estados Unidos). En Cornwall (Pengilvania) la magnetita se halla en contacto con una diabasa que, durante el triásicó, cortó rocas sedimentarias del cámbrico.

También se encuentran yacimientos de mineral de hierro formados por transformación de otros minerales existentes (yacimientos por reemplazamiento). Los más característicos son los de Lyon Mountain (Nueva York), donde masas muy ricas en magnetita forman

reemplazamientos en un gneiss granítico. La masa mayor tiene de longitud más de 1.500 metros y 6 de anchura. Dentro del mineral existen cavidades miarolíticas lo suficientemente

grandes para que quepa en ellas un hombre. En Iron Mountain (Montana) se explota, a su vez, una masa de reemplazamiento de considerable tamaño, formada por hematites y magnetita.

Los yacimientos de hierro sedimentario representan la mayor parte de la producción y de los

recursos identificables del mundo. Casi todas las menas proceden de sedimentación química, y el período de la historia de la Tierra durante el cual se depositaron los mayores sedimentos

ricos en hierro data de entre los 3,2 y los 1,7 mil millones de años de antigüedad. Estos sedimentos forman en el Lago Superior (Estados Unidos) bandeados muy finos, que consisten en una alternancia de mineral de hierro y sílice.

Los yacimientos residuales se forman donde hay meteorización y el hierro ferroso presente

en una roca es oxidado hasta la forma férrica relativamente insoluble. Muchos constituyentes inútiles son arrastrados y permanece insoluble el hierro, que, poco a poco, es concentrado. El

conocido yacimiento de Vizcaya aparece instalado en una capa de calizas cretácicas, en parte de las cuales el carbonato cálcico fue reemplazado por siderita; además, en la parte superior, la meteorización originó una concentración residual de oligisto y limonita.

Magnetita Oligisto

Limonita Sidorita

AMPLIACIÓN: DEL HIERRO AL ACERO

El hierro obtenido en los altos hornos es una materia prima, no un producto acabado. Para ser útil tiene que ser convertido en hierro colado o en acero. El hierro colado se produce

mediante la refundición de lingotes de hierro (hierro fundido en moldes y enfriado), ajustando cuidadosamente las proporciones de carbono, silicio y demás elementos que entran en la

aleación.

Fuerte y resistente al desgaste, el hierro colado puede ser trabajado y es fácilmente moldeable en formas bastante complejas. Los moldes en los que se funde el hierro son cajas llenas de arena. La forma se graba en la arena y se vierte sobre ella la colada. Cuando la pieza de hierro

ha solidificado, se saca y la arena se reutiliza para un nuevo molde.

La mayor parte del hierro tratado en los altos hornos se convierte en acero, reduciendo considerablemente su contenido de carbono. En 1857 el ingeniero inglés Henry Bessemer

(1813-1898) descubrió una forma muy económica de eliminar el carbono del hierro fundido.

En el procedimiento Bessemer, se inyecta aire combinado con algo de carbono a través del hierro fundido, eliminando el monóxido de carbono y el dióxido de carbono. También se

oxida parte del hierro, que entonces se combina con el silicio y el manganeso para formar la escoria. En tan sólo 15 minutos se convierten en acero varios centenares de toneladas de hierro. El convertidor entero gira sobre un eje, como una hormigonera, para verter el acero

fundido.

En la década de 1860, un grupo de ingenieros inventó un proceso mucho más lento y más controlable: el procedimiento de horno de solera. En este procedimiento se utiliza gas de

carbón de baja concentración para calentar hierro fundido en un horno poco profundo. Los cambios químicos son los mismos que en el convertidor Bessemer, pero el procedimiento

tiene la ventaja de que se puede añadir chatarra de hierro a la mezcla. Con este método se

tarda unas doce horas en producir acero, lo que permite un control muy exacto de la composición final.

Actualmente, tanto el procedimiento Bessemer como el procedimiento de solera han sido

sustituidos en la mayor parte de los países por un proceso que combina las ventajas de los dos.

