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EL ACERO

El acero es un material muy utilizado en las construcciones, en este caso en la visita a la Universidad Nacional de San Marcos se pudo obervar y apreciar el gran uso que se le da a este material, a continuación trataremos todo lo relacionado al acero.

CONCEPTO

El acero es básicamente una aleación o combinación de hierro y carbono (alrededor de 0,05% hasta menos de un 2%). Algunas veces otros elementos de aleación específicos tales como el Cr (Cromo) o Ni (Níquel) se agregan con propósitos determinados.
Ya que el acero es básicamente hierro altamente refinado (más de un 98%), su fabricación comienza con la reducción de hierro (producción de arrabio) el cual se convierte más tarde en acero.
El hierro puro es uno de los elementos del acero, por lo tanto consiste solamente de un tipo de átomos. No se encuentra libre en la naturaleza ya que químicamente reacciona con facilidad con el oxígeno del aire para formar óxido de hierro - herrumbre. El óxido se encuentra en cantidades significativas en el mineral de hierro, el cual es una concentración de óxido de hierro con impurezas y materiales térreos.

PROCESO DE PRODUCCION

El acero nace de la fusión de diferentes cargas metálicas, con contenido de hierro, ferro aleaciones y carbono, las cuales determinan su estructura molecular, pero este proceso no es tan simple como parece. Para conocerlo, se explicará el proceso de producción del acero a continuación:

El proceso de producción del acero se inicia con el Proceso de Reduccion Directa y el Proceso de Fragmentación de Metálicos.
Mediante el Proceso de Reducción Directa se extrae el oxígeno del mineral de hierro, obteniéndose como resultado el hierro esponja, insumo de la más alta calidad para la fabricación del acero.

Asimismo, mediante el Proceso de Fragmentación de Metálicos, se procesa el acero en desuso reciclado, obteniéndose el acero reciclado fragmentado, otro de los insumos para la fabricación del acero.

Ambos insumos, el hierro esponja y el acero reciclado fragmentado, pasan luego a través del Proceso de Acería, donde se realiza la fusión de éstos a grandes temperaturas en el horno eléctrico. Luego de 40 minutos de combustión se obtiene el acero líquido, el cual pasa luego por una etapa de “afino”, en el horno cuchara, que permite que el acero alcance un mayor grado de precisión, homogeneidad y mayor calidad al momento de ajustar su composición química.

Posteriormente, mediante la buza u orificio ubicado en la base de la cuchara, el acero pasa a la colada continua, formada por 4 líneas de colada o moldes oscilatorios, en los que se le brinda al acero refrigeración para solidificarlo superficialmente. Estas barras solidificadas son cortadas obteniéndose así las palanquillas, el producto final de la acería y la materia prima para la laminación.

Las palanquillas, luego atraviesan el Proceso de Laminación, donde primero son recalentadas, para luego pasar a través de los rodillos de desbaste y acabado para formar los diversos productos terminados.

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.

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 carga metálica, pasa por un proceso de corte y triturado en la planta fragmentadora. 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 se cuenta con un patio de Metálicos y Hierro Esponja. La línea de producción cuenta con un Horno Eléctrico de Fusión 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 sprays 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

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.

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, y es enfriado al medio ambiente en la Placa de Enfriamiento. Si se desea obtener alambrón, el acero laminado se transfiere caliente al tren de alambrón, donde se produce en diferentes diámetros y luego pasan al bobinador que forma los rollos.

PRODUCTOS OBTENIDOS

Con el acero ya procesado se obtienen distintos productos los cuales se nombrarán posteriormente. En la visita a la Universidad Nacional De San Marcos se pudieron observar estos productos como se muestra a continuación

BARRAS DE CONSTRUCCION

Barras de Construcción ASTM A615

Denominación: BACO ASTM A615-GRADO 60

Descripción: Barras de acero rectas de sección circular, con resaltes Hi-bond de alta adherencia con el concreto.

Usos: En la fabricación de estructuras de concreto armado en viviendas, edificios, puentes, represas, canales de irrigación, etc.

Barras de Construcción ASTM A706

Denominación: BACO A706-G60.

Descripción: Barras de acero micro aleado de alta ductilidad, rectas de sección circular, con resaltes Hi-bond de alta adherencia con el concreto.

Normas técnicas: Composición Química: ASTM A706

Usos: Se usa como refuerzo para concreto armado, en estructuras sismoresistentes y donde se requiera el soldado de las estructuras.

Barras Corrugadas 4.7 mm

Denominación: CORRUGADO 4.7 mm.

Descripción: Varillas de acero corrugadas obtenidas por laminado en frío.
Normas técnicas: ASTM A496-95a.

Usos: Para refuerzos de concreto armado, como refuerzo de temperatura, en losas y en muros de contención.

ARTÍCULOS DE FERRETERÍA

Clavos de Acero

Denominación: Clavos de Acero

Descripción: Los clavos son productos de acero obtenidos conformando el alambre de acero trefilado en tres partes: Cabeza, Espiga y Punta.

Normas técnica: Composición química: SAE 1008.
Usos: En todo tipo de construcciones y trabajos en madera.

ALAMBRONES Y DERIVADOS

Alambre Negro Recocido

Denominación: ALAM NR.

Descripción: Alambre de acero obtenido por trefilación y posterior tratamiento térmico recocido, para otorgarle la debida ductilidad para su fácil utilización.

Normas técnicas: Composición Química: SAE 1008

Usos: Se usa en la industria de la construcción para amarres de acero en vigas y columnas.

Alambrón Liso para Construcción

Denominación: ALAM ITIN 341.030-G63.

Descripción: Es un producto laminado en caliente de sección circular y de superficie lisa.

Normas técnicas: ITINTEC 341.030 - GA63-R.

Usos: Como estribo en columnas y vigas. En barras rectas, en lozas como refuerzo de repartición y temperatura.

Alambrón para Trefilería

Denominación: ALAM SAE 1008.

Descripción: Es un producto laminado en caliente de sección circular y de superficie lisa.

Normas técnicas: ·Composición Química SAE 1008.

Presentación: En rollos de 440 kg, 750 kg y 200 kg. Palanquilla 150 mm.

Usos: Para la fabricación de alambres por trefilado; los cuales son utilizados para hacer clavos, púas, etc.