TALLER DE INVESTIGACION IIPATY
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.
El acero al pasar del tiempo se ha convertido en una materia
prima fundamental para la obtencin de diversos productos que han
ayudado a elevar el nivel de vida de la sociedad de pases
productores e importadores de este valioso elemento.Pero en si Cmo
se fabrica este importante elemento?
PATY
JUSTIFICACIN.
Se busca saber ms all de lo que nos rodea en este caso el acero
que lo conocemos como varilla, alambrn etc. Pero en realidad como
es su fabricacin, de donde proviene y que obstculos pasa para que
llegue a nosotros como clientes.
PATY
OBJETIVO GENERAL. Investigar nuevos aspectos sobre el acero para
que sean aplicados en la industria.
OBJETIVOS ESPECIFICOS.
VERO
Adquirir conocimientos adicionales sobre:
Los procesos de obtencin y/o de produccin de los materiales de
inters en las distintas reas de la ingeniera (compuestos, mezclas o
elementos).
Las aplicaciones de mayor importancia en nuestro pas de dicho
material.
Aspectos fundamentales y complementarios de la siderurgia.
Aspectos econmicos y ecolgicos para conocer las implicaciones
sobre nuestro medio ambiente por el uso de este elemento.
VERO
ALCANCES. Fuentes de informacin seguras, Ingenieros dispuestos a
proporcionarnos informacin, libros del Centro de informacin.
VERO
LIMITACIONES. Como principal limitacin tenemos el no poder
acudir a una industria que fabrique y convierta el hierro, adems de
no conocer en si cada termino hablado en la investigacin.CAPITULO I
MARCO CONTEXTUAL.PATY
1.1 INTRODUCCIN.
El acero, que es una aleacin de hierro y carbono, es una de las
aleaciones de mayor consumo en el mundo comparable al consumo de
los alimentos. Sus proporciones son alrededor de 99% de hierro y 1%
de carbono.
PATY1.2 RESUMEN EJECUTIVO.
El hierro es un elemento que se caracteriza por ser magntico, al
calentarse pierde su magnetismo; es blando, maleable, con brillo
metlico y de color gris acerado a negro; su punto de fusin es de
1536C, el de ebullicin de 2740C y tiene una densidad de 7.8 gr/ml.
En estado puro es muy reactivo qumicamente y se corroe en
condiciones de aire hmedo o a temperaturas elevadas.
En el 2012, cifras preliminares indican que la produccin
nacional de hierro fue de 22.9 millones de toneladas, 11.6%
superior al 2011. Principales estados productores: Sonora, 49.1%;
Michoacn, 15.2%; Coahuila, 11.9% y otros, 23.8%. Su principal uso
es en la produccin de acero, el cual ha mostrado un comportamiento
creciente luego del descenso del 2005, provocado por la escasez y
altos precios de los insumos, para alcanzar 18.1 millones de
toneladas estimadas en el 2011.
En el 2012 las exportaciones siderrgicas descendieron a 5.6
millones de dlares, -8.1% superior al 2011; las importaciones
alcanzaron un valor de 11.6 millones de dlares, 25.2% superior a
2011, dando como resultado una balanza comercial siderrgica con un
dficit del orden de 6 millones de dlares.
De los 10 pases con mayor produccin de acero a nivel mundial, 6
han incrementado su produccin: China con una tasa media anual de
crecimiento del 11.9%, Turqua 8.4 %, Irn 5.5%, Brasil 1.81%, Mxico
1.76 y Rusia 0.65%.1.3 HISTORIA.PATY
No se conoce la fecha exacta en que se descubri la tcnica de
fundir mineral de hierro para producir un metal susceptible de ser
utilizado. Los primeros tiles de hierro descubiertos datan del ao
3000 a. C. pero se sabe que antes ya se empleaba este mineral para
hacer adornos de hierro. Los griegos descubrieron hacia el 1000 a.
