El acero

EL ACERO
Lo que hay que saber
Planta 1: Certificado Nº33215

Segunda Edición
Corporación Aceros Arequipa S.A.
EL ACERO, LO QUE HAY QUE SABER
setiembre del 2007
Editado por Grupo Publicidad S.R.L.
Av. José Pardo 233, of. 22, Miraflores
E-mail: gruposrl@terra.com.pe
Lima - Perú
Derechos Reservados
Hecho el depósito de Ley Nº 1501222000-3004
Fotografías cortesía: Aceros Arequipa

Uno solo es el objetivo de este libro; el lograr que todo el personal
que labora en la Corporación Aceros Arequipa S.A. adquiera los
conocimientos básicos del proceso de fabricación del acero y los
aspectos que lo relacionan.
Para la lectura de este libro, la especialidad de cada uno o el sector
en que desempeñe su labor no importa, la razón fundamental de esta
empresa es producir y comercializar acero y ello convierte en una
necesidad el conocer nuestros productos, sabiendo que en esta for-
ma estamos contribuyendo a nuestro propio logro.
RICARDO CILLONIZ CHAMPIN
Director Gerente Adjunto
PROLOGO

I Historia del hierro
II El acero y su microestructura
III Fabricación del acero
IV Laminación del acero
V Normas que regulan la calidad
en la fabricación del acero
VI Productos de acero: Definiciones
VII Vocabulario básico – Español – Portugués –
Inglés – Francés
VIII Las materias primas en la industria
siderúrgica
IX La reducción directa del mineral de hierro
X Medio ambiente
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EL ACERO
Lo que hay que saber
Capítulo Pág.
INDICE

HISTORIA DEL HIERRO
En los últimos doscientos años, el hierro, ese metal tan común en la tierra, ha
demostrado ser para la industria, la combinación más económica, versátil, resis-
tente y duradera.
Uno de los pasos más importantes dados por el hombre en su avance hacia la
civilización ha sido el descubrimiento del hierro.
Es posible que ese descubrimiento se haya realizado durante el examen casual de
un meteorito por algún distante antepasado, dando origen a la palabra siderurgia
cuya raíz “sidero” o “sideris” para los romanos, significa austral o proveniente de
los astros.
El descubrimiento del hierro en Asia Menor data de cuatro o cinco mil años antes
de Cristo, luego, se desarrolló con progresiva aceleración en otras partes del pla-
neta, hasta llegar a mediados del siglo XIX, con el inicio de la revolución indus-
trial a su utilización masiva debido a la tecnología del acero. Esta ruta continúa
hacia el futuro.
La historia del hierro es la historia del hombre. Desde su descubrimiento, en
tiempos primitivos, el hombre con su inventiva ha logrado convertirlo en acero y
adecuarlo a los múltiples usos que hoy tiene. Desde una aguja hasta un buque;
desde un delicado instrumento hasta la Torre de Eiffel.
Para salir de su estado primitivo el hombre tenía que dominar primero el fuego y
no era tarea fácil porque el fuego pertenecía a los dioses.
Con mucho temor el hombre observaba como los dioses demostraban su cólera
lanzando rayos a los bosques secos originando grandes incendios.
Cuantas veces había visto danzar a los dioses mirando el fuego, hasta que un día
se atrevió, por audaz y temerario o por ignorante y curioso, a tomar un tronco
encendido, llevarlo a cierta distancia y formar su propia hoguera.
9
Capítulo I

Se ha convertido así en un dios dueño de su propio fuego.
Mucho tiempo más tarde, posiblemente siglos, da el hombre otro paso gigantes-
co, al descubrir que la fricción de dos piedras duras también producía fuego.
Dominado el fuego, la vida en familia comienza a organizarse. Se aprende cosas
sin necesidad de comprenderlas. Se observa el fuego con la conciencia mágica
del hombre primitivo. El agua en contacto con el fuego se hace invisible. El aire
aviva el fuego.
Así transcurren cinco o diez milenios hasta que en su constante caminar hacia
ninguna parte, enciende una hoguera para cocer un trozo de carne y terminada la
merienda y consumida la hoguera observa que en las cenizas hay un material
diferente que no es otra cosa que fierro fundido. Pasará algún tiempo para que el
hecho se repita y luego descubrir que la roca del lugar es coloreada y pesada y
muy diferente a la que conoce. Repite la experiencia y obtiene iguales resultados;
golpea con una piedra dura el material obtenido y observa que puede cambiarle la
forma, repite el experimento muchas veces mejorándolo cada vez y así nace la
metalurgia del hierro, hace cuatro o cinco milenios.
Con el transcurso del tiempo suceden hechos extraordinarios. Una hoguera en-
cendida sobre unas rocas negras continua encendida al terminarse los troncos,
descubriéndose así los carbones minerales.
El hierro se convierte en el elemento metálico de mayor uso en el mundo; sin
embargo, no se le utiliza químicamente puro sino aleado con el carbono para
obtener el acero.
El mineral de hierro se encuentra como:
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Hematita Fe2
O3
Limonita Fe2
O3
H2
O
Magnetita Fe3
O4
Siderita Fe CO3
Pirita Fe S2
Cromita FeOCr2
O3

Durante los primeros 10 siglos D.C. se incrementa la arquitectura en toda Europa,
entre muchas otras, se construyen la Basílica de San Pedro, y la primera Catedral
de Resena. El cristianismo fluye por todo el orbe. Entre el 532 y el 537 se producen
bellas obras de orfebrería, principalmente en oro. El hierro ya forma parte del
avance humano. Un auge similar en arquitectura y construcción se experimenta
en India y en China, se cree que éstos últimos fueron los primeros en hacer agujas
de acero, éstas llegaron a Europa con los moros alrededor del año 1,200.
En esa época, el consumo del hierro ya se había generalizado en la manufactura
de ciertos artículos como: clavos, cerraduras, barras y placas, apareció la pólvora
y el hierro se usó para los cañones y armas de fuego en general. Luego entre 1,300
y 1,395 en Bélgica se instalan los primeros hornos de propulsión hidráulica,
adelanto tecnológico que destierra para siempre los hornos primitivos construidos
de barro y piedra y los hornos de cuba construidos con arcilla y piedra.
La búsqueda de mejores métodos para hacer más rápido y eficiente el trabajo del
hombre llevó a la utilización de la fuerza hidráulica para accionar los soplillos.
Ello permitió construir hornos más altos, pero impidió que el mayor volumen de
mineral procesado pudiera ser manipulado. También aquí la fuerza hidráulica suplió
la fuerza humana, permitiendo una técnica de fundición rápida y eficiente: la Forja
Catalana.
Posteriormente a la Forja Catalana se inventó el fuelle en forma de abanico y en
aquellos tiempos se obtenían 5 a 6 kilogramos de hierro por operación. Pero,
haciéndose sentir cada día más la necesidad del hierro se dieron mayores
proporciones a los hornos y se obtuvieron hacia 1,750, 120 K, de hierro por
operación.
En todas las herrerías a la Catalana el viento se lanzaba a brazo de hombre y de la
misma manera se ejecutaba el martillo. El obrero, por medio de un mecanismo,
levantaba un grueso martillo para dejarle caer enseguida con todo su peso. Algunos
de estos martillos pesaban 1,500 kilogramos.
En el año 1,500 se construyó en Los Pirineos un martillo movido por una rueda
hidráulica pero sólo en 1,700 se importó de Italia “La Trompa” que es corriente de
agua que impulsa el aire (fuerza hidráulica).
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Durante el auge de la Forja Catalana, las necesidades siempre crecientes de las
civilizaciones desarrollaron la industria hasta el punto que los bosques, que hasta
entonces habían sido las únicas fuentes de combustible, estaban a punto de
consumirse.
Pero la inventiva del hombre ha ido descubriendo nuevos procedimientos y hoy
en día los avances tecnológicos son tan grandes, que la industria siderúrgica actual
es muy diferente y tan sofisticada que hace difícil imaginar como era en el pasado.
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EL ACERO Y SU MICROESTRUCTURA
1. ¿Qué es el acero? ¿Un metal? ¿Una aleación?
2. Naturaleza química y física del acero:
- Hierro (Fe) y Carbono (C )
- Otros elementos
- Propiedades físicas
- Propiedades mecánicas
- Efecto de aleantes
3. Naturaleza microestructural del acero:
- Granos
- Estructura cristalina
- Formas alotrópicas
- Microinclusiones y macroinclusiones
4. Diagramas de fases:
- Fases estables y metaestables
- Fases fuera del equilibrio
- Importancia de la velocidad de enfriamiento sobre la microestructura
- Templabilidad.
5. Efecto de la temperatura y deformación:
- Efecto de la deformación
- Recristalización
- Tamaño de grano y sus efectos
- Elementos afinadores de tamaño de grano.
1. ¿Qué es el acero? ¿Un metal? ¿Una aleación?
El acero no es el rey de los metales, pero es el más popular de ellos y es tal su
importancia que normalmente es con su ayuda que se puede alcanzar y poseer al
metal dorado. Un país, una sociedad o un particular que tiene más acero involucrado
en su estilo de vida usualmente es el más rico y poderoso. Y, aunque resulte para-
dójico, el acero no es un metal químicamente hablando, sino una aleación entre
un metal (el hierro) y un metaloide (el carbono), que conserva las características
metálicas del primero, pero con propiedades notablemente mejoradas gracias a la
17
Capítulo II

