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La era de los metales, Acero de Damasco

El hierro esponja son pellets de hierro con cierta cantidad de aire, que se vuelve más manejable y transportable en comparación a lingotes sólidos. Es la materia prima para formar piezas de hierro. Una vez creado el hierro esponja se martilleaba para eliminar las impurezas, una vez purificado se metía en un crisol con polvo de carbón de leña. El crisol se volvía a poner en el horno y se elevaba la temperatura a unos 1200 grados centígrados. Así se formaba el wootz.

Pero, ¿Porque funcionaba tan bien el acero de Damasco y los europeos fracasaron en el uso del wootz? La clave esta en la forja, que es el manejo del acero a base de calor y golpes. Los herreros sirios utilizaban el wootz y forjaban sus aceros a temperaturas de aproximadamente 700 grados centígrados. A esta temperatura este tipo de aleación se vuelve extraordinariamente dúctil, una súper elasticidad para deformarse sin romperse, esta capacidad la aprovechaban para formas sus espadas y utensilios. Los europeos en cambio trataban de manejar el wootz a 1200 grados, a esta temperatura, que era a la que forjaban sus espadas, el wootz se volvía quebradizo y se desintegraba al primer golpe.

Este tipo de espadas de aleación se convirtieron en leyenda, a pesar de que a ciencia cierta, hoy en día no estamos absolutamente seguros de cómo se forjaban. Eran de calidad tan impresionante, que en enfrentamientos con otras civilizaciones como las europeas o mongolas, las espadas de acero de Damasco cortaban y rompían a sus contrapartes. Esto propició que durante la edad media estas piezas de acero se cotizaran altamente entre los nobles europeos y generales de la zona generando historias que se convertirían en la leyenda del acero de Damasco.

imágenes: armasblancas.com.ar pictures2.todocoleccion.net

El horno electrico Pt.2

Así como el alto horno, el horno eléctrico se fabrica con ladrillos refractarios cubiertos de una  cubierta metálica, los ladrillos refractarios tienen que ser capaces de soportar temperaturas de hasta tres mil grados centígrados, que son las que se logran alcanzar dentro del horno, más grandes que las que se experimentan en el alto horno. Con este enorme rango de temperaturas el horno eléctrico es particularmente bueno para fundir otros materiales además del acero como el wolframio, molibdeno, tantalio, etc.

La capacidad del horno es de aproximadamente cincuenta toneladas y es capaz de derretirlas todas en menos de una hora. El procedimiento del horno eléctrico empieza desde la selección del material, ya que se trata siempre de colocar los materiales más duros en la parte más baja de la cuba y los más ligeros y suaves en la parte de arriba. Una vez lleno, se agregan los fundentes y cualquier tipo de aditivo que se vaya a utilizar. Una vez listo el material a fundir se acercan los tres electrodos que hacen corto y salta el arco eléctrico que empieza a fundir.

Aquí es donde sirve que se hayan colocado primero los materiales ligeros ya que es más fácil que los funda y los penetre los electrodos así pueden ir bajando encontrando menos resistencia que si los materiales no se hubieran organizado.

El siguiente proceso consiste en la inyección de oxígeno, que así como en el alto horno sirve para reducir la mezcla y librarse de ciertos materiales que no se desean, como silicio, azufre, etc.

fuentes: youtube.com

imágenes:  empresaeficiente.com mage.made-in-china.com

 

Creación del Acero

El Acero, una aleación de hierro y carbón que sirve para hacer rascacielos, puentes o incluso navajas para afeitar es sin duda la columna vertebral de la industria, gracias a su increíble resistencia, maleabilidad y dureza.

Para producir acero se requiere hierro, que normalmente se extrae de una mina, pero también se puede obtener al reciclar el hierro que se recoge de chatarra de autos o latas de desecho. En las plantas de reciclaje se utilizan electroimanes, que pueden cargar hasta cinco toneladas de peso para transportar todos estos pedazos a la planta fundidora. De ahí la chatarra se coloca en cestos de metal que pueden llegar a cargar hasta sesenta toneladas, para transportarlos a hornos siderurgicos especiales. Estos hornos pueden ser de gas o eléctricos y llegan a temperaturas de hasta 1600 grados centígrados. Aquí es donde se vacían los cestos llenos de chatarra que se fundirán en unos sesenta minutos, una vez licuado el metal se recogen muestras que serán analizadas para calcular las impurezas y los posibles tratamientos que se le deban hacer.