C. una tcnica para endurecer las armas de hierro mediante un
tratamiento trmico.Todas las aleaciones de hierro fabricadas hasta
el siglo XIV d.c se clasifican en la actualidad como hierro
forjado. Para obtener estas aleaciones, se calentaba en un horno
una masa de mineral de hierro y carbn vegetal. Mediante este
tratamiento se reduca el mineral a una masa esponjosa de hierro
llena de escoria formada por impurezas metlicas y cenizas de carbn
vegetal. Esta masa esponjosa se retiraba mientras permaneca
incandescente y se golpeaba con pesados martillos para eliminar la
escoria y darle una determinada forma. El hierro que se produca en
estas condiciones sola tener un 3% de partculas de escoria y un
0,1% de otras impurezas. En algunas ocasiones, y por error, solan
producir autentico acero en lugar de hierro forjado. Los artesanos
del hierro acabaron por aprender a fabricar acero, calentando
hierro forjado y carbn vegetal en un recipiente de arcilla durante
varios das, con lo que el hierro absorba suficiente carbono para
convertirse en acero.Despus del siglo XIV se aument el tamao de los
hornos empleados para fundir. En estos hornos, el mineral de hierro
de la parte superior se converta en hierro metlico y a continuacin
absorba ms carbono debido a los gases que lo atravesaban. Como
resultado daba arrabio, un metal que funde a temperatura menor que
el hierro y el acero. Posteriormente se refinaba el arrabio para
obtener acero.En la produccin moderna de acero se emplean altos
hornos que son modelos perfeccionados de los que se usaban
antiguamente. El arrabio se refina mediante chorros de aire. Este
invento de debe a un britnico llamado Henry Bessemer, que en 1855
desarrollo este invent. Desde 1960 funcionan varios mini hornos que
emplean electricidad para la produccin de acero a partir de
chatarra pero las instalaciones de altos hornos son esenciales para
producir acero a partir de mineral de hierro.
1.4 EL HIERRO EN LA NATURALEZA.PATY
El hierro es el metal pesado ms extenso y ms abundante en la
superficie de la tierra. Debido a la facilidad con la cual
reacciona, es raro encontrarlo en la forma de hierro puro. Debido a
su avidez por el oxgeno, el hierro se encuentra en la naturaleza en
forma de minerales, compuestos principalmente por los xidos. 1.5
DATOS TCNICOS CESAREl hierro es un elemento que se caracteriza por
ser magntico, al calentarse pierde su magnetismo; es blando, con
brillo metlico y de color gris acerado a negro; su punto de fusin
es de 1536C, el de ebullicin de 2740C y tiene una densidad de 7.8
gr/ml. En estado puro es muy reactivo qumicamente y se corroe en
condiciones de aire hmedo o a temperaturas elevadas.El metal puro
no se encuentra comercialmente, sino que generalmente es aleadocon
el carbono u otros metales como manganeso, cromo, molibdeno, nquel
y vanadio. Entre ms poroso sea, ofrecer mayor superficie a la accin
de gases para que las reacciones se realicen con mayor rapidez.El
hierro puro tiene una dureza que oscila entre 4 y 5. Es blando,
maleable y dctil. Se magnetiza fcilmente a temperatura ordinaria;
es difcil magnetizarlo en caliente, y a unos 790 C desaparecen las
propiedades magnticas. Su masa atmica es 55.847.VERO
1.6 POTENCIAL GEOLGICO MINERO.
Los principales entidades federativas productoras de hierro
durante 2012 fueron en orden de importancia Michoacn (27.2%),
Coahuila (21.3%), Colima (19%), Jalisco (9.23%), Sonora (8.8%),
Durango (5.2%) y Chihuahua (4.5%) que en conjunto cubren el 95.1%
del total de la produccin nacional de hierro.
En Mxico, las principales minas de hierro corresponden a
magnetita y hematita. A continuacin se presentan las reservas de
este metal por estado, en donde Oaxaca con el (49.3%), Coahuila con
el (22.9%) y Michoacn con el (9.03%) renen el 81.2% del total
nacional de reservas.
CAPITULO II MARCO TERICO.
CESAR 2.1 PROCESO.
EXPLORACIN.
Existen diferentes mtodos utilizados para el descubrimiento de
minas y yacimientos de mineral de hierro. Para ello se encuentran
los mtodos geofsicos basados en la instrumentacin, la perforacin y
otras formas de estudio geolgico tales como el mapeo, que se basa
en las medidas contrarrestadas entre el mineral y sus rocas
circundantes usando propiedades fsicas como el magnetismo y la
densidad de stas.