adición del segundo y de otros elementos metálicos y no metálicos.
Pero, ¿qué es un metal y qué es un metaloide? ¿En qué se diferencian y en qué se
asemejan para que puedan terminar juntos en una aleación?
Actualmente, sabemos que dentro de los átomos hay no solo electrones, protones
y neutrones, sino partículas aún mucho más pequeñas. Su estudio así como el
estudio de microcristales y de una serie de elementos minúsculos constituyen el
campo de acción de la nanotecnología. Pero a nosotros, nos bastarán electrones,
protones y neutrones.
Empecemos con el más elemental de los átomos como es el átomo de hidrógeno
que posee un electrón girando alrededor de su núcleo constituido por un protón.
Si nosotros cogemos 5 protones, 6 neutrones y 5 electrones y los colocamos en el
núcleo y en la periferia del átomo de hidrógeno, respectivamente, habremos cons-
truido un átomo de carbono. Si a otro átomo de hidrógeno le añadimos 25 electro-
nes, 25 protones y 30 neutrones y los colocamos en donde corresponden habre-
mos construido un átomo de hierro. Podemos percatarnos que todos ellos (el hi-
drógeno, el carbono, el hierro y los demás elementos presentes en la naturaleza)
están constituidos por las mismas partículas elementales (electrones, protones,
neutrones, etc.), pero en diferentes cantidades. Es lógico pensar que el hecho de
tener la misma naturaleza básica les permita interactuar entre sí y mezclarse pro-
duciendo una aleación.
Pero, ¿serán estas cantidades relativas de electrones, protones y neutrones las que
hacen que cada uno de estos elementos tenga diferentes propiedades? Sabemos
que el carácter metálico se acentúa al disminuir el número de electrones en la capa
externa y al aumentar el volumen del átomo, en cada Grupo en la Tabla Periódica.
Físicamente, un metal posee ciertas características que lo diferencian de un
metaloide o de un no-metal. Así un metal posee una buena conductividad térmica
y eléctrica, módulo de elasticidad elevado, buena tenacidad y maleabilidad, buen
brillo metálico, en estado sólido posee una buena estructura cristalina; mientras
un metaloide puede poseer alguna conductividad, algún brillo metálico pero nin-
guna plasticidad mecánica. Por supuesto, un no-metal no poseerá brillo metálico,
ni plasticidad ni tenacidad.
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2. Naturaleza química y física del acero
Acero en realidad es un término que nombra a una familia muy numerosa de alea-
ciones metálicas, teniendo como base la aleación Hierro – Carbono. El hierro es
un metal, relativamente duro y tenaz, con diámetro atómico dA
= 2,48 Å ( 1
angstrom Å = 10-10
m), con temperatura de fusión de 1 535ºC y punto de ebullición
2 740ºC. Mientras el Carbono es un metaloide, con diámetro mucho más pequeño
(dA
= 1,54 Å ), blando y frágil en la mayoría de sus formas alotrópicas (excepto
en la forma de diamante en que su estructura cristalográfica lo hace el más duro de
los materiales conocidos). Es la diferencia en diámetros atómicos lo que va a
permitir al elemento de átomo más pequeño difundir a través de la celda del otro
elemento de mayor diámetro.
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Tabla I. Algunas propiedades físicas del carbono y del hierro.
ELEMENTO EXPANSION CONDUCTIVIDAD RESISTIVIDAD MODULO DE NATURALEZA
TERMICA TERMICA ELECTRICA ELASTICIDAD DEL
LINEAL TENSIL ELEMENTO
x 10-6
mm/mm/ºC cal/cm2/cm/seg/ºC x 10-6 ohms-cm x106 kg/mm2
Hierro 11,76 0,18 9,71 (a 25 ºC) 20,1 Metal
Carbono 0,6 – 4,3 0,057 1 375 (a 0 ºC) 0,5 Metaloide
Cuando una sustancia logra disolverse en otra se tiene una solución, donde a la
primera, que es minoritaria, se le llama soluto y a la segunda, que es mayoritaria,
se le llama solvente. Estas sustancias pueden ser sólidas, líquidas o gaseosas.
Al igual que el carbono, actúan otros elementos que devienen en “intersticiales”
debido a su diámetro atómico menor a 2 Å, lo que les da mayor posibilidad de
difusión a través de los intersticios de la estructura cristalina del hierro. Estos
elementos son el Nitrógeno (dA
= 1,42 Å), Hidrógeno (dA
= 0,92 Å), Boro (dA
=
1,94 Å), Oxígeno (dA
= 1,20 Å), etc. Va a ser esta posibilidad de difusión intersticial
la responsable de una gran cantidad de posibilidades tecnológicas y variantes de
propiedades en el acero, especialmente las vinculadas al endurecimiento, gracias
a la solución sólida intersticial de carbono en hierro, y a la formación de compues-
tos intersticiales como carburos y nitruros que aparecen como componentes usual-
mente muy duros en los aceros aleados.
Por otro lado, otros elementos como el cromo, níquel, titanio, manganeso, vanadio,
cobre, etc. con diámetros atómicos cercanos al del hierro (condición sine quanon),
formarán soluciones sólidas sustitucionales en un intervalo que dependerá de la
semejanza de estructura cristalina, de la afinidad química y de las valencias relati-
vas. Estas soluciones sustitucionales son las más frecuentes y numerosas entre los
metales, especialmente en el acero.
20

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Fig. 2 . Ilustración del enlace metálico, mostrando una nube de
electrones alrededor de los iones en un sólido metálico.
Si el átomo de hidrógeno se amplificara de modo que su diámetro tuviera un
kilómetro, su núcleo sería del tamaño de una pelota de béisbol y su electrón, a
medio kilómetro de distancia, sería del tamaño de una pelota de fútbol. Entonces
con tanto espacio vacío en el interior de los átomos, tendremos que llegar a la
deducción de que toda la materia que vemos, tocamos, sentimos, es principal-
mente pura energía excitando nuestros sentidos.
En un metal que está formado por la unión de electrones girando alrededor de un
núcleo, como es posible que pueda tener tan buena solidez, tenacidad y dureza.
¿Qué fuerzas explican esta cohesión? El enlace metálico es un enlace muy pecu-
liar que permite la movilidad de los electrones alrededor de los núcleos generan-
do una cohesión entre ellos, gracias a fuerzas de repulsión entre núcleos y entre
electrones, y a fuerzas de atracción entre núcleos positivos y electrones; y, a la
vez, permite un ordenamiento muy regular de los iones (átomos que han perdido
o ganado electrones, según su valencia) dando lugar a una estructura cristalina. La
estructura cristalina se caracteriza por una distribución regular de los átomos (y
iones) en el espacio. Hay 14 estructuras posibles de cristalización, aunque la ma-
yor parte de los metales cristalizan en tres tipos de estructuras, dos de ellas cúbi-
cas y una hexagonal.

El enlace metálico es el responsable de la dureza, la resistencia mecánica y la
plasticidad que caracterizan a los metales. Es su gran movilidad de los electrones
lo que explica también el brillo metálico y las conductividades térmica y eléctrica.
Formas alotrópicas son las diversas formas en que un metal alotrópico puede
presentarse, según su estructura cristalográfica. Cuando un metal monocomponente
o monofásico, sin haber variado su composición química, sufre un cambio rever-
sible de estructura cristalina, se dice que es alotrópico.
Se llama fase a un componente que constituye una entidad diferenciada de las
otras fases, en base a su composición química, a su naturaleza física, a su estruc-
tura cristalográfica, a sus propiedades físicoquímicas, etc.
El hierro es un metal alotrópico pues pasa de una estructura b.c.c., conocida como
hierro alfa, que existe desde temperatura ambiente hasta los 910 ºC, a una estruc-
tura f.c.c. del hierro gamma, que existe entre los 912 y 1 500ºC, y luego retorna a
la estructura b.c.c., esta vez, del hierro delta, que existe hasta los 1 540ºC.
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Fig. 3 . Celdas unitarias b.c.c. (estructura cúbica de cuerpo
centrado) y f.c.c. (estructura cúbica de cara centrada), corres-
pondientes al hierro alfa y hierro gamma, respectivamente.

La fase alfa y la fase delta del acero cristalizan con una estructura tipo b.c.c. (body
centered cubic o cúbica de cuerpo centrado). En las estructuras cúbicas los
parámetros de red son iguales, o sea que la estructura corresponde a un cubo
perfecto. En el caso de la estructura b.c.c., un átomo completo se coloca en el
centro del cubo y ocho átomos se ubican en las esquinas. En términos totales
tendremos por cada “cubo” o celda unitaria:
8 átomos en las esquinas x 1/8 = 1 átomo
1 átomo central = 1 átomo
Total = 2 átomos
La fase gamma cristaliza en el sistema f.c.c. (face centered cubic o cúbica de cara
centrada), en el cual seis átomos se ubican en las caras de la celda o “cubo” y ocho
átomos en las esquinas. La celda unitaria tendrá entonces:
8 átomos en las esquinas x 1/8 = 1 átomo
6 átomos centrados en las caras x 1/2 = 3 átomo
Total = 4 átomos
Es fácil deducir que la estructura f.c.c. es más densa que la b.c.c. Si consideramos
a los átomos como esferas ubicadas en estas estructuras podremos encontrar el
llamado factor de empaquetamiento que expresa, en fracción unitaria, el espacio
ocupado por los átomos en la celda unitaria. Para la celda f.c.c. este factor es 0,74
mientras que para b.c.c. es 0,68 . Visto de otra manera, en la celda f.c.c. los
intersticios (espacios entre los átomos) ocupan el 26 % del volumen, mientras en
la celda b.c.c. ocupan el 32 %.
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Serán estas fases del hierro las cuales asimilarán los átomos de carbono principal-
mente, pero también átomos de otros elementos en menor cantidad, para dar lugar
a la formidable familia de aleaciones conocida como acero. De tal forma que estas
fases también estarán presentes en los aceros aunque, lógicamente, presentarán
cambios de composición que incluyen a los nuevos elementos presentes.
Las propiedades mecánicas en los aceros son influenciadas fuertemente por el
contenido de carbono, ya que determinan cantidades diferentes de uno de los com-
ponentes más duros en el acero, como es la cementita, o de su mezcla eutectoide,
la perlita. Aún en estado de temple (endurecido por enfriamiento rápido), el con-
tenido de carbono del acero sigue siendo importante pues una martensita de ma-
yor contenido de carbono será también más dura.
3. Naturaleza microestructural del acero.
Veamos un poco más adentro en la estructura del acero. Un producto de acero,
como una barra o una plancha, es un sólido que está formado por granos. Al
microscopio son granos los que se observan como microcomponentes del acero.
Estos granos pueden ser de alguna de las fases, o mezcla de fases, que están
Fig. 4. Efecto de contenido de carbono de un acero
común sobre sus propiedades mecánicas
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presentes en todo acero normal: ferrita, perlita, cementita; por lo que pueden tener
diferente aspecto.
De esta forma un acero al carbono, de un contenido de carbono de 0,20 %, estará
formado por una proporción de 75% de fase ferrita (cuyo contenido de carbono, a
temperatura ambiente, no pasa de 0,008 %) y aproximadamente 25 % de perlita
(cuyo contenido de carbono es fijo y corresponde a 0,8 %); mientras un acero de
mayor contenido de carbono (por ejemplo, 0,40 %) tendrá mayor proporción de
perlita (aproximadamente 50 % para nuestro ejemplo). En la Fig. 5, aceros del
primer tipo son las barras cuadradas y los ángulos, mientras las barras corrugadas
(inferior izquierda en la figura) son de acero del segundo tipo.
Los granos, a su vez, están formados por agregados de cristales. Son estos crista-
les los que van a determinar en gran medida las propiedades del acero. Como ya
ha sido dicho, cada fase tiene diferente estructura cristalina o cristalográfica, y,
por tanto, cada fase posee diferentes propiedades. El acero poseerá, en general y
proporcionalmente, las propiedades promedio del conjunto. En algunos casos,
especialmente en aceros aleados, aparecerán otras fases, como carburos, nitruros,
etc. que otorgarán, favorable o desfavorablemente, propiedades diferenciadas a
ese tipo de acero.
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Fig. 5 . Productos de acero de bajo carbono (microestructuras
claras) y medio carbono (microestructura algo gris). Se aprecia el
efecto del grado de reducción en caliente sobre la microestructura.

