1

9. Procesos industriales de obtención 9. Procesos industriales de obtención y conformado de materiales metálicosy conformado de materiales metálicos

Hornos. Colada continua.Hornos. Colada continua.Laminado, trefilado. Conformado Laminado, trefilado. Conformado

fi i l P fil hfi i l P fil hsuperficial. Perfiles y chapas.superficial. Perfiles y chapas.Tipificación de Tipificación de aceros.aceros.

Proceso SiderúrgicoProceso SiderúrgicoProceso de transformación del mineral de hierro en hierro Proceso de transformación del mineral de hierro en hierro

base y posteriormente en acero.base y posteriormente en acero.

1.1. Proceso de reducción (arrabio, hierro esponja y Proceso de reducción (arrabio, hierro esponja y escoria)escoria)

2.2. Afino de la composición química (Acero de distintas Afino de la composición química (Acero de distintas calidades)calidades)

3.3. Conformación en formas útiles (lingotes, chapas, Conformación en formas útiles (lingotes, chapas, barras, perfiles)barras, perfiles)

Mineral de

Hierro

Reducción IndirectaAlto Horno

Reducción DirectaReactor

Afino

ColadaLingotes

ColadaContinua

Conformadoen frío o en

caliente

2

Minerales de HierroMinerales de HierroHierro: muy común en la superficie de la Tierra, (aproximadamente 5 %), Hierro: muy común en la superficie de la Tierra, (aproximadamente 5 %), principalmente en forma de óxidos. principalmente en forma de óxidos.

Explotación rentable con leyes (contenido de óxido de hierro respecto a Explotación rentable con leyes (contenido de óxido de hierro respecto a otros componentes) superiores al 65 %.otros componentes) superiores al 65 %.

1.1.MagnetitaMagnetita (máx. 72 %)(máx. 72 %)

2.2.HematitaHematita (máx. 68 %)(máx. 68 %)

3.3.Limonita (máx. 58 %)Limonita (máx. 58 %)

4.4.Siderita (máx. 48 %)Siderita (máx. 48 %)

En nuestro país, Zapla (Jujuy) y Sierra Grande (Río Negro) e importación En nuestro país, Zapla (Jujuy) y Sierra Grande (Río Negro) e importación de Brasil, Chile y Perú.de Brasil, Chile y Perú.

Tratamientos previos: trituración, lavado, concentración y clasificación.Tratamientos previos: trituración, lavado, concentración y clasificación.

En la mina, bajas leyes y granulometría fina En la mina, bajas leyes y granulometría fina concentración con bentonitaconcentración con bentonita pelletspellets

En la siderurgia, aprovechamiento de finos (cascarilla), residuos de coque, En la siderurgia, aprovechamiento de finos (cascarilla), residuos de coque, fundentes y mineralesfundentes y minerales sintersinter

Minerales de HierroMinerales de Hierro

••Interesan elementos que no son óxidos asociados Interesan elementos que no son óxidos asociados al mineral (al mineral (gangaganga) y su cantidad ya que influyen en ) y su cantidad ya que influyen en el procesamiento y comportamiento mecánicoel procesamiento y comportamiento mecánicoel procesamiento y comportamiento mecánico. el procesamiento y comportamiento mecánico.

••Entre los más perjudiciales están el Azufre (S) y el Entre los más perjudiciales están el Azufre (S) y el Fósforo (P) ya que aumentan la fragilidad del acero.Fósforo (P) ya que aumentan la fragilidad del acero.

3

Esquema del Alto HornoEsquema del Alto Horno

CubaCuba

TraganteTragante

oxi

mad

amen

te 2

2 m

oxi

mad

amen

te 2

2 m

VientreVientre

EtalajeEtalaje

CrisolCrisol

Ap

roA

pro

Aproximadamente 7 mAproximadamente 7 m

4

Esquema del Alto HornoEsquema del Alto HornoMineral de hierro, coque Mineral de hierro, coque y calizas (fundente)y calizas (fundente)

Gases calientesGases calientes(Limpieza y (Limpieza y recalentamiento)recalentamiento)

Aire calienteAire caliente

Arrabio fundidoArrabio fundidoEscoriaEscoria

Reducción directa (Midrex)Reducción directa (Midrex)

Ref. (1)Ref. (1)

5

•• Los productos obtenidos en los dos procesos anteriores (arrabio Los productos obtenidos en los dos procesos anteriores (arrabio del alto horno o hierro esponja de la reducción directa) tienen un del alto horno o hierro esponja de la reducción directa) tienen un elevado contenido de carbono e impurezaselevado contenido de carbono e impurezas

•• AfinoAfino::

Proceso de AfinoProceso de Afino

–– Retirar buena parte de éstas y transformarlo en acero.Retirar buena parte de éstas y transformarlo en acero.

