Los metales

1.-¿De qué minerales se extrae el hierro?

Industrialmente se extrae de los minerales de hierro entre los que destacan el oligisto (hasta un 65% de hierro), la magnetita (hasta un 70% de hierro), la siderita (hasta un 40% de hierro) y la pirita (hasta un 46% de hierro).

2.-¿De dónde se extrae el mineral de hierro? ¿Cuáles son las minas más importantes del mundo? Nombra al menos tres minas y dí en que país se encuentra.

El hierro se extrae de la minas.

Los Colorados Minas El Romeral   Mina El Algarrobo

3.-Diferencia entre fundición y aleación de acero.

Según sea el contenido en carbono, las aleaciones del hierro se denominan fundiciones y aceros.

En las fundiciones, el contenido de carbono es alto (entre el 1,76% y el 6,67%). Se utiliza, en estado fundido, para fabricar por moldeo.

En los aceros, el contenido de carbono es bajo (entre el 0,1% y el 1,76%). Dependiendo de su composición, distinguimos los aceros no aliados, los de baja aleación y los de alta aleación.

Es un material de gran aplicación en la industria.

4.-Escribe el proceso que se desarrolla en cada fase de la producción del acero: reducción del mineral u obtención del arrabio, refinado del arrabio o fabricación del acero, y laminación o colada del acero. Fotos de cada fase.

 

 


La reducción del mineral para obtener arrabio, se realiza en los Altos Hornos. Por el tragante (parte superior del horno) se cargan por capas los minerales de hierro, la caliza y el coque.

La inyección de aire precalentado a 1.000 ºC, aproximadamente, facilita la combustión del coque, generando elevadas temperaturas y gases reductores que actúan sobre el mineral y la caliza, transformándolos en arrabio (hierro líquido) y en escoria, respectivamente.

La colada, que consiste en extraer estos elementos acumulados en el crisol (parte inferior de los altos hornos), se efectúa aproximadamente cada dos horas. El arrabio es recibido en carros torpedo para ser transportado a la Acería de Convertidores al Oxígeno; la escoria, separada del arrabio por su menor densidad, se hace fluir hacia un foso donde es "apagada" y granulada por un chorro de agua.

En el alto horno, el oxígeno fue removido del mineral por la acción del CO (monóxido de carbono) gaseoso, el cual se combinó con los átomos de oxígeno en el mineral para terminar como CO2 gaseoso (dióxido de carbono). Ahora, el oxígeno se empleará para remover el exceso de carbono del arrabio. A alta temperatura, los átomos de carbono (C) disueltos en el hierro fundido se combinan con el oxígeno para producir monóxido de carbono gaseoso y de este modo remover el carbono mediante el proceso de oxidación.

Colada Continua de Planchones

El acero líquido de la cuchara es vaciado a una artesa que se comunica por el fondo con un molde en constante movimiento que es enfriado por agua; en el se inicia el proceso de solidificación del acero que se completa a lo largo del trayecto por el interior de la máquina.

El planchón que se produce es una cinta continua con un espesor de 156 mm., un ancho que varía entre 800 y 1.050 mm. y que a la salida se va cortando a los largos requeridos.

Colada Continua de palanquillas

La máquina de colada continua de palanquillas, cuenta con 5 líneas conformadas por tubos de cobre de sección cuadrada con refrigeración interna por agua, con sistema de enfriamiento controlado a lo largo de la hebra y un agitador electromagnético al final de la hebra para prevenir segregación en aceros alto carbono.

Una vez que se ha formado una piel suficientemente gruesa dentro del molde, la hebra inicia su recorrido curvo dentro de la máquina, sometida a la acción de rociadores de agua controlados en función de la velocidad de la máquina.

Al término de esta zona la hebra es enderezada mediante rodillos y cortada a la dimensión especificada por sopletes de oxígeno-propano para terminar siendo estampada con un número identificador.

La palanquilla terminada de 150 x 150 mm. de sección y 6,70 metros de largo, es trasladada mediante mesas de empuje, mesas de rodillos y una mesa galopante hasta la zona de despacho desde donde es cargada mediante una grúa dotada de electroimanes a carros de ferrocarril o camiones según su destino final.

5.- ¿Que materiales básicos se emplean en el primer proceso que realiza para obtener el acero?