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Adicionalmente a estas fases propias del acero, existirán otras fases que surgen
como producto del proceso de fabricación de acero. Estas son las llamadas inclu-
siones, que son compuestos químicos, y que corresponden a óxidos, silicatos,
aluminatos, etc., que “ensucian” el acero y cuya presencia por lo general se trata
de evitar o minimizar durante su fabricación. Por otra parte, existen también in-
clusiones de sulfuro de manganeso y sulfuro de fierro que mejoran las caracterís-
ticas de maquinabilidad del acero.
Fig. 6. Diagrama de equilibrio metaestable hierro-carburo de hierro

4. Diagramas de fases.
Bien, ya hemos dicho que los aceros están compuestos por ciertas fases, las cuales
a su vez tienen ciertas características diferenciadas. La diferente proporción de
estas fases determinará en mucho las propiedades del acero. También se ha dicho
que el contenido de carbono y de otros elementos influyen sobre las propiedades
del acero, esto quiere decir que estos elementos se meterán dentro de estas fases
cambiando a su vez sus propiedades. La forma más simple de visualizar este he-
cho es a través de un diagrama de fases en equilibrio hierro-carbono.
El diagrama hierro-carbono solo tiene una zona de interés tecnológico que lo
constituye la porción hierro-carburo de hierro. El carburo de hierro conocido como
cementita es un compuesto Fe3
C con 6,67 % de carbono. Este es un diagrama
metaestable, pues para fines prácticos se puede considerar que la cementita es una
fase “cuasiestable” y técnicamente representa condiciones de equilibrio útiles para
entender las transformaciones que veremos en los aceros.
Considerando el contenido de carbono, es práctica común dividir este diagrama
en dos partes: la de las fundiciones (entre aproximadamente 2 y 6,67 % de carbo-
no) y la de los aceros (entre 0 y 2 % de carbono). Vemos, además varias zonas
definidas dentro del diagrama. Tenemos varias soluciones sólidas. La solución
sólida gamma (derivada de la fase gamma del hierro) se llama austenita y posee
una estructura f.c.c. A alta temperatura se tiene la región de la solución sólida
delta (derivada de la fase delta del hierro) con estructura f.c.c. Mientras que a
menor temperatura se tiene la región de la ferrita (derivada de la fase alfa del
hierro) también con estructura f.c.c
La transformación más importante en este diagrama, desde el punto de vista de su
utilización técnica, lo constituye la transformación austenítica:
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Esta transformación se verifica a 723ºC , que es conocida como la temperatura
eutectoide, y su control constituye un poderoso medio de determinar las propieda-
des mecánicas del acero adecuándolas a nuestro uso. El control y aprovechamien-
to de esta transformación constituye una buena parte del campo de aplicación de
los tratamientos térmicos.
La velocidad de enfriamiento determinará la microestructura final presente en el
acero, decidirá si la fase presente es de naturaleza metaestable o estable o si es una
fase fuera del equilibrio; y por tanto determinará las propiedades mecánicas, físi-
cas, químicas, etc. asociadas a las fases presentes.
Si esta transformación se realiza enfriando lentamente se producirá la mezcla
eutectoide conocida como perlita, formada por finas capas alternadas de cementita
y ferrita. Cuanto más lentamente se realice esta transformación más gruesas serán
estas capas y mayor será el tamaño de grano del acero (esto sucede en el trata-
miento térmico conocido como recocido). Si el enfriamiento es menos lento se
tendrá una perlita con capas o lamelas más finas, como sucede en el normalizado.
El acero recocido es más blando que el acero normalizado.
Si mediante un enfriamiento acelerado, desde la zona austenítica, logramos evitar
la transformación eutectoide tendremos una fase fuera del equilibrio llamado
martensita. Este nuevo componente microestructural posee alta dureza aunque
con una cierta fragilidad. La martensita es una solución sólida sobresaturada de
carbono atrapado en hierro alfa lo que lleva a una estructura b.c.t. (body centered
tethragonal o tetragonal de cuerpo centrado) derivada de la estructura b.c.c. El eje
z de la celda cúbica es mayor debido a la inclusión de átomos de carbono. Esta
fuerte alteración de la red es la responsable de la alta dureza de la martensita y
también de su aspecto microestructural acicular. En la Fig. 7, los temples o enfria-
mientos en aceite y salmuera darán como resultado una estructura martensítica.
5. Efecto de la temperatura y deformación.
La laminación en caliente constituye un claro ejemplo de como interactúan la
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temperatura y la deformación plástica. Mientras la deformación genera en el ma-
terial un aumento considerable de la densidad de dislocaciones, lo cual a su vez
aumenta la acritud (la dificultad para ser deformado adicionalmente), la mayor
temperatura provee energía para que el proceso de recristalización lleve a una
regeneración de los granos, disminuyendo su densidad de dislocaciones y elimi-
nando la acritud.
Fig. 7. Curvas de enfriamiento en diferentes medios para diferentes
tratamientos térmicos. La zona delimitada por las líneas azules represen-
ta la zona perlítica.

¿Qué es una dislocación? Es una alteración de la continuidad cristalina en un
metal que se traduce en un endurecimiento. La dislocación de borde consta de
medio plano de átomos extra en un cristal. La dislocación de tornillo se representa
como una superficie espiral formada por los planos atómicos alrededor de la línea
de dislocación de tornillo. La creación, multiplicación e interacción entre las
dislocaciones son muy útiles parea explicar muchas propiedades de los metales.
Pero ¿qué sucede con los granos en este proceso? Cuando el metal es deformado
en frío sus granos se estiran y deforman como una plastilina bajo la acción de una
presión. Cuanto mayor sea la deformación sobre el metal, mayor será el estira-
miento de los granos siguiendo la dirección del flujo plástico del metal así defor-
mado. Llegará un momento en que ninguna deformación adicional podrá ser apli-
cada al metal pues se romperá. Este es el punto de acritud máxima. Si entra en
acción la temperatura hará regenerarse a los granos produciéndose primero una
nucleación en el borde del grano deformado. Este es un proceso cinético goberna-
do por la superficie específica de bordes de grano; por ejemplo, a mayor deforma-
ción habrá mayor superficie de límites de grano por centímetro cúbico y, por tan-
to, más puntos de nucleación. Esto favorecerá la presencia de un tamaño de grano
fino
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Fig. 8 . Esquema de una dislocación de línea o de
borde mostrando la discontinuidad cristalográfica que
representa.

inicialmente. Si la acción de la temperatura sobre el metal se alarga, se inicia la
etapa del crecimiento de grano, que es un proceso termocinético que depende de
la temperatura y del tiempo. A mayor temperatura y/o tiempo se tendrá un mayor
crecimiento de grano.
Pero, ¿cómo afecta el tamaño de grano a las propiedades de los metales?
Un tamaño de grano más fino proporciona mejores propiedades mecánicas (ma-
yor resistencia a la tracción, mayor tenacidad y resistencia al choque). Al cambiar
la dirección de avance de la grieta de rotura del metal, al pasar de un grano a otro,
el grano fino dificulta la rotura pues se requiere mayor energía para generar y
propagar la fractura en este metal. Esto se traduce en una mejor tenacidad y resis-
tencia al choque.
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Fig. 9 . Efecto de la deformación en frío sobre las propie-
dades mecánicas de un acero.

Un tamaño de grano grande es más blando y por lo general está más libre de
dislocaciones lo que le permite soportar mayores deformaciones plásticas, pero
su resistencia a la propagación de grietas por impacto se reduce. Un mayor grado
de reducción en caliente seguido de un enfriamiento al aire otorga un tamaño de
grano más fino, como puede verse en la Fig. 5, comparando la microestructura de
un ángulo delgado y de una barra redonda más gruesa.
El tamaño de grano se expresa, según Norma ASTM, mediante el Número G
obtenido de la expresión:
Número de granos / pulg2
a 100X = 2 G-1
Se considera grano grueso cuando G < 5 (diámetro de grano 62 micras) y grano
fino cuando G > 7 (diámetro de grano 32 micras).
Cuando se desea tener un metal con alta resistencia se trata de producir el grano
más fino posible, ya sea mediante un control del grado de reducción en caliente,
de la velocidad de enfriamiento, o mediante la adición de ciertos elementos
microaleantes afinadores de grano como, por ejemplo, el V, Nb, Ti, Al, etc. De
este tipo son los llamados aceros HSLA o aceros microaleados de alta resistencia.
Corporación Aceros Arequipa produce, dentro de este rubro los siguientes pro-
ductos: barras corrugadas de alta resistencia y ductilidad (ASTM A706), ángulos
de alta resistencia (ASTM A572 Grado 50) y barras corrugadas gruesas (diámetro
mayor a 1”) ASTM A615 Grado 60 microaleadas con niobio o vanadio.
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FABRICACION DEL ACERO
El arrabio es el producto obtenido por la reducción y la fusión del mineral de
hierro en el alto horno con la ayuda del coque. Su contenido de carbono varía
entre 3% y 4%, lo que lo hace duro y quebradizo.
Hasta mediados del siglo XIX se disminuía el contenido de carbono del arrabio,
mediante el primitivo proceso del horno de pudelado, o del horno de crisol y así
producir el acero.
Con la revolución industrial del siglo XIX, se fueron mejorando los métodos para
reducir el carbono del arrabio, con mayor rapidez y en mayor volumen; los méto-
dos que tuvieron mayor éxito se describren a continuación
33
Capítulo III
Producción de acero