A la mezcla ya derretida se le coloca un tubo que le inyecta oxígeno, para homogeneizar el hierro y liberar carbono, así como se hacía en el alto horno, además de que también acelera el proceso. El acero fundido se transporta en unos cucharones que pueden llegar a pesar más de sesenta toneladas y con una capacidad de más de cien toneladas de hierro, estos cucharones lo transportaran con el uso de grúas aéreas a otra zona donde serán tratados.

Imágenes: upload.wikimedia.org nostalgica.cl

El Alto Horno Pt.2

En la parte intermedia, con la ayuda de toberas se inyecta el aire enriquecido con oxígeno, lo que eleva la temperatura a unos dos mil grados centígrados, cuando el oxígeno entra en contacto con el carbón de coque produce monóxido de carbono que al ascender por el horno arranca oxígeno al hierro y se convierte en dióxido de carbono, en un proceso químico que se conoce como reducción.

El aire enriquecido con oxígeno eleva la temperatura a unos dos mil grados centígrados. Alrededor de un cincuenta por ciento del monóxido de carbono se recupera del horno y se utiliza en otros procesos como combustible. Las temperaturas alcanzadas en el etalage permite que se produzca la reducción del óxido de manganeso, se elimina el azufre y se funda el mineral de hierro. Una vez fundido el mineral se le conoce como el arrabio, que cae a la parte inferior del horno que se conoce como crisol, aquí se recoge el hierro fundido y la escoria.

El arrabio es un hierro metálico en forma líquida con un alto contenido de carbono e impurezas. En la parte inferior el arrabio fluye por un canal. Se extrae al romper un tapón de arcilla que esta en el inferior que se llama piquera, de ahí el material es colado a unos contenedores especiales llamados vagones termos. El arrabio tiene entre el 91% y 94% de hierro, y otros porcentajes pequeños de carbono, manganeso, azufre, fósforo y silicio. De aquí el arrabio se transportara a hornos especiales llamados convertidores donde será finalmente transformado en acero.

Fuentes: slideshare.net

imágenes: lup-img.buscafs.com estaticos.elmundo.es

El precio del acero

A los productores de acero se les dio un poco de espacio para respirar el año pasado cuando el precio que pagaron por sus dos entradas principales de materias primas cayeron en comparación con el año anterior .

El acero es una aleación entre hierro con una cantidad pequeña de carbono, que varía entre el .03% y el 1.075%, dependiendo el grado del acero. Si el porcentaje es mayor al 2% el producto resultante es frágil.

El precio del mineral de hierro el 31 de diciembre del 2013 fue de un 8% menos de lo que los fabricantes de acero tenían que pagar al año anterior, según datos del banco australiano Macquarie. Mientras tanto , los precios del carbón de coque, el que se usa para la aleación, habían caído 17 % en la misma comparación .

Cuando se desglosan los precios, el mineral de hierro cayó de. $ 145 dólares por tonelada incluyendo costo y flete  desde China el 31 de diciembre de 2012 hasta $134 dólares por tonelada el 31 de diciembre de 2013; el carbón de coque se redujo de  $ 160 de Australia hasta  $ 133 por tonelada en las mismas fechas en comparación.

Ya calculando esto , los márgenes de las siderúrgicas se habrían incrementado en EE.UU. en $ 42 dólares por tonelada ( excluido el transporte de mercancías que podrían estar pagando para obtener su carbón de Australia, u otros costos incurridos como la energía ) , un cambio sorprendente para una industria que ha luchado con el exceso de capacidad y el aumento de los gastos generales durante los últimos tres o cuatro años .

Aunque esta comparación no tener relevancia , Macquarie admitió que el precio medio anual durante el año para HRC (siglas para hot rod coil, la presentación en la que se vende los cables de acero) cayó 6 % con la fluctuación de la oferta y la demanda. Una caída anual promedio de 22 % en los precios del carbón de coque , a la par contra una subida media del 4% en los precios del mineral de hierro aún ofrece algo de alivio.

imágenes:  upload.wikimedia.org – sd.keepcalm-o-matic.co.uk

Fuentes: mining-journal.com – museo-maquina-herramienta.com

Elementos. Circonio (Zr) Parte 1

Usos:

El elemento de número 40 en la tabla periódica es el Circonio (también se escribe como zirconio), de símbolo químico Zr. Su nombre proviene de la palabra árabe “zargun” que significa “color dorado” por las tonalidades de sus óxidos. Descubierto en 1789 por el químico alemán, Martin Heinrich Klaproth, que además también descubrió el uranio y el titanio. Aunque no se pudo obtener como un metal en estado puro hasta 1914.

