WWW.MetalurgiaUCN.TK-)+-4Lo que hay que saberWWW.MetalurgiaUCN.TKPrimera EdicinCorporacin Aceros Arequipa S.A.EL ACERO, LO QUE HAY QUE SABERsetiembre del 2000Editado por Grupo S.R.L.Schell 343, of.:706, MirafloresE-mail: gruposrl@terra.com.peLima - PerDerechos ReservadosHecho el depsito de Ley N 1501222000-3004Fotografas cortesa: Aceros ArequipaWWW.MetalurgiaUCN.TKUno solo es el objetivo de este libro; el lograr que todo el personalquelaboraenlaCorporacionAcerosArequipaS.A.adquieralosconocimientosbasicosdelprocesodefabricaciondelaceroylosaspectos que lo relacionan.Para la lectura de este libro, la especialidad de cada uno o el sectoren que desempee su labor no importa, la razon fundamental de estaempresa es producir y comercializar acero y ello convierte en unanecesidad el conocer nuestros productos, sabiendo que en esta for-ma estamos contribuyendo a nuestro propio logro.RICARDO CILLONIZ CHAMPIN Director Gerente AdjuntoPROLOGOWWW.MetalurgiaUCN.TKWWW.MetalurgiaUCN.TKI Historia del hierroII El acero y su microestructuraIII Fabricacin del aceroIV Laminacin del aceroV Normasqueregulanlacalidaden la fabricacin del aceroVI Productos de acero: DefinicionesVII Vocabulario bsico Espaol Portugus Ingls FrancsVIII Las materias primas en la industriasiderrgicaIX La reduccin directa del mineral de hierroX Medio ambiente917334357679199105117-)+-4Lo que hay que saber1upI1sIu Ty.INDICEWWW.MetalurgiaUCN.TKWWW.MetalurgiaUCN.TKHISTORIA DEL HIERROEnlosultimosdoscientosaos,elhierro,esemetaltancomunenlatierra,hademostrado ser para la industria, la combinacion mas economica, versatil, resis-tente y duradera.Unodelospasosmasimportantesdadosporelhombreensuavancehacialacivilizacion ha sido el descubrimiento del hierro.Es posible que ese descubrimiento se haya realizado durante el examen casual deun meteorito por algun distante antepasado, dando origen a la palabra siderurgiacuya raiz 'sidero o 'sideris para los romanos, significa austral o proveniente delos astros.El descubrimiento del hierro en Asia Menor data de cuatro o cinco mil aos antesde Cristo, luego, se desarrollo con progresiva aceleracion en otras partes del pla-neta, hasta llegar a mediados del siglo XIX, con el inicio de la revolucion indus-trial a su utilizacion masiva debido a la tecnologia del acero. Esta ruta continuahacia el futuro.Lahistoriadelhierroeslahistoriadelhombre.Desdesudescubrimiento,entiempos primitivos, el hombre con su inventiva ha logrado convertirlo en acero yadecuarlo a los multiples usos que hoy tiene.Desde una aguja hasta un buque;desde un delicado instrumento hasta la Torre de Eiffel.Para salir de su estado primitivo el hombre tenia que dominar primero el fuego yno era tarea facil porque el fuego pertenecia a los dioses.Con mucho temor el hombre observaba como los dioses demostraban su coleralanzando rayos a los bosques secos originando grandes incendios.Cuantas veces habia visto danzar a los dioses mirando el fuego, hasta que un diase atrevio, por audaz y temerario o por ignorante y curioso, a tomar un troncoencendido, llevarloaciertadistanciayformarsu propia hoguera.91upI1sIu 1WWW.MetalurgiaUCN.TKWWW.MetalurgiaUCN.TKSe ha convertido asi en un dios dueo de su propio fuego.Mucho tiempo mas tarde, posiblemente siglos, da el hombre otro paso gigantes-co, al descubrir que la friccion de dos piedras duras tambien producia fuego.Dominado el fuego, la vida en familia comienza a organizarse.Se aprende cosassin necesidad de comprenderlas.Se observa el fuego con la conciencia magicadel hombre primitivo.El agua en contacto con el fuego se hace invisible.El aireaviva el fuego.Asitranscurrencincoodiezmilenioshastaqueensuconstantecaminarhacianinguna parte, enciende una hoguera para cocer un trozo de carne y terminada lameriendayconsumidalahogueraobservaqueenlascenizashayunmaterialdiferente que no es otra cosa que fierro fundido.Pasara algun tiempo para que elhecho se repita y luego descubrir que la roca del lugar es coloreada y pesada ymuy diferente a la que conoce.Repite la experiencia y obtiene iguales resultados;golpea con una piedra dura el material obtenido y observa que puede cambiarle laforma, repite el experimento muchas veces mejorandolo cada vez y asi nace lametalurgia del hierro, hace cuatro o cinco milenios.Con el transcurso del tiempo suceden hechos extraordinarios.Una hoguera en-cendidasobreunasrocasnegrascontinuaencendidaalterminarselostroncos,descubriendose asi los carbones minerales.Elhierro seconvierteenelelementometalicodemayorusoenelmundo;sinembargo,noseleutilizaquimicamentepurosinoaleadoconelcarbonoparaobtener el acero.El mineral de hierro se encuentra como:11Hematita Ee2O3Limonita Ee2O3H2OMagnetita Ee3O4Siderita Ee CO3Pirita Ee S2Cromita EeOCr2O3WWW.MetalurgiaUCN.TKWWW.MetalurgiaUCN.TKDurante los primeros 10 siglos D.C. se incrementa la arquitectura en toda Europa,entre muchas otras, se construyen la Basilica de San Pedro, y la primera Catedralde Resena.El cristianismo fluye por todo el orbe.Entre el 532 y el 537 se producenbellasobrasdeorfebreria,principalmenteenoro.Elhierroyaformapartedelavance humano. Un auge similar en arquitectura y construccion se experimentaen India y en China, se cree que estos ultimos fueron los primeros en hacer agujasde acero, estas llegaron a Europa con los moros alrededor del ao 1,200.En esa epoca, el consumo del hierro ya se habia generalizado en la manufacturade ciertos articulos como: clavos, cerraduras, barras y placas, aparecio la polvoray el hierro se uso para los caones y armas de fuego en general.Luego entre 1,300y1,395enBelgicaseinstalanlosprimeroshornosdepropulsionhidraulica,adelanto tecnologico que destierra para siempre los hornos primitivos construidosde barro y piedra y los hornos de cuba construidos con arcilla y piedra.La busqueda de mejores metodos para hacer mas rapido y eficiente el trabajo delhombre llevo a la utilizacion de la fuerza hidraulica para accionar los soplillos.Ello permitio construir hornos mas altos, pero impidio que el mayor volumen demineral procesado pudiera ser manipulado.Tambien aqui la fuerza hidraulica supliola fuerza humana, permitiendo una tecnica de fundicion rapida y eficiente: la EorjaCatalana.Posteriormente a la Eorja Catalana se invento el fuelle en forma de abanico y enaquellostiemposseobtenian5a6kilogramosdehierroporoperacion.Pero,haciendosesentircadadiamaslanecesidaddelhierrosedieronmayoresproporcionesaloshornosyseobtuvieronhacia1,750,120K,dehierroporoperacion.En todas las herrerias a la Catalana el viento se lanzaba a brazo de hombre y de lamisma manera se ejecutaba el martillo.El obrero, por medio de un mecanismo,levantaba un grueso martillo para dejarle caer enseguida con todo su peso.Algunosde estos martillos pesaban 1,500 kilogramos.En el ao 1,500 se construyo en Los Pirineos un martillo movido por una ruedahidraulica pero solo en 1,700 se importo de Italia 'La Trompa que es corriente deagua que impulsa el aire (fuerza hidraulica).13WWW.MetalurgiaUCN.TKWWW.MetalurgiaUCN.TKDurante el auge de la Eorja Catalana, las necesidades siempre crecientes de lascivilizaciones desarrollaron la industria hasta el punto que los bosques, que hastaentonceshabiansidolasunicasfuentesdecombustible,estabanapuntodeconsumirse.Pero la inventiva del hombre ha ido descubriendo nuevos procedimientos y hoyen dia los avances tecnologicos son tan grandes, que la industria siderurgica actuales muy diferente y tan sofisticada que hace dificil imaginar como era en el pasado.15WWW.MetalurgiaUCN.TKWWW.MetalurgiaUCN.TKEL ACERO Y SU MICROESTRUCTURA1. Que es el acero? Un metal? Una aleacion?2. Naturaleza quimica y fisica del acero:- Hierro (Ee) y Carbono (C )- Otros elementos- Propiedades fisicas- Propiedades mecanicas- Efecto de aleantes3. Naturaleza microestructural del acero:- Granos- Estructura cristalina- Eormas alotropicas- Microinclusiones y macroinclusiones4. Diagramas de fases:- Eases estables y metaestables- Eases fuera del equilibrio- Importancia de la velocidad de enfriamiento sobre la microestructura- Templabilidad.5. Efecto de la temperatura y deformacion:- Efecto de la deformacion- Recristalizacion- Tamao de grano y sus efectos- Elementos afinadores de tamao de grano.1. Qu es el acero? Un metal? Una aleacin?El acero no es el rey de los metales, pero es el mas popular de ellos y es tal suimportancia que normalmente es con su ayuda que se puede alcanzar y poseer almetal dorado. Un pais, una sociedad o un particular que tiene mas acero involucradoen su estilo de vida usualmente es el mas rico y poderoso. Y, aunque resulte para-dojico, el acero no es un metal quimicamente hablando, sino una aleacion entreun metal (el hierro) y un metaloide (el carbono), que conserva las caracteristicasmetalicas del primero, pero con propiedades notablemente mejoradas gracias a la171upI1sIu 11WWW.MetalurgiaUCN.TKadicion del segundo y de otros elementos metalicos y no metalicos.Pero, que es un metal y que es un metaloide? En que se diferencian y en que seasemejan para que puedan terminar juntos en una aleacion?Actualmente, sabemos que dentro de los atomos hay no solo electrones, protonesyneutrones,sinoparticulasaunmuchomaspequeas.Suestudioasicomoelestudio de microcristales y de una serie de elementos minusculos constituyen elcampo de accion de la nanotecnologia. Pero a nosotros, nos bastaran electrones,protones y neutrones.Empecemos con el mas elemental de los atomos como es el atomo de hidrogenoque posee un electron girando alrededor de su nucleo constituido por un proton.Si nosotros cogemos 5 protones, 6 neutrones y 5 electrones y los colocamos en elnucleo y en la periferia del atomo de hidrogeno, respectivamente, habremos cons-truido un atomo de carbono. Si a otro atomo de hidrogeno le aadimos 25 electro-nes, 25 protones y 30 neutrones y los colocamos en donde corresponden habre-mos construido un atomo de hierro. Podemos percatarnos que todos ellos (el hi-drogeno, el carbono, el hierro y los demas elementos presentes en la naturaleza)estanconstituidosporlasmismasparticulaselementales(electrones,protones,neutrones, etc.), pero en diferentes cantidades. Es logico pensar que el hecho detener la misma naturaleza basica les permita interactuar entre si y mezclarse pro-duciendo una aleacion.Pero, seran estas cantidades relativas de electrones, protones y neutrones las quehacen que cada uno de estos elementos tenga diferentes propiedades? Sabemosque el caracter metalico se acentua al disminuir el numero de electrones en la capaexterna y al aumentar el volumen del atomo, en cada Grupo en la Tabla Periodica.Eisicamente,unmetalposeeciertascaracteristicasquelodiferenciandeunmetaloide o de un no-metal. Asi un metal posee una buena conductividad termicay electrica, modulo de elasticidad elevado, buena tenacidad y maleabilidad, buenbrillo metalico, en estado solido posee una buena estructura cristalina; mientrasun metaloide puede poseer alguna conductividad, algun brillo metalico pero nin-guna plasticidad mecanica. Por supuesto, un no-metal no poseera brillo metalico,ni plasticidad ni tenacidad.18WWW.MetalurgiaUCN.TK2. Naturaleza qumica y fsica del aceroAcero en realidad es un termino que nombra a una familia muy numerosa de alea-ciones metalicas, teniendo como base la aleacion HierroCarbono. El hierro