34
Un notable invento en Inglaterra en el año 1850 viene a revolucionar un viejo
procedimiento: la fabricación de acero por un sistema más práctico, más econó-
mico y de alta producción.
Henry Bessemer, ingeniero inglés, logra por insuflación de aire frío a la masa de
hierro en estado líquido, producir acero, el metal más codiciado por sus múltiples
usos. El Convertidor es el nombre que le dio a este invento extraordinario, ya que
el arrabio se convertía en acero.
En 1860 sucede la primera aplicación comercial en Estados Unidos del Converti-
dor Bessemer. A partir de entonces se revoluciona rápidamente toda la industria
y la producción que era de 42 mil toneladas en 1871, pasa a 10 millones en 1910.
Inicialmente los convertidores de acero eran insuflados con aire (Hornos tipo
“Bessemer”, “Thomas” y “Siemens Martin”), hasta que en 1948 en la ciudad de
Linz, Austria, se empieza a utilizar el horno “L.D.”, con inyección de oxígeno,
que es el más utilizado hasta nuestros días.
Por otro lado, desde el año 1878 se hacen esfuerzos por desarrollar un horno
eléctrico para producir acero, venciendo los problemas de energía eléctrica sufi-
ciente y la fabricación de electrodos que pudieran soportar la carga requerida para
fundir el metal. Como resultado, en 1890, se pone en operación el primer horno
eléctrico: “Heroult”.
Quedan así establecidas las dos vías clásicas para producir acero:
- LA VIA ALTO HORNO Y SU PROCESO DE ACERACION
- LA VIA HORNO ELECTRICO

Los primeros procesos de aceración desarrollados y los primeros hornos eléctri-
cos se enumeran a continuación y la mayoría de ellos han operado durante todo el
siglo XX.
Procesos de aceración
Horno de pudelado Utilizado en el Siglo XVII
Horno de crisol Para convertir el arrabio en acero
Horno Bessemer Inglaterra 1850
Horno Thomas Inglaterra 1878
Horno Martín Francia 1870
Horno Siemens Alemania 1870
Horno L. D. (*) Austria 1948
(Linz – Donawit)
(*) Este horno se ha impuesto sobre los otros y utiliza oxígeno en vez de aire para insuflar
el arrabio y producir acero.
HORNO ELECTRICO PARA FUNDIR LA CHATARRA
Y PRODUCIR ACERO
Horno Wilhelm Von Siemens Alemania 1890
Horno Heroult Francia 1890
Horno Stassano Italia 1895
Dado el auge que han tomado los hornos eléctricos en la producción de acero, se
hace a continuación una breve descripción del horno eléctrico, del proceso de
fabricación de acero mediante esta vía y de las partes principales que conforman
un horno eléctrico.
35

Vía horno eléctrico
Vía alto horno
36

Básicamente un horno eléctrico está constituido por un recipiente circular cubierto
de ladrillos refractarios, con una tapa móvil denominada bóveda y que tiene un
sistema bascular que permite el vaciado del acero líquido y de la escoria.
El horno se carga por la parte superior con chatarra o hierro esponja. La fusión de
la chatarra se logra mediante el arco eléctrico producido por los tres electrodos de
grafito colocados en triángulo en el centro del horno. El tiempo de la fusión
depende de la potencia del transformador que alimenta a los electrodos; la tendencia
es hacer cada vez más alta esta potencia. Como el consumo de energía eléctrica
para fundir la chatarra es alto, el costo de esta energía tiene gran importancia en el
costo del acero.
Aunque inventados y perfeccionados por Siemens, Stassano y Heroult, a principios
del Siglo XX, los hornos eléctricos fueron considerados como un procedimiento
caro y con perspectivas de desarrollo sólo para aceros especiales. La gran capacidad
de generación eléctrica desarrollada a nivel mundial posteriormente, logró revertir
esta situación y originó el fenómeno de las miniplantas o miniacerías que operan
con chatarra o hierro esponja con gran eficiencia. El primero que tuvo la visión de
la miniacería fue el alemán Willy Korf entre los años 1966 y 1970, y empieza a
difundirse el concepto de hornos de alta potencia, y ultra potencia dotados de
transformadores de mayor tamaño; así como hornos con corriente continua.
Simultáneamente se hicieron grandes avances en la calidad de los electrodos y del
material refractario para el horno y la bóveda o tapa del horno.
Luego surge la idea de dividir el proceso de aceración en sus dos etapas, la fusión
del metal (derretirlo) y el afino del acero. Nace así el “horno de cuchara”, que
utilizando un transformador de mucha menor potencia realiza esta operación,
denominada metalurgia secundaria.
Usualmente la colada del acero en el horno eléctrico se efectúa basculando el
horno para que el acero salga por la piquera y sea depositado en una cuchara o
recipiente cubierto de ladrillos refractarios. En la colada del acero se tiene cuidado
en no arrastrar la escoria que flota encima.
37

Una de las mejoras desarrolladas a los hornos eléctricos es el efectuar la colada
por el fondo, con lo cual no se requiere el sistema basculante, pero sí de un sistema
de cierre mecánico, que mayormente es con una válvula deslizante.
Sistemas de fabricación del acero
Todos los países desarrollados y gran parte de los semi-desarrollados poseen plantas
siderúrgicas.
La denominación que tienen las plantas siderúrgicas es por el tipo de producto
terminado que fabrican y en este caso se denominan de “productos no planos” o
de “productos planos”.
Las plantas de “productos planos” tienen un costo de instalación más alto que las
de “no planos” y por esta razón en los países en desarrollo las plantas de “productos
planos” eran de propiedad estatal, no así las plantas de “no planos” que eran de
propiedad privada. Desde la decada del 80, la tendencia general ha cambiado y
tanto las plantas de planos, como no planos, están pasando a manos privadas.
En general, hay dos aspectos importantes a tener en cuenta en una planta siderúrgica,
uno de ellos es la disponibilidad de la materia prima (mineral de hierro o chatarra)
y el otro es la disponibilidad de energía.
En el caso de las plantas siderúrgicas vía Alto Horno – Convertidor, la materia
prima es el mineral de hierro y la energía es la disponibilidad de coque o de carbón
coquificable.
En las plantas siderúrgicas, vía Horno Eléctrico, la materia prima es la chatarra de
acero o el hierro esponja y la energía necesaria dependerá de la disponibilidad de
energía eléctrica en el país. En el caso de disponer de gas natural abundante, éste
permitiría el uso de hierro esponja mediante la reducción directa del mineral de
hierro.
38

Flujoesquemáticodelafabricacióndelacero
39

La solidificación del acero líquido se efectuaba hasta hace pocos años, en el patio
de colada, convirtiéndose en lingotes el acero líquido que se vaciaba en moldes
denominados lingoteras.El lingote mediante nuevo calentamiento en hornos
especiales era laminado para convertirlo en planchon o tocho y luego repetir la
operación para convertirlo en plancha o bobina, o en no planos, para lo cual era
calentado el tocho y mediante la laminación se convertía en palanquilla y luego
repetir la operación para obtener, de la palanquilla, la barra lisa, corrugada, alambrón
o cualquier tipo de perfil.
La colada continua revolucionó completamente el procedimiento y originó un
incremento notable de la productividad con la consiguiente reducción de costos,
como resultado de vaciar directamente el acero líquido y salir convertido en una
palanquilla o en un planchón.
En la actualidad, las modernas plantas de productos planos, producen directamente
las bobinas de acreo mediante colada continua, suprimiéndose así los costosos
procedimientos de calentamiento en las diferentes etapas.
En forma similar las plantas de productos no planos pasan directamente del acero
líquido a la palanquilla y al producto terminado.
Colada continua
Uno de los mayores adelantos en la fabricación del acero ha sido la utilización de
la colada continua, la cual ha permitido reducir las mermas o desperdicios y reducir
el consumo de energía.
En los procedimientos clásicos de fabricación de acero, vía Alto Horno o vía
Horno Eléctrico, el acero líquido obtenido a una temperatura del orden de 1 650 ºC,
es vaciado a lingoteras o moldes, donde luego de volver a ser calentado es sometido
a un proceso de laminación para convertirlo a palanquillas o planchones semi-
terminados y posteriormente vuelto a calentar, se procede a laminarlo para
convertirlo en barras, perfiles, planchas, etc.
40

En cada uno de los procesos indicados se producen mermas y adicionalmente un
mayor consumo de energía y de mano de obra.
La necesidad de idear un sistema que evitara el engorroso proceso descrito antes,
era reconocida por los siderurgístas y es así como al comienzo del siglo XIX, el
inglés Henry Bessemer patenta un sistema de colada continua que si bien no tuvo
el éxito esperado, confirma la inquietud existente, que animó a continuar
experimentando durante todo dicho siglo.
En el siglo XX los progresos en los sistemas de colada continua son ya notables:
primeramente en la colada de palanquillas y posteriormente en la colada de
planchones.
En la actualidad, no se concibe una planta de productos no planos sin la colada
continua de palanquillas y en lo que respecta a las plantas de productos planos, el
80% de ellas tienen en la actualidad colada continua de planchones y con las
modernas tecnologías el espesor de los planchones se ha ido reduciendo.
41

Desarrollodelatecnologíadelhornoeléctricodearco
42

LAMINACION DEL ACERO
Es difícil ubicar en el tiempo el inicio de la técnica de laminación. Se atribuye al
molido de cereales y a la molienda de la caña de azúcar el inicio de los sistemas de
laminación. Los informes que hay al respecto datan del siglo XV y se cita a un
italiano procedente de Sicilia, Pietro Speciale, quien en 1449 diseña en madera
tres cilindros movidos manualmente y utilizados para moler azúcar.
Simultáneamente enAlemania, Rudolph De Nuremberg, diseña un laminador para
joyería.
El dibujo más significativo de un laminador se conserva hasta el presente y perte-
nece a Leonardo Da Vinci, fue hecho en el año 1495.
En el siglo XVI el francés Brulier, en 1553, diseña un laminador para planchas de
oro y plata; y un alemán, Hans Lobsinger, en la misma época diseña el primer
laminador en caliente de la historia, logrando transformar el hierro en flejes o cintas.
En el museo de Cluny en Francia, se conserva hasta hoy un laminador-estirador,
fabricado en Alemania, en 1565.
En el mismo siglo XVI Berius Bulmer de Inglaterra, fabrica un laminador en el
año 1588.
El siglo XVII presenta un progreso acentuado en los procesos de laminación,
existiendo documentos suficientes que así lo demuestran. Una de las ilustracio-
nes más detalladas de una máquina de laminación se debe a Vittorio Zonca. Ya en
1615, se hacían laminadores más grandes, como el diseñado por Caus en Francia.
Merecen también señalar en este siglo, los diseños de Giovanni Branca, en Italia
en 1629 y Richard Foley, en Suecia, Thomas Hale en 1670, en Inglaterra y en
1678 otro inglés, Thomas Harvey.
En este siglo XVII hay evidencia de la utilización de cilindros fundidos en la
Laminación.
43
Capítulo IV