–– Corrección de la composición químicaCorrección de la composición química

–– Adición de otros elementos aleantesAdición de otros elementos aleantes

•• Los procesos para obtener acero se pueden clasificar en:Los procesos para obtener acero se pueden clasificar en:–– a) hornosa) hornos

–– b) convertidoresb) convertidores

Si M ti

Afino

Hornos

Convertidores

Thomas

LD

Siemens Martin

Eléctricos

Horno Siemens MartinHorno Siemens Martin

6

Horno Eléctrico de arco directoHorno Eléctrico de arco directo

Convertidor LDConvertidor LD

7

Convertidor LDConvertidor LD

Convertidor LDConvertidor LD

8

Obtención de formas útiles Obtención de formas útiles -- LingotesLingotes

Obtención de formas útiles Obtención de formas útiles -- LaminadoLaminado

9

Obtención de formas útiles Obtención de formas útiles Colada ContinuaColada Continua

Obtención de formas útilesObtención de formas útiles

10

Obtención de formas útilesObtención de formas útiles

Obtención de formas útilesObtención de formas útiles

11

Productores de Acero en ArgentinaProductores de Acero en Argentina

––SIDERCA (ex SOMISA)SIDERCA (ex SOMISA)––ACINDARACINDAR––ACERBRAG (Aceros Bragado)ACERBRAG (Aceros Bragado)––SIPAR GERDAUSIPAR GERDAU––ACEROS ZAPLAACEROS ZAPLA––TENARIS DALMINETENARIS DALMINE

––Otras acerías pequeñas que fabrican coladas deOtras acerías pequeñas que fabrican coladas deOtras acerías pequeñas que fabrican coladas de Otras acerías pequeñas que fabrican coladas de menor producción o aceros especialesmenor producción o aceros especiales

(Buena información en las páginas web con animaciones de los procesos (Buena información en las páginas web con animaciones de los procesos productivos y catálogo de productos elaborados)productivos y catálogo de productos elaborados)

Productos de Acero para ConstrucciónProductos de Acero para Construcción•• Perfiles L alas iguales Perfiles L alas iguales (25,4 a 101,6 mm/3,2 a 12,9 mm)(25,4 a 101,6 mm/3,2 a 12,9 mm), U , U (80x45 a 400x110 / 6 a 14 mm) (80x45 a 400x110 / 6 a 14 mm) e I (Doble e I (Doble

T) T) (80x42 a 550x200 / 3,9 a 19 mm)(80x42 a 550x200 / 3,9 a 19 mm)

•• Barras redondas, hexagonales y cuadradasBarras redondas, hexagonales y cuadradas•• Barras rectificadas redondasBarras rectificadas redondas•• Barras trefiladas redondas y hexagonalesBarras trefiladas redondas y hexagonales•• Mallas electrosoldadasMallas electrosoldadas (2 15 6 m / 0 15 0 15 a 0 25 0 25 / 4 a 10 mm)(2 15 6 m / 0 15 0 15 a 0 25 0 25 / 4 a 10 mm)•• Mallas electrosoldadas Mallas electrosoldadas (2,15 x 6 m / 0,15x0,15 a 0,25x0,25 / 4 a 10 mm)(2,15 x 6 m / 0,15x0,15 a 0,25x0,25 / 4 a 10 mm)

•• Mallas no estructurales Mallas no estructurales (25x25 y 50x50 mm / 2,6 a 3,4 mm)(25x25 y 50x50 mm / 2,6 a 3,4 mm)

•• Alambrones varios Alambrones varios (diámetro 6 a 40 mm, L = 12 m)(diámetro 6 a 40 mm, L = 12 m)

•• Alambres galvanizadosAlambres galvanizados•• Alambres recocidos negros para atado de armadurasAlambres recocidos negros para atado de armaduras•• Alambre liso estabilizado de baja relajación para pretensado Alambre liso estabilizado de baja relajación para pretensado (diámetro 5 y 7 mm)(diámetro 5 y 7 mm)

•• Idem anterior entallado Idem anterior entallado (diámetro 6 mm)(diámetro 6 mm)

•• Cordón de 7 alambres de baja relajación par HCordón de 7 alambres de baja relajación par H°° pre y postesado pre y postesado (diámetro 9.5, 12.7 (diámetro 9.5, 12.7 y 15.2 mm)y 15.2 mm)

P fil f d f í i CP fil f d f í i C•• Perfiles conformados en frío tipo C Perfiles conformados en frío tipo C (80x40x15 a 240x80x25)(80x40x15 a 240x80x25)

•• Perfiles conformados en frío tipo U Perfiles conformados en frío tipo U (80x40 a 200x80)(80x40 a 200x80)

•• Tubos estructurales de chapa laminada en frío, redondos, cuadrados y Tubos estructurales de chapa laminada en frío, redondos, cuadrados y rectangulares rectangulares (12,7 a 127 mm/ 10x10 a 100x100 / 10x20 a 80x120)(12,7 a 127 mm/ 10x10 a 100x100 / 10x20 a 80x120)

•• Tubos para usos mecánicos en chapa laminada en caliente redondos Tubos para usos mecánicos en chapa laminada en caliente redondos (50 a 100 mm)(50 a 100 mm)

