PROCESO SIDERURGICO DEL ACERO

Consiste en la metalurgia de las aleaciones de hierro (Fe) y el carbono (C), los cuales son fundamentales y se obtienen de los procesos de reducción que consisten en el procesos por el cual el material pasa por el alto horno, oxidación y desoxidación comprenden la acería.

Se denomina de esta manera al proceso de varios pasos en los cuales se obtendrá un resultado desde una materia prima como el mineral de hierro y el carbón de coque, hasta un producto final como el acero.

El acero es una aleación en donde intervienen componentes fundamentales como:

 HIERRO (Fe) ; CARBONO (C)

Aquí veremos una serie de imágenes en las cuales especificaran el proceso por el cual se obtiene el acero:

• El mineral de hierro se extrae de  unos yacimientos montañosos, los cuales están compuestos en su mayor parte de la mena. Los cuales son obtenidos por medio de explosivos en la montaña a si extrayendo grandes cantidades del mineral de hierro, el cual es recogido por grandes volquetas y a si son llevadas a su siguiente proceso.
• El carbón coque es liviano y poroso y tiene gran concentración de carbono, el cual es obtenido de las plantas de coquización, en las cuales es seleccionado  el carbono cuidadosamente para obtener las mejores propiedades químicas y granulométricas que cumplan con los requisitos de uso en la industria. La coquización consiste en calentar el mineral durante 16 horas para que separe sus componentes volátiles y alquitrán.
  

MINERALES DE HIERRO

Cuando se obtienen un mineral fino que cumplan con ciertas especificaciones como un granulado menor de 10 mm, por consiguiente le material es llevado a la explotación minera donde se fabrican los “pellets” o “pelets” que poseen forma de pelotas con mineral de hierro concentrado y aglomerado. Esta forma que toma el mineral se usa para facilitar el transporte de este. Esta consiste en una forma de emplear el mineral de hierro y existe otra llamada “sinter”, el cual es fabricado en una fábrica siderúrgica para el aprovechamiento de los finos los cuales son generados en el proceso siderúrgico  el cual tiene concentraciones de minerales de hierro, coque y fundente, como también la cascarilla que se genera en el proceso de de laminación en caliente.

También en la siderurgia existen diferentes procesos de reducción de mineral  como:

El alto horno consiste en la transformación de mineral (Fe) en hierro de primera fusión (arrabio) la cual es una fundición con contenidos de carbono del 3% al 4% e impurezas.

RESULTADO FINAL

Después de una serie de pasos y tratamientos a el mineral de hierro el cual también es combinado (aleación) las cuales brindan a el acero unas propiedades físicas específicas, después de que el acero pasa por el alto horno y está ya fundido pasa por diferentes moldeos los cuales hacen que el material sea manejado a cierta temperatura para que de esta manera mantenga su forma y sea maleable.

El acero puede ser obtenido en tiras delgadas o cables de grandes magnitudes, también puede ser obtenido en formas de vigas o rectangulares en diferentes dimensiones y por ultimo existe otra forma de obtención del acero el cual consiste en tenerlo en láminas. Cada uno de esas obtenciones tienes variados usos y aplicaciones en la industria.

“UN TITIANIO MAS BARATO Y VERDE PODRIA REVOLUCIONAR EL TRANSPORTE AEREO Y TERRESTRE”

La industria aérea sabemos que se está viendo afectada por los precios volátiles del combustible, por  esto, es muy importante que la tecnología en los materiales que componen las aeronaves sea innovadora y den un rendimiento mayor a estas, para que de esta forma las empresas puedan economizar costos y reducir las emisiones de carbono, por consiguiente a estos problemas se está fomentando el uso del titanio en aviones y automóviles ya que es un material más ligero que entrega una alta resistencia a la corrosión y es ideal para algunas partes del motor, por ejemplo las aspas del ventilador. El titanio también está siendo implementado de forma estructural en las aeronaves que están utilizando materiales compuestos, ya que el aluminio es incompatible  con los compuestos del carbono.

Sabemos que el titanio es un material el cual hoy en día está siendo más utilizado en la industria aérea, ya que, con este material se busca reducir el peso y el consumo de combustible en las aeronaves, pero existen diferentes problemas que genera la producción del titanio que hacen que el materia sea más caro y de esta misma manera más difícil de producir.

La manera convencional de hacer titanio, conocida como el proceso de Kroll, el cual consiste de varios pasos que requieren de grandes cantidades de energía lo que quiere decir que se necesitan temperaturas muy altas. el nuevo procesos desarrollado por SRI international, el cual requiere menos pasos, utiliza menos energía y produce a el titanio como un polvo el cual puede ser comprimido o presionado a una forma que consiste casi en un producto final, por consiguiente este método hace que se utilice menos maquinaria.