Los minerales básicos que se utilizan para la obtención de acero son: mineral de hierrro, carbones metalúrgicos y caliza.

Carbones Metalúrgicos: Que se convierte en Coque, se importa desde países como Australia, Canadá y Estados Unidos.

Mineral de Hierro: Pellets desde Huasco y Los Colorados (III Región) y Granzas producidos en Mina El Romeral (IV Región)

Caliza: Esta materia prima se extrae desde Isla Guarello, cuya planta de procesamiento tiene una capacidad de producción de 650.000 ton/año, de las cuales 320.000 se venden a terceros y 330.000 son para el proceso de CSH.

6.-¿Qué es el arrabio y qué es la escoria?

El arrabio es el hierro liquido que se obtiene de la mezcla de mineral de hierro, coque y caliza sometido a una inyección de aire precalentado a 1000ºC en las toberas, para quemar el coque y la escoria son las impurezas más las calizas obtenidas en este proceso, en el alto horno.

7.-¿Qué es un alto horno?

El alto horno es una planta química que reduce continuamente el hierro de mineral mediante un proceso.




La reducción del mineral para obtener arrabio, se realiza en los Altos Hornos. Por el tragante (parte superior del horno) se cargan por capas los minerales de hierro, la caliza y el coque. La inyección de aire precalentado a 1.000 ºC, aproximadamente, facilita la combustión del coque, generando elevadas temperaturas y gases reductores que actúan sobre el mineral y la caliza, transformándolos en arrabio (hierro líquido) y en escoria, respectivamente.

La colada, que consiste en extraer estos elementos acumulados en el crisol (parte inferior de los altos hornos), se efectúa aproximadamente cada dos horas. El arrabio es recibido en carros torpedo para ser transportado a la Acería de Convertidores al Oxígeno; la escoria, separada del arrabio por su menor densidad, se hace fluir hacia un foso donde es "apagada" y granulada por un chorro de agua.

8.- ¿ Qué es una fabrica de siderurgia o acería?

Siderúrgica es una "planta integrada", esto quiere decir que fabrica acero laminado a partir de minerales de hierro, para su utilización directa o para transformaciones posteriores.

9.- Clasificación de los aceros, diferencia entre ellos, y nombra al menos cuatro aplicaciones de cada.

Los diferentes tipos de acero se clasifican de acuerdo a los elementos de aleación que producen distintos efectos en el Acero :

ACEROS AL CARBONO

Más del 90% de todos los aceros son aceros al carbono. Estos aceros contienen diversas cantidades de carbono y menos del 1,65% de manganeso, el 0,60% de silicio y el 0,60% de cobre. Entre los productos fabricados con aceros al carbono figuran máquinas, carrocerías de automóvil, la mayor parte de las estructuras de construcción de acero, cascos de buques, somieres y horquillas.

ACEROS ALEADOS

Estos aceros contienen un proporción determinada de vanadio, molibdeno y otros elementos, además de cantidades mayores de manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono normales. Estos aceros de aleación se pueden subclasificar en :

Estructurales

Son aquellos aceros que se emplean para diversas partes de máquinas, tales como engranajes, ejes y palancas. Además se utilizan en las estructuras de edificios, construcción de chasis de automóviles, puentes, barcos y semejantes. El contenido de la aleación varía desde 0,25% a un 6%.

Para Herramientas

Aceros de alta calidad que se emplean en herramientas para cortar y modelar metales y no-metales. Por lo tanto, son materiales empleados para cortar y construir herramientas tales como taladros, escariadores, fresas, terrajas y machos de roscar.

Especiales

Los Aceros de Aleación especiales son los aceros inoxidables y aquellos con un contenido de cromo generalmente superior al 12%. Estos aceros de gran dureza y alta resistencia a las altas temperaturas y a la corrosión, se emplean en turbinas de vapor, engranajes, ejes y rodamientos.