Laminadores diseñados
por Leonardo Da Vinci
-1495-
44

El siglo XVIII marca el asentamiento definitivo de los sistemas de laminación. El
papel principal lo tuvo el inglés Henry Cort, que es conocido hasta hoy como “El
padre de la laminación”. También sobresalen en este siglo el sueco Christofer
Pohiem y el inglés John Payne, asi como los franceses Fayolle y Remond.
En 1783, Henry Cort patenta un sistema de laminación en caliente el cual fue el
resultado de un trabajo realizado en su taller de herrería en Fontiev, Inglaterra,
cuando en 1780 la marina inglesa le envió un lote de chatarra de acero para ser
fundido y transformado en perfiles laminados, utilizados en la fabricación de bu-
ques de guerra. En la siguiente página se puede apreciar a un grupo de marinos ingleses
inspeccionando los perfiles.
En la época moderna hay que mencionar a Tadeusz Sandzimir, ingeniero polaco
que en las décadas de 1930 a 1950 desarrolla notablemente los sistemas de
laminación hasta espesores delgados.
Adicionalmente a los procesos de laminación en caliente y en frío, las plantas de
productos planos cuentan con “líneas de revestimiento”. Las que usualmente se
utilizan, son las de “zincado o galvanizado” que consiste en cubrir la plancha con
una delgada capa de zinc, mediante un proceso de inmersión en caliente. El otro
tipo de recubrimiento es el estañado (para obtener la hojalata) producto que se
utiliza en la industria de envases. Las plantas de hojalata utilizan el procedimien-
to de estañado electrolítico. Otro tipo de recubrimiento es el cromado, pero su
mercado es menor.
En la distribución de una planta de laminación de planos y una de productos lar-
gos o de no planos, existe una gran diferencia, por lo que obligadamente hay que
referirlas en forma separada.
Sin tener en cuenta la procedencia del acero, que puede ser vía Alto Horno o vía
Horno Eléctrico, una planta de no planos tiene básicamente lo siguiente:
- El acero sale de la colada continua en forma de palanquilla, la palanquilla es
una barra cuadrada de acero que tiene de lado 100 mm, 120 mm o 150 mm y
una longitud que depende del proceso de laminación. Usualmente salen 4
líneas de palanquilla en forma simultánea.
45

- La palanquilla puede seguir uno de los dos caminos siguientes:
A - Ir directamente al tren de laminación
B - Ir a una zona de enfriamiento
- En el caso de ir directamente al tren de laminación deberá estar a la tempera-
tura adecuada.
- Si ha estado en la zona de enfriamiento, deberá calentarse en el horno de
palanquillas hasta la temperatura adecuada de laminación (1 200 - 1 250°C).
- El tren de laminación está constituido por una serie de “cajas de laminación”
en las cuales hay rodillos que progresivamente van transformando la
palanquilla en el producto final, para lo cual los rodillos son previamente
tallados en función al producto final que se ha programado producir.
Los laminadores modernos se clasifican en dos grupos principales: los que produ-
cen formas planas, por ejemplo: planchas, láminas, bandas y otros, en los que los
cilindros son lisos y paralelos entre sí; y los diseñados para producir secciones
formadas, como por ejemplo: cuadrados, redondos, rieles y perfiles, en los que se
usan cilindros tallados.
El castillo metálico que contiene a los cilindros laminadores se denomina caja y
generalmente es de acero fundido. En las cajas existen dos acanaladuras vertica-
les en las cuales van colocadas la chumacera que tienen cojinetes sobre los cuales
van asentados los cuellos de los cilindros. Existen además soportes especiales
para asegurar la posición de los cilindros y también tornillos de ajuste para los
cilindros superior e inferior.
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Laminación no planos y planos
Palanquilla
Palanquilla
Palanquilla
Plancha
Alambrón
Perfiles
Barras
48

En los trenes para productos no planos se colocan guías delante de los cilindros y
guardas detrás de éstos que tienen por finalidad guiar a la barra en proceso al
ingresar a un canal de laminación o al salir de él respectivamente. Tales guías y
guardas van aseguradas a una barra transversal llamada Somier.
El movimiento de rotación de los cilindros es generado por un motor que lo trans-
mite a través de una caja de piñones o reductor que está conectado mediante aco-
plamientos a un extremo de los cilindros laminadores.
Los cilindros poseen las siguientes partes: cuerpo o tabla, cuellos, y cabezales
motor.
La laminación es la deformación plástica de los metales o aleaciones, realizada
por deformación mecánica entre cilindros, obteniéndose como resultado una for-
ma deseada y propiedades definidas en el material laminado; consiste en modifi-
car la sección de una barra de metal al pasar entre dos cilindros, obteniéndose un
espesor menor. Es el método más barato y más eficiente para reducir el área trans-
versal de una pieza de material, de tal manera que el espesor final sea uniforme a
lo largo de todo el producto.
En el caso de laminación de productos planos, los cilindros tienen generatriz
rectilínea, y para la laminación de productos no planos o perfilados, los cilindros
tendrán canales entallados de forma más o menos complicada en muchos casos.
Los productos son arrastrados por los cilindros por efecto de fuerzas de rozamien-
to que se originan en la superficie de contacto de los cilindros y el metal lamina-
do. En ausencia de fuerzas de rozamiento sería imposible laminar.
Según el orden de ubicación de las cajas, los laminadores se dividen en: lineales,
escalonados, continuos, semi-continuos, etc.
Los laminadores con ubicación lineal tienen el inconveniente de que todas las
cajas funcionan con velocidades iguales. Este inconveniente no existe en los
laminadores escalonados ya que las cajas forman varias líneas, que funcionan con
diferentes velocidades, lo que permite tener mayor velocidad en la caja acabadora,
49

y por consiguiente, elevar el rendimiento del laminador. En los laminadores conti-
nuos, el metal que se lamina pasa sucesivamente a través de todas las cajas,
ubicadas una detrás de la otra; se puede tener un motor para cada caja o uno solo
con accionamiento, en derivación, para las cajas. La velocidad del laminador en
cada caja siguiente es mayor que en la anterior. El funcionamiento del laminador
requiere una relación determinada de velocidad para evitar que se formen lazos
del metal que se lamina o se tense la barra entre las cajas. Los laminadores semi-
continuos son combinaciones de continuo y de lineales, o de escalonados.
Durante la laminación, mientras el metal permanece caliente, la resistencia a la
comprensión es pequeña aun cuando se lamine a baja velocidad; pero ocurre que
por radiación y conducción al contacto con los cilindros entre pase y pase, el metal
tiende a bajar su temperatura originando un incremento en la resistencia a la com-
presión, que va acompañado con una tensión excesiva en los cilindros, lo cual se
evita reduciéndose las proyecciones de las áreas de contacto.
De igual modo si el metal tiene una gran longitud, va a permanecer mayor tiempo
en contacto con el aire, lo cual va a dar lugar a un enfriamiento mayor que lo
normal y va a ocurrir lo descrito en el párrafo anterior.
Un balance de calor puede ser establecido considerándose:
a) Pérdidas de calor por radiación, convección, conducción a los cilin-
dros y al agua de refrigeración.
b) Ganancia de calor resultante de la energía liberada por la deformación
plástica del metal, el cual es mínimo.
Si la separación de los cilindros es pequeña, lo cual daría una reducción excesiva-
mente alta, la barra no podrá entrar debido a que los cilindros no la pueden agarrar.
A mayor reducción, se tendrá una mayor proyección por área de contacto o sea
una mayor tensión en los cilindros. Una resistencia baja de los cilindros limita la
reducción.
50

A mayor reducción, mayor será la potencia requerida; por lo tanto la potencia del
motor limitará la magnitud de la reducción.
Cuanto mayor son las reducciones, mayor es el desgaste de los cilindros.
El laminado en caliente casi siempre empieza por el rompimiento de la estructura
inicial o dendrítica de los lingotes o de los tochos, palanquillas y planchones de
colada continua, ya que a temperaturas elevadas la maleabilidad es generalmente
alta, permitiendo la deformación de los metales con relativa facilidad. El proceso
de laminado en caliente se lleva a cabo a una temperatura superior a la de
recristalización del material que se lamina, de manera que conforme tiene lugar la
deformación de este material metálico en la abertura de los cilindros, la
recristalización se inicia casi de inmediato. El crecimiento de los granos del metal
laminado seguirá a la recristalización y nuevamente se tendrá la deformación en
el siguiente juego de cilindros y también será seguida de recristalización. Este
proceso se repite sucesivamente para los distintos pares de cilindros. Siempre que
la temperatura final no sea demasiado elevada, el tamaño final del grano será
satisfactorio.
Antes de efectuar la laminación es necesario calentar el metal hasta una tempera-
tura dada durante un tiempo determinado, ya que de esto depende la obtención de
una estructura homogénea, un calentamiento uniforme en todo el volumen del
metal y una oxidación mínima del metal.
La forma, el tamaño y la calidad del acero influyen en el tiempo de calentamiento;
mientras sea de forma más complicada y/o de mayores proporciones es mayor el
tiempo de permanencia en el horno.
Una temperatura alta de calentamiento del acero puede originar un crecimiento
excesivo de los granos y un defecto llamado “quemado” del acero que origina
grietas que no son eliminables.
Una temperatura baja de calentamiento origina la disminución de la plasticidad
del acero, eleva la resistencia a la deformación y puede originar grietas durante la
laminación.
51