Por otra parte, se tiene el uso del magnetmetro para determinar
la fuerza del campo magntico de la tierra o su componente vertical
en cualquier punto. La forma del campo magntico de la Tierra no es
uniforme debido a irregularidades que son el producto de las
variaciones en la forma y composicin de la corteza terrestre y capa
superior. Las variaciones detectadas en menor escala son producto
de disturbios magnticos causados por concentracin de material
magntico cercano a la superficie y es aqu donde se deben buscar
nuevos depsitos.
Las investigaciones magnticas tambin ayudan y consisten en
rastrear va area mediante el magnetmetro los posibles depsitos. Los
datos obtenidos son inscritos como un ploteo y mapeados con lneas
que conectan puntos de igual densidad magntica. Los patrones de
estos mapas indican que donde existen anomalas magnticas producto
de variaciones del campo magntico de la tierra, podran dar indicios
a un posible yacimiento, luego de investigaciones ms detalladas,
mediciones gravitacionales, estudios electromagnticos y otras
tcnicas geofsicas.
CESAR
EXTRACCIN
La explotacin del mineral se realiza por el mtodo de minado a
cielo abierto. Para desprender el mineral es necesario primeramente
barrenar en los puntos seleccionados para colocar los explosivos y
posteriormente realizar el tumbe por medio de voladuras, el
rezagado se efecta por medio de traxcavos, el llenado de camiones
se hace por medio de palas mecnicas, los camiones transportan el
mineral a la planta de trituracin.CESARTRITURACIN El mineral de
hierro despus de ser extrado entra a la trituradora primaria en
trozos con un tamao aproximadamente de 40 pulgadas y sale a un
tamao mximo de 8 pulgadas, en esta etapa se realiza una pre
concentracin y la ley del producto obtenido se encuentra en un
rango de 20 a 55% de fierro. En la trituracin secundaria el mineral
se reduce a un tamao mximo de 2.5 pulgadas y se lleva a cabo una
homogenizacin de la que se obtiene un producto con una ley que
oscila entre 35 y 40% de fierro. La trituracin terciaria da como
resultado un tamao mximo de de pulgada y una ley de mineral de 36 a
40% de fierro, el cual se transporta por medio de bandas al
siguiente proceso.LUCIOCONCENTRACIN El producto de la trituracin es
transportado a la planta concentradora, en donde el material estril
es eliminado para incrementar la ley hasta un 66% de fierro. Este
proceso se realiza por va hmeda mediante la adicin de agua,
obtenindose al final del proceso el concentrado en forma de lodos.
En esta etapa se realiza una molienda a -16 mallas con molino de
barras y despus ocurre una separacin magntica primaria para separar
estriles; posteriormente se realiza la segunda molienda a -325
mallas con molino de bolas y despus una separacin secundaria para
continuar con la eliminacin de estriles y hacer un lavado por medio
de tanques agitadores para homogenizar la pulpa de mineral de
fierro y bombearla a travs de un ferroducto hasta la planta
peletizadora dentro del complejo siderrgico. Despus de llevar a
cabo el proceso de molienda el desecho es enviado a la presa de
jales.LUCIOPELETIZACIN El lodo ferroso, una vez en la planta
peletizadora, formar junto con otros materiales tales como escoria
del alto horno y de la aceracin, escamas de los laminadores y
caliza, los llamados pellets, que son esferas de 1 cm de dimetro
que despus se constituyen en el compuesto que requiere el sistema
de alimentacin del alto horno. Los pellets se forman a partir del
concentrado hmedo por medio del efecto de rodamiento en grandes
discos llamados "de boleo". De ah son enviados a un horno en donde
se cuecen hasta obtener la dureza necesaria para su transporte a
travs de bandas hacia el horno (alto o elctrico).
A continuacin se ilustran los procesos subsecuentes de acuerdo
al tipo de horno: horno elctrico o alto horno, que se utiliza
siguiendo los flujos de la figura anterior.LUCIOHORNO ELCTRICO
Reduccin DirectaEs la remocin del oxgeno del xido de hierro
donde los agentes reductores normalmente usados son carbono,
monxido de carbono e hidrgeno.