esunmetal,relativamenteduroytenaz,condiametroatomicodA2,48A(1angstrom A 10-10 m), con temperatura de fusion de 1 535C y punto de ebullicion2 740C. Mientras el Carbono es un metaloide, con diametro mucho mas pequeo(dA 1,54A ),blando y fragil en la mayoria de sus formas alotropicas (exceptoen la forma de diamante en que su estructura cristalografica lo hace el mas duro delosmaterialesconocidos).Esladiferenciaendiametrosatomicosloquevaapermitir al elemento de atomo mas pequeo difundir a traves de la celda del otroelemento de mayor diametro.19WWW.MetalurgiaUCN.TKTabla I. Algunas propiedades fisicas del carbono y del hierro.ELEMENTO EXPANSION CONDUCTIVIDAD RESISTIVIDAD MODULO DE NATURALEZATERMICA TERMICA ELECTRICA ELASTICIDAD DELLINEAL TENSIL ELEMENTOx 10-6 mm/mm/C cal/cm2/cm/seg/C x 10-6 ohms-cmx106 kg/mm2Hierro 11,76 0,18 9,71 (a 25 C) 20,1 MetalCarbono 0,64,3 0,057 1 375 (a 0 C) 0,5 MetaloideCuando una sustancia logra disolverse en otra se tiene una solucion, donde a laprimera, que es minoritaria, se le llama soluto y a la segunda, que es mayoritaria,se le llama solvente. Estas sustancias pueden ser solidas, liquidas o gaseosas.Al igual que el carbono, actuan otros elementosque devienen en 'intersticialesdebido a su diametro atomico menor a 2 A,lo que les da mayor posibilidad dedifusionatravesdelosintersticiosdelaestructuracristalinadelhierro.Estoselementos son el Nitrogeno (dA 1,42 A), Hidrogeno (dA 0,92 A), Boro (dA 1,94 A), Oxigeno (dA 1,20 A), etc. Va a ser esta posibilidad de difusion intersticialla responsable de una gran cantidad de posibilidades tecnologicas y variantes depropiedades en el acero, especialmente las vinculadas al endurecimiento, graciasa la solucion solida intersticial de carbono en hierro, y a la formacion de compues-tos intersticialescomo carburos y nitruros que aparecen como componentes usual-mente muy duros en los aceros aleados.Por otro lado, otros elementos como el cromo, niquel, titanio, manganeso, vanadio,cobre, etc. con diametros atomicos cercanos al del hierro (condicion sine quanon),formaran soluciones solidas sustitucionales en un intervalo que dependera de lasemejanza de estructura cristalina, de la afinidad quimica y de las valencias relati-vas. Estas soluciones sustitucionales son las mas frecuentes y numerosas entre losmetales, especialmente en el acero.20WWW.MetalurgiaUCN.TK21Fig.2.lustracindelenlacemetlico,mostrandounanubedeelectrones alrededor de los iones en un slido metlico.Sielatomodehidrogenoseamplificarademodoquesudiametrotuvieraunkilometro, su nucleo seria del tamao de una pelota de beisbol y su electron, amedio kilometro de distancia, seria del tamao de una pelota de futbol. Entoncescon tanto espacio vacio en el interior de los atomos, tendremos que llegar a ladeducciondequetodalamateriaquevemos,tocamos,sentimos,esprincipal-mente pura energia excitando nuestros sentidos.En un metal que esta formado por la union de electrones girando alrededor de unnucleo, como es posible que pueda tener tan buena solidez, tenacidad y dureza.Que fuerzas explican esta cohesion? El enlace metalico es un enlace muy pecu-liar que permite la movilidadde los electrones alrededor de los nucleos generan-do una cohesion entre ellos, gracias a fuerzas de repulsion entre nucleos y entreelectrones, y a fuerzas de atraccion entre nucleos positivos y electrones; y, a lavez, permite un ordenamiento muy regular de los iones (atomos que han perdidoo ganado electrones, segun su valencia) dando lugar a una estructura cristalina. Laestructura cristalina se caracteriza por una distribucion regular de los atomos (yiones) en el espacio. Hay 14 estructuras posibles de cristalizacion, aunque la ma-yor parte de los metales cristalizan en tres tipos de estructuras, dos de ellas cubi-cas y una hexagonal.WWW.MetalurgiaUCN.TKElenlacemetalicoeselresponsabledeladureza,laresistenciamecanicaylaplasticidad que caracterizan a los metales. Es su gran movilidad de los electroneslo que explica tambien el brillo metalico y las conductividades termica y electrica.Formas alotrpicas son las diversas formas en que un metal alotropico puedepresentarse, segun su estructura cristalografica. Cuando un metal monocomponenteo monofasico, sin haber variado su composicion quimica, sufre un cambio rever-sible de estructura cristalina, se dice que es alotropico.Se llama fase a un componente que constituye una entidad diferenciada de lasotras fases, en base a su composicion quimica, a su naturaleza fisica, a su estruc-tura cristalografica, a sus propiedades fisicoquimicas, etc.El hierro es un metal alotropico pues pasa de una estructura b.c.c., conocida comohierro alfa, que existe desde temperatura ambiente hasta los 910 C, a una estruc-tura f.c.c. del hierro gamma, que existe entre los 912 y 1 500C, y luego retorna ala estructura b.c.c., esta vez, del hierro delta, que existe hasta los 1 540C.22Fig.3 .Celdas unitarias b.c.c. (estructura cbica de cuerpocentrado) y f.c.c. (estructura cbica de cara centrada), corres-pondientes al hierro alfa y hierro gamma, respectivamente.WWW.MetalurgiaUCN.TKLa fase alfa y la fase delta del acero cristalizan con una estructura tipo b.c.c. (bodycenteredcubicocubicadecuerpocentrado).Enlasestructurascubicaslosparametrosderedsoniguales,oseaquelaestructuracorrespondeauncuboperfecto.Enelcasodelaestructurab.c.c.,unatomocompletosecolocaenelcentrodelcuboyochoatomosseubicanenlasesquinas.Enterminostotalestendremos por cada 'cubo o celda unitaria:8 atomos en las esquinas x 1/8 1 atomo1 atomo central 1 atomoTotal 2 atomosLa fase gamma cristaliza en el sistema f.c.c. (face centered cubic o cubica de caracentrada), en el cual seis atomos se ubican en las caras de la celda o 'cubo y ochoatomos en las esquinas. La celda unitaria tendra entonces:8 atomos en las esquinas x 1/8 1 atomo6 atomos centrados en las caras x 1/2 3 atomoTotal 4 atomosEs facil deducir que la estructura f.c.c. es mas densa que la b.c.c. Si consideramosa los atomos como esferas ubicadas en estas estructuras podremos encontrar elllamado factor de empaquetamiento que expresa, en fraccion unitaria, el espacioocupado por los atomos en la celda unitaria. Para la celda f.c.c. este factor es 0,74mientrasqueparab.c.c.es0,68.Vistodeotramanera,enlaceldaf.c.c.losintersticios (espacios entre los atomos) ocupan el 26 del volumen, mientras enla celda b.c.c. ocupan el 32 .23WWW.MetalurgiaUCN.TKSeran estas fases del hierro las cuales asimilaran los atomos de carbono principal-mente, pero tambien atomos de otros elementos en menor cantidad, para dar lugara la formidable familia de aleaciones conocida como acero. De tal forma que estasfases tambien estaran presentes en los aceros aunque, logicamente, presentarancambios de composicion que incluyen a los nuevos elementos presentes.Laspropiedadesmecanicasenlosacerossoninfluenciadasfuertementeporelcontenido de carbono, ya que determinan cantidades diferentes de uno de los com-ponentes mas duros en el acero, como es la cementita, o de su mezcla eutectoide,la perlita. Aun en estado de temple (endurecido por enfriamiento rapido), el con-tenido de carbono del acero sigue siendo importante pues una martensita de ma-yor contenido de carbono sera tambien mas dura.3. Naturaleza microestructural del acero.Veamos un poco mas adentro en la estructura del acero. Un producto de acero,comounabarraounaplancha,esunsolidoqueestaformadoporgranos.Almicroscopio son granos los que se observan como microcomponentes del acero.Estosgranospuedenserdealgunadelas fases, o mezcla de fases, que estanFig. 4. Efecto de contenido de carbono de un acerocomn sobre sus propiedades mecnicas24WWW.MetalurgiaUCN.TKpresentes en todo acero normal: ferrita, perlita, cementita; por lo que pueden tenerdiferente aspecto.De esta forma un acero al carbono, de un contenido de carbono de 0,20 , estaraformado por una proporcion de 75 de fase ferrita (cuyo contenido de carbono, atemperatura ambiente, no pasa de 0,008 ) y aproximadamente 25 de perlita(cuyo contenido de carbono es fijo y corresponde a 0,8 ); mientras un acero demayor contenido de carbono (por ejemplo, 0,40 ) tendra mayor proporcion deperlita (aproximadamente 50 para nuestro ejemplo). En la Eig. 5, aceros delprimer tipo son las barras cuadradas y los angulos, mientras las barras corrugadas(inferior izquierda en la figura) son de acero del segundo tipo.Los granos, a su vez, estan formados por agregados de cristales. Son estos crista-les los que van a determinar en gran medida las propiedades del acero. Como yaha sido dicho, cada fase tiene diferente estructura cristalina o cristalografica, y,por tanto, cada fase posee diferentes propiedades. El acero poseera, en general yproporcionalmente,laspropiedadespromediodelconjunto.Enalgunoscasos,especialmente en aceros aleados, apareceran otras fases, como carburos, nitruros,etc. que otorgaran, favorable o desfavorablemente, propiedades diferenciadas aese tipo de acero.25Fig.5.Productosdeacerodebajocarbono(microestructurasclaras) y medio carbono (microestructura algo gris). Se aprecia elefecto del grado de reduccin en caliente sobre la microestructura.WWW.MetalurgiaUCN.TK26Adicionalmente a estas fases propias del acero, existiran otras fases que surgencomo producto del proceso de fabricacion de acero. Estas son las llamadas inclu-siones,quesoncompuestosquimicos,yquecorrespondenaoxidos,silicatos,aluminatos, etc., que 'ensucian el acero y cuya presencia por lo general se tratade evitar o minimizar durante su fabricacion. Por otra parte, existen tambien in-clusiones de sulfuro de manganeso y sulfuro de fierro que mejoran las caracteris-ticas de maquinabilidad del acero.Fig. 6. Diagrama de equilibrio metaestable hierro-carburo de hierroWWW.MetalurgiaUCN.TK4. Diagramas de fases.Bien, ya hemos dicho que los aceros estan compuestos por ciertas fases, las cualesa su vez tienen ciertas caracteristicas diferenciadas. La diferente proporcion deestas fases determinara en mucho las propiedades del acero. Tambien se ha dichoque el contenido de carbono y de otros elementos influyen sobre las propiedadesdel acero, esto quiere decir que estos elementos se meteran dentro de estas fasescambiando a su vez sus propiedades. La forma mas simple de visualizar este he-cho es a traves de un diagrama de fases en equilibrio hierro-carbono.Eldiagramahierro-carbonosolotieneunazonadeinterestecnologicoqueloconstituye la porcion hierro-carburo de hierro. El carburo de hierro conocido comocementitaesuncompuestoEe3Ccon6,67decarbono.Esteesundiagramametaestable, pues para fines practicos se puede considerar que la cementita es unafase 'cuasiestable y tecnicamente representa condiciones de equilibrio utiles paraentender las transformaciones que veremos en los aceros.Considerando el contenido de carbono, es practica comun dividir este diagramaen dos partes: la de las fundiciones (entre aproximadamente 2 y 6,67 de carbo-no) y la de los aceros (entre 0 y 2 de carbono). Vemos, ademas varias zonasdefinidasdentrodeldiagrama.Tenemosvariassolucionessolidas.Lasolucionsolida gamma (derivada de la fase gamma del hierro) se llama austenita y poseeunaestructuraf.c.c.Aaltatemperaturasetienelaregiondelasolucionsolidadelta(derivadadelafasedeltadelhierro)conestructuraf.c.c.Mientrasqueamenortemperaturasetienelaregiondelaferrita(derivadadelafasealfadelhierro) tambien