UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL

SEGUNDO SEMESTRE

TEMA:

EL ACERO

INTEGRANTES:

JARA STALIN

JARA LENIN

sULQUI CHRISTIAN

TIERRA CRISTIAN

ASIGNATURA:

COMPUTACIÒN

DOCENTE:

ING. PAMELA VASQUEZ

RIOBAMBA

OBJETIVOS

● Conocer sobre el hierro en la corteza terrestre, sus usos y resistencias● Saber de la importancia de las aleaciones de hierro y carbono● Enterarnos sobre el acero dentro de los países desarrollados y en vías de desarrollo

INTRODUCCIÓN

El acero es una aleación de hierro con una cantidad de carbono variable entre el 0,03 % y el 1,075 % en peso de su composición, dependiendo del grado. Si la aleación posee una concentración de carbono mayor al 2,0 % se producen fundiciones que, en oposición al acero, son mucho más frágiles y no es posible forjarlas sino que deben ser moldeadas.

La fecha en que se descubrió la técnica de fundir el mineral de hierro no es conocida con exactitud. Los primeros artefactos encontrados por arqueólogos datan del año 3.000 A. de C. en Egipto.

Sin embargo, los Griegos a través de un tratamiento térmico, endurecían armas de hierro hacia el 1.000 A. de C.

Los primeros artesanos en trabajar el hierro, producían aleaciones que hoy se clasificarían como hierro forjado, esto mediante una técnica que implicaba calentar una masa de mineral de hierro y carbón vegetal en un gran horno con tiro forzado, de esta manera se reducía el mineral a una masa esponjosa de hierro metálico llena de una escoria de impurezas metálicas, junto con cenizas de carbón vegetal. Esta esponja de hierro se retiraba mientras permanecía incandescente, dándole fuertes golpes con pesados martillos para poder expulsar la escoria y soldar el hierro. Ocasionalmente esta técnica de fabricación, producía accidentalmente auténtico acero en lugar de hierros forjado.

La actual producción 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, que en 1855 desarrolló el horno o convertidor que lleva su nombre. Desde la década de 1960 funcionan varios minihornos que emplean electricidad para producir acero a partir de chatarra. Sin embargo, las grandes instalaciones de altos hornos continúan siendo esenciales para producir acero a partir de mineral de hierro.

El uso del acero está tan generalizado que es imposible imaginar el mundo sin él; no obstante, se hace importante señalar que este material es muy utilizado porque ayuda a agilizar las construcciones, lo que genera ventajas, especialmente a los constructores

MARCO TEÓRICO

ORIGEN

El hierro fue descubierto en la prehistoria se tienen indicios cuatro milenios antes de Cristo, por parte de los sumerios y egipcios y era utilizado como adorno y para fabricar armas; el objeto más antiguo, aún existente, El término arqueológico edad del hierro se aplica sólo al periodo en el que se extiende la utilización y el trabajo del hierro. El procesado moderno del hierro no comenzó en Europa central hasta la mitad del siglo XIV d.C

Y no fue hasta el siglo XVIII que se desarrollo el alto horno, hacia finales del siglo XVIII y comienzos del XIX se comenzó a emplear ampliamente el hierro como elemento estructural (en puentes, edificios, etc). Entre 1776 a 1779 se construye el primer puente de fundición de hierro, construido por John Wilkinson y Abraham Darby. En Inglaterra se emplea por primera vez en la construcción de edificios a principios del siglo XIX. También son conocidas otras obras de ese siglo, por ejemplo el Palacio de Cristal construido para la Exposición Universal de 1851 en Londres, o la Torre Eiffel, en París, construida en 1889 para la Exposición Universal, en donde se utilizaron miles de toneladas de hierro.

Siderurgia

Técnica del tratamiento del mineral de hierro para obtener diferentes tipos de éste o de sus aleaciones.

Óxidos -> hematita (Fe2O3) y la magnetita (Fe3O4)

Hidróxidos -> Limonita

Carbonatos -> Siderita o carbonato de hierro (FeCO3)

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 ductilidad, resistencia y alargamiento de rotura. Se distinguen diferencian varios tipos:

-Aceros aleados, Aceros aleados de gran resistencia, Aceros de gran elasticidad, -Aceros de cementación, Aceros inoxidables, -Aceros de alto contenido en carbono, -Aceros rápidos

Metalurgia

La metalurgia es la técnica de la obtención y tratamiento de los metales desde minerales metálicos hasta los no metálicos. También estudia la producción de aleaciones, el control de calidad de los procesos vinculados así como su control contra la corrosión. Además de relacionarse con la industria metalúrgica.