El mineral de hierro o los pellets descienden por gravedad y el
gas con una temperatura de 900C asciende en contraflujo originando
la reduccin de stos, al trmino de la cual se obtiene como producto
el hierro esponja, que contiene hierro metlico, xido de hierro,
carburo de hierro y ganga. La metalizacin que se logra es del orden
del 92-95%.
Horno Elctrico El Horno de Arco Elctrico se carga con chatarra
de acero cuidadosamente seleccionada o con hierro proveniente del
proceso de reduccin directa.
Si la carga de chatarra es muy baja en carbono, se agrega coque
(es casi puro carbono) o electrodos de carbono de desecho, para
aumentar el nivel de este elemento. Al aplicarse la corriente
elctrica, la formacin del arco entre los electrodos gigantes
produce un calor intenso que funde a 1650C. Cuando la carga es
derretida totalmente, se agregan al horno los elementos de aleacin
requeridos. La masa fundida resultante permite que se quemen las
impurezas y que los elementos de aleacin se mezclen completamente.
Para acelerar la remocin del carbono, se introduce oxgeno gaseoso
directamente en el acero fundido por medio de un tubo para quemar
el exceso de carbono y algunas impurezas, mientras que otras se
desprenden como escoria por la accin de los fundentes. Cuando la
composicin qumica de la masa fundida cumple con las
especificaciones, el horno se inclina para vaciar el acero fundido
en una olla de colada.
Refinacin Secundaria El acero fundido puede refinarse an ms para
producir variedades de alta pureza y homogeneidad. Esto se logra
removiendo los gases (oxgeno, hidrgeno y nitrgeno) que fueron
absorbidos o formados durante el proceso de fabricacin. Si los
gases no se remueven antes de la solidificacin reaccionan con otros
elementos en el acero produciendo inclusiones (slidos de xido),
bolsas de gas, grietas internas y fragilidad. La desgasificacin del
acero fundido se lleva a cabo exponindolo al vaco, reduciendo
enormemente la presin sobre la superficie del lquido haciendo que
los gases escapen. El acero fundido para aplicaciones especiales o
de alta calidad se refina adicionalmente para remover oxgeno,
hidrgeno, azufre y elementos no metlicos, as como cambiar la
composicin de impurezas remanentes para mejorar su microestructura
e incrementar su tenacidad y ductibilidad. Para una rpida
desgasificacin de gran cantidad de acero fundido se inyecta gas
argn en un tubo sumergido en el acero fundido. Para ampliar las
funciones de la refinacin de este proceso tambin se realiza la
descarburizacin y recalentamiento por inyeccin de oxgeno puro,
mientras que la desulfurizacin y desoxidacin son incrementadas al
agregar fundente.GRISALTO HORNOMaterias Primas Esta etapa incluye
la descarga, clasificacin y almacenamiento de las materias primas
necesarias para la fabricacin del acero, que bsicamente son:
Mineral de hierroCoque Caliza
Alto horno
Es el principal equipo de una planta siderrgica integrada, ya
que en l se realiza la transformacin de mineral de hierro
concentrado y aglomerado (con un 66% de fierro) en metal lquido
llamado arrabio (96% de fierro). La carga del horno est formada por
pellets, combustible en forma de coque y caliza, cuya funcin es
ayudar a que el fierro se funda en el interior del horno y como
escorificante para eliminar impurezas mediante una nata llamada
escoria, que flota en la superficie del metal lquido. El mineral de
hierro, la caliza y el coque se introducen por la parte superior
del alto horno, al cual se le inyecta aire caliente a 1100C
utilizando ductos llamados toberas en la parte inferior del horno y
al combinarse carbono y oxgeno se obtienen temperaturas de hasta
2200C. En las condiciones antes descritas, de los pellets emana
arrabio y escoria que se depositan en el crisol (parte inferior del
horno), los cuales se separan por medio de ductos llamados
piqueras. Se extrae el arrabio a travs de orificios en la parte
inferior del horno y se vaca a carros termo que lo transportan a la
planta de aceracin para eliminar impurezas y transformarlo en
acero. GRISACERACIN En esta planta el arrabio se convierte en acero
mediante la eliminacin por inyeccin de oxgeno a altas presiones de
un gran nmero de impurezas que contiene este metal lquido tales
como silicio, fsforo y azufre. Esta inyeccin se realiza en un gran
depsito que contiene metal lquido y es quien constituye el
convertidor al oxgeno, elemento que al reaccionar con el metal
lquido genera una gran elevacin de temperatura a ms de 1600 C que
es controlada por la adicin de materiales enfriantes como la
chatarra y los pellets. Durante el insuflado de oxgeno se agregan
cal y fluorita por la boca del convertidor que, como en el caso del
alto horno actan como escorificantes eliminando impurezas.