El circonio se utiliza principalmente en forma de circón, que es silicato de circonio como arena para moldeo, pero su aplicación como metal es como recubrimiento de reactores nucleares por su característica propensión a no capturar neutrones.

Otras aplicaciones de este mineral es como aditivo en aceros ya que los vuelve más resistentes y en aleaciones con el níquel lo hace más resistente a substancias corrosivas. El óxido de circonio impuro se utiliza en la industria de las cerámicas y vidrios para fabricar refractarios resistentes a los cambios bruscos de temperatura.

Biológicamente no representa muchos riesgos pues es bien tolerado por los tejidos humanos por lo que su minería no es peligrosa y además gracias a esto se utiliza en articulaciones artificiales y antitranspirantes o como recubrimiento de piezas dentales, aunque otras aplicaciones militares no presentan una cara tan amable pues se utiliza como elemento incendiario.

Aleado con el elemento niobio del que ya hablamos antes, presenta superconductividad a bajas temperaturas, esto es que no opone resistencia al paso de electricidad, por lo que se le puede dar un uso para la fabricación de imanes superconductores.

Fuentes:
lenntech.es
facts-about.org.uk

Imágenes:
periodictable.com
4.bp.blogspot.com
3.bp.blogspot.com
sikulan.com

Elementos. Manganeso (Mn) Parte 2

Desde el siglo XVII se sospechaba que la pirolusita escondía un nuevo elemento, pero no fue que en 1774 el químico sueco Johan Gottlieb Gahn lo pudo aislar al separar el óxido de magnesio.

Este metal pronto se convertiría en algo más importante que su uso como productor de lejía que era en lo que se usaba comúnmente. Como otros metales de transición se agregó al acero y se comprobó que cambiaba sus características de acuerdo a la cantidad en que se mezclara. El problema en ese entonces era que el acero invariablemente contiene impurezas, entre ellas el azufre. Al mezclarse con el hierro formaba sulfuro de hierro que tiene una temperatura de fusión relativamente baja. En los puntos de mayor concentración de contaminación de sulfuro de hierro el metal se fundía bastante rápido convirtiéndose en puntos débiles. Es aquí donde entra el manganeso, ya que al añadirse a la mezcla se combinaba con el azufre con mayor fuerza que el hierro, “robandoselo” y evitando estos puntos débiles. Además el sulfuro de manganeso tiene un punto de fusión más alto que el acero convirtiendo este nuevo acero en una maravilla de la siderurgia.


Si se añade un 4-5% el acero se vuelve quebradizo al punto de que se puede romper con un martillo, sin embargo, en la búsqueda de un acero más resistente, el británico Sir Robert Hadfield descubrió que subiendo la concentración a un 12-15% las propiedades cambian radicalmente y se obtiene un acero con una extraordinaria resistencia a los impactos, creando de esta manera el acero Hadfield. Esta nueva aleación se utiliza para fabricar los cascos de los soldados británicos durante la primera guerra mundial ya que eran lo suficientemente resistentes para soportar las metrallas, algo muy común en la guerra de trincheras.

Hoy en día casi el 90% de la producción mundial de manganeso (unas 11 toneladas anuales) se destina al acero. Sus usos antiguos se siguen manteniendo aunque en mucha menor proporción. También se utiliza en la industria del aluminio para fabricar las latas de refrescos pues con un 1.5% de manganeso aumenta la resistencia a la corrosión del aluminio.

Fuentes:
trituradora-piedra.com.mx
eltamiz.com

Imágenes:
trituradora-piedra.com.mx
periodictable.com

eltamiz.com
eltamiz.com


Ventajas de las Estructuras Metálicas

Actualmente las constructoras han optado por emplear estructuras metálicasporque su versatilidad y durabilidad les aportan numerosas ventajas.