ACEROS DE BAJA ALEACION ULTRARRESISTENTES

Esta familia es la más reciente de las cuatro grandes clases de acero. Los aceros de baja aleación son más baratos que los aceros aleados convencionales ya que contienen cantidades menores de los costosos elementos de aleación. Sin embargo, reciben un tratamiento especial que les da una resistencia mucho mayor que la del acero al carbono. Por ejemplo, los vagones de mercancías fabricados con aceros de baja aleación pueden transportar cargas más grandes porque sus paredes son más delgadas que lo que sería necesario en caso de emplear acero al carbono. Además, como los vagones de acero de baja aleación pesan menos, las cargas pueden ser más pesadas. En la actualidad se construyen muchos edificios con estructuras de aceros de baja aleación. Las vigas pueden ser más delgadas sin disminuir su resistencia, logrando un mayor espacio interior en los edificios.


ACEROS INOXIDABLES

Los aceros inoxidables contienen cromo, níquel y otros elementos de aleación, que los mantienen brillantes y resistentes a la herrumbre y oxidación a pesar de la acción de la humedad o de ácidos y gases corrosivos. Algunos aceros inoxidables son muy duros; otros son muy resistentes y mantienen esa resistencia durante largos periodos a temperaturas extremas. Debido a sus superficies brillantes, en arquitectura se emplean muchas veces con fines decorativos. El acero inoxidable se utiliza para las tuberías y tanques de refinerías de petróleo o plantas químicas, para los fuselajes de los aviones o para cápsulas espaciales. También se usa para fabricar instrumentos y equipos quirúrgicos, o para fijar o sustituir huesos rotos, ya que resiste a la acción de los fluidos corporales. En cocinas y zonas de preparación de alimentos los utensilios son a menudo de acero inoxidable, ya que no oscurece los alimentos y pueden limpiarse con facilidad.

10.-¿Qué es la hojalata y el acero galvanizado?

La hojalata es acero recubierto de estaño. Se usa, sobre todo, para fabricar latas de conserva.

El acero galvanizado se consigue sumergiendo las piezas en un baño de zinc fundido. Se utiliza para proteger elementos que han de estar en la intemperie, como farolas y semáforos, protectores de curvas, etc.

11.-Nombra al menos cuatro metales no férricos, y sus principales aplicaciones.

En el grupo de los metales no férricos podemos distinguir entre otros el aluminio, el cobre, la plata y el oro:

El aluminio presenta un aspecto blanco y brillante al corte.

El cobre es un metal de color rojizo característico y brillo metálico.

La plata y el oro son los denominados metales preciosos por su excelente aspecto.

12.- ¿ Qué es una aleación? Nombra que metales se mezclan en las siguientes aleaciones y cuales son sus aplicaciones: Bronce, latón, duraluminio, alnico, soldadura blanda, nicrom y constatán, aleaciones ultraligeras, widia.

Con el fin de mejorar las propiedades físicas y mecánicas de los metales en estado puro, se suelen mezclar entre si para producir aleaciones.

-Bronce: En esta aleación se mezclan el cobre y el estaño.

-Latón: En esta aleación se mezclan el cobre y el zinc.

-Duraluminio: En esta aleación se mezclan el aluminio y el cobre.

-Alnico: En esta aleación se mezclan aluminio, níquel y cobalto.

-Soldadura blanda: En esta aleación se mezclan el estaño y el plomo.

-Nicrom y constatán: En esta aleación se mezclan el níquel y el cromo, con algo de manganeso.

-Aleaciones ultraligeras: En estas aleaciones se mezclan magnesio con otros metales (aluminio, ect.).

-Widia: En esta aleación se mezclan wolframio y carbono.

13.- Indica que tipo de aleación utilizarías para fabricar cada uno de los objetos que se indican: El piñón de una bicicleta, el marco de una ventana, una campana, los asientos de una avión, la resistencia de una estufa eléctrica, un formón, una bandeja, un rodamiento.

-Piñón de una bicicleta: Aleaciones ultra ligeras.

-Marco de una ventana: Una aleación de duraluminio.

-Campana: Una aleación de bronce.

-Asientos de una avión: Una aleación ultraligera.

-Resistencia de una estufa eléctrica: Una aleación de nicrom y constatán.

-Un formón: Una aleación de widia.

-Una bandeja: Una aleación de bronce.

-Un rodamiento: Un acero de baja aleación.

14.-¿ Cuáles son las propiedades físicas de los metales? Explícalas.

15.-¿Cuáles son las propiedades mecánicas de los metales? Explícalas.