Procesos metalúrgicos

Los procesos metalúrgicos comprenden las siguientes fases:

Obtención del metal a partir del mineral que lo contiene en estado natural, separándolo de la ganga;

El afino, purificación: eliminación de las impurezas que quedan en el metal;

Elaboración de aleaciones;

Otros tratamientos del metal para facilitar su uso.

Operaciones básicas de obtención de metales:

Operaciones físicas: triturado, molienda, filtrado (a presión o al vacío), centrifugado, flotación, disolución, destilación, secado, precipitación física.Operaciones químicas: tostación, oxidación, hidrometalurgia, electrólisis, hidrólisis, lixiviación mediante reacciones ácido-base, precipitación química, electrodeposición y cianuración.

Procesos en plantas integrales

. Las materias primas para una planta integral son mineral de hierro, caliza y coque. Estos materiales son cargados en capas sucesivas y continuas en un alto horno donde la combustión del carbón ayudada por soplado de aire y la presencia de caliza funde el hierro contenido en el mineral, que se transforma en hierro líquido con un alto contenido en carbono.

1. Una planta integral tiene todas las instalaciones necesarias para la producción de acero en diferentes formatos.

• Hornos de coque: obtener del carbón coque y gas.

• Altos Hornos: convertir el mineral en hierro fundido

• Acería: conversión del hierro fundido o el arrabio en acero

• Moldeado: producir grandes lingotes (tochos o grandes piezas de fundición de acero)

• Trenes de laminación devastadores: reducir el tamaño de los lingotes produciendo bloms y slabs

• Trenes de laminación de acabado: estructuras y chapas en caliente

• Trenes de laminación en frío: chapas y flejes

Procesos en acerías especializadas

plantas son productoras secundarias de aceros comerciales o plantas de producción de aceros especiales. Generalmente obtienen el hierro del proceso de chatarra de acero, especialmente de automóviles, y de subproductos como sinterizados o pellets de hierro (DRI). Estos últimos son de mayor coste y menor rentabilidad que la chatarra de acero por lo que su empleo se trata siempre de reducir a cuando sea estrictamente necesario para lograr el tipo de producto a conseguir por razones técnicas. Una acería especializada debe tener un horno eléctrico y “cucharas” u hornos al vacío (convertidores) para controlar la composición química del acero. El acero líquido pasa a lingoteras ligeras o a coladas continuas para dar forma sólida al acero fundido. También son necesarios hornos para recalentar los lingotes y poder eliminarlos.

ALEACIONES HIERRO-CARBONO

La composición química de los aceros al carbono es compleja. El aumento del contenido de carbono en el acero eleva su resistencia a la tracción, incrementa el índice de fragilidad en frío y hace que disminuya la tenacidad y la ductilidad.

● Acero dulce: El porcentaje de carbono es de 0,25%, tiene una resistencia mecánica de 48-55 kg/mm2 y una dureza de 135-160 HB. Se puede soldar con una técnica adecuada.

Aplicaciones: Piezas de resistencia media de buena tenacidad, deformación en frío, embutición, plegado, herrajes, etc.

● Acero semidulce: El porcentaje de carbono es de 0,35%. Tiene una resistencia mecánica de 55-62 kg/mm2 y una dureza de 150-170 HB. Se templa bien, alcanzando una resistencia de 80 kg/mm2 y una dureza de 215-245 HB.

Aplicaciones: Ejes, elementos de maquinaria, piezas resistentes y tenaces, pernos, tornillos, herrajes.

● Acero semiduro: El porcentaje de carbono es de 0,45%. Tiene una resistencia mecánica de 62-70 kg/mm2 y una dureza de 280 HB. Se templa bien, alcanzando una resistencia de 90 kg/mm2, aunque hay que tener en cuenta las deformaciones.

Aplicaciones: Ejes y elementos de máquinas, piezas bastante resistentes, cilindros de motores de explosión, transmisiones, etc.