Circuitodeproducciónplantadenoplanos
52

Por lo tanto la temperatura óptima de trabajo no es un solo valor, sino que varía en
cierto rango de temperatura entre un límite superior y un límite inferior.
Considerando el diagrama Fe – C, (Fierro – Carbono) cuando el acero durante el
calentamiento pasa a través de los puntos críticos AC1
y AC3
va a estar acompaña-
do de un cambio volumétrico y de una absorción de calor, si no hay una buena
práctica de calentamiento, puede conducirse a un agrietamiento del acero; por lo
tanto durante el paso a través de los puntos críticos hay que calentar el acero con
cuidado y lentamente. Una vez pasados estos puntos, se hace necesario de un
calentamiento a la velocidad máxima hasta la temperatura deseada con el fin de
evitar pérdida del acero por oxidación y descarburación.
La oxidación y descarburación son procesos de difusión, se determinan mediante
el control de la atmósfera del horno.
Por oxidación, la pérdida puede ser del orden de 1% a 4% del peso. A altas
temperaturas se forman generalmente FeO y Fe2
O3
, mientras que el Fe3
O4
se for-
ma a temperatura más moderada ( < 500°C)
Durante la descarburación, las capas exteriores del acero pierden carbono y por lo
tanto la calidad del material baja. La descarburación se difunde a mayor profun-
didad que la oxidación, por una mayor afinidad química del carbono con el oxíge-
no que con el hierro.
Variables que influyen en las propiedades mecánicas de los aceros
La composición química, la limpieza del acero, la estructura interna, las tempera-
turas de laminación y de fin de laminación, el grado de reducción y la velocidad
de enfriamiento, son las principales variables que influyen en las propiedades
mecánicas del acero.
En el caso específico de barras corrugadas se tiene como variables fundamenta-
les, las siguientes:
53

a) Carbono.- es el de mayor importancia para incrementar o disminuir la resisten-
cia y el porcentaje de alargamiento. Un mayor contenido vuelve duro y tenaz
a la vez que hace quebradizo el acero, además, influye en un mayor carbono
equivalente que es el índice de una menor aptitud para la soldabilidad.
b) Manganeso.- contribuyen de igual modo que el carbono en la resistencia.
c) Micro-aleación.- se tiene el caso de Ferro Vanadio, que permite aumentar las
propiedades físicas en un acero común al carbono, al retardar el crecimiento
del grano del producto laminado en caliente.
d) Temperatura de laminado.- mediante la temperatura de igualización se con-
trola indirectamente la temperatura de laminado en cada pase y al final de la
laminación.
Si la temperatura de entrada del material a laminar en el tren es baja se va a
obtener una baja temperatura de acabado. A mayor temperatura de acabado
se va a obtener menores propiedades mecánicas.
e) Porcentaje de reducción.- a mayor porcentaje de reducción se va a obtener
menores tamaños de grano, lo cual da lugar a mayores propiedades mecáni-
cas. Este porcentaje está ligado al número de pases a efectuar y al diámetro
del producto a obtener.
Entre otras variables se puede considerar el contenido de silicio, azufre, fós-
foro, cromo, níquel, cobre; el ciclo de calentamiento, el sistema de enfria-
miento, el peso métrico, etc.
Todas estas variables son las que se han tenido en cuenta para ir mejorando
hasta lograr la optimización en la calidad.
Control de proceso.- para controlar el proceso se hace el seguimiento del metal
desde su etapa de carguío a los hornos hasta el producto obtenido de la laminación.
54

En la etapa de carguío se controla:
a) Que el lingote, tocho o palanquilla no presenten defectos superficia-
les que dificulte el posterior proceso en el laminado. En el caso de
rechupe se debe evitar su cargado por que se puede generar atracos en
las cajas del tren laminador y porque afecta la calidad del producto.
b) Que el metal a laminar sea de la calidad programada, con lo cual se
evita posibles mezclas de calidades.
c) El seguimiento por colada permite que en cualquier anormalidad so-
bre la calidad sea rápidamente analizada las causas e inmediatamente
solucionado.
En la etapa de calentamiento se controla:
a) Temperaturas de la zona de calentamiento y de igualización.
b) La atmósfera del horno, para evitar pérdidas de metal sea por oxida-
ción o por descarburación.
En el proceso de laminación se controla:
a) El aspecto superficial, para detectar y eliminar los defectos como:
pliegues, marcas, rayaduras, exfoliaciones, grietas, rugosidad super-
ficial, etc.
b) El aspecto de forma, para eliminar los defectos de ovalización, canal
cruzado, varios, etc.
55

NORMAS QUE REGULAN LA CALIDAD
EN LA FABRICACION DEL ACERO
Podemos decir que las normas representan un Lenguaje común para que se co-
muniquen:
Fabricantes
Compradores
Vendedores
Constructores
Calculistas
Cada país tiene sus normas, las más importantes están indicadas a continuación:
SAE ESTADOS UNIDOS
ASTM ESTADOS UNIDOS
DIN ALEMANIA
JIS JAPON
BS INGLATERRA
AFNOR FRANCIA
ITINTEC PERÚ
COVENIM VENEZUELA
UNE ESPAÑA
UNI ITALIA
GOST RUSIA
En el caso de los aceros para construcción las normas más comunes son:
ASTM A615 GRADO 60 Barras de construcción
ASTM A706 Barras de construcción soldables
ASTM A36 Perfiles de acero estructurales
57
Capítulo V

Qué contiene un estándar?
Definiciones
Usos
Composición Química
Propiedades Mecánicas
Dimensiones y tolerancias
Pesos y Tolerancias
Sistema de muestreo
Identificación
Empaquetamiento, etc.
NORMA SAE (SOCIETY OF AUTOMOTIVE ENGINEERS)
La norma SAE suministra un medio uniforme de designación de aceros. Los códigos
SAE establecen rangos de composición química que deben de cumplir el acero
para poder usar el prefijo SAE.
NORMA SAE
La norma SAE J403e establece la composición química de los aceros al carbono
SAE:
SAE 1005 SAE 1095
SAE 1110 SAE 12L14
SAE 1513 1572
La norma SAE J404F – establece la composición química de los aceros aleados.
La norma J405b – establece la composición química de los aceros aleados forjados.
58

ESTRUCTURA DE LA CODIFICACION SAE (SAE J402b)
El primer dígito del código indica el tipo al cual pertenece el acero:
“1” indica un acero al carbono
“2” indica un acero al níquel
“3” indica un acero al cromo – níquel
En el caso de un simple acero aleado, el 2° dígito del código generalmente indica
un aleante o combinación de aleantes y, algunas veces, el porcentaje aproximado
del elemento aleante predominante.
Usualmente los últimos 2 ó 3 dígitos indican el contenido aproximado de carbono,
en “puntos o centésimos de uno por ciento. Así el “SAE 5135” indica un acero al
cromo de aproximadamente 1% de cromo (0,80 a 1,05%) y 0,35% de carbono
(0,33% a 0,38%)
Ejemplos:
ACEROS AL CARBONO (Mn = 1.0 % max.)
1 0 X X
El “1” indica el acero Contenido de
al carbono carbono
Ejemplos:
1. El acero SAE 1020, tiene los siguientes rangos de composición química
C = 0,18 – 0,23 %
Mn = 0,30 - 0,60 %
P = 0,040 % max.
S = 0,050 % max.
Si = 0,035 % max
59

El código SAE nos indica SAE 1020
S A E 1 0 2 0
Acero al Carbono = 0,20%
carbono
2. El acero SAE 1045, tiene la siguiente composición química:
C = 0,43 –0,49 %
Mn = 0,60 – 0,90 %
P = 0,040 % máximo
S = 0,050 % máximo
Si = 0,35 % máximo
El código SAE 1045 indica:
S A E 1 0 4 5
Acero al Carbono = 0,45%
carbono
ACEROS RESULFURADOS
1 1 X X
acero al carbono acero resulfurado contenido de carbono
carbono
Ejemplo:
El acero SAE 1116 tiene la siguiente composición química:
Carbono = 0,14 –0,16 %
Manganeso = 1,10 –1,40 %
60

Fósforo = 0,040 % max.
Azufre = 0.,16 / 0,23 %
S A E 1 1 1 6
Acero al Acero Carbono = 0,16%
carbono resulfurado
ACEROS RESULFURADOS Y REFOSFORADOS
S A E 1 2 X X
Acero al Resulfurado y Contenido de carbono
carbono refosforado
Ejemplo SAE 1213
El acero 1213 tiene la siguiente composición química:
Carbono = 0,13 % máximo
Manganeso = 0,70 – 1,0 %
Fósforo = 0,07 – 0,12 %
Azufre = 0,24 – 0,33 %
S A E 1 2 1 3
Acero al resulfurado y carbono = 0,13
carbono refosforado
61

ACEROS AL MANGANESO
S A E 1 3 X X
Aceros al Al manganeso Contenido de
carbono carbono
Ejemplo: SAE 1345
El acero 1345 tiene la siguiente composición química:
Carbono = 0,43 – 0,48 %
Manganeso = 1,60 – 1,90 %
Fósforo = 0,035 %
Azufre = 0,040 %
Silicio = 0,20 % - 0,35 %
El código SAE que corresponde es el :
S A E 1 3 4 5
Acero al Al manganeso Carbono = 0,45%
carbono
ACEROS AL MOLIBDENO
S A E 4 4 X X
Acero al Molibdeno contenido de
molibdeno carbono carbono
62

Ejemplo: SAE 4012
Carbono = 0,09 – 0,14 %
Manganeso = 0,75 – 1,00 %
Fósforo = 0,035 %
Azufre = 0,040 %
Silicio = 0,20 – 0,35 %
Molibdeno = 0,15 –0,25 %
S A E 4 0 1 2
Acero al Molibdeno Carbono = 0.12%
molibdeno
ACERO AL CROMO
S A E 5 0 1 5
Acero al cromo Cromo Contenido de
carbono
Ejemplo: SAE 5015
Carbono = 0,12 – 0,17 %
Manganeso = 0,30 – 0,50 %
Fósforo = 0,035 % máximo
Azufre = 0,040 % máximo
Silicio = 0,20 – 0,35 %
Cromo = 0,30 – 0,50 %
63