Terminado el insuflado de oxgeno y comprobada la composicin qumica
deseada, el acero lquido es vaciado del convertidor a las ollas de
transferencia de acero, en donde se adicionan otros elementos que
confieren la composicin qumica final segn el tipo de acero deseado.
GRISCOLADA CONTINA
El acero lquido es pasado por mquinas de colada continua donde
se transforma en barra slida llamada palanquilla. Esto se logra
mediante el vaciado de acero en un molde de cobre de seccin
cuadrada enfriada por agua, del que se extrae por un extremo
opuesto la barra recientemente solidificada. De aqu la denominacin
de colada continua (ya que el flujo de acero lquido sobre el molde
no se interrumpe sino hasta que se ha terminado completamente el
metal contenido en la olla de distribucin). La barra solidificada,
aunque al rojo vivo, es cortada a la longitud que se desea. La
palanquilla, finalmente, se transporta sobre mesas de
almacenamiento, de donde se lleva por medio de electroimanes a los
hornos de recalentamiento para el proceso de laminado, sucediendo
de manera similar para el caso del planchn. El producto de este
proceso se transporta por medio de camin a la siguiente etapa.
GRISLAMINACIN Consiste en deformar plsticamente el acero, hacindolo
pasar a travs de rodillos, que girando a velocidades cada vez
mayores, reducen la seccin transversal. De esta forma el producto
semiacabado es reducido paulatinamente hasta la obtencin de
alambrn, barras, perfiles, varilla corrugada y planchn.
PATYEMBARQUE
El embarque de los distintos productos obtenidos se lleva a cabo
por mar, carretera y ferrocarril.
2.2 EMBARQUE.
Transporte de mercancasEl transporte de mercancas va
ferrocarril, durante 2011, se ha concentrado en tres tipos de
productos: industriales (43.9%), agrcolas (24.4%) y minerales
(14%); mientras que el resto de bienes slo represent 14.6%:
productos del petrleo y derivados (7.7%), inorgnicos (5.5%),
forestales (0.9%) y animales (0.4%). La composicin descrita resulta
natural, dados los grandes volmenes y pesos que tienen los
productos involucrados, ideales para el transporte ferroviario,
caracterizado por su bajo costo y su capacidad de transportacin, en
comparacin con el autotransporte.
LUCIO1.3 PRINCIPALES USOS.
En la industria automotriz el hierro y el acero compiten con el
aluminio y los plsticos; en construccin con el aluminio, el
concreto y la madera; en envasado con el aluminio, el vidrio, el
papel y los plsticos. La escoria de hierro y acero en materiales de
construccin son substituidos por arena, grava y roca triturada.
VEROCONCLUSIONES.Laindustriade acero es una de las ms
importantes en los pases desarrollados y los que estn en vas de
desarrollo. En los ltimos, esta industria, a menudo, constituye la
piedra angular de todo el sector industrial. Su impacto econmico
tiene gran importancia, como fuente de trabajo, y como proveedor de
los productos bsicos requeridos por muchas otrasindustrias:
construccin, maquinaria y equipos, y fabricacin de vehculos
detransportey ferrocarrilesEl uso del acero en la construccin es
muy importante, ya que este es que le proporciona a las estructuras
el refuerzo adicional, por ende es llamado el esqueleto de las
estructuras.
BIBLIOGRAFA.
http://www.economia.gob.mx/files/comunidad_negocios/industria_comercio/informacionSectorial/minero/pm_hierro_acero_1013.pdf
http://revistas.bancomext.gob.mx/rce/magazines/157/2/el_transporte.pdf
http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/1000/1092/html/11_alto_horno.html
PARKER, Harry. Ingeniera Simplificada para Arquitectos y
Constructores.
ANEXOS.CESAR
CANALES DE COMERCIALIZACION.