● Acero duro: El porcentaje de carbono es de 0,55%. Tiene una resistencia mecánica de 70-75 kg/mm2, y una dureza de 200-220 HB. Templa bien en agua y en aceite, alcanzando una resistencia de 100 kg/mm2 y una dureza de 275-300 HB.

Aplicaciones: Ejes, transmisiones, tensores y piezas regularmente cargadas y de espesores no muy elevados.

Formas comerciales del acero

Láminas: se destaca como materia prima y como material de construcción por su acabado de alta calidad. Se puede conseguir en bobinas, hojas lisas y flejes. (cintas).Las principales formas son barra y hierro perfilados, los cuales son considerados como productos elaborados.Barras: pueden ser planas, cuadradas, hexagonales y redondas. Se laminan a partir de acero y hierro dulce. El acero dulce estirado en grandes longitudes constituye el alambre con diámetro que varia entre 0.2 a 0.5mm.Hierros perfilados: dentro de ellos se encuentran los angulares, los canales, las T y las doble T

APLICACIÓN EN LA CONSTRUCCIÓN

Una parte importante del acero producido se dirige a la construcción civil. Dentro de este rubro pueden determinarse dos utilizaciones principales: hormigón armado y construcción en acero. La primera usa el hierro redondo como refuerzo del hormigón, trabajando el primero en general a la tracción y el segundo a la compresión. En el caso de la construcción en acero se usan elementos tales como perfiles unidos mediante conexiones empernadas o soldadas. Una utilización que está teniendo crecimiento importante es la construcción mixta que combina las estructuras de acero embebidas en hormigón armado ó el hormigón armado dentro de un tubo estructural.

Ventajas del acero como material estructural:

Alta resistencia.- La alta resistencia del acero por unidad de peso implica que será poco el peso de las estructuras, esto es de gran importancia en para el diseño de vigas de grandes claros.

Uniformidad.- Las propiedades del acero no cambian apreciablemente con el tiempo como es el caso de las estructuras de concreto reforzado.

Durabilidad.- Si el mantenimiento de las estructuras de acero es adecuado durarán indefinidamente.

Ductilidad.- La ductilidad es la propiedad que tiene un material de soportar grandes deformaciones sin fallar bajo altos esfuerzos de tensión. La naturaleza dúctil de los aceros estructurales comunes les permite fluir localmente, evitando así fallas prematuras.

Tenacidad.- Los aceros estructurales son tenaces, es decir, poseen resistencia y ductilidad. La propiedad de un material para absorber energía en grandes cantidades se denomina tenacidad.

CONCLUSIONES

❖ El hierro es el cuarto elemento abundante en la corteza terrestre, es el elemento más pesado. El uso más extenso del hierro es para la obtención de de aceros estructurales.

❖ Las aleaciones que se les hacen al hierro con el carbono creando el acero son muy importantes ya que se ha hecho un material indispensable para elaborar diversas cosas, todo por su bajo precio y su dureza.

❖ La industria de acero es una de las más importantes en los países desarrollados y los que están en vías de desarrollo. En los últimos, esta industria, a menudo, constituye la piedra angular de todo el sector industrial. Su impacto económico tiene gran importancia, como fuente de trabajo, y como proveedor de los productos básicos requeridos por muchas otras industrias: construcción, maquinaria y equipos, y fabricación de vehículos de transporte y ferrocarriles.

RECOMENDACIONES

❖ la ingeniería civil no es una ciencia aislada ya que, para completar y facilitar su estudio y aplicación, es indispensable echar mano de los conocimientos utilizados en otras ramas.tal es el caso del presente proyecto donde se usó la informática para obtener el diseño estructural.

BIBLIOGRAFÍA

❖ Rogers, D. M.: «El tiempo en la poesía de J. Hierro» en Archivum, nos 1-2 (nov. de 1961), pp. 201-230.

❖ Jiménez, J.O.: «La poesía de J. Hierro» , en Cinco poetas del tiempo (Madrid, 1972), pp. 177-326.❖ Villar, A. del «El vitalismo alucinado de J. Hierro», en Arbor, nº 349 (enero de 1975), pp. 67-80.❖ Peña, P. J. de la : Individuo y colectividad: el caso de J. Hierro (Valencia, 1978).❖ Albornoz, A. de : José Hierro (Madrid. 1981).