Los componentes livianos en acero pueden armarse directamente en la obra, en un local de ensamblaje cercano, o bien, pueden ensamblarse en paneles en una fábrica. Un reducido equipo de trabajo puede ensamblarlos fácilmente, sin necesidad de maquinaria pesada o de invertir demasiado tiempo en una formación exhaustiva, además de que dichas estructuras se adaptan fácilmente al cableado, tuberías, ventanas, puertas y aislamientos.

Las construcciones realizadas con estructuras de acero ofrecen diseños visualmente agradables, durables y resistentes, a precios razonables. Sobre ellos se pueden emplearse numerosos acabados.

La reducción de costos, el simplificado de los procesos de construcción, y la mejora del desempeño de la estructura, permiten producir productos livianos en acero para construcciones en diversas dimensiones (casas unifamiliares, construcciones de altura media y grandes edificios), grados de resistencia y formas (vigas, viguetas para pisos, entramados para techos, etc.); tanto convencionales como personalizadas.

Imagen Vía: construmatica.com

Vía: tradecommissioner.gc.ca

Aleaciones: Acero 2


Aceros al cromo-molibdeno: Son aceros más fáciles de trabajar que los otros con las máquinas herramientas. El molibdeno comunica una gran penetración del temple en los aceros; se emplean cada vez más en construcción, tendiendo a la sustitución del acero al níquel. De los tipos más corrientes tenemos los de carbono 0,10% , cromo 1% y molibdeno 0,2% y el de carbono 0,3%, cromo 1% y molibdeno 0,2%; entre estos dos ejemplos hay muchos otros cuya composición varía según su empleo.

Aceros al cromo-níquel molibdeno: Son aceros de muy buena característica mecánica. Un ejemplo de mucha aplicación es el que tiene carbono 0,15% a 0,2%, cromo 1 a 1,25%, níquel 4% y molibdeno 0,5%.

Aceros inoxidables: Los aceros inoxidables son los resistentes a la acción de los agentes atmosféricos y químicos. Los primeros que se fabricaron fueron para la cuchillería, con la proporción de 13 a 14% de cromo. Otros aceros fueron destinados a la fabricación de aparatos de cirugía, con la proporción de 18 a 20% de cromo y 8 a 10% de níquel; son también resistentes a la acción del agua de mar. Un acero de gran resistencia a la oxidación en caliente es el que tiene 20 a 30% de cromo y 5% de aluminio.

Aceros anticorrosivos: Estos son aceros soldados de alta resistencia y bajo tenor de sus componentes de aleación: carbono, silicio, azufre, manganeso, fósforo, níquel o vanadio, cromo y cobre. A la intemperie se cubren de un óxido que impide la corrosión interior, lo que permite se los pueda utilizar sin otra protección. Como resultado de ensayos efectuados por algo más de diez años, se ha establecido que su resistencia a los agentes atmosféricos es de cuatro a ocho veces mayor que los del acero común al carbono.

Imagen Vía: arqhys.com

Aleaciones: Acero

Son usualmente conocidos como aceros especiales, son aceros al carbono, aleados con otros metales o metaloides, resultantes de la búsqueda del mejoramiento de sus características. Los elementos añadidos corrientemente son: el níquel, el cromo, vanadio, molibdeno, magnesio, silicio, tungsteno, cobalto, aluminio, etc.

Aceros al níquel: Son aceros inoxidables y magnéticos. El níquel aumenta la carga de rotura, el límite de elasticidad, el alargamiento y la resistencia al choque o resiliencia, a la par que disminuye las dilataciones por efecto del calor. Cuando contienen del 10 al 15% de níquel se templan aun si se los enfría lentamente.

Aceros al cromo: El cromo comunica dureza y una mayor penetración del temple, por lo que pueden ser templados al aceite. Los aceros con 1,15 a 1,30% de carbono y con 0,80 a 1% de cromo son utilizados para la fabricación de láminas debido a su gran dureza, y en pequeña escala los que tienen 0,3 a 0,4% de carbono y 1% de cromo.

Aceros al cromo-níquel: De uso más corriente que el primero, se usan en la proporción de carbono hasta 0,10%, cromo 0,70% y níquel 3%; o carbono hasta 15%, cromo 1% y níquel 4%, como aceros de cementación. Los aceros para temple en aceite se emplean con diversas proporciones; uno de uso corriente sería el que tiene carbono 0,30, cromo 0,7% y níquel 3%.

Imagen Vía: construarea.com