Este proceso tiene como finalidad mediante arcos de plasma hacer que las reacciones entre las moléculas de hidrogeno y cloruro de titanio sean muchos más fáciles, es decir, un arco produce una grieta en el hidrogeno, lo que produce hidrogeno atómico el cual puede reaccionar más fácilmente, donde las reacciones producen vapor de titanio que se solidifica y forma polvo de titanio rápidamente.

Tomado de à MIT technology review

http://www.technologyreview.es/materiales/47053/un-titanio-mas-barato-y-verde-podria-revolucionar/

“UN MODELO MATEMATICO PARA PREDECIR EL COMPORTAMIENTO DE LA MADERA”

La utilización de la madera ha cambiado de forma considerable en el transcurso del tiempo, es por esto que es importante entender y conocer sus propiedades con el fin de predecir el comportamiento de las estructuras de madera que están sometidas a dichas cargas y a si comprender sus efectos sobre las distintas escalas del material.

En la división de ingeniería en obras civiles, el Doctor Erick Saavedra, quien planteo y desarrollo este modelo numérico que tiene como finalidad efectuar predicciones certeras sobre la respuesta de elementos estructurales en edificios y puentes de madera sometidos a sismos, vientos, tráfico o sobrecargas de uso. De esta forma Saavedra utiliza el análisis multi-escala para separar la estructura del material en diferente sub-escalas, tomado desde la información que está a nivel macro, hasta llegar a una escala inferior que permita el estudio de una fibra. Este análisis puede ser aplicado en diferentes casos como por ejemplo, un análisis multi-escala para cuantificar la influencia que hacen la cantidad de celulosa en la madera, lo cual entrega una información relevante sobre la estabilidad estructural, la rigidez, la flexibilidad y ductilidad del material.

“Una de las características más importantes de la madera es su naturaleza jerárquica, distribuida a través de numerosas escalas de material. Cada una de estas escalas queda representada por una microestructura, cuyo estudio permite realizar predicciones más confiables a nivel estructural, como también desarrollar nuevos y más avanzados materiales en ingeniería. Entonces, si se induce una perturbación en el contenido de celulosa, eso inmediatamente tiene un impacto sobre la rigidez y resistencia de la fibra de madera y esta porción representativa de material que es muy pequeña puede llegar a tener un gran impacto sobre el comportamiento estructural de vigas, losas y muros. Entonces, al conocer qué pasa con estas alteraciones a nivel micro, también puedo conocer su impacto a nivel macro", aporta el Doctor Erick Saavedra en la investigación sobre su modelo matemático.

TOMADO DE à http://noticiasdelaciencia.com/not/16835/un-modelo-matematico-para-predecir-el-comportamiento-de-la-madera/

“MATERIAL AUTOREPARABLE Y CAPAZ DE RECORDAR SU FORMA”

Ingenieros y químicos de la universidad de alicante han hecho posible que un material polímero obtenga las propiedades de auto-reparación, lo cual es una innovación a nivel mundial, pues este material que posee dichas características de recuperación de su forma, entregar interesantísimas aplicaciones en la medicina, automoción, la industria espacial, la arquitectura etc.

Este gran hallazgo que fue realizado por el equipo de adhesión y adhesivos de la universidad, el cual consiste en un material polimérico que es flexible y transparente, que posee la propiedad de reparase por sí mismo y de esta manera soldarse cuando es sometido a cualquier clase de corte.

Los ingenieros han hecho posible que este material mantenga dicha propiedad de auto reparación incluso cuando el material esta en diverso ambientes, ya sea agua o cualquier tipo de fluido. También posee memoria de forma, lo que quiere decir que cuando el material es deformado o se cambia su forma inicial este tiene la capacidad de volverse a formar con su forma original en un lapso muy corto de tiempo.

Esta gran innovación en materiales como los polímeros da una gran brecha a la nueva generación de tecnología de materiales, que da un gran paso a generar importantes materias primas para la aplicación en las diferentes ciencias del mundo.

En el siguiente link podemos observar como el material cumple con las diferentes características mencionadas.

https://m.youtube.com/watch?v=GyTVcx1ND70&ebc=ANyPxKoLRfvGy44KzvHhSOgoe7IKTE60UWdqSk4ORjSJpEJUrQFroKPvzZqBVr1sg4Dw5XIbVz-WyHe3Clmc81imhJsJQPc7vw

TOMADO DEà http://blog.is-arquitectura.es/2015/10/07/material-autorreparable-y-capaz-de-recordar-su-forma/

“LOS MATERIALES METAMORFICOS PUEDEN AHORRAR COMBUSTIBLE”

Los materiales que poseen las características de cambiar su forma no son algo nuevo, ya que décadas atrás contábamos con materiales que actuaban como sacacorchos, unos se curvan y se contraen lo cual es una reacción provocada por el calor y otros estímulos. Toda esta variedad de materiales que pueden cambiar su forma los podemos encontrar en coches, aviones, robots e implantes médicos. Sin embargo en la industria aeronáutica esto se ve limitado ya que las condiciones a las que una aeronave se ve sometida son de extremados cambios de temperatura y no pueden soportar estas diferentes condiciones de ambiente.

