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PARCIAL SIDERURGIA 1. FUNCIONES DE LA METALURGIA EN CUCHARA RTA//: Se realizan las operaciones de: desoxidación, desgasificación, desulfuración y aleación.    

Reducir el contenido de hidrogeno en el acero gracias al incremento de la reacción entre el baño de acero y la fase gaseosa, gracias a la agitación mediante gas inerte. Producir aceros con muy bajos contenidos de carbono y mejorar el grado de desoxidación del acero por medio de la reacción del monóxido de carbono con el oxígeno a bajas presiones. Obtener pequeñas cantidades de azufre en el baño de acero por el medio del soplado con carbonato de calcio, Calcio-Magnesio, Cal, en presencia de una escoria con bajo potencial de oxígeno. Ajustar la composición química requerida mediante la adición de medios aleantes.

2. MATERIAS PRIMAS PARA LA METALURGIA EN CUCHARA RTA//: Son importantes para la formación de escoria y aleantes para alcanzar la composición química deseada.    

Cal siderúrgica: formadora de escoria para alcanzar la basicidad requerida, proteger el baño y el refractario. Carbono: como coque y grafito molido, se adiciona en la colada para ajustar el contenido de carbono en los aceros al carbono. Manganeso y Silicio: se adicionan en la colada en proporción de %Mn / %Si > 3. El Silicio se agrega en aproximadamente 2% para obtener un acero completamente calmado después de la colada. Los electrodos: como en el HEA, son los que suministran la energía para calentar el baño, son de menor diámetro por la menor potencia que pasa entre ellos.

3. TIPOS DE REFRACTARIOS PARA EL HORNO CUCHARA RTA//: Los Refractarios deben cumplir estrictas especificaciones porque el HC causa grandes tensiones sobre estos, las propiedades requeridas son:   

Buen aislamiento. Compatibles con los procesos de refinación. Buena resistencia térmica y al ataque de escorias provenientes del HEA.

Para la línea de escoria de la cuchara se definen tres categorías   

Combinación de Magnesita/Carbono. Magnesita-Cromo resistente a los choques térmicos. Dolomita (CaO + MgO) con buenas propiedades metalúrgicas.

4. ¿QUE SON LAS CAJAS DE LAMINACIÓN Y QUE TIPOS DE CAJAS DE LAMINACIÓN HAY? RTA//: es el conjunto formado por dos o más grupos de cilindros los cuales van apoyados en porta cojinetes llamados ampuezas soportados en los dos bastidores compuestos cada uno de una base, dos columnas, y un larguero que los une. Ambos bastidores están unidos a su vez por otros elementos que los mantienen en su posición correcta y le dan solidez al conjunto de cilindros y columnas (bastidores) que los sustentan. Uno de los dos cilindros puede deslizar arriba y abajo para ajustar su distancia con respecto al cilindro inferior. Este ajuste puede realizarse por medio de espárragos roscados, denominados tornillos de presión o por medio de mecanismos hidroneumáticos. Los cilindros están accionados por medio de motores eléctricos a traces de un reductor de velocidad. Para unir el cilindro al eje del motor se utiliza lo que usualmente se denomina “chocolateras”. Tipos de cajas de laminación: las cajas de laminación se construyen con dos o más cilindros. Entre las de mayor importancia tenemos: 