S A E 5 0 1 5
Acero al cromo Cromo Carbono = 0,15 %
NORMA ASTM
(AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS)
Estructura del código ASTM
Está formado de la siguiente manera:
A S T M A 3 6 / A 3 6 M - 9 6 a
Norma Código (sistema Inglés y Año de Revisión en
Sistema Métrico) adopción año
Ejemplos:
ASTM A 6 / A 6M - 9 6 b Requerimientos generales para
3° revisión planchas, perfiles y láminas de
en 1996 acero estructural laminados.
ASTM A615/A615M - 9 a Barras de acero deformado y
2° revisión lisa para refuerzo de concreto
año 1996 armado
Cuando el acero tiene varios grados, se indica el grado del acero a continuación de
la norma. Ejemplos:
ASTM A615/A615M – 96 a Grado 60 ó
ASTM A572 /A572M – 94c Grado 50
64

Generalmente en estos casos el grado indica el valor del límite de fluencia en miles
de libras por pulgada cuadrada (Kips). Así por ejemplo:
ASTM A615 /A615M 96a Grado 60 indica las barras de construcción con un
límite de fluencia mínimo de 60 000 libras por pulgada cuadrada.
El acero ASTM A572/A572M-94c Grado 50 indica que el límite de fluencia mínimo
de este acero estructural es de 50 000 libras por pulgadas al cuadrado.
Las normas ASTM de materiales establecen valores mínimos para:
Límite de fluencia
Resistencia a la tracción
Alargamiento
Doblado
Ejemplo:
En el acero ASTM A 36 los valores mínimos establecidos por la norma son:
Límite de fluencia: 36 000 lbs/pul2
Resistencia a la tracción: 58 000 – 80 000 lbs /pulg2
Alargamiento: 20 %
En el caso del alargamiento hay que indicar la distancia entre marcas que puede ser
de 2” u 8”.
Composición química
Para efectos de garantizar la soldabilidad la norma ASTM establece valores máximos
permisibles para el:
Carbono
Manganeso
Azufre
Fósforo
65

Así por ejemplo la Norma ASTM A615 Grado 60 establece como límite máximo
de fósforo de 0,050 %.
La norma ASTM A 36 establece valores mínimos siguientes:
S = 0,050 % máximo
P = 0,040 % máximo
La norma ASTM es la más utilizada internacionalmente y es esa la razón por la
cual se ha hecho tantas referencias a ella en este capítulo.
Por ejemplo, la norma peruana para las barras de construcción es similar a la
norma norteamericana ASTM - AGIS GR.60
La norma ASTM es la más utilizada internacionalmente y es esa la razón por la
cual se ha hecho tantas referencias a ella en este capítulo.
Por ejemplo, la norma peruana para las barras para construcción es similar a la
norma norteamericana ASTM - AGIS GR.60.
66

PRODUCTOS DE ACERO: DEFINICIONES
CLASIFICACION GENERAL
De acuerdo a su estado de fabricación, el conjunto de productos de acero conside-
rados, se agrupa en tres categorías principales:
- PRODUCTOS BRUTOS
- PRODUCTOS SEMITERMINADOS
- PRODUCTOS TERMINADOS LAMINADOS
Y PRODUCTOS TERMINADOS FORJADOS LARGOS
PRODUCTOS BRUTOS
Son los productos que se encuentran en estado líquido o en estado sólido, en
forma de lingotes y que no han sufrido ninguna transformación.
Acero líquido: acero en estado líquido listo para la colada y obtenido directa-
mente de la fusión de materias primas. Se hace una distinción entre lo siguiente:
- Acero líquido para vaciar en lingoteras o para colada continua;
- Acero líquido para piezas fundidas
Lingotes: productos obtenidos vaciando el acero líquido en molde de forma
apropiada.
Las estadísticas de producción incluyen bajo la denominación de “acero en bruto”
no solamente a los productos sólidos que se obtienen al vaciar en lingoteras y al
acero en bruto líquido para colada, sino también los que, de otra manera, se con-
sideran productos semiterminados.
Los lingotes utilizados para la producción de tubos sin costura se clasifican como
productos en bruto.
67
Capítulo VI

La forma de los lingotes generalmente se parece a una pirámide o a un cono
truncado. Sus caras laterales pueden ser corrugadas y las esquinas, más o menos
redondeadas. Dependiendo de su necesidad de transformación posterior y sin mo-
dificar su denominación, los lingotes pueden ser total o parcialmente escarpados,
por ejemplo con herramienta o soplete, para eliminar defectos superficiales.
De acuerdo con su sección transversal, se clasifican en lingotes y en lingotes
planos.
Los lingotes tienen una sección transversal que puede ser cuadrada, rectangular
(ancho menor que dos veces el espesor), poligonal, redonda, ovalada, o perfilada
según el perfil a laminar.
Los lingotes planos tienen una sección transversal rectangular, siendo el ancho
igual o mayor que dos veces el espesor.
PRODUCTOS SEMITERMINADOS
Productos semiterminados: productos obtenidos, sea por laminación o forja de
lingotes o por colada continua, y generalmente destinados a la transformación en
productos terminados por laminación o forja.
Su sección transversal puede tener diversas formas, sus dimensiones son constan-
tes en el largo, con una mayor tolerancia que las correspondientes a productos
terminados, y sus aristas son más o menos redondeadas. Las caras laterales pue-
den ser, a veces, ligeramente convexas o cóncavas, conservando marcas de
laminación o forja.
Aunque su estructura es similar a la de los lingotes, los productos obtenidos por
colada continua son considerados como productos semiterminados, de acuerdo a
sus formas y dimensiones; mientras que en estadísticas de producción son consi-
derados como productos en bruto y se les puede desbastar total o parcialmente,
por ejemplo con herramienta, soplete o rectificado.
68

Los productos semiterminados se clasifican de acuerdo a su forma, sus dimensio-
nes de sección transversal y su utilización.
Productos semiterminados de sección transversal cuadrada: de acuerdo a sus
dimensiones laterales, estos productos tradicionalmente se clasifican en:
Tochos cuadrados: productos con lado mayor que 120 mm.
Palanquillas cuadradas: productos con lado generalmente igual o mayor
que 50 mm y menor o igual que 150 mm.
Nota: las dimensiones de las palanquillas cuadradas pueden ser menores que las indica-
das en ciertos tipos de acero de alta aleación, tales como los aceros rápidos, etc.
Productos semiterminados de sección transversal rectangular: de acuerdo a
sus dimensiones de sección transversal, estos productos tradicionalmente se cla-
sifican en:
Tochos rectangulares: productos de sección transversal mayor que
14 400mm2
, con una razón de ancho a espesor mayor que 1 y menor que 2.
Palanquillas rectangulares: productos de sección transversal igual o ma-
yor que 2 500 mm2
y menor o igual que 22 500 mm2
, con una razón de
ancho a espesor mayor que 1 y menor que 2.
La designación utilizada para ciertos tipos de productos semiterminados (tochos,
palanquillas, planchones), proviene de la época cuando el tipo de laminador en
el cual estos productos eran laminados dependía principalmente de la sección
transversal del producto a reducir. Hoy en día, los tochos pueden laminarse en
los llamados trenes de palanquillas, y los lingotes en los llamados trenes de
planchones.
69

Productos semiterminados planos:
Planchones: productos semiterminados planos en los que el espesor es igual o
mayor que 50 mm y la relación entre el ancho y el espesor es igual o mayor que 2.
Los planchones en los que la relación entre el ancho y el espesor es mayor que 4
son llamados “platina”.
Llantones: productos semiterminados planos de ancho igual o mayor que 60mm
y menor que 500mm.
Esbozos para perfiles: productos semiterminados destinados a la fabricación de
perfiles y cuya sección ha sido preformada para este propósito. El área de la
sección transversal de estos productos semiterminados es generalmente mayor
que 2 500mm2
(sin embargo, en la mayoría de los casos los perfiles se obtienen
directamente de la laminación de productos semiterminados de sección transver-
sal cuadrada o rectangular)
Productos semiterminados para tubos sin costura: La sección transversal de
estos productos puede ser redondeada, cuadrada, rectangular o poligonal.
PRODUCTOS TERMINADOS LAMINADOS Y PRODUCTOS TERMINA-
DOS FORJADOS LARGOS
Productos terminados laminados.- los productos terminadoslaminadosseagrupan
separadamente de los productos forjados, los que cada vez tienen un mercado más
reducido. En cambio en los productos terminados laminados se distinguen
claramente los dos tipos existentes; los laminados no planos y los laminados
planos.
Generalmente se definen por una norma que establece las dimensiones y las
tolerancias de forma y de dimensión. La superficie es generalmente lisa, pero en
algunos casos, por ejemplo las barras para hormigón o las planchas de piso pueden
presentar intencionalmente relieves o endentaciones regularmente espaciados.
70

De acuerdo a la forma y dimensiones, se distingue:
* Productos largos
* Alambrón
* Productos planos
Según el modo de fabricación, se distingue:
Productos terminados laminados en caliente.- productos obtenidos generalmente
por laminación en caliente de productos semiterminados y por laminación en ca-
liente de productos brutos.
Productos terminados laminados en frío.- productos generalmente obtenidos por
laminación en frío de productos terminados laminados en caliente.
De acuerdo al estado de la superficie, se distinguen:
Productos que no han sufrido ningún tratamiento de superficie.
Productos que han recibido un tratamiento de superficie.
* Productos largos laminados en caliente
Por su utilización comercial hay que considerar separadamente las barras para
construcción y los perfiles.
Barras redondas para construcción.- barras de acero de sección redonda con la
superficie estriada, o con resaltes, para facilitar su adherencia al concreto al utili-
zarse en la industria de la construcción. Se fabrican cumpliendo estrictamente las
especificaciones que señalan el límite de fluencia, resistencia a la tracción y su
alargamiento, así como su composición química. Las especificaciones también
señalan dimensiones y tolerancias. Se les conoce como barras para construcción,
barras deformadas y en Venezuela con el nombre de cabillas. Las barras para
construcción se identifican por su diámetro, que puede ser en pulgadas o milíme-
tros. Las longitudes usuales son de 9 metros y 12 metros de largo.
72