Empresas como Airbus e investigadores del MIT, están desarrollando materiales que sean capaces de cambiar de forma a medida que están sometidos a diferentes ambiente o condiciones, los cuales, son de gran avance para el estudio de la fabricación de nuevos aviones que ahorren combustible, que sean más sencillos y ligeros. Los materiales que están hechos de compuestos de carbono que cambian su forma en respuesta al calor, la presión del aire u otros factores a los cuales puede verse expuestos estos materiales. Esta investigación da campo para el desarrollo de partes de los aviones que pueden reemplazar a los actuadores hidráulicos, motores y bisagras de más complejidad, una de las principales aplicaciones pensada para este material es la válvula de admisión de aire del motor a reacción, la cual necesita estar en función de los cambios de altitud del avión.

El enfoque que tiene el MIT con este material tiene una serie de ventajas, en las cuales una de las que más adquiere importancia es que en los materiales que poseen la capacidad de cambia su forma frente a un estímulo no están hechos en su mayoría por compuestos de carbono, que por el contrario en un avión estos materiales son mucho más comunes por su peso ligero y alta resistencia. Los expertos de MIT aseguran que aunque ya existan materiales que responden a estímulos específicos como el calor, aseguran que el nuevo enfoque de los compuestos de carbono pueden ser combinados por una variedad de materiales que cambian de forma y responden a las diferentes condiciones ambientales, lo que hace posible elegir una variable que desencadena este fenómeno en los materiales para que de este modo pueda ser controlado la manera en la cual se active estas características en condiciones inadecuadas.

TOMADO DE à . http://www.technologyreview.es/materiales/46266/los-materiales-metamorficos-pueden-ahorrar/

“DESIGN OF CONDUCTIVE FIBERS WICH INCREASE 15 TIMES ITS NORMAL LENGTH”

It has been complicated to have exact knowledge on how there might be used conductive fibers that possess a performance to a high level of stretching, up to 15 times his length normal.se have obtained big advances in the recent years receive new electronic devices that could double, flexionarse and to stretch.

East new investigation makes way to new applications in the robotics, use of exoesqueletos, new textiles between others. To be able to create these new fibers they were wrapped in a core of rubber by sheets of nanotubo of coal, which they are relatively cheap and easy to make, and the fibers stretched up to 15 times his length, consequently on having stopped stretching the fibers the individual nanotubos double like acordeones, on having returned to stretch, the sheets double in a different way to deliver a shrug of the circumference of the core of rubber while the fibers were lengthened.

A potential application of the fibers would be arranged to the design of cables superelastic loaders for the consumption of the electronics, which wants to be obtained is to introduce a new elastic material that could expire with several electrical functions.

TOMADO DE à http://www.technologyreview.es/materiales/47848/disenan-unas-fibras-conductoras-que-aumentan-15/

Mechanical Properties Evaluation of the Carbon Fibre Reinforced Aluminium Sandwich Composites

The composite materials are used in many engineering applications due to their excellent properties. The sandwich composite materials replace the metals owing to their excellent strength with low weight. Many of the literature deals with the combination of steel or aluminium reinforced with the glass fiber reinforced composites materials. The carbon fiber finds application in aerospace and related fields. The cost of fabrication is reduced by using sandwich structures. The aluminium is sandwiched between the carbon layers formed as fiber metal laminates (FML), and it has excellent qualities such as overall reduced weight, corrosion resistance and environment friendly .

In the present investigation explained on this article, carbon fiber reinforced aluminium composite materials are fabricated and their mechanical properties are evaluated. The fracture surfaces of the materials are evaluated by using scanning electron microscope (SEM).

The properties are evaluated by the following experiment, tensile test, flexural test and impact test, which ones they conclude:

-      The tensile strength, flexural strength and the impact strength are observed for 3 different specimen. The tensile strength increases up to certain limit, and then falls due to the variation of metal-fiber laminate.

-      The flexural strength also shows the same trend due to two different materials such as fiber and aluminium.

-      The fractured surface of the tensile, flexural and impact specimen are analyzed by using scanning electron microscopy (SEM).

-      The SEM micrographs indicate debonding, fuzziness, fiber fracture and pit formation due to the application of load.