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Dúos: son cajas de dos cilindros horizontales. Pueden se reversibles y no reversibles, según pueda invertirse o no el sentido de giro de los cilindros y laminar, por tanto, en dos sentidos. En estas cajas el cilindros superior es de un diámetro ligeramente mayor que el cilindro inferior, con lo cual al ser mayor la velocidad periférica de aquel imprime a las fibras del material laminado en contacto con una velocidad ligeramente mayor que las que llevan las fibras en contacto con las superficie del cilindro inferior. Esto ocasiona que se presente una tendencia de la barra a deformarse hacia abajo y a quedar apoyada en un soporte que no necesita de guías. Cuando los cilindros son iguales, la adherencia entre el material y los cilindros, que varía según la rugosidad del material, hace que el lamiando se curve hacia arriba o hacia abajo, lo cual requiere de las guías correspondientes para centrarlo. Tríos: consta de tres cilindros de eje horizontal colocados en un mismo plano vertical. Los cilindros pueden ser del mismo diámetro y sus movimientos están sincronizados mediante engranajes, o bien con el cilindro intermedio de diámetro inferior o congrio por fricción con los otros dos cilindros que están engranados entre sí. Con este tipo de cajas se puede laminar en los dos sentidos, sin tener que para para invertir el giro de los cilindros, como ocurre con las cajas duales reversibles, pues pasa el material entre el cilindro inferior y el intermedio en un sentido, y conveniente levantado por una mesa de elevación, pasa entorno entre los cilindros intermedio y superior. Dúos alternos: en este tipo de cajas se sustituye uno de los cilindros de los trenes trio por un árbol de transmisión. Este tipo de cajas se utilizan para laminado de perfiles pequeños. Cuartos: estas cajas se componen de cuatro cilindros en un mismo plano vertical, siendo los dos cilindros inferiores, de pequeño diámetro, los verdaderos cilindros de laminación, y los exteriores de apoyo. Este tipo de cajas se utilizan exclusivamente para laminado en chapas, en caliente y sobretodo laminas, en frio. También reconstruyen cajas para laminación en frio de seis, doce, veinte o más cilindros, tipo Zendzimir que son más pequeños que las cajas de cuarto. Cajas universales: estas cajas llevan cilindros de ejes horizontales y ejes verticales que pueden estar en un mismo plano vertical como las destinada a laminar perfiles doble T, y en dos planos verticales como las empleadas para laminar chapas gruesas. Cajas verticales desplazables: están formadas por dos cilindros de ejes verticales. En este tipo de cajas se desplazan cilindros en la dirección de sus ejes hacia arriba o hacia abajo, para centrar el canal adecuado a la altura de la laminación. Cajas basculantes: son cajas cuyo bastidor puede funcionar con dos cilindros horizontales o con sus ejes verticales.

5. DEFINICIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE UN ACERO PARA HERRAMIENTAS RTA//: Los aceros para herramientas se usan para maquinar y formar otros materiales y, por lo tanto, se diseñan para tener alta dureza y durabilidad bajo severas condiciones de servicio. La dureza, resistencia al desgaste y la dureza al rojo son los factores más importantes al escoger aceros para herramientas. Se clasifican según. -El medio de temple que se usen (agua, aceite y aire). Usos: resortes, remachadoras, limas, brocas, punzones, esquinadores, cortadores de vidrio, avellanadores, mandriles, contadores de tubo, herramientas brochadoras. - El contenido de la aleación (aceros al carbono, aceros de baja y media aleación). recortadoras, cortadores de tubos, herramientas neumáticas, remachadoras.

Usos:

- Basado en el empleo del acero para herramientas (trabajo en caliente, resistentes al impacto, alta velocidad y trabajo en frio).usos: moldes para porcelana y refractarios, troqueles, rodillos formadores, calibradores, cuchillas, peines. Tienen generalmente un contenido en carbono superior a 0.30%, W = 0,5 -2,5%, Cr =0,5- 5%, V = 1% Mn=0,6-2%, Mo=0,25-2,5% Los aceros de herramientas tienen generalmente un contenido en carbono superior a 0.30%, aunque a veces también se usan para la fabricación de ciertas herramientas, aceros de bajo contenido en carbono (0.5 a 0.30%). Principales tipos de aceros de herramientas 

