Antecedentes del hierro y descripción del alto horno

1. El Hierro y sus aleaciones

2. El hierro
• Su símbolo es Fe del latín fĕrrum.
• El hierro es el cuarto elemento más
abundante en la corteza terrestre
(5%) y, entre los metales, sólo el
aluminio es más abundante (8%).
• El núcleo de la Tierra está formado
principalmente por hierro (70%) y
níquel, generando al moverse un
campo magnético.
• El hierro un metal maleable, tenaz,
de color gris plateado y magnético a
temperatura ambiente .

3. Historia del hierro
• Los primeros utensilios de este metal descubiertos en
Egipto datan del año 3000 a. C.
• Entre 1600 a. C. y 1200 a. C. va aumentando su uso en
Oriente Medio, pero no sustituye al uso del bronce.
• Entre los siglos XII a. C. y X a. C. se produce una rápida
transición en Oriente Medio desde las armas de
bronce a las de hierro. A este periodo, que se produjo
en diferentes fechas según el lugar, se denomina Edad
de Hierro, sustituyendo a la Edad de Bronce.
• La sustitución del bronce por el hierro fue paulatina,
pues era difícil fabricar piezas de hierro: localizar el
mineral, luego fundirlo a temperaturas altas para
finalmente forjarlo.

4. Historia del hierro
• Hacia el 450 a. C. se desarrolló la segunda Edad de
Hierro.
• Junto con esta transición del bronce al hierro se
descubrió el proceso de carburización, consistente en
añadir carbono al hierro.
• Bajo la dinastía Han, entre el 202 a. C. y el 220 d. C.,
se creó acero al derretir hierro forjado junto con
hierro fundido, obteniendo así el mejor producto de
carbón intermedio, el acero.
• En la Edad Media, y hasta finales del siglo XIX,
muchos países europeos empleaban como método
siderúrgico la Farga catalana.

5. Historia del hierro
• Fué Benjamin Huntsman el que desarrolló
un procedimiento para fundir hierro forjado
con carbono, obteniendo de esta forma el
primer acero conocido.
• En 1856, Sir Henry Bessemer, hizo posible la
fabricación de acero en grandes cantidades,
pero su procedimiento ha caído en desuso,
porque solo podía utilizar hierro que
contuviese fósforo y azufre en pequeñas
proporciones.
• En 1857, Sir William Siemens ideó otro
procedimiento de fabricación industrial del
acero, que en la actualidad ha caído en
desuso

6. Historia del hierro
• En el siglo XVIII, en Inglaterra, comenzó a escasear
y hacerse más caro el carbón vegetal, y esto hizo
que comenzara a utilizarse coque.
• Fue utilizado por primera vez por Abraham Darby,
a principios del siglo XVIII, que construyó en un
alto horno.
• El coque se empleó como fuente de energía en la
Revolución industrial. En este periodo la demanda
de hierro fue cada vez mayor, por ejemplo para su
aplicación en ferrocarriles.
• Hacia finales del siglo XVIII y comienzos del XIX se
comenzó a emplear ampliamente el hierro como
elemento estructural

7. Historia del hierro
• Siemens había experimentado en 1878 con la
electricidad para calentar los hornos de acero,
pero fue el metalúrgico francés Paul Héroult —
coinventor del método moderno para fundir
aluminio— quien inició en 1902 la producción
comercial del acero en hornos eléctricos a arco.
• Gustave Eiffel diseñó la Torre Eiffel para la
Exposición universal de 1889 en París, en donde se
utilizaron miles de toneladas de hierro.

8. Obtención del hierro
• El hierro es el metal más usado, con el
95% en peso de la producción
mundial de metal.
• El hierro se extrae del mineral por
medio de los altos hornos.
• En estos, se reducen los óxidos de los
minerales en presencia de coque y
carbonato de calcio, CaCO3.
• Finalmente se produce la combustión
y desulfuración mediante la entrada
de aire caliente.
• Por último se separan dos fracciones:
la escoria y el arrabio

9. Obtención del hierro

10. El acero
• El acero es una aleación de hierro y
carbono, donde el carbono no
supera el 2,1% en peso de la
composición de la aleación.
• El acero alcanza normalmente
porcentajes entre el 0,2% y el 0,3%
de carbono.
• La Ingeniería Metalúrgica denomina
como acero a una familia muy
numerosa de aleaciones metálicas,
teniendo como base la aleación
hierro-carbono.