En el procedimiento LD (abreviatura de Linz-Donawitz), se insufla un chorro de oxígeno

casi puro a través de una lanza sobre la superficie del hierro fundido. El proceso es rápido y puede absorber hasta un 20% de chatarra, a la vez que produce un acero de muy alta calidad. La adición de cal al oxígeno permite convertir en acero hierro con un mayor contenido en

fósforo; este último procedimiento se denomina horno básico de oxígeno.

Para los aceros más caros, incluidas las aleaciones y los aceros inoxidables, se utilizan hornos de arco eléctrico (ver fotografía). El calor lo proporcionan tres electrodos de carbono

introducidos en una mezcla de chatarra con los elementos» de adición propios de cada aleación. El silicio si manganeso y el fósforo se eliminan e! carbono se elimina al añadir de hierro, que reacciona exactamente igual que en un alto horno. El hecho de que los hornos de

arco eléctrico puedan fundir cargas constituidas en su totalidad por chatarra es una gran ventaja en los países desarrollados, donde el acero reciclado representa una gran proporción

de la producción total.

Tipos de acero

El acero se vende en forma de planchas fundidas, enrollado en láminas, en tiras, en barras (para clavos, tornillos y alambre) o en vigas (para edificios, puentes y otras utilizaciones

propias de la construcción). Las características del acero se pueden modificar con ciertos procedimientos, como el tratamiento por calor y las aleaciones, a fin de que resulte adecuado para usos específicos. El factor más importante en cualquier acero es el contenido de carbono.

Los aceros con alto contenido de carbono son más duros y fuertes, pero también más

quebradizos y no se pueden soldar. Para que la soldabilidad sea adecuada, el contenido de carbono debe ser inferior al 0,2%. Las características precisas de cualquier tipo de acero

dependen también del tratamiento por calor, que determina su micro-estructura.

El acero puede endurecerse calentándolo al rojo vivo —en torno a los 850°C— y apagándolo entonces con agua, pero también en ese caso resulta quebradizo. Es posible conservar la dureza en gran parte y reducir la fragilidad mediante una segunda cocción a temperatura más

baja —unos 250°C—, seguida del enfriamiento del acero a temperatura ambiente. Este acero recibe el nombre de acero templado.

La aleación del acero con otros elementos, además del carbono, también es importante. El

acero que contiene un 3% de níquel, por ejemplo, es extraordinariamente duro y se utiliza para ruedas dentadas y ejes que deben soportar grandes esfuerzos. Los aceros que contienen

hasta un 13% de manganeso tienen bordes muy duros, y se emplean para hacer determinadas maquinarias como las excavadoras y taladradoras.

El molibdeno se alea con algunos aceros para reducir su fragilidad. Los aceros inoxidab les,

que contienen en torno a un 14% de cromo y a veces también níquel, no se oxidan debido a la formación en su superficie de una capa impermeable de óxido. En la actualidad, estos

aceros son muy empleados para la realización de cuberterías y fregaderos de cocina, así como para el revestimiento de edificios.

El acero fundido (izquierda) es moldeado en formas básicas y estandarizadas, como barras y planchas, antes de ser laminado o convertido en productos para la venta. En el pasado,

todo metal fundido pasaba siempre por una etapa intermedia de lingotes antes de ser recalentado y laminado. Sin embargo, el desarrollo del sistema de fundición continuo ha permitido verter directamente el metal fundido en una máquina especial para producir

barras o planchas.

La disponibilidad de chatarra reciclable es un factor importante a la hora de determinar el proceso más adecuado para la fabricación de acero, in una economía desarrollada típica, la chatarra disponible es tanta que cualquier objeto nuevo fabricado con acero puede estar

constituido por chatarra reciclada hasta en un 50%: los automóviles nuevos llevan otros

viejos en su interior. En las economías en desarrollo, donde hay menos acero viejo, se usa una proporción mucho menor de chatarra. No toda la chatarra procede de productos que

han llegado al final de su existencia. En las propias fábricas de acero se el material que no alcanza el nivel requerido. Por otra parte, los recortes de la industria vuelven a las acerías para su reprocesamiento.