con estructura f.c.cLa transformacion mas importante en este diagrama, desde el punto de vista de suutilizacion tecnica, lo constituye la transformacion austenitica:27WWW.MetalurgiaUCN.TKEsta transformacion se verifica a 723C , que es conocida como la temperaturaeutectoide, y su control constituye un poderoso medio de determinar las propieda-des mecanicas del acero adecuandolas a nuestro uso. El control y aprovechamien-to de esta transformacion constituye una buena parte del campo de aplicacion delos tratamientos termicos.La velocidad de enfriamiento determinara la microestructura final presente en elacero, decidira si la fase presente es de naturaleza metaestable o estable o si es unafase fuera del equilibrio; y por tanto determinara las propiedades mecanicas, fisi-cas, quimicas, etc. asociadas a las fases presentes.Siestatransformacionserealizaenfriandolentamenteseproduciralamezclaeutectoide conocida como perlita, formada por finas capas alternadas de cementitay ferrita. Cuanto mas lentamente se realice esta transformacion mas gruesas seranestas capas y mayor sera el tamao de grano del acero (esto sucede en el trata-miento termico conocido como recocido). Si el enfriamiento es menos lento setendra una perlita con capas o lamelas mas finas, como sucede en el normalizado.El acero recocido es mas blando que el acero normalizado.Si mediante un enfriamiento acelerado, desde la zona austenitica, logramos evitarlatransformacioneutectoidetendremosunafasefueradelequilibriollamadomartensita.Estenuevocomponentemicroestructuralposeealtadurezaaunquecon una cierta fragilidad. La martensita es una solucion solida sobresaturada decarbono atrapado en hierro alfa lo que lleva a una estructura b.c.t. (body centeredtethragonal o tetragonal de cuerpo centrado) derivada de la estructura b.c.c. El ejez de la celda cubica es mayor debido a la inclusion de atomos de carbono. Estafuerte alteracion de la red es la responsable de la alta dureza de la martensita ytambien de su aspecto microestructural acicular. En la Eig. 7, los temples o enfria-mientos en aceite y salmuera daran como resultado una estructura martensitica.5. Efecto de la temperatura y deformacin.Lalaminacionencalienteconstituyeunclaroejemplodecomointeractuanla28WWW.MetalurgiaUCN.TK29temperatura y la deformacion plastica. Mientras la deformacion genera en el ma-terial un aumento considerable de la densidad de dislocaciones, lo cual a su vezaumenta la acritud (la dificultad para ser deformado adicionalmente), la mayortemperaturaproveeenergiaparaqueelprocesoderecristalizacionlleveaunaregeneracion de los granos, disminuyendo su densidad de dislocaciones y elimi-nando la acritud.Fig.7.Curvasdeenfriamientoendiferentesmediosparadiferentestratamientos trmicos. La zona delimitada por las lneas azules represen-ta la zona perltica.WWW.MetalurgiaUCN.TKQueesunadislocacion?Esunaalteraciondelacontinuidadcristalinaenunmetal que se traduce en un endurecimiento. La dislocacion de borde consta demedio plano de atomos extra en un cristal. La dislocacion de tornillo se representacomo una superficie espiral formada por los planos atomicos alrededor de la lineadedislocaciondetornillo.Lacreacion,multiplicacioneinteraccionentrelasdislocaciones son muy utiles parea explicar muchas propiedades de los metales.Pero que sucede con los granos en este proceso? Cuando el metal es deformadoen frio sus granos se estiran y deforman como una plastilinabajo la accion de unapresion. Cuanto mayor sea la deformacion sobre el metal, mayor sera el estira-miento de los granos siguiendo la direccion del flujo plastico del metal asi defor-mado. Llegara un momento en que ninguna deformacion adicional podra ser apli-cada al metal pues se rompera. Este es el punto de acritud maxima. Si entra enaccion la temperatura hara regenerarse a los granos produciendose primero unanucleacion en el borde del grano deformado. Este es un proceso cinetico goberna-do por la superficie especifica de bordes de grano; por ejemplo, a mayor deforma-cion habra mayor superficie de limites de grano por centimetro cubico y, por tan-to, mas puntos de nucleacion. Esto favorecera la presencia de un tamao de granofino30Fig.8 .Esquema deuna dislocacin de lnea o deborde mostrando la discontinuidad cristalogrfica querepresenta.WWW.MetalurgiaUCN.TKinicialmente. Si la accion de la temperatura sobre el metal se alarga, se inicia laetapa del crecimiento de grano, que es un proceso termocinetico que depende dela temperatura y del tiempo. A mayor temperatura y/o tiempo se tendra un mayorcrecimiento de grano.Pero, como afecta el tamao de grano a las propiedades de los metales?Un tamao de grano mas fino proporciona mejores propiedades mecanicas (ma-yor resistencia a la traccion, mayor tenacidad y resistencia al choque). Al cambiarla direccion de avance de la grieta de rotura del metal, al pasar de un grano a otro,elgranofinodificultalaroturapuesserequieremayorenergiaparagenerarypropagar la fractura en este metal. Esto se traduce en una mejor tenacidad y resis-tencia al choque.31Fig. 9 .Efecto de la deformacin en fro sobre las propie-dades mecnicas de un acero.WWW.MetalurgiaUCN.TKUntamaodegranograndeesmasblandoyporlogeneralestamaslibrededislocaciones lo que le permite soportar mayores deformaciones plasticas, perosu resistencia a la propagacion de grietas por impacto se reduce. Un mayor gradode reduccion en caliente seguido de un enfriamiento al aire otorga un tamao degrano mas fino, como puede verse en la Eig. 5, comparando la microestructura deun angulo delgado y de una barra redonda mas gruesa.Eltamaodegranoseexpresa,segunNormaASTM,medianteelNumeroGobtenido de la expresion:Numero de granos / pulg2 a 100X 2 G-1Se considera grano grueso cuando G 5 (diametro de grano 62 micras) y granofino cuando G > 7 (diametro de grano 32 micras).Cuando se desea tener un metal con alta resistencia se trata de producir el granomas fino posible, ya sea mediante un control del grado de reduccion en caliente,delavelocidaddeenfriamiento,omediantelaadiciondeciertoselementosmicroaleantes afinadores de grano como, por ejemplo, el V, Nb, Ti, Al, etc. Deeste tipo son los llamados aceros HSLA o aceros microaleados de alta resistencia.Corporacion Aceros Arequipa produce, dentro de este rubro los siguientes pro-ductos: barras corrugadasde alta resistencia y ductilidad (ASTM A706), angulosde alta resistencia (ASTM A572 Grado 50) y barras corrugadas gruesas (diametromayor a 1) ASTM A615 Grado 60 microaleadas con niobio o vanadio.32WWW.MetalurgiaUCN.TKFABRICACION DEL ACEROElarrabioeselproductoobtenidoporlareduccionylafusiondelmineraldehierro en el alto horno con la ayuda del coque.Su contenido de carbono variaentre 3 y 4, lo que lo hace duro y quebradizo.Hasta mediados del siglo XIX se disminuia el contenido de carbono del arrabio,mediante el primitivo proceso del horno de pudelado, o del horno de crisol y asiproducir el acero.Con la revolucion industrial del siglo XIX, se fueron mejorando los metodos parareducir el carbono del arrabio, con mayor rapidez y en mayor volumen; los meto-dos que tuvieron mayor exito se describren a continuacion331upI1sIu 111Produccin de aceroWWW.MetalurgiaUCN.TK34UnnotableinventoenInglaterraenelao1850vienearevolucionarunviejoprocedimiento: la fabricacion de acero por un sistema mas practico, mas econo-mico y de alta produccion.Henry Bessemer, ingeniero ingles, logra por insuflacion de aire frio a la masa dehierro en estado liquido, producir acero, el metal mas codiciado por sus multiplesusos.El Convertidor es el nombre que le dio a este invento extraordinario, ya queel arrabio se convertia en acero.En 1860 sucede la primera aplicacion comercial en Estados Unidos del Converti-dor Bessemer.A partir de entonces se revoluciona rapidamente toda la industriay la produccion que era de 42 mil toneladas en 1871, pasa a 10 millones en 1910.Inicialmentelosconvertidoresdeaceroeraninsufladosconaire(Hornostipo'Bessemer, 'Thomas y 'Siemens Martin), hasta que en 1948 en la ciudad deLinz, Austria, se empieza a utilizar el horno 'L.D., con inyeccion de oxigeno,que es el mas utilizado hasta nuestros dias.Porotrolado,desdeelao1878sehacenesfuerzospordesarrollarunhornoelectrico para producir acero, venciendo los problemas de energia electrica sufi-ciente y la fabricacion de electrodos que pudieran soportar la carga requerida parafundir el metal. Como resultado, en 1890, se pone en operacion el primer hornoelectrico: 'Heroult.Quedan asi establecidas las dos vias clasicas para producir acero:- LA VIA ALTO HORNO Y SU PROCESO DE ACERACION- LA VIA HORNO ELECTRICOWWW.MetalurgiaUCN.TKLos primeros procesos de aceracion desarrollados y los primeros hornos electri-cos se enumeran a continuacion y la mayoria de ellos han operado durante todo elsiglo XX.Procesos de aceracinHorno de pudelado Utilizado en el Siglo XVIIHorno de crisol Para convertir el arrabio en aceroHorno Bessemer Inglaterra 1850Horno Thomas Inglaterra 1878Horno Martin Erancia 1870Horno Siemens Alemania 1870Horno L. D.(*) Austria 1948(LinzDonawit)(*) Este horno se ha impuesto sobre los otros v utili:a oxigeno en ve: de aire para insuflarel arrabio v producir acero.HORNO ELECTRICO PARA FUNDIR LA CHATARRAY PRODUCIR ACEROHorno Wilhelm Von Siemens Alemania 1890Horno Heroult Erancia 1890Horno Stassano Italia 1895Dado el auge que han tomado los hornos electricos en la produccion de acero, sehaceacontinuacionunabrevedescripciondelhornoelectrico,delprocesodefabricacion de acero mediante esta via y de las partes principales que conformanun horno electrico.35WWW.MetalurgiaUCN.TKVa horno eIctricoVa aIto horno36WWW.MetalurgiaUCN.TKBasicamente un horno elctrico esta constituido por un recipiente circular cubiertode ladrillos refractarios, con una tapa movil denominada boveda y que tiene unsistema bascular que permite el vaciado del acero liquido y de la escoria.El horno se carga por la parte superior con chatarra o hierro esponja. La fusion dela chatarra se logra mediante el arco electrico producido por los tres electrodos degrafitocolocadosentrianguloenelcentrodelhorno.Eltiempodelafusiondepende de la potencia del transformador que alimenta a los electrodos; la tendenciaes hacer cada vez mas alta esta potencia. Como el consumo de energia electricapara fundir la chatarra es alto, el costo de esta energia tiene gran importancia en elcosto del acero.Aunque inventados y perfeccionados por Siemens, Stassano y Heroult, a principiosdel Siglo XX,los hornos electricos fueron considerados como un procedimientocaro y con perspectivas de desarrollo solo para aceros especiales. La gran capacidadde generacion electrica desarrollada a nivel mundial posteriormente, logro revertiresta situacion y origino el fenomeno de las miniplantas o miniacerias que operancon chatarra o hierro esponja con gran eficiencia. El primero que tuvo la vision dela miniaceria fue el aleman Willy Korf entre los aos 1966 y 1970, y empieza adifundirseelconceptodehornosdealtapotencia,yultrapotenciadotadosdetransformadores de mayor tamao; asi como hornos con corriente continua.Simultaneamente se hicieron grandes avances en la calidad de los electrodos y delmaterial refractario para el horno y la boveda o tapa del horno.Luego surge la idea de dividir el proceso de aceracion en sus dos etapas, la