01 Proceso Y Propiedades Del Acero.pdf

15/01/2019

Estructuras de Acero Introducción al Diseño de Estructuras de Acero

Ing. Jorge Fernando Burgos Santos, M.I. Universidad Autónoma de Yucatán Facultad de Ingeniería agosto de 2018

Introducción al Diseño de Estructuras de Acero 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Introducción al Diseño de Estructuras de Acero. Proceso de Fabricación del Acero. Propiedades del Acero. Tipos de Acero. Tipos de Miembros de Acero. Criterios de Diseño. Especificaciones y Reglamentos de Construcción.

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SUS INICIOS

Introducción al Diseño de Estructuras de Acero Las sociedades humanas han empleado el hierro por mas de 3000 años. La edad del hierro comenzó 1000 años antes de Cristo en algún lugar del Oeste de Asia y Egipto. El uso del hierro se incrementó con el desarrollo de su aleación más común: El acero.

SUS INICIOS

El hierro se obtuvo por primera vez en forma accidental, durante un incendio forestal cerca de Troya (Asia menor). Se desarrolló en forma accidental al incorporársele al hierro fundido pequeñas cantidades de carbón del que usaba para calentar los hornos. Es una aleación compuesta principalmente de hierro y otros elementos como carbono, azufre, fósforo, Manganeso, etc…

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¿QUE ES EL ACERO?

 Aleación de Fe y C (~0.05-2%).  Puede contener otros elementos como Mn, Ni, Nb, Cr, V, P, S, Si, Cu, etc.  Porcentaje y elementos de aleación pueden modificar propiedades del acero.  Carbono Equivalente (CE%) = C% + (Mn%/6) + ((Cr%+Mo%+V%)/5) + ((Ni%+Cu%)/15)

ALEACIONES

Elemento

Efecto

COBRE

Mejora resistencia a corrosión atmosférica.

MANGANESO

Desoxidante, neutraliza azufre, facilitando trabajo en caliente. Mejora la resistencia

SILICIO

Se emplea como desoxidante y actúa como endurecedor en el acero de aleación.

FOSFORO Y AZUFRE

Perjudican la tenacidad del acero

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ESTRUCTURAS DE ACERO

 Son esqueletos que se fabrican a base de perfiles de acero.  Los perfiles se producen en empresas siderúrgicas mediante procesos de laminación.  Los esqueletos de acero son estructuras prefabricadas.

ESTRUCTURAS DE ACERO

 La producción de los elementos estructurales puede hacerse en talleres a pie de obra o lejos de ésta.  Las piezas se colocan en su posición definitiva en la estructura mediante un plan de montaje.

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MONTAJE DE ESTRUCTURAS DE ACERO

 Consiste en tomar los elementos de acero, fabricados en el taller o a pie de obra y colocarlos en su posición definitiva para formar con ellas un esqueleto que resista las cargas de la edificación. Operaciones Preliminares a la colocación: • Alineamiento, • Plomeo, • Fijación permanente, • Instalación, • Preparación, • Uso, • Mantenimiento • Desmantelamiento del equipo

PROCESOS DE FABRICACIÓN DE ACERO

Procesos de Fabricación del acero La fabricación del acero se realiza a través de dos métodos: • El convertidor básico de oxígeno de alto horno ("Basic Oxygen Converter" (BOF) • El horno de arco eléctrico (“Electrical Arc Furnace” (EAF) En la producción de acero bruto su participación es del 70% (BOF) y del 30% (EAF).

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PROCESOS DE FABRICACIÓN DE ACERO

Procesos de Fabricación del acero El primer método adquiere un papel dominante cuando se trata de índices elevados de producción y de la fabricación de acero bajo en impurezas. Los bajos costes energéticos y un amplio suministro de chatarra reciclada aseguran al segundo método una cuota de mercado competitiva, sobre todo cuando se utiliza el horno UHP (“Ultra High Power”).

CONVERTIDOR DE ACERO AL ALTO HORNO

Descarga de Materias Primas

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CONVERTIDOR DE ACERO AL ALTO HORNO

El alto horno se alimenta de hierro sinterizado, producido en la planta de sinterización. En el proceso de sinterización se carga una mezcla de finos de mineral de hierro, cal y coque (carbono casi puro), y se funde parcialmente para formar una mezcla porosa de óxidos de hierro y ganga. El horno alto es un horno de tipo cuba que funciona mediante la técnica de contracorriente: la carga descendente de sinterizado y coque, cargada por la parte superior del horno, es calentada y reducida por los gases de la combustión que ascienden de la zona de tobera, donde se inyecta un chorro de aire caliente para quemar el C y convertirlo en CO. El chorro de aire se comprime por medio de un soplante y se calienta en estufas especiales a 1100°C, por medio de la combustión de los gases de escape depurados del horno.

CONVERTIDOR DE ACERO AL ALTO HORNO

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CONVERTIDOR DE ACERO AL ALTO HORNO

El CO reduce los óxidos de hierro (FeO, Fe2O3) y algunos de los elementos presentes en la ganga del sinterizado, para producir metal líquido. El polvo del tragante del horno alto, que contiene cerca de un 40% Fe, se recicla en el proceso de sinterizado. Por debajo de la zona de tobera, donde se da la mayor temperatura, el material fundido se acumula en el crisol, donde el hierro líquido (fundición bruta) se separa de la escoria por la diferencia de densidad. La escoria y la fundición bruta líquida (arrabio) se extraen desde diferentes piqueras. El arrabio se vacía a cucharas o torpedos (capacidad: 300 - 400 t) y se transporta a la acería para su afinado y conversión en acero. Al final de este proceso, el mineral de hierro sinterizado se ha reducido a hierro bruto en el alto horno.

AFINACION DEL ACERO Y LAMINACION

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PROPIEDADES MECANICAS DEL ACERO

Propiedades Mecánicas del acero

Ensayo a tensión

PROPIEDADES MECANICAS DEL ACERO

Propiedades Mecánicas del Acero Fu



Fyd Fys Endurecimiento por deformación

E

Rango plástico Rango elástico

 u

Curva idealizada esfuerzo-deformación del acero

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PROPIEDADES MECANICAS DEL ACERO

Módulo de Young E = 200000 Mpa (2.039 x106 kg/cm²) Modulo de Poisson Elástico  = 0.3 (aumento de volumen) Plástico  = 0.5 (volumen constante)

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