11. Características mecánicas y
tecnológicas del acero
• Su densidad media es de 7850 kg/m³.
• En función de la temperatura el acero se puede contraer, dilatar o
fundir.
• el acero presenta frecuentemente temperaturas de fusión de
alrededor de 1.375 °C
• Su punto de ebullición es de alrededor de 3.000 °C.
• Es un material tenaz, dúctil y maleable
• Permite una buena mecanización
• Tiene gran dureza
• Se puede soldar con facilidad.
• Los aceros se oxidan con suma facilidad
• Posee una alta conductividad eléctrica.
• Se utiliza para la fabricación de imanes permanentes artificiales.

12. Proceso de producción del acero
• El proceso tiene por objetivo reducir el alto contenido de
carbono introducido al fundir el arrabio y eliminar las
impurezas tales como azufre y fósforo.
• Al mismo tiempo, se agregan los elementos necesarios
para producir el tipo de acero demandado.
• Finalmente se moldea el acero en forma de lingotes o
de colada continua, dependiendo de su uso.

13. Tipos de acero
• Las fundiciones son aleaciones hierro-
carbono donde el contenido de
carbono varía entre 2,14% y 6,67%.
• Además de hierro y carbono lleva otros
elementos de aleación como silicio,
manganeso, fósforo y azufre .
• Obtienen su forma definitiva por
colada.
• Son más baratas que los aceros y de
fabricación más sencilla.
• Son aleaciones muy duras y frágiles.
• Son poco mecanizables

14. Tipos de acero
• El hierro forjado (acero dulce) es un
material de hierro que posee la
propiedad de poder ser forjado y
martillado cuando esta muy caliente (al
rojo) y que se endurece enfriándose
rápidamente.
• Se caracteriza por el bajo contenido de
carbono (entre 0,05% y 0,25%), siendo
una de las variedades, de uso comercial,
con más pureza en hierro. Es duro,
maleable y dúctil

15. Tipos de acero
• El acero inoxidable es una aleación
de hierro con un mínimo de 10% de
cromo contenido en masa.
• El acero inoxidable es resistente a la
corrosión, dado que el wolframio y
otros aleantes reaccionan con el
oxigeno formando una capa
pasivadora.
• Algunos tipos de acero inoxidable
contienen además otros elementos
aleantes; los principales son el níquel
y el molibdeno.

16. Tipos de acero
• El acero microaleado es un tipo de
aleación metálica que provee mejores
propiedades mecánicas o mejor resistencia
a la corrosión que los acero. Los aceros
microaleados son fabricados para cumplir
con propiedades mecánicas específicas.
• Tienen un contenido de carbono entre
0,05% y 0,25%.
• Otros elementos de aleación incluyen
hasta un 2,0% de Manganeso y pequeñas
cantidades de Cobre, Níquel, Niobio,
Nitrógeno, Vanadio, Cromo, Molibdeno,
Titanio, Calcio, tierras raras, o Zirconio.

17. Tipos de acero
• Los aceros rápidos, de alta velocidad , son
aleaciones que soportan esfuerzos grandes y
altas temperaturas exigidas en el área de
trabajo
• Tienen como aleantes al molibdeno y
tungsteno (también puede tener vanadio y
cromo),
• Tienen buena resistencia a la temperatura y
al desgaste.
• Generalmente son usados en brocas y
fresolines, machos, para realizar procesos de
mecanizado con máquinas herramientas.

18. Aplicaciones del acero
• El acero está presente de forma
abrumadora en nuestra vida cotidiana.
• Está en forma de herramientas, utensilios,
equipos mecánicos y formando parte de
electrodomésticos.
• También es parte de las estructuras de las
viviendas que habitamos y en la gran
mayoría de los edificios modernos.
• Uno de los grandes consumidores del acero
son los grandes astilleros constructores de
barcos, especialmente petroleros, y
gasistas u otros buques cisternas.

19. Reciclaje del acero
• Todos los metales, y el acero entre ellos,
pueden ser reciclados una vez que su uso
inicial ha llegado a su fin.
• De esta manera todas las máquinas,
estructuras, barcos, automóviles, trenes, etc.,
se desguazan al final de su vida útil y se
compactan, para convertirse en chatarra.
• Se envían nuevamente a las acerías, donde se
consiguen de nuevo nuevos productos
siderúrgicos.
• Se estima que la chatarra reciclada cubre el
40% de las necesidades mundiales de acero
(cifra de 2006).
• Generalmente los metales reciclados se
funden en hornos de arco eléctrico