fusiondel metal (derretirlo) y el afino del acero. Nace asi el 'horno de cuchara, queutilizandountransformadordemuchamenorpotenciarealizaestaoperacion,denominada metalurgia secundaria.Usualmentelacoladadelaceroenelhornoelectricoseefectuabasculandoelhorno para que el acero salga por la piquera y sea depositado en una cuchara orecipiente cubierto de ladrillos refractarios. En la colada del acero se tiene cuidadoen no arrastrar la escoria que flota encima.37WWW.MetalurgiaUCN.TKUna de las mejoras desarrolladas a los hornos electricos es el efectuar la coladapor el fondo, con lo cual no se requiere el sistema basculante, pero si de un sistemade cierre mecanico, que mayormente es con una valvula deslizante.Sistemas de fabricacin deI aceroTodos los paises desarrollados y gran parte de los semi-desarrollados poseen plantassiderurgicas.La denominacion que tienen las plantas siderurgicas es por el tipo de productoterminado que fabrican y en este caso se denominan de 'productos no planos ode 'productos planos.Las plantas de 'productos planos tienen un costo de instalacion mas alto que lasde 'no planos y por esta razon en los paises en desarrollo las plantas de 'productosplanos eran de propiedad estatal, no asi las plantas de 'no planos que eran depropiedad privada. Desde la decada del 80, la tendencia general ha cambiado ytanto las plantas de planos, como no planos, estan pasando a manos privadas.En general, hay dos aspectos importantes a tener en cuenta en una planta siderurgica,uno de ellos es la disponibilidad de la materia prima (mineral de hierro o chatarra)y el otro es la disponibilidad de energia.En el caso de las plantas siderurgicas via Alto HornoConvertidor, la materiaprima es el mineral de hierro y la energia es la disponibilidad de coque o de carboncoquificable.En las plantas siderurgicas, via Horno Electrico, la materia prima es la chatarra deacero o el hierro esponja y la energia necesaria dependera de la disponibilidad deenergia electrica en el pais. En el caso de disponer de gas natural abundante, estepermitiria el uso de hierro esponja mediante la reduccion directa del mineral dehierro.38WWW.MetalurgiaUCN.TKFIujoesquemtico de Ia fabricacin deI acero39WWW.MetalurgiaUCN.TKLa solidificacion del acero liquido se efectuaba hasta hace pocos aos, en el patiode colada, convirtiendose en lingotes el acero liquido que se vaciaba en moldesdenominadoslingoteras.Ellingotemediantenuevocalentamientoenhornosespeciales era laminado para convertirlo en planchon o tocho y luego repetir laoperacion para convertirlo en plancha o bobina, o en no planos, para lo cual eracalentado el tocho y mediante la laminacion se convertia en palanquilla y luegorepetir la operacion para obtener, de la palanquilla, la barra lisa, corrugada, alambrono cualquier tipo de perfil.Lacoladacontinuarevolucionocompletamenteelprocedimientoyoriginounincremento notable de la productividad con la consiguiente reduccion de costos,como resultado de vaciar directamente el acero liquido y salir convertido en unapalanquilla o en un planchon.En la actualidad, las modernas plantas de productos planos, producen directamentelas bobinas de acreo mediante colada continua, suprimiendose asi los costososprocedimientos de calentamiento en las diferentes etapas.En forma similar las plantas de productos no planos pasan directamente del aceroliquido a la palanquilla y al producto terminado.CoIada continuaUno de los mayores adelantos en la fabricacion del acero ha sido la utilizacion dela colada continua, la cual ha permitido reducir las mermas o desperdicios y reducirel consumo de energia.Enlosprocedimientosclasicosdefabricaciondeacero,viaAltoHornooviaHorno Electrico, el acero liquido obtenido a una temperatura del orden de 1 650 C,es vaciado a lingoteras o moldes, donde luego de volver a ser calentado es sometidoa un proceso de laminacion para convertirlo a palanquillas o planchones semi-terminadosyposteriormentevueltoacalentar,seprocedealaminarloparaconvertirlo en barras, perfiles, planchas, etc.40WWW.MetalurgiaUCN.TKEn cada uno de los procesos indicados se producen mermas y adicionalmente unmayor consumo de energia y de mano de obra.La necesidad de idear un sistema que evitara el engorroso proceso descrito antes,era reconocida por los siderurgistas y es asi como al comienzo del siglo XIX, elingles Henry Bessemer patenta un sistema de colada continua que si bien no tuvoelexitoesperado,confirmalainquietudexistente,queanimoacontinuarexperimentando durante todo dicho siglo.En el siglo XX los progresos en los sistemas de colada continua son ya notables:primeramenteenlacoladadepalanquillasyposteriormenteenlacoladadeplanchones.En la actualidad, no se concibe una planta de productos no planos sin la coladacontinua de palanquillas y en lo que respecta a las plantas de productos planos, el80deellastienenenlaactualidadcoladacontinuadeplanchonesyconlasmodernas tecnologias el espesor de los planchones se ha ido reduciendo.41WWW.MetalurgiaUCN.TKDesarrollo de la tecnologa del horno elctrico de arco42WWW.MetalurgiaUCN.TKLAMINACION DEL ACEROEs dificil ubicar en el tiempo el inicio de la tecnica de laminacion.Se atribuye almolido de cereales y a la molienda de la caa de azucar el inicio de los sistemas delaminacion.Los informesque hay al respecto datan del siglo XV y se cita a unitaliano procedente de Sicilia, Pietro Speciale, quien en 1449 disea en maderatres cilindros movidos manualmente y utilizados para moler azucar.Simultaneamente en Alemania, Rudolph De Nuremberg, disea un laminador parajoyeria.El dibujo mas significativo de un laminador se conserva hasta el presente y perte-nece a Leonardo Da Vinci, fue hecho en el ao 1495.En el siglo XVI el frances Brulier, en 1553, disea un laminador para planchas deoroyplata;yunaleman,HansLobsinger,enlamismaepocadiseaelprimerlaminador en caliente de la historia, logrando transformar el hierro en flejes o cintas.En el museo de Cluny en Erancia, se conserva hasta hoy un laminador-estirador,fabricado en Alemania, en 1565.En el mismo siglo XVI Berius Bulmer de Inglaterra, fabrica un laminador en elao 1588.ElsigloXVIIpresentaunprogresoacentuadoenlosprocesosdelaminacion,existiendo documentos suficientes que asi lo demuestran.Una de las ilustracio-nes mas detalladas de una maquina de laminacion se debe a Vittorio Zonca. Ya en1615, se hacian laminadores mas grandes, como el diseado por Caus en Erancia.Merecen tambien sealar en este siglo, los diseos de Giovanni Branca, en Italiaen 1629 y Richard Eoley, en Suecia, Thomas Hale en 1670, en Inglaterra y en1678 otro ingles, Thomas Harvey.EnestesigloXVIIhayevidenciadelautilizaciondecilindrosfundidosenlaLaminacion.431upI1sIu 1!WWW.MetalurgiaUCN.TKLaminadores diseadospor Leonardo Da Vinci-1495-44WWW.MetalurgiaUCN.TKEl siglo XVIII marca el asentamiento definitivo de los sistemas de laminacion. Elpapel principal lo tuvo el ingles Henry Cort, que es conocido hasta hoy como 'Elpadredelalaminacion.TambiensobresalenenestesigloelsuecoChristoferPohiem y el ingles John Payne, asi como los franceses Eayolle y Remond.En 1783, Henry Cort patenta un sistema de laminacion en caliente el cual fue elresultado de un trabajo realizado en su taller de herreria en Eontiev, Inglaterra,cuando en 1780 la marina inglesa le envio un lote de chatarra de acero para serfundido y transformado en perfiles laminados, utilizados en la fabricacion de bu-ques de guerra. En la siguiente pagina se puede apreciar a un grupo de marinos inglesesinspeccionando los perfiles.En la epoca moderna hay que mencionar a Tadeusz Sandzimir, ingeniero polacoqueenlasdecadasde1930a1950desarrollanotablementelossistemasdelaminacion hasta espesores delgados.Adicionalmente a los procesos de laminacion en caliente y en frio, las plantas deproductos planos cuentan con 'lineas de revestimiento. Las que usualmente seutilizan, son las de 'zincado o galvanizado que consiste en cubrir la plancha conuna delgada capa de zinc, mediante un proceso de inmersion en caliente.El otrotipo de recubrimiento es el estaado (para obtener la hojalata) producto que seutiliza en la industria de envases.Las plantas de hojalata utilizan el procedimien-to de estaado electrolitico.Otro tipo de recubrimiento es el cromado, pero sumercado es menor.En la distribucion de una planta de laminacion de planos y una de productos lar-gos o de no planos, existe una gran diferencia, por lo que obligadamente hay quereferirlas en forma separada.Sin tener en cuenta la procedencia del acero, que puede ser via Alto Horno o viaHorno Electrico, una planta de no planos tiene basicamente lo siguiente:- El acero sale de la colada continua en forma de palanquilla, la palanquilla esuna barra cuadrada de acero que tiene de lado 100 mm, 120 mm o 150 mm yunalongitudquedependedelprocesodelaminacion.Usualmentesalen4lineas de palanquilla en forma simultanea.45WWW.MetalurgiaUCN.TKWWW.MetalurgiaUCN.TK- La palanquilla puede seguir uno de los dos caminos siguientes:A - Ir directamente al tren de laminacionB - Ir a una zona de enfriamiento- En el caso de ir directamente al tren de laminacion debera estar a la tempera-tura adecuada.- Sihaestadoenlazonadeenfriamiento,deberacalentarseenelhornodepalanquillas hasta la temperatura adecuada de laminacion (1 200 - 1 250C).- El tren de laminacion esta constituido por una serie de 'cajas de laminacionenlascualeshayrodillosqueprogresivamentevantransformandolapalanquillaenelproductofinal,paralocuallosrodillossonpreviamentetallados en funcion al producto final que se ha programado producir.Los laminadores modernos se clasifican en dos grupos principales: los que produ-cen formas planas, por ejemplo: planchas, laminas, bandas y otros, en los que loscilindros son lisos y paralelos entre si; y los diseados para producir seccionesformadas, como por ejemplo: cuadrados, redondos, rieles y perfiles, en los que seusan cilindros tallados.El castillo metalico que contiene a los cilindros laminadores se denomina caja ygeneralmente es de acero fundido.En las cajas existen dos acanaladuras vertica-les en las cuales van colocadas la chumacera que tienen cojinetes sobre los cualesvanasentadosloscuellosdeloscilindros.Existenademassoportesespecialespara asegurar la posicion de los cilindros y tambien tornillos de ajuste para loscilindros superior e inferior.47WWW.MetalurgiaUCN.TKLaminacin no pIanos y pIanosPalanquillaPalanquillaPalanquillaPlanchaAlambrnPerfilesBarras48WWW.MetalurgiaUCN.TKEn los trenes para productos no planos se colocan guias delante de los cilindros yguardasdetrasdeestosquetienenporfinalidadguiaralabarraenprocesoalingresar a un canal de laminacion o al salir de el respectivamente. Tales guias yguardas van aseguradas a una barra transversal llamada Somier.El movimiento de rotacion de los cilindros es generado por un motor que lo trans-mite a traves de una caja de piones o reductor que esta conectado mediante aco-plamientos a un extremo de los cilindros laminadores.Loscilindrosposeenlassiguientespartes:cuerpootabla,cuellos,ycabezalesmotor.La laminacion es la deformacion plastica de los metales o aleaciones, realizadapor deformacion mecanica entre cilindros, obteniendose como resultado una for-ma deseada y propiedades definidas en el material laminado; consiste en modifi-car la seccion de una barra de metal