Mechanical Properties Evaluation of the Carbon Fibre Reinforced Aluminium Sandwich Composites

Uthirapathy Tamilarasan ^{a   b   *}  , Loganathan Karunamoorthy ^b   , Kayaroganam Palanikumar ^c  

^aDepartment of Production Engineering, Sri Sairam Engineering College, Chennai-44, Tamil Nadu, India

^bDepartment of Mechanical Engineering, Anna University, Chennai-25, Tamil Nadu, India

^cDepartment of Mechanical Engineering, Sri Sai Ram Institute of Technology, Chennai-44, Tamil Nadu, India

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1516-14392015000501029&lng=es&nrm=iso

CORROSIÓN POR CORRIENTES PARÁSITAS DE UN TANQUE DE LIMPIEZA ELECTROLÍTICA

La limpieza electrolítica es un proceso comúnmente utilizado en la industria siderúrgica para la remoción de contaminantes en superficies de bandas metálicas, el cual se realiza en dos etapas, en la primera etapa de pre-limpieza, la banda de acero es sumergida en una solución alcalina y en la segunda se realiza la limpieza electrolítica, Este proceso se lleva a cabo en el tanque de limpieza electrolítica el cual cuenta con 8 pares de electrodos (parrillas) sumergidos en la misma solución limpiadora de la etapa inicial y entre los cuales se hace pasar la banda. Las parrillas se encuentran empalmadas a cuatro rectificadores que suministran la corriente (6000A cada uno) a través de un voltaje de corriente continua (30V).

Primero se realizó un estudio del sistema tanque-solución, tomando muestras representativas del metal de construcción de los tanques, donde se hallaron composiciones químicas, se determinó el pH, se midió el espesor de las paredes del tanque, seguido de mediciones electroquímicas.

Finalmente se encontró que la alta conductividad eléctrica que posee la solución de limpieza empleada, permite la inducción de corrientes parásitas en las paredes del tanque de limpieza, lo cual acelera el proceso de corrosión cuando el proceso es llevado a cabo en polaridad catódica.

CORROSIÓN POR CORRIENTES PARÁSITAS DE UN TANQUE DE LIMPIEZA ELECTROLÍTICA

Denise C. Zujur*, Adalberto Rosales Departamento de Ciencia de los Materiales, Universidad Simón Bolívar. Caracas, Venezuela 

* e-mail: dzujur@gmail.com

file:///C:/Users/PERSONAL/Desktop/342-1338-1-SM.pdf

Ficha técnica AISI-SAE 4140

ACERO AISI-SAE 4140 (UNS G41400)

1. Descripción: es un acero medio carbono aleado con cromo y molibdeno de alta templabilidad y buena resistencia a la fatiga, abrasión e impacto. Este acero puede ser nitrurado para darle mayor resistencia a la abrasión. es susceptible al endurecimiento por tratamiento térmico

2. Normas involucradas: ASTM 322

3. Propiedades mecánicas: 

Dureza 275 - 320 HB (29-34 HRc)

Esfuerzo a la fluencia: 260 MPa (100 KSI)

Esfuerzo máximo: 900-1050 MPA (130-152 KSI)

Elongación mínima 12%

Reducción de ara minima 50%

4. Propiedades físicas: Densidad 7.85g/cm^3 (0.284 Lb/in^3)

5. Propiedades químicas: 

038 - 0.43% C 

0.75-1.00% Mn

0.80-1.10% Cr 

0.15-0.25% Mo

0.15-0.35% Si

0.04% P max 

0.05%S max 

5. Usos: se usa para piñones pequeños, tijeras, tornillo de alta resistencia, espárragos, guías, seguidores de leva, ejes reductores, cinceles.

6. Tratamientos térmicos: se austeniza a temperatura entre 830-850ºC y se da temple en aceite. El revenido se da por dos horas a 200ºC para obtener dureza de 57 HRc y si se da a 315ºC la dureza sera de 50 HCr. Para recocido se calienta entre 680-720ºC con dos horas de mantenimiento, luego se enfría a 15ºC por hora hasta 600ºC y se termina enfriando al aire tranquilo. Para el alivio de tensiones se calienta entre 450-650ºC y se mantiene entre 1/2 y 2 horas. Se enfría en el horno hasta 450ºC y luego se deja enfriar al aire tranquilo.

Nota:  los valores expresados en las propiedades mecánicas y físicas corresponden a los valores promedio que se espera cumple el material. Tales valores son para orientar a aquella persona que debe diseñar o construir algún componente o estructura pero en ningún momento se deben considerar con valores estrictamente exactos o para su uso en el diseño. 


Tomado de http://www.sumiteccr.com/Aplicaciones/Articulos/pdfs/AISI%204140.pdf 
Fecha de visita : 01/noviembre/2015