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Aceros al carbono: para la fabricación de herramientas para los usos más diversos, se emplean aceros sin elementos de aleación con porcentajes de carbono variables de 0.50 a 1.40%. Para herramientas que deban tener gran tenacidad como martillos y picas; se emplean medios contenidos en carbono 0.50 a 0.70%. Para herramientas de corte como brocas, cuchillas, y limas; calidades intermedias de 0.70 a 1%. Para conseguir en cada caso la máxima dureza, deben ser templados en agua. Aceros rápidos: la característica fundamental de estos aceros es conservar su filo en caliente, pudiéndose trabajar con las herramientas casi a l rojo (600º) sin disminuir su rendimiento. Algunas composiciones típicas de los aceros rápidos son: C = 0.75%, W = 18%, Cr = 4% y V = 1%; otra C = 0.75%, W = 18%, Co = 4% y V = 1.25%. Aceros indeformables: reciben este nombre los aceros que en el temple no sufren casi deformaciones y con frecuencia después del temple y revenido quedan con dimensiones prácticamente idénticas a las que tenían antes del tratamiento. Esto se consigue empleando principalmente el cromo y el manganeso como elementos de aleación. Estos aceros templan con un simple enfriamiento al aire o en aceite. Composiciones típicas: C = 2% y Cr = 12%; C = 1% y Cr = 5% y otra C = 1% y Mn = 1%. Aceros al corte no rápidos: se agrupan varios aceros aleados, principalmente con cromo y wolframio, muy empleados para la fabricación de herramientas de corte que no deben trabajar en condiciones muy forzadas. Pueden considerarse como unas calidades intermedias entre los aceros rápidos y los aceros al carbono, y la mayoría de herramientas fabricadas con ellos suelen quedar con durezas comprendidas entre 60 y 66 Rockwell-C.

Tipos de acero para herramientas: Aceros de temple al agua (W), Aceros para trabajos de choque (S), Aceros de media aleación temple al aire (A), Aceros altos en cromo y en carbono (D), Aceros para trabajar en caliente (H),Aceros rápidos (T), Aceros para usos especiales tavo (L).

6. ¿EN QUÉ MOMENTO DE LA PRODUCCIÓN DEL ACERO TIENE LUGAR EL PROCESO DE COLADA CONTINUA? SELECCIONE LA OPCIÓN CORRECTA Y JUSTIFIQUE SU RESPUESTA. RTA//: 

Reducción directa

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Horno eléctrico de arco

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Fabricación de acero secundario

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Horno de recalentamiento

Respuesta: Fabricación de acero secundario. Una vez concluido el proceso en el horno cuchara, la composición química ha sido afinada y las inclusiones eliminadas, el acero fundido se cuela de forma continua en moldes para su solidificación. Las palanquillas de acero son almacenadas o sometidas a procesamiento adicional en el tren de laminación. 7. MENCIONE LOS PRINCIPALES ELEMENTOS QUE CONSTITUYEN UNA MÁQUINA DE COLADA CONTINUA Y EXPLÍQUELAS. RTA//: 

Cuchara de colada: De vaciado por el fondo, recibe el metal líquido a la salida del horno.

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Torreta giratoria: Facilita la colada secuencial, es decir, permite colar el metal en forma continua y sin interrupción.

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Deposito distribuidor: También es llamado Tundish. Asegura la perfecta separación de la escoria, controla la velocidad de colada, temperatura de llegada y temperatura de salida.

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Lingoteras: Abierta por ambos extremos, son hechas de cobre electrolítico de espesores de 7 mm y revestidas con cobre-cromo. La sección determina la forma final del producto, por lo general es de sección cuadrada.

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Sección de refrigeración: Corriente de agua o agua pulverizada.

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Mecanismo enderezador: Rodillos que obligan a pasar la barra entre ellos.

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Mecanismo de corte: Oxicorte, con varios sopletes o antorchas para seccionar la barra. También se suelen emplear cizallas industriales.

8. REALIZAR UNA COMPARACIÓN ENTRE LA COLADA EN LINGOTERA Y LA COLADA CONTINUA COLADA DISCONTINUA  El acero líquido se vierte sobre unos moldes de fundición gris de sección cuadrada, rectangular, poligonal y de formas especiales o en moldes de arena.  La mano de obra no es automatizada  Despuntes (cabeza y cola) en cada uno de los desbastes procedentes de la laminación en caliente del lingote  En general para evitar que el acero solidifique en la parte superior del lingote y genere un volumen vacío en el centro, se agrega en la parte superior de la lingotera una pared de material refractario que impide la solidificación del acero.  Las paredes de la lingotera se encuentran inclinadas para facilitar la extracción del lingote.  Las lingoteras pueden tener diferentes formas de acuerdo al producto final que se quiera obtener: Lingotes de sección rectangular, para planos. Lingotes de sección cuadrada, para no planos.