al pasar entre dos cilindros, obteniendose unespesor menor. Es el metodo mas barato y mas eficiente para reducir el area trans-versal de una pieza de material, de tal manera que el espesor final sea uniforme alo largo de todo el producto.Enelcasodelaminaciondeproductosplanos,loscilindrostienengeneratrizrectilinea, y para la laminacion de productos no planos o perfilados, los cilindrostendran canales entallados de forma mas o menos complicada en muchos casos.Los productos son arrastrados por los cilindros por efecto de fuerzas de rozamien-to que se originan en la superficie de contacto de los cilindros y el metal lamina-do.En ausencia de fuerzas de rozamiento seria imposible laminar.Segun el orden de ubicacion de las cajas, los laminadores se dividen en: lineales,escalonados, continuos, semi-continuos, etc.Loslaminadoresconubicacionlinealtienenelinconvenientedequetodaslascajasfuncionanconvelocidadesiguales.Esteinconvenientenoexisteenloslaminadores escalonados ya que las cajas forman varias lineas, que funcionan condiferentes velocidades, lo que permite tener mayor velocidad en la caja acabadora,49WWW.MetalurgiaUCN.TKy por consiguiente, elevar el rendimiento del laminador.En los laminadores con-tinuos,elmetalqueselaminapasasucesivamenteatravesdetodaslascajas,ubicadas una detras de la otra; se puede tener un motor para cada caja o uno solocon accionamiento, en derivacion, para las cajas.La velocidad del laminador encada caja siguiente es mayor que en la anterior.El funcionamiento del laminadorrequiere una relacion determinada de velocidad para evitar que se formen lazosdel metal que se lamina o se tense la barra entre las cajas.Los laminadores semi-continuos son combinaciones de continuo y de lineales, o de escalonados.Durante la laminacion, mientras el metal permanece caliente, la resistencia a lacomprension es pequea aun cuando se lamine a baja velocidad; pero ocurre quepor radiacion y conduccion al contacto con los cilindros entre pase y pase, el metaltiende a bajar su temperatura originando un incremento en la resistencia a la com-presion, que va acompaado con una tension excesiva en los cilindros, lo cual seevita reduciendose las proyecciones de las areas de contacto.De igual modo si el metal tiene una gran longitud, va a permanecer mayor tiempoencontactoconelaire,locualvaadarlugaraunenfriamientomayorquelonormal y va a ocurrir lo descrito en el parrafo anterior.Un balance de calor puede ser establecido considerandose:a) Perdidas de calor por radiacion, conveccion, conduccion a los cilin-dros y al agua de refrigeracion.b) Ganancia de calor resultante de la energia liberada por la deformacionplastica del metal, el cual es minimo.Si la separacion de los cilindros es pequea, lo cual daria una reduccion excesiva-mente alta, la barra no podra entrar debido a que los cilindros no la pueden aga-rrar.A mayor reduccion, se tendra una mayor proyeccion por area de contacto o seauna mayor tension en los cilindros.Una resistencia baja de los cilindros limita lareduccion.50WWW.MetalurgiaUCN.TKA mayor reduccion, mayor sera la potencia requerida; por lo tanto la potencia delmotor limitara la magnitud de la reduccion.Cuanto mayor son las reducciones, mayor es el desgaste de los cilindros.El laminado en caliente casi siempre empieza por el rompimiento de la estructurainicial o dendritica de los lingotes o de los tochos, palanquillas y planchones decolada continua, ya que a temperaturas elevadas la maleabilidad es generalmentealta, permitiendo la deformacion de los metales con relativa facilidad.El procesodelaminadoencalientesellevaacaboaunatemperaturasuperioraladerecristalizacion del material que se lamina, de manera que conforme tiene lugar ladeformaciondeestematerialmetalicoenlaaberturadeloscilindros,larecristalizacion se inicia casi de inmediato. El crecimiento de los granos del metallaminado seguira a la recristalizacion y nuevamente se tendra la deformacion enel siguiente juego de cilindros y tambien sera seguida de recristalizacion.Esteproceso se repite sucesivamente para los distintos pares de cilindros. Siempre quelatemperaturafinalnoseademasiadoelevada,eltamaofinaldelgranoserasatisfactorio.Antes de efectuar la laminacion es necesario calentar el metal hasta una tempera-tura dada durante un tiempo determinado, ya que de esto depende la obtencion deunaestructurahomogenea,uncalentamientouniformeentodoelvolumendelmetal y una oxidacion minima del metal.La forma, el tamao y la calidad del acero influyen en el tiempo de calentamiento;mientras sea de forma mas complicada y/o de mayores proporciones es mayor eltiempo de permanencia en el horno.Una temperatura alta de calentamiento del acero puede originar un crecimientoexcesivo de los granos y un defecto llamado 'quemado del acero que originagrietas que no son eliminables.Una temperatura baja de calentamiento origina la disminucion de la plasticidaddel acero, eleva la resistencia a la deformacion y puede originar grietas durante lalaminacion.51WWW.MetalurgiaUCN.TKCircuito de produccin pIanta de no pIanos52WWW.MetalurgiaUCN.TKPor lo tanto la temperatura optima de trabajo no es un solo valor, sino que varia encierto rango de temperatura entre un limite superior y un limite inferior.Considerando el diagrama EeC, (EierroCarbono) cuando el acero durante elcalentamiento pasa a traves de los puntos criticos AC1 y AC3 va a estar acompaa-do de un cambio volumetrico y de una absorcion de calor, si no hay una buenapractica de calentamiento, puede conducirse a un agrietamiento del acero; por lotanto durante el paso a traves de los puntos criticos hay que calentar el acero concuidadoylentamente.Unavezpasadosestospuntos,sehacenecesariodeuncalentamiento a la velocidad maxima hasta la temperatura deseada con el fin deevitar perdida del acero por oxidacion y descarburacion.La oxidacion y descarburacion son procesos de difusion, se determinan medianteel control de la atmosfera del horno.Poroxidacion,laperdidapuedeserdelordende1a4delpeso.Aaltastemperaturas se forman generalmente EeO y Ee2O3, mientras que el Ee3O4 se for-ma a temperatura mas moderada ( 500C)Durante la descarburacion, las capas exteriores del acero pierden carbono y por lotanto la calidad del material baja.La descarburacion se difunde a mayor profun-didad que la oxidacion, por una mayor afinidad quimica del carbono con el oxige-no que con el hierro.Variables que influyen en las propiedades mecnicas de los acerosLa composicion quimica, la limpieza del acero, la estructura interna, las tempera-turas de laminacion y de fin de laminacion, el grado de reduccion y la velocidaddeenfriamiento,sonlasprincipalesvariablesqueinfluyenenlaspropiedadesmecanicas del acero.En el caso especifico de barras corrugadas se tiene como variables fundamenta-les, las siguientes:53WWW.MetalurgiaUCN.TKa) Carbono.- es el de mayor importancia para incrementar o disminuir la resis-tencia y el porcentaje de alargamiento.Un mayor contenido vuelve duro ytenaz a la vez que hace quebradizo el acero, ademas, influye en un mayorcarbono equivalente que es el indice de una menor aptitud para la soldabilidad.b) Manganeso.- contribuyen de igual modo que el carbono en la resistencia.c) Micro-aleacin.- se tiene el caso de Eerro Vanadio, que permite aumentar laspropiedades fisicas en un acero comun al carbono, al retardar el crecimientodel grano del producto laminado en caliente.d) Temperatura de laminado.- mediante la temperatura de igualizacion se con-trola indirectamente la temperatura de laminado en cada pase y al final de lalaminacion.Si la temperatura de entrada del material a laminar en el tren es baja se va aobtener una baja temperatura de acabado.A mayor temperatura de acabadose va a obtener menores propiedades mecanicas.e) Porcentaje de reduccin.- a mayor porcentaje de reduccion se va a obtenermenores tamaos de grano, lo cual da lugar a mayores propiedades mecani-cas.Este porcentaje esta ligado al numero de pases a efectuar y al diametrodel producto a obtener.Entre otras variables se puede considerar el contenido de silicio, azufre, fos-foro, cromo, niquel, cobre; el ciclo de calentamiento, el sistema de enfria-miento, el peso metrico, etc.Todas estas variables son las que se han tenido en cuenta para ir mejorandohasta lograr la optimizacion en la calidad.Control de proceso.- para controlar el proceso se hace el seguimiento del metaldesde su etapa de carguio a los hornos hasta el producto obtenido de la laminacion.54WWW.MetalurgiaUCN.TKEn la etapa de carguio se controla:a) Que el lingote, tocho o palanquilla no presenten defectos superficia-les que dificulte el posterior proceso en el laminado.En el caso derechupe se debe evitar su cargado por que se puede generar atracos enlas cajas del tren laminador y porque afecta la calidad del producto.b) Que el metal a laminar sea de la calidad programada, con lo cual seevita posibles mezclas de calidades.c) El seguimiento por colada permite que en cualquier anormalidad so-bre la calidad sea rapidamente analizada las causas e inmediatamentesolucionado.En la etapa de calentamiento se controla:a) Temperaturas de la zona de calentamiento y de igualizacion.b) La atmosfera del horno, para evitar perdidas de metal sea por oxida-cion o por descarburacion.En el proceso de laminacion se controla:a) Elaspectosuperficial,paradetectaryeliminarlosdefectoscomo:pliegues, marcas, rayaduras, exfoliaciones, grietas, rugosidad super-ficial, etc.b) El aspecto de forma, para eliminar los defectos de ovalizacion, canalcruzado, varios, etc.55WWW.MetalurgiaUCN.TKWWW.MetalurgiaUCN.TKNORMAS QUE REGULAN LA CALIDADEN LA FABRICACION DEL ACEROPodemos decir quelas normas representan un Lenguaje comun para que se co-muniquen:EabricantesCompradoresVendedoresConstructoresCalculistasCada pais tiene sus normas,las mas importantes estan indicadas a continuacion:SAE ESTADOS UNIDOSASTM ESTADOS UNIDOSDIN ALEMANIAJIS JAPONBS INGLATERRAAENOR ERANCIAITINTEC PERUCOVENIM VENEZUELAUNE ESPAAUNI ITALIAGOST RUSIAEn el caso de los aceros para construccion las normasmas comunes son:ASTM A615 GRADO 60 Barras de construccionASTM A706 Barras de construccion soldablesASTM A36 Perfiles de acero estructurales571upI1sIu !WWW.MetalurgiaUCN.TKQue contiene un estandar?DefinicionesUsosComposicion QuimicaPropiedades MecanicasDimensiones y toleranciasPesos y ToleranciasSistema de muestreoIdentificacionEmpaquetamiento, etc.NORMA SAE (SOCIETY OF AUTOMOTIVE ENGINEERS)La norma SAE suministra un medio uniforme de designacion de aceros.Los codigosSAE establecen rangos de composicion quimica que deben de cumplir el aceropara poder usar el prefijo SAE.NORMA SAELa norma SAE J403e establece la composicion quimica de los aceros al carbonoSAE:SAE 1005 SAE 1095SAE 1110 SAE 12L14SAE 1513 1572La norma SAE J404Eestablece la composicion quimica de los aceros aleados.La norma J405bestablece la composicion quimica de los aceros aleados forjados.58WWW.MetalurgiaUCN.TKESTRUCTURA DE LA CODIFICACION SAE (SAE J402b)El primer digito del codigo indica el tipo al cual pertenece el acero:'1 indica un acero alcarbono'2 indicaun acero al niquel'3 indica unaceroal cromoniquelEn el caso de un simple acero aleado, el 2 digito del codigo generalmente indicaun aleante o combinacion de aleantes y, algunas veces, el porcentaje aproximadodel