•• Chapas laminadas en frío sin tratamiento térmicoChapas laminadas en frío sin tratamiento térmico•• Chapas laminadas en caliente negras y decapadasChapas laminadas en caliente negras y decapadas•• Tablestacas en Z, U y planasTablestacas en Z, U y planas

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Conformado de productos de aceroConformado de productos de acero•• La forma de la pieza de metal es cambiada por deformación plástica:La forma de la pieza de metal es cambiada por deformación plástica:

–– ForjadoForjado–– LaminaciónLaminación–– ExtrusiónExtrusión

T fil ióT fil ió–– TrefilaciónTrefilación–– Embutido, rolado, doblado, etc.Embutido, rolado, doblado, etc.

•• Deformación impuesta por una tensión exterior (presiones, golpes, Deformación impuesta por una tensión exterior (presiones, golpes, tensiones)tensiones)

•• Trabajo en fríoTrabajo en fríoProducido a bajas temperaturas (ambiente)Producido a bajas temperaturas (ambiente)oduc do a bajas te pe atu as (a b e te)oduc do a bajas te pe atu as (a b e te)Reducen ductilidad por acritud, mejor calidad superficial y mejor control Reducen ductilidad por acritud, mejor calidad superficial y mejor control

dimensional)dimensional)

•• Trabajo en calienteTrabajo en calienteGrandes deformaciones, material en estado plástico y blandoGrandes deformaciones, material en estado plástico y blandoOxidación y pobre terminación superficial.Oxidación y pobre terminación superficial.

ForjadoForjado•• Deformación mecánica en caliente de una pieza simple por aplicación de una Deformación mecánica en caliente de una pieza simple por aplicación de una

fuerza o sucesivos golpes por los que el metal es obligado a escurrirfuerza o sucesivos golpes por los que el metal es obligado a escurrir

•• Uso de martinetes o prensas hidráulicasUso de martinetes o prensas hidráulicas

•• Puede ser abierto (formas simples) o cerradoPuede ser abierto (formas simples) o cerrado

FFDado superior F

F

F

F

Punzón

Dado inferior

•• LLaves mecánicas, ganchos de grúas, grandes ejes.LLaves mecánicas, ganchos de grúas, grandes ejes.

AbiertoAbierto CerradoCerrado

Dado inferioro yunque

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LaminadoLaminado•• El metal en frío o en caliente es pasado entre dos rodillos que giran en sentido El metal en frío o en caliente es pasado entre dos rodillos que giran en sentido

contrario.contrario.

•• Se produce una reducción de espesor por la presión ejercida por los rodillosSe produce una reducción de espesor por la presión ejercida por los rodillos

•• Pueden ser progresivos formando un tren de laminación sucesivaPueden ser progresivos formando un tren de laminación sucesiva

•• Chapas, láminas, perfiles, rieles y barras son conformadas de esta manera Chapas, láminas, perfiles, rieles y barras son conformadas de esta manera con rodillos preformados.con rodillos preformados.

FF

FF

ExtrusiónExtrusión•• El metal en caliente es obligado a pasar por una matriz perforada por una El metal en caliente es obligado a pasar por una matriz perforada por una

presión ejercida por un pistón.presión ejercida por un pistón.

•• La barra emerge con la forma y dimensiones que le da la matrizLa barra emerge con la forma y dimensiones que le da la matriz

•• Puede ser usada para fabricar tubos sin costuraPuede ser usada para fabricar tubos sin costura

FF

PistónPistón

MatrizMatriz

ContenedorContenedorPorta matrizPorta matriz

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TrefiladoTrefilado•• El metal en frío es obligado a pasar por una matriz perforada por una fuerza El metal en frío es obligado a pasar por una matriz perforada por una fuerza

de tracción de tal manera que la barra es obligada a adoptar la forma y de tracción de tal manera que la barra es obligada a adoptar la forma y dimensiones que le da la matriz e incrementar su longitud.dimensiones que le da la matriz e incrementar su longitud.

•• Pueden ser secuenciales operando en forma progresiva.Pueden ser secuenciales operando en forma progresiva.

•• Barras “trefiladas” y alambres son comúnmente elaborados de esta formaBarras “trefiladas” y alambres son comúnmente elaborados de esta forma

MatrizMatriz

F

Porta matrizPorta matriz

Doblado y roladoDoblado y rolado••Grandes tanques de almacenamiento y recipientes a presión, Grandes tanques de almacenamiento y recipientes a presión, barras y barras y chapas,chapas, perfiles estructurales, rieles de ferrocarril y tubosperfiles estructurales, rieles de ferrocarril y tubos

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EmbutidoEmbutido••Se presiona una lámina de metal entre un punzón y una matriz Se presiona una lámina de metal entre un punzón y una matriz constituida por un dado y un anillo de presión que disminuye la formación constituida por un dado y un anillo de presión que disminuye la formación de arrugas.de arrugas.