COLADA CONTINUA  El acero fundido se vierte desde la cuchara a un distribuidor, de esta pasa continuamente a la lingotera, de cobre con sistema de refrigeración y sin fondo, donde adopta su sección y comienza a solidificar la piel.  Disminución de la mano de obra gracias a la automatización  Mejora en el rendimiento metalúrgico al evitarse los despuntes (cabeza y cola) en cada uno de los desbastes procedentes de la laminación en caliente del lingote  Se han eliminado factores de coste tan importantes como las lingoteras  Elimina las costosas etapas de obtención de lingotes y posterior laminación para lograr barras, palanquillas y planchones.  Por este medio se pueden fabricar directamente del acero líquido perfiles, varillas y barras de diferentes secciones y láminas o placas de varios calibres y longitudes.  No hay rechupe porque el hueco que se produce a causa de la contracción se llena inmediatamente.  Se reduce la importancia de segregación transversal y

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Lingotes de sección poligonal, para la forja. Pueden existir rechupes Existen costos de operación por los hornos de fosa de precalentamiento de los lingotes y los trenes desbastadores.

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desaparece la longitudinal, pues las secciones de la barra son relativamente pequeñas. La colada continua es más rápida y sencilla que la colada en lingoteras.

9. HAGA UNA BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN DEL HEA. RTA//: Los hornos de arco se basan en la transformación de la energía eléctrica en calor aplicado a la carga, lo que provoca su elevación de temperatura. La energía eléctrica procede de una red de corriente alterna en alta tensión y llega al horno, propiamente dicho, a través de un circuito eléctrico que consta básicamente de:   

Una línea de entrada en alta tensión. Un transformador principal: que reduce la tensión de entrada a la requerida en el horno. Un circuito eléctrico: este se encuentra a continuación del secundario del transformador, que termina en los electrodos.

Algunas características esenciales del horno son: Capacidad de colada 350Kg Voltaje en el primario

13200

Voltaje en el secundario

110-150V

Capacidad del transformador

150kVa

Intensidad promedio por fase

900-1000 A

Diámetro del electrodo

7.5 cm

10. DESCRIBA BREVEMENTE COMO SE OBTIENE EL DE ACERO EN HORNO ELÉCTRICO RTA//: Principio: Irradiación de calor hacia el baño desde un arco formado entre dos electrodos colocados en posición sobre la carga. Materia prima: Chatarra. Descripción de operaciones: Se carga de chatarra seleccionada, arrojándola a través de la tapa del horno, usando para ello una cubierta de fondo falso. Si se incluye material en la carga se agrega con la chatarra. La práctica seguida en la actualidad tiende hacia el uso de oxígeno para disminuir el contenido de carbono, en vez de valerse del empleo del mineral. Se agregan algunos elementos de aleación no oxidables, antes de la fusión. Luego se hacen descender los electrodos, se conecta la energía eléctrica y se forma un arco. A medida que prosigue la fusión se queman los electrodos a través de la carga metálica y se forma en el hogar del horno un estanque de metal fundido. Se forman la escoria producida por las impurezas oxidadas y por reacción con la cal o con el revestimiento del horno. Una vez que se ha completado la oxidación de descarga, esta escoria y se sustituye con una cubierta nueva de escoria cuyos ingredientes principales son cal, sílice, magnesia y carburo de calcio. Tan pronto como se haya ajustado el análisis final de la escoria y el baño a los niveles apropiados se hacen las adiciones necesarias de elementos de aleación y se abre la salida del horno y se bascula. Si el acero va a contener un porcentaje apreciable de elementos de aleación fácilmente oxidable tales como el cromo, tungsteno y molibdeno se usan dos cubiertas de escoria durante una partida de trabajo. Una escoria de naturaleza oxidante favorece a la oxidación y el efecto de los fundentes sobre el carbono, fósforo y silicio. A continuación se retira la escoria oxidante y se sustituye por una escoria reductora en la que el CaO y el CaC2 son ingredientes importantes. Esta capa protectora de escoria coadyuva a la eliminación del azufre y protege contra la oxidación de elementos de aleación. 11. HAGA UN BALANCE DE MASA PARA EL HEA