elemento aleante predominante.Usualmente los ultimos 2 o 3 digitos indican el contenido aproximado de carbono,en 'puntos o centesimos de uno por ciento.Asi el 'SAE 5135 indica un acero alcromo de aproximadamente 1 de cromo (0,80 a 1,05) y 0,35 de carbono(0,33 a 0,38)Efemplos.ACEROS AL CARBONO (Mn 1.0 max.) 1 0 X XEl '1 indica el acero Contenido deal carbono carbonoEfemplos.1. El acero SAE 1020, tiene lossiguientes rangos de composicion quimicaC 0,180,23 Mn 0,30 -0,60 P 0,040 max.S 0,050 max.Si 0,035 max59WWW.MetalurgiaUCN.TKEl codigo SAE nos indica SAE 1020SAE1020Acero al Carbono 0,20carbono2. El acero SAE 1045, tiene la siguiente composicion quimica:C 0,43 0,49 Mn 0,600,90 P 0,040 maximoS 0,050 maximoSi 0,35 maximoEl codigo SAE 1045 indica:SAE 10 45Acero al Carbono 0,45carbonoACEROS RESULFURADOS 11X Xacero al carbono acero resulfurado contenido de carbono carbonoEfemplo.El acero SAE 1116tiene la siguiente composicion quimica:Carbono 0,14 0,16 Manganeso 1,10 1,40 60WWW.MetalurgiaUCN.TKEosforo 0,040 max.Azufre 0.,16 / 0,23 El codigo SAE 1116 indica:SAE 111 6Acero alAcero Carbono 0,16carbonoresulfuradoACEROS RESULFURADOS Y REFOSFORADOSSAE 1 2X XAcero al Resulfurado y Contenido de carbonocarbonorefosforadoEfemplo SAE 1213El acero 1213 tiene la siguiente composicion quimica:Carbono 0,13 maximoManganeso 0,701,0 Eosforo 0,070,12 Azufre 0,240,33 El codigo SAE 1213 indica:SAE 1 2 1 3Acero al resulfurado y carbono 0,13carbonorefosforado61WWW.MetalurgiaUCN.TKACEROS AL MANGANESOSA E 1 3X XAceros al Al manganeso Contenido decarbono carbonoEfemplo. SAE 1345El acero 1345 tiene la siguiente composicion quimica:Carbono 0,430,48 Manganeso 1,601,90 Eosforo 0,035 Azufre 0,040 Silicio 0,20 - 0,35 El codigo SAE que correspondees el :SAE13 4 5Acero al Al manganeso Carbono 0,45carbonoACEROS AL MOLIBDENOSAE 4 4 X X Acero al Molibdeno contenido demolibdeno carbono carbono62WWW.MetalurgiaUCN.TKEfemplo. SAE 4012El acero SAE 4012 tiene la siguiente composicion quimica:Carbono 0,090,14 Manganeso 0,751,00 Eosforo 0,035 Azufre 0,040 Silicio 0,200,35 Molibdeno 0,15 0,25 El codigo SAE 4012 indica:SAE4 01 2Acero al Molibdeno Carbono 0.12molibdenoACERO AL CROMOSAE 5 0 1 5Acero al cromo Cromo Contenido decarbonoEfemplo. SAE 5015El acero SAE 5015 tiene la siguiente composicion quimica:Carbono 0,120,17 Manganeso 0,300,50 Eosforo 0,035 maximoAzufre 0,040 maximoSilicio 0,20 0,35 Cromo 0,300,50 63WWW.MetalurgiaUCN.TKEl codigo SAE 5015indica:SAE 5 0 1 5Acero al cromo Cromo Carbono 0,15 NORMA ASTM(AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS)Estructura del cdigo ASTMEsta formado de la siguiente manera:ASTMA 3 6 / A 3 6 M-9 6 a Norma Codigo (sistema Ingles y Ao de Revision enSistema Metrico)adopcion aoEfemplos.ASTMA 6 / A 6M - 9 6b Requerimientos generales para3 revision planchas, perfiles y laminas deen 1996 acero estructural laminados.ASTM A615/A615M - 9 a Barras de acero deformado y2 revision lisa para refuerzo de concretoao 1996 armadoCuando el acero tiene varios grados, se indica el grado del acero a continuacion dela norma.Efemplos. ASTM A615/A615M96 a Grado 60oASTM A572 /A572M94c Grado 5064WWW.MetalurgiaUCN.TKGeneralmente en estos casos el grado indica el valor del limite de fluencia en milesde libras por pulgada cuadrada(Kips).Asi por efemplo.ASTM A615 /A615M 96aGrado 60 indica las barras de construccion con unlimite de fluencia minimo de 60 000 libras por pulgada cuadrada.El acero ASTM A572/A572M-94c Grado 50 indica que el limite de fluencia minimode este acero estructural es de 50 000 libras por pulgadas al cuadrado.Las normas ASTM de materiales establecen valores minimos para:Limite de fluenciaResistencia a la traccionAlargamientoDobladoEfemplo.En el acero ASTM A 36 los valores minimos establecidos por la norma son:Limite de fluencia: 36 000 lbs/pul2Resistencia a la traccion: 58 00080 000 lbs /pulg2Alargamiento: 20 En el caso del alargamiento hay que indicar la distancia entre marcas que puede serde 2 u 8.Composicin qumicaPara efectos de garantizar la soldabilidad la norma ASTM establece valores maximospermisibles para el:CarbonoManganesoAzufreEosforo65WWW.MetalurgiaUCN.TKAsi por ejemplo la Norma ASTM A615 Grado 60 establece como limite maximode fosforo de 0,050 .La norma ASTM A 36 establece valores minimos siguientes:S 0,050 maximoP 0,040 maximoLa norma ASTM es la mas utilizada internacionalmente y es esa la razon por lacual se ha hecho tantas referencias a ella en este capitulo.Porejemplo,lanormaperuanaparalasbarrasdeconstruccionessimilaralanorma norteamericana ASTM - AGIS GR.60La norma ASTM es la mas utilizada internacionalmente y es esa la razon por lacual se ha hecho tantas referencias a ella en este capitulo.Por ejemplo, la norma peruana para las barras para construccion es similar a lanorma norteamericana ASTM - AGIS GR.60.66WWW.MetalurgiaUCN.TKPRODUCTOS DE ACERO: DEFINICIONESCLASIFICACION GENERALDe acuerdo a su estado de fabricacion, el conjunto de productos de acero conside-rados, se agrupa en tres categorias principales:- PRODUCTOS BRUTOS- PRODUCTOS SEMITERMINADOS- PRODUCTOS TERMINADOS LAMINADOSY PRODUCTOS TERMINADOS FORJADOS LARGOSPRODUCTOS BRUTOSSonlosproductosqueseencuentranenestadoliquidooenestadosolido,enforma de lingotes y que no han sufrido ninguna transformacion.Acero lquido: acero en estado liquido listo para la colada y obtenido directa-mente de la fusion de materias primas. Se hace una distincion entre lo siguiente:- Acero liquido para vaciar en lingoteras o para colada continua;- Acero liquido para piezas fundidasLingotes: productos obtenidos vaciando acero liquido en molde de forma apro-piada.Las estadisticas de produccion incluyen bajo la denominacion de 'acero en brutono solamente a los productos solidos que se obtienen al vaciar en lingoteras y alacero en bruto liquido para colada, sino tambien los que, de otra manera, se con-sideran productos semiterminados.Los lingotes para la produccion de tubos sin costura se clasifican como productosen bruto.671upI1sIu !1WWW.MetalurgiaUCN.TKLa forma de los lingotes generalmente se parece a una piramide o a un cono trun-cado.Suscaraslateralespuedensercorrugadasylasesquinas,masomenosredondeadas. Dependiendo de su necesidad de transformacion posterior y sin mo-dificar su denominacion, los lingotes pueden ser total o parcialmente escarpados,por ejemplo con herramienta o soplete, para eliminar defectos superficiales.De acuerdo con su seccion transversal, se clasifican en lingotes y en lingotes pla-nos.Los lingotes tienen una seccion transversal que puede ser cuadrada, rectangular(ancho menor que dos veces el espesor), poligonal, redonda, ovalada, o perfiladasegun el perfil a laminar.Los lingotes planos tienen una seccion transversal rectangular, siendo el anchoigual o mayor que dos veces el espesor.PRODUCTOS SEMITERMINADOSProductos semiterminados: productos obtenidos, sea por laminacion o forja delingotes o por colada continua, y generalmente destinados a la transformacion enproductos terminados por laminacion o forja.Su seccion transversal puede tener diversas formas, sus dimensiones son constan-tes en el largo, con una mayor tolerancia que las correspondientes a productosterminados, y sus aristas son mas o menos redondeadas.Las caras laterales pue-denser,aveces,ligeramenteconvexasoconcavas,conservandomarcasdelaminacion o forja.Aunque su estructura es similar a la de los lingotes, los productos obtenidos porcolada continua son considerados como productos semiterminados, de acuerdo asus formas y dimensiones; mientras que en estadisticas de produccion son consi-derados como productos en bruto y se les puede desbastar total o parcialmente,por ejemplo con herramienta, soplete o rectificado.68WWW.MetalurgiaUCN.TKLos productos semiterminados se clasifican de acuerdo a su forma, sus dimensio-nes de seccion transversal y su utilizacion.Productos semiterminados de seccin transversal cuadrada: de acuerdo a susdimensiones laterales, estos productos tradicionalmente se clasifican en:Tochos cuadrados. productos con lado mayor que 120 mm.Palanquillas cuadradas. productos con lado generalmente igual o mayorque 50 mm y menor o igual que 150 mm.Nota. las dimensiones de las palanquillas cuadradas pueden ser menores que las indica-das en ciertos tipos de acero de alta aleacion, tales como los aceros rapidos, etc.Productos semiterminados de seccin transversal rectangular: de acuerdo asus dimensiones de seccion transversal, estos productos tradicionalmente se cla-sifican en:Tochos rectangulares. productos de seccion transversal mayor que14 400mm2, con una razon de ancho a espesor mayor que 1 y menor que 2.Palanquillas rectangulares: productos de seccion transversal igual o ma-yor que 2 500 mm2 y menor o igual que 22 500 mm2, con una razon deancho a espesor mayor que 1 y menor que 2.La designacion utilizada para ciertos tipos de productos semiterminados (tochos,palanquillas, planchones), proviene de la epoca cuando el tipo de laminador enel cual estos productos eran laminados dependia principalmente de la secciontransversal del producto a reducir. Hoy en dia, los tochos pueden laminarse enlosllamadostrenesdepalanquillas,yloslingotesenlosllamadostrenesdeplanchones.69WWW.MetalurgiaUCN.TKProductos semiterminados planos:Planchones: productos semiterminados planos en los que el espesor es igual omayor que 50 mm y la relacion entre el ancho y el espesor es igual o mayor que 2.Los planchones en los que la relacion entre el ancho y el espesor es mayor que 4son llamados 'platina.Llantones: productos semiterminados planos de ancho igual o mayor que 60mmy menor que 500mm.Esbozos para perfiles: productos semiterminados destinados a la fabricacion deperfilesycuyaseccionhasidopreformadaparaesteproposito.Elareadelasecciontransversaldeestosproductossemiterminadosesgeneralmentemayorque 2 500mm2 (sin embargo, en la mayoria de los casos los perfiles se obtienendirectamente de la laminacion de productos semiterminados de seccion transver-sal cuadrada o rectangular)Productos semiterminados para tubos sin costura: La seccion transversal deestos productos puede ser redondeada, cuadrada, rectangular o poligonal.PRODUCTOS TERMINADOS LAMINADOS Y PRODUCTOS TERMINA-DOS FORJADOS LARGOSProductos terminados laminados.- los productos terminados laminados se agru-pan separadamente de los productos forjados, los que cada vez tienen un mercadomas reducido. En cambio en los productos terminados laminados se distinguenclaramente los dos tipos existentes; los laminados no planos y los laminados pla-nos.Generalmente se definen por una norma que establece las dimensiones y las tole-ranciasdeformaydedimension.Lasuperficieesgeneralmentelisa,peroenalgunos casos, por ejemplo las barras para hormigon o las planchas de piso pue-den presentar intencionalmente relieves o endentaciones regularmente espacia-dos.70WWW.MetalurgiaUCN.TKWWW.MetalurgiaUCN.TKDe acuerdo a la forma y dimensiones, se distingue:* Productos largos* Alambrn* Productos planosSegun el modo de fabricacion, se distingue:Productos terminados laminados en caliente.- productos obtenidos generalmentepor laminacion en caliente de productos semiterminados y por laminacion en ca-liente de productos brutos.Productos terminados laminados en frio.- productos generalmente obtenidos porlaminacion en frio de productos terminados laminados en caliente.De acuerdo al estado de la superficie, se distinguen:Productos que no han sufrido ningun tratamiento de superficie.Productos que han recibido un tratamiento de superficie.* Productos Iargos Iaminados en caIientePor su utilizacion comercial hay que considerar separadamente las barras paraconstruccion y los perfiles.Barras redondas para construccin.- barras de acero de seccion redonda con lasuperficie estriada, o con resaltes, para facilitar su adherencia al concreto al utili-zarse en la industria de la construccion. Se fabrican cumpliendo estrictamente lasespecificaciones que sealan el limite de fluencia, resistencia a la traccion y sualargamiento, asi como su composicion quimica. Las especificaciones tambiensealan dimensiones y tolerancias. Se les conoce como barras para construccion,barrasdeformadasyenVenezuelaconelnombredecabillas.Lasbarrasparaconstruccion se identifican por su diametro, que puede ser en pulgadas o milime-tros. Las longitudes usuales son de 9 metros y 12 metros de largo.72WWW.MetalurgiaUCN.TKWWW.MetalurgiaUCN.TKPerfiles pesados.- productos laminados cuya seccion transversal es semejante alas letras I, H o U.Estos tienen en comun las caracteristicas siguientes:a) la altura h, es igual o mayor que 80mm;b) las superficies del alma se empalman con las caras interiores de las alas;c) las alas son generalmente simetricas y de igual ancho;d) las caras exteriores de las alas son paralelas;e) las alas pueden ser de espesor decreciente desde el alma hacia los bordes, eneste caso los perfiles se denominan de 'alas inclinadas, o de espesor unifor-me las que se denominan de 'alas paralelas.Estos productos se subdividen en:Perfiles I y H.- productos con seccion transversal semejante a las letras I o H.Sedistingue entre:a) pv1TIIva numInuIva.- perfiles de espesor de alma y de alas considerados comonormales.b) pv1TIIvadvIyudua.-perfilesfabricadosconlamismaseriedecilindrosdelaminacion que se usa en producir los perfiles normales.c) pv1TIIva 1vTu1zudua.- perfiles fabricados con la misma serie de cilindros delaminacion que se usa en producir los perfiles normales.De entre los perfiles I y H nuevamente se distingue:Alas angostas y medianas (perfiles I).- Alas cuyo grosor es igual o menor que0,66 veces la altura nominal del perfil y menor que 300mm.Alas anchas o muy anchas (perfiles H y columnas).-Alas cuyo grosor es mayorque 0,66 veces la altura nominal, o 300mm o mas excepto perfiles para arcos demina.Los perfiles con alas mas anchas que 0,8 veces la altura nominal se llamana veces 'columnas.Pilotedeapoyo.-PerfilesIoHenlosquelosespesoresdealmasyalassonidenticos.74WWW.MetalurgiaUCN.TKWWW.MetalurgiaUCN.TKPerfiles U.- Perfiles cuya seccion transversal es semejante a la letra U y con lascaracteristicas detalladas.En las series normales, las alas con las caras internasinclinadas tienen un ancho maximo de 0,5 de la altura.Perfiles para arcos de minas.- Productos con seccion transversal, semejante a laletra I o a la letra griega W.En primer caso, estos perfiles a veces se diferenciande otros perfiles I por tener una mayor inclinacion de las caras interiores de lasalas del orden del 30. Tambien tienen un ancho mayor que 0,70 veces la alturanominal.Barrasyperfileslivianosymedianos.-SonconocidosenalgunaspartesdeEuropa como 'laminados comerciales.Barras.- Incluyendo platinas (con excepcion de productos para la elaboracion dehormigon armado).Redondos.- Barras que tienen una seccion transversal circular con un diametrogeneralmente de 8mm.Barras cuadradas, hexagonales y octogonales.- Barras cuya seccion transver-sal es cuadrada, hexagonal u octogonal.Platinas.- Barras que tienen una seccion transversal rectangular.El producto eslaminado por sus cuatro caras, generalmente el espesor no es menor que 5mm y elancho no excede los 150mm.Perfiles livianos y medianosPerfiles U pequeos.- La seccion transversal se asemeja a la letra U y la altura'h es menor que 80mm.Perfiles L (ngulos).- La seccion transversal se asemeja a la letra L.La clasifica-cion en angulos iguales o desiguales depende de la razon del ancho de alas.Lasesquinas de las alas son redondeadas.76WWW.MetalurgiaUCN.TKPerfiles T de alas iguales.- La seccion transversal se asemeja a la letra T.Lasesquinas son redondeadas, y las alas y el alma son ligeramente inclinadas; las alasson iguales.Perfil de bulbo plano.-La seccion transversal generalmente es rectangular, conuna protuberancia a todo lo largo del borde longitudinal de una de las caras masanchas, y con un ancho generalmente menor que 430mm.* AIambrnAlambrn.- Redondos que son laminados en caliente a partir de palanquillas, auna seccion recta aproximadamente redonda en rollos de una longitud continua.Los productos en barras pueden haber sufrido una deformacion en frio controlada,por ejemplo un estirado o torsionado alrededor de su eje longitudinal.Material de va ferroviaria y material similar.Dentro de la categoria de material de via ferroviaria se encuentra:a) productoslaminadosencalientequeseusaenlaconstrucciondeviasferroviarias, por ejemplo rieles, durmientes, eclisas, placas de apoyo, silletas;b) productos laminados en caliente de forma y uso similares como:- rieles para puente grua;- rieles conductores de corriente;- rieles para carriles;- rieles para agujas/cruces de vias;- rieles especiales: rieles de gruas, rieles de freno.Los materiales de via ferroviaria se sub-dividen de la siguiente forma:a) materiales de via ferroviaria pesados, que incluyen:- rieles de masa lineal de al menos 20 kg/m;- durmientes de masa lineal de al menos 15 kg/m;77WWW.MetalurgiaUCN.TKb) materiales de via ferroviaria livianos, que incluyen:- rieles de masa lineal menor que 20 kg/m;- durmientes de masa lineal menor que 15 kg/m;- eclisas, placas de apoyo, silletas, y otros materiales livianos laminadosen caliente para la construccion de vias ferroviarias.Tablestacas.-Productosobtenidosporlaminacionencalienteoperfilacionenfrio (embutido, estampado en maquinas conformadores, etc.) con una forma talque, por engatillado de las uniones o por ajuste en ranuras longitudinales o pormediodefijadoresespeciales,sepuedenusarparaformartabiquesoparedescontinuas. Se usan en obras maritimas e hidraulicas.Las tablestacas se diferencias segun su seccion transversal o su aplicacion.Por efemplo.a) tablestacas U y Z;b) tablestacas planas;c) tablestacas armadas (fabricadas a partir de tablestacas y trozos de angulos operfiles similares;d) tablestacas livianas (tablestacas para zanjas);e) tablestacas H de ajuste;f) tablestacas tubular y cajon.Pilotes armados.- Es un pilote elaborado con una seccion transversal en forma deU o similar, usada para apoyo.Pilote tubular.- Es un tubo de seccion transversal circular o rectangular (tambienpuede ser cuadrada), que se introduce dentro del terreno para transmitir el peso dela estructura al suelo por la resistencia desarrollada en su base y por friccion a lolargo de su superficie.Algunasoperacionesdeterminacion,comoperforacion,punzonado,soldadurade accesorios u operaciones similares, no alteran la clasificacion del producto.78WWW.MetalurgiaUCN.TK* Productos terminados pIanos(caractersticas generales)Productosplanosterminados.-Productosterminadosdelaminacioncuyaseccion transversal es casi rectangular y con un ancho mucho mayor que el espesor.Segun el tipo de producto, se hace la siguiente diferencia entre:Planos universales.- Producto plano terminado de ancho mayor que 150mm yespesor generalmente mayor que 4mm, siempre entregado en tramos, es decir, noenrollados.Lasaristassonafiladas.Losplanosuniversalessonlaminadosencaliente por las cuatro caras (o en canales cerrados) o se produce por cizallado uoxicorte de productos planos mas anchos. Los planos universales laminados ensus cuatro caras a veces se denominan 'planos anchos.Planchas laminadas en caliente.- Producto plano laminado en caliente, a cuyasaristas se les permite deformarse libremente.Se entrega en plano, y generalmente,cuadrado o rectangular; sin embargo, tambien se entrega con diseo.Los bordespuedenserbrutosdelaminacion,cizallados,oxicortadosochaflanados.Elproducto tambien se puede entregar precurvado.Las planchas laminadas en caliente pueden producirse:a) directamente por laminado en un tren reversible o por corte de una planchamatriz laminada en un laminador reversible;b) por corte de una banda laminada en caliente en un laminador continuo.Laplanchaqueprovienedeunlaminadorreversibletambienseconocecomo'plancha cuarto.Las planchas de laminador continuo generalmente se conocen como 'planchaslaminadas en caliente.Cuando por motivos estadisticos se necesita una division posterior hecha en baseal espesor, se recomienda lo siguiente:a) plancha delgada.- espesor menor que 4.5mm (con excepcion de las usadaspara aplicaciones electricas)79WWW.MetalurgiaUCN.TKb) plancha gruesa.- espesor igual o mayor que 5mm.Banda laminada en caliente.- Es un producto plano laminado en caliente que,inmediatamente despues de la pasada por el cilindro o despues del decapado o delrecocido, se enrolla en espiras para formar una bobina.La banda bruta de laminacion tiene orillas ligeramente convexas, tambien se puedeentregar con orillas cizalladas, o se puede obtener al cortar una banda laminadamas ancha.De acuerdo con su ancho real, independientemente del ancho del laminado, lasbandas laminadas en caliente se clasifican en:a) bandaanchalaminadaencaliente.-bandadeunanchoigualomayorque600mm, tambien llamada bobina..b) bandaestrechalaminadaencaliente.-bandadeanchomenorque600mm.tambien llamada fleje.Productosplanosterminadoslaminadosenfro.-Productosquedurantelaterminacion han sufrido una reduccion de seccion transversal de al menos 25,como consecuencia de la laminacion en frio sin recalentamiento previo.En elcaso de productos planos con un ancho menor que 600mm y para ciertas calidadesde acero especial, se puede incluir niveles de reduccion de secciones transversalesmenores que 25.Los productos planos terminados laminados en frio comprenden:Plancha laminada en fro.- Se clasifica segun el espesor de la misma manera quela plancha laminada en caliente:a) plancha delgada: espesor menor que 2mmb) plancha gruesa: espesor igual o mayor que 2mmBanda laminada en fro.- Segun el ancho de laminacion la banda laminada enfrio se clasifica en:80WWW.MetalurgiaUCN.TKBanda ancha laminada en fro.- Banda de ancho igual o mayor que 600mm.Labanda ancha laminada en frio, en un ancho igual o mayor que 600mm, se llama'bobina laminada en frio.Banda estrecha laminada en fro.- Banda de ancho menor que 600mm llamada'fleje laminado en frioPRODUCTOS FINALESProductos planos con tratamiento de superficieSumandose a las condiciones referidas a la clasificacion y designacion, que sonlas mismas que para los productos planos terminados, los productos pueden tenerun revestimiento permanente, como se describe a continuacion:Los revestimientos pueden ser aplicados:a) en ambas caras1) de igual espesor en cada cara;2) de espesor diferente: revestimiento diferencial;b) en una sola caraDe acuerdo con el tipo de revestimiento y tipo de tratamiento de superficie, losproductos se clasifican como sigue:Planchas, bobinas y flejes con revestimiento metalico que comprenden:Planchas, bobinas y flejes estaados, que se subdividen en:a) espesor menor que 0,5 mm.b) espesor igual o mayor que 0,5 mm.Planchas,bobinasyflejescromados,llamadasTFS.