RTA//:

12. CLASIFICACIÓN DE ACEROS SEGÚN AISI/SAE Y QUE LOS CARACTERIZA QUÍMICAMENTE HABLANDO. RTA//: Aceros al carbono:  Aceros de muy bajo % de carbono 0,05 % -0,15 % de C  Aceros de bajo % de carbono 0,16 - 0,3% de C  Aceros de medio % de carbono 0,35- 0,53 % de C  Aceros de alto % de carbono 0,55-0,95% de C Aceros de media aleación: Aceros al Mn, el porcentaje de Mn varía entre 1,20 y 1,65, según el %C. Aceros de fácil maquinabilidad o aceros resulfurados: Se adicionan a los aceros al C, elementos como el azufre (S max 0,13%), fósforo (P máx ) y plomo (Pb), y en algunos casos puede contener Mn. Aceros aleados para aplicaciones en construcciones comunes: Los elementos que poseen superan estos límites:  1,65% de manganeso  0,60% de silicio  0,60% de cobre  Cuando hay un % especificado de cromo, níquel, molibdeno, aluminio, cobalto, niobio, titanio, tungsteno, vanadio o zirconio, Al - Ni, Al- Cr-Ni, Al- Mo, Al Cr-Mo, Al Cr-Ni-Mo, Al- silico—Mn Aceros inoxidables   

Austeníticos 8-19 % Cr, 4-14 % Ni, 6-8 % Mn Martensíticos Contienen 11 a 18 % Cr Ferríticos bajo % de C y alto Cr (10-27 %)

Aceros de alta resistencia y baja aleación: Son de bajo % de C; aleados con Va, Nb, N, Ti, en aproximadamente 0,03% c/u. Aceros para herramientas W: Alto % de carbono (0,75 a 1.00%). D Alto % de carbono (1,10-1,80 %C). H Aceros rápidos: T en base a tungsteno M en base a molibdeno 13. ¿QUE HACEN LOS ACEROS PATINABLES Y CUALES SON SUS PROPIEDADES? RTA//: Aceros patinables: Son aceros que desarrollan en su superficie una película de óxidos adherentes, de protección, llamado pátina, que actúa reduciendo la velocidad de ataque de los agentes corrosivos presentes en el medio ambiente. Los aceros patinables adquieren tal característica debido a que en su composición aparecen adiciones en pequeñas cantidades de cobre, níquel y cromo, además de un bajo contenido de carbono (inferior a 0,25 Estos aceros se caracterizan por:  Buena resistencia mecánica.  Buena ductilidad.  Buena tenacidad.  Soldabilidad.  Limite elástico muy alto. Esta capa protectora lleva un tipo de formación alrededor de 18 a 36 meses, para acelerar la formación de esta se puede hacer por métodos artificiales. La formación, duración y efecto protector de la capa protectora dependen de varios factores, especialmente el carácter corrosivo de la atmósfera del lugar en que se emplazará.

Composiciones típicas.

ACERO A588 A242

ELEMENTO C Si 0,231 0,204 0,169 0,196

Mn 0,929 0,882

S 0,031 0,027

P 0,018 0,020

Ni 0,178 0,110

Cr 0,468 0,138

Cu 0,277 0,375

14. ¿CUÁLES SON LAS VARIABLES MÁS RELEVANTES DEL PROCESO DE LAMINACIÓN? RTA//: 

Eliminación de la capa de óxido por medio de chorro de agua a alta presión y por medios ácidos (decapado laminación en frio)

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Velocidades de los rodillos tanto en frio como en caliente

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Precalentamiento de la materia prima

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Ángulos de contacto

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Numero de pases

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Coeficiente de fricción