-Generalmenteconunespesor menor que 0,50mm, recubiertas electroliticamente con cromo o con oxidode cromo o con ambos, con espesor total en general igual o menor que 0,50 um.81WWW.MetalurgiaUCN.TKPlanchas, bobinas y flejes emplomados.- Planchas y flejes recubiertos con unaaleaciondeplomoyestaoporinmersionenunbaodealeacionfundida,oelectroliticamente.Engeneral,lamasanominalmaxima,especificadapararecubrimiento, corresponde a un minimo de 120 g/m2, incluyendo ambas caras.Planchas, bobinas y flejes galvanizados.- Planchas, bobinas y flejes recubiertoscon zinc.a) Por inmersion en un bao de zinc fundido (inmersion en caliente).- la masadel zinc varia generalmente entre un total de 100 y 700 g/m2 en ambas caras.b) Electroliticamente.- la masa del zinc varia generalmente entre 7 y 107 g/m2 porlado, lo que corresponde a un espesor de recubrimiento de 1 a 15mm por lado.Luego del recubrimiento, la superficie se puede pasivar por cromado y fosfatado.Este tratamiento de superficie no modifica la clasificacion de estos productos enla categoria de 'productos planos galvanizados.Planchas, bobinas y flejes aluminizados.- Productos recubiertos con aluminio ocon una aleacion de aluminio y silicio por inmersion en bao fundido.La masa dela aleacion varia en general entre 80 y 300 g/m2 en ambas caras, lo que correspondea un espesor de recubrimiento de 15 a 55 mm por lado.Planchas, bobinas y flejes con diversos recubrimientos metlicos.Planchas, bobinas y flejes con diversos recubrimientos orgnicos: Productoscon superficies originales desnudas o metalizadas (generalmente galvanizadas)posteriormente recubiertas con un material organico o con una mezcla de polvometalico y material organico, por cualquiera de los siguientes metodos:a) por aplicacion de una o mas capas de pintura u otro tipo de producto.Despuesdel secado, el espesor del recubrimiento varia segun sus caracteristicas entre2 y 400 um por cara;b) por aplicacion de una pelicula adhesiva, seguida o no de un recubrimientocon materiales organicos.El recubrimiento puede tener diferentes diseos desuperficie y un espesor generalmente de entre 35 y 500 um por cara.82WWW.MetalurgiaUCN.TKPlanchas y flejes con recubrimiento inorganico, comprenden:a) productos cromatados.-lamasadelrecubrimientocromadovariade 1 a20 g/m2 por cara;b) productos fosfatados.-lamasadelrecubrimientofosfatadovariade1 a20 g/m2 por cada;c) productos con recubrimientos inorganicos diversos (por ejemplo productosesmaltados vitreos)Productos compuestos.- En esta categoria se incluye planchas y flejes recubiertoscon aceros y aleaciones que resisten el uso o la corrosion quimica.Tambien seincluye planchas y flejes a los que se les adhiere aceros o aleaciones resistentes alusooalacorrosionquimica,generalmenteporlaminacion,perotambienporexplosion u otros procesos de soldadura.OTROS PRODUCTOS FINALESPlanchas, bobinas y flejes para uso elctrico.- Estos productos se diferencian deotros productos delgados porque estan destinados a aplicaciones electromagneticas.Suprincipalcaracteristicasonlosrequisitosespecialesrelativosaperdidasespecificas admisibles.Su espesor en general es igual o menor que 3mm y suancho igual o menor que 1250mm.Se distinguen los siguiente:a) productos de grano orientado.- estos productos presentan, en la direccion delalaminacion,propiedadesmagneticassignificativamentemejoradasencomparacion con aquellos en direccion transversal y se entregan siempre conun revestimiento aislante en uno o ambos lados.b) productosdegranonoorientado.-estosproductossepuedenentregarnorecubiertos o recubiertos con un revestimiento aislante en uno o ambos lados.Planchaobobinanegra.-Eselproductoplanodeaceroalcarbonodebajaaleacion, con espesor menor que 0,50mm, entregado en planchas o en bobinas,cuya superficie es apta para estaado, barnizado o impresion, y no es aceitada.83WWW.MetalurgiaUCN.TKClasificacin de los productos:1) La clasificacion de los productos definidos en productos laminados terminadosy productos finales, responde a una clasificacion correspondiente a estadisticasde produccion y entrega.2) Los productos terminados que se obtienen por extrusion se clasifican en lasestadisticas como productos terminados laminados en caliente.Por otro lado,las llantas y productos similares se clasifican como productos forjados.3) Cortes ulteriores de perfiles I o H para obtener dos perfiles T, no modifican suclasificacion.4) La definicion de perfiles pesados especiales puede variar de un pais a otro.5) La definicion de perfiles especiales puede variar de un pais a otro.6) Los perfiles y pilotes que resultan de ensamblajes y que no tienen dispositivosde fijacion lateral no se consideran tablestacas.7) Se debe hacer notar que aun hay otras definiciones en uso para planchas ybandas.8) Tambien se incluye dentro de esta categoria los productos corrugados quetienen un perfil sinusoidal.9) Productosconunmenorespesorderecubrimientodecromoofosfatosedescribencomopasivadosporcromadoofosfatado.Nopertenecenalacategoria de productos con tratamiento de superficie sino a la categoria de losproductos sin tratamiento de superficie.PRODUCTOS TERMINADOS FORJADOS LARGOSProductos siderurgicos formados por forja.PRODUCTOS PULVIMETALURGICOSPolvos de acero.- Conjunto de particulas de dimensiones generalmente menoresque 1mm.84WWW.MetalurgiaUCN.TKPiezas de acero sinterizado.- Piezas producidas a partir de polvos por prensadoysinterizado,enocasiones,porreprensado.Amenudoestaspiezassonparatolerancias dimensionales estrechas y estan generalmente listas para ser usadas.Sinterizacin.-Eseltratamientotermicodeunpolvoodeuncompactoatemperatura inferior a la temperatura de fusion de los componentes principales,con el fin de aumentar la resistencia 'del sinter (polvos compactados a traves dela union de sus particulas).PIEZAS FUNDIDASPiezas fundidas.- Productos terminados cuya forma y dimensiones definitivas,aparte de cualquier maquinado, se obtienen directamente por solidificacion delacero liquido, colado en moldes de arena, arcilla refractaria o cualquier otro materialrefractario y, en forma menor frecuente, en moldes permanentes de metal o grafito.PRODUCTOS TERMINADOS FORJADOS Y ESTAMPADOSProductos forjados obtenidos al formar el acero a una temperatura adecuada porpresion, usando estampa abierta para producir formas aproximadas que no requierenuna posterior deformacion en caliente.Generalmente se maquinan a su forma final.En los productos forjados a estampa abierta se incluye productos preforjados yterminados en laminadores de anillos (ej. llantas).Productos estampados (estampa cerrada).- productos que se obtienen al formaracero a una temperatura adecuada por presion, usando estampa cerradaPRODUCTOS BRILLANTES ("BLANCOS")Productos trefilados.- Productos con diferentes formas de seccion transversal,que se obtienen despues del descamado al trefilar barras o alambron laminados encalienteenunahileradetrefilar(deformacionenfriosinquitarmaterial).85WWW.MetalurgiaUCN.TKEste proceso da al producto caracteristicas especiales con respecto a la forma, a laprecisiondimensionalyalacabadosuperficial.Ademas,elprocesocausaendurecimiento por trabajo en frio que puede eliminarse por tratamiento termico.Los productos en tramos se entregan enderezados, aquellos de seccion transversalpequea, tambien se pueden entregar en bobinas.Productos torneados (pelados).- Barras de acero de seccion transversal circularque tienen las mismas caracteristicas especiales de forma, precision dimensionaly acabado brillante de superficie que los productos trefilados.Estos productos seobtienen por torneado y luego por enderezado y pulido.La remocion de metal portorneado se realiza de una manera tal que el producto con acabado brillante estageneralmente exento de defectos de laminacion.Productosrectificados.-Barrastrefiladasotorneadas,desecciontransversalcircular, que reciben una calidad de superficie mejorada y una precision dimensionalpor rectificado o por rectificado y pulido (productos calibrados).PRODUCTOS CONFORMADOS EN FRIOProductos que tienen diversas formas de seccion transversal, constante en todo ellargo.Estanhechosapartirdeproductosplanosrecubiertosonorecubiertos,laminados en frio o en caliente, cuyo espesor es ligeramente modificado por elproceso de conformacion en frio (ej. perfilado, trefilado, conformado en prensa,plegado)Perfiles conformados en fro.- Productos formados en frio en tramos, que tienendiversas formas de secciones abiertas o cerradas. En la practica comercial no tienenun mercado definido debido a la dificultad de laminar en frio un perfil de acero;en cambio con otros metales mas blandos, el proceso de laminado en frio si esmas factible.Efemplos.Tablestaca conformada en frio.86WWW.MetalurgiaUCN.TKPor razones tecnicas, algunas barras clasificadas como productos laminados sepuedenentregartorneadas.Estetipodeproductoseclasificacomoproductolaminado terminado y no como producto con acabado brillante.Los productos de seccion transversal cerrada, que se producen al formar tubossoldados o sin costura, o a partir de planchas o planchas soldadas a lo largo de lasorillas longitudinales, no se llaman 'perfiles cerrados conformados en frio, perose clasifican como tubos.En la terminologia siderurgica, estos tubos se llaman'perfiles huecos.PERFILES SOLDADOSProductoslargos,desecciontransversalabierta,queenlugardeobtenersedirectamente por laminacion se forman al soldar productos planos laminados.ALAMBREProducto trabajado en frio, de seccion transversal generalmente constante en todasu longitud.El trabajo en frio se realiza al trefilar alambron a traves de un dado oal pasar bajo presion entre cilindros impulsados y rebobinar el producto trefilado.La seccion transversal es normalmente circular, ovalada, rectangular, cuadrada,hexagonal, octogonal o de otra forma (con excepcion de flejes).TUBOS DE ACERO, PERFILES HUECOS Y BARRAS HUECASLostubossonproductoslargoshuecos,abiertoensusextremos,desecciontransversal o circular, los 'sin costura son elaborados a partir de un lingote ylostubossoldadosapartirdeunaplanchasoldadaalolargooenespiral.Elperfil hueco es un tubo usado con fines estructurales y la barra hueca es tubo sincostura destinado a aplicaciones mecanicas, que se distingue por su toleranciaestrecha, lo que asegura precisiones dimensionales con tolerancias de maquinadominimas.87WWW.MetalurgiaUCN.TKEl Instituto Latinoamericano del Eierro y el Acero 'ILAEA ha preparado recientementeun glosario de definiciones fundamentales de terminos siderurgicos, que indudablementeconstituyen un util y valioso aporte que incluimos a continuacion:TERMINOS SIDERURGICOSACERO Aleacion de hierro y carbono que contiene menos del 1.8 de carbono, algunasvecesconotroselementoscomocromo,vanadio,molibdeno,niquel,etc.,enproporciones menores, para dar propiedades especificas.ALAMBRE Llamase al producto terminado como resultado de trefilar el alambron.ALAMBRON Laminado en redondo de diametro superior a 6mm, que se obtiene en rollos ygeneralmente destinado a la fabricacion de alambre o para la construccion.ALEACION Combinacion de elementos en proporciones justas a fin de obtener un acero depropiedades definidas.ARRABIO Eselprodu