Perfiles pesados.- productos laminados cuya sección transversal es semejante a
las letras I, H o U. Estos tienen en común las características siguientes:
a) la altura h, es igual o mayor que 80mm;
b) las superficies del alma se empalman con las caras interiores de las alas;
c) las alas son generalmente simétricas y de igual ancho;
d) las caras exteriores de las alas son paralelas;
e) las alas pueden ser de espesor decreciente desde el alma hacia los bordes, en
este caso los perfiles se denominan de “alas inclinadas”, o de espesor unifor-
me las que se denominan de “alas paralelas”.
Estos productos se subdividen en:
Perfiles I y H.- productos con sección transversal semejante a las letras I o H. Se
distingue entre:
a) perfiles nominales.- perfiles de espesor de alma y de alas considerados como
normales.
b) perfiles delgados.- perfiles fabricados con la misma serie de cilindros de
laminación que se usa en producir los perfiles normales.
c) perfiles reforzados.- perfiles fabricados con la misma serie de cilindros de
laminación que se usa en producir los perfiles normales.
De entre los perfiles I y H nuevamente se distingue:
Alas angostas y medianas (perfiles I).- Alas cuyo grosor es igual o menor que
0,66 veces la altura nominal del perfil y menor que 300mm.
Alas anchas o muy anchas (perfiles H y columnas).-Alas cuyo grosor es mayor
que 0,66 veces la altura nominal, o 300mm o más excepto perfiles para arcos de
mina. Los perfiles con alas más anchas que 0,8 veces la altura nominal se llaman
a veces “columnas”.
Pilote de apoyo.- Perfiles I o H en los que los espesores de almas y alas son
idénticos.
74

Perfiles U.- Perfiles cuya sección transversal es semejante a la letra U y con las
características detalladas. En las series normales, las alas con las caras internas
inclinadas tienen un ancho máximo de 0,5 de la altura.
Perfiles para arcos de minas.- Productos con sección transversal, semejante a la
letra I o a la letra griega W. En primer caso, estos perfiles a veces se diferencian
de otros perfiles I por tener una mayor inclinación de las caras interiores de las
alas del orden del 30%. También tienen un ancho mayor que 0,70 veces la altura
nominal.
Barras y perfiles livianos y medianos.- Son conocidos en algunas partes de
Europa como “laminados comerciales”.
Barras.- Incluyendo platinas (con excepción de productos para la elaboración de
hormigón armado).
Redondos.- Barras que tienen una sección transversal circular con un diámetro
generalmente de 8mm.
Barras cuadradas, hexagonales y octogonales.- Barras cuya sección transver-
sal es cuadrada, hexagonal u octogonal.
Platinas.- Barras que tienen una sección transversal rectangular. El producto es
laminado por sus cuatro caras, generalmente el espesor no es menor que 5mm y el
ancho no excede los 150mm.
Perfiles livianos y medianos
Perfiles U pequeños.- La sección transversal se asemeja a la letra U y la altura
“h” es menor que 80mm.
Perfiles L (ángulos).- La sección transversal se asemeja a la letra L. La clasifica-
ción en ángulos iguales o desiguales depende de la razón del ancho de alas. Las
esquinas de las alas son redondeadas.
76

Perfiles T de alas iguales.- La sección transversal se asemeja a la letra T. Las
esquinas son redondeadas, y las alas y el alma son ligeramente inclinadas; las alas
son iguales.
Perfil de bulbo plano.- La sección transversal generalmente es rectangular, con
una protuberancia a todo lo largo del borde longitudinal de una de las caras más
anchas, y con un ancho generalmente menor que 430mm.
* Alambrón
Alambrón.- Redondos que son laminados en caliente a partir de palanquillas, a
una sección recta aproximadamente redonda en rollos de una longitud continua.
Los productos en barras pueden haber sufrido una deformación en frío controlada,
por ejemplo un estirado o torsionado alrededor de su eje longitudinal.
Material de vía ferroviaria y material similar.
Dentro de la categoría de material de vía ferroviaria se encuentra:
a) productos laminados en caliente que se usa en la construcción de vías
ferroviarias, por ejemplo rieles, durmientes, eclisas, placas de apoyo, silletas;
b) productos laminados en caliente de forma y uso similares como:
- rieles para puente grúa;
- rieles conductores de corriente;
- rieles para carriles;
- rieles para agujas/cruces de vías;
- rieles especiales: rieles de grúas, rieles de freno.
Los materiales de vía ferroviaria se sub-dividen de la siguiente forma:
a) materiales de vía ferroviaria pesados, que incluyen:
- rieles de masa lineal de al menos 20 kg/m;
- durmientes de masa lineal de al menos 15 kg/m;
77

b) materiales de vía ferroviaria livianos, que incluyen:
- rieles de masa lineal menor que 20 kg/m;
- durmientes de masa lineal menor que 15 kg/m;
- eclisas, placas de apoyo, silletas, y otros materiales livianos laminados
en caliente para la construcción de vías ferroviarias.
Tablestacas.- Productos obtenidos por laminación en caliente o perfilación en
frío (embutido, estampado en máquinas conformadores, etc.) con una forma tal
que, por engatillado de las uniones o por ajuste en ranuras longitudinales o por
medio de fijadores especiales, se pueden usar para formar tabiques o paredes
continuas. Se usan en obras marítimas e hidráulicas.
Las tablestacas se diferencias según su sección transversal o su aplicación.
Por ejemplo:
a) tablestacas U y Z;
b) tablestacas planas;
c) tablestacas armadas (fabricadas a partir de tablestacas y trozos de ángulos o
perfiles similares;
d) tablestacas livianas (tablestacas para zanjas);
e) tablestacas H de ajuste;
f) tablestacas tubular y cajón.
Pilotes armados.- Es un pilote elaborado con una sección transversal en forma de
U o similar, usada para apoyo.
Pilote tubular.- Es un tubo de sección transversal circular o rectangular (también
puede ser cuadrada), que se introduce dentro del terreno para transmitir el peso de
la estructura al suelo por la resistencia desarrollada en su base y por fricción a lo
largo de su superficie.
Algunas operaciones de terminación, como perforación, punzonado, soldadura
de accesorios u operaciones similares, no alteran la clasificación del producto.
78

* Productos terminados planos (características generales)
Productos planos terminados.- Productos terminados de laminación cuya
sección transversal es casi rectangular y con un ancho mucho mayor que el espesor.
Según el tipo de producto, se hace la siguiente diferencia entre:
Planos universales.- Producto plano terminado de ancho mayor que 150mm y
espesor generalmente mayor que 4mm, siempre entregado en tramos, es decir, no
enrollados. Las aristas son afiladas. Los planos universales son laminados en
caliente por las cuatro caras (o en canales cerrados) o se produce por cizallado u
oxicorte de productos planos más anchos. Los planos universales laminados en
sus cuatro caras a veces se denominan “planos anchos”.
Planchas laminadas en caliente.- Producto plano laminado en caliente, a cuyas
aristas se les permite deformarse libremente. Se entrega en plano, y generalmente,
cuadrado o rectangular; sin embargo, también se entrega con diseño. Los bordes
pueden ser brutos de laminación, cizallados, oxicortados o chaflanados. El
producto también se puede entregar precurvado.
Las planchas laminadas en caliente pueden producirse:
a) directamente por laminado en un tren reversible o por corte de una plancha
matriz laminada en un laminador reversible;
b) por corte de una banda laminada en caliente en un laminador continuo.
La plancha que proviene de un laminador reversible también se conoce como
“plancha cuarto”.
Las planchas de laminador continuo generalmente se conocen como “planchas
laminadas en caliente”.
Cuando por motivos estadísticos se necesita una división posterior hecha en base
al espesor, se recomienda lo siguiente:
a) plancha delgada.- espesor menor que 4.5mm (con excepción de las usadas
para aplicaciones eléctricas)
79

b) plancha gruesa.- espesor igual o mayor que 5mm.
Banda laminada en caliente.- Es un producto plano laminado en caliente que,
inmediatamente después de la pasada por el cilindro o después del decapado o del
recocido, se enrolla en espiras para formar una bobina.
La banda bruta de laminación tiene orillas ligeramente convexas, también se puede
entregar con orillas cizalladas, o se puede obtener al cortar una banda laminada
más ancha.
De acuerdo con su ancho real, independientemente del ancho del laminado, las
bandas laminadas en caliente se clasifican en:
a) banda ancha laminada en caliente.- banda de un ancho igual o mayor que
600mm, también llamada bobina..
b) banda estrecha laminada en caliente.- banda de ancho menor que 600mm.
también llamada fleje.
Productos planos terminados laminados en frío.- Productos que durante la
terminación han sufrido una reducción de sección transversal de al menos 25%,
como consecuencia de la laminación en frío sin recalentamiento previo. En el
caso de productos planos con un ancho menor que 600mm y para ciertas calidades
de acero especial, se puede incluir niveles de reducción de secciones transversales
menores que 25%.
Los productos planos terminados laminados en frío comprenden:
Plancha laminada en frío.- Se clasifica según el espesor de la misma manera que
la plancha laminada en caliente:
a) plancha delgada: espesor menor que 2mm
b) plancha gruesa: espesor igual o mayor que 2mm
Banda laminada en frío.- Según el ancho de laminación la banda laminada en
frío se clasifica en:
80

Banda ancha laminada en frío.- Banda de ancho igual o mayor que 600mm. La
banda ancha laminada en frío, en un ancho igual o mayor que 600mm, se llama
“bobina laminada en frío”.
Banda estrecha laminada en frío.- Banda de ancho menor que 600mm llamada
“fleje laminado en frío”
PRODUCTOS FINALES
Productos planos con tratamiento de superficie
Sumándose a las condiciones referidas a la clasificación y designación, que son
las mismas que para los productos planos terminados, los productos pueden tener
un revestimiento permanente, como se describe a continuación:
Los revestimientos pueden ser aplicados:
a) en ambas caras
1) de igual espesor en cada cara;
2) de espesor diferente: revestimiento diferencial;
b) en una sola cara
De acuerdo con el tipo de revestimiento y tipo de tratamiento de superficie, los
productos se clasifican como sigue:
Planchas, bobinas y flejes con revestimiento metálico que comprenden:
Planchas, bobinas y flejes estañados, que se subdividen en:
a) espesor menor que 0,5 mm.
b) espesor igual o mayor que 0,5 mm.
Planchas, bobinas y flejes cromados, llamadas TFS.- Generalmente con un
espesor menor que 0,50mm, recubiertas electrolíticamente con cromo o con óxido
de cromo o con ambos, con espesor total en general igual o menor que 0,50 um.
81

Planchas, bobinas y flejes emplomados.- Planchas y flejes recubiertos con una
aleación de plomo y estaño por inmersión en un baño de aleación fundida, o
electrolíticamente. En general, la masa nominal máxima, especificada para
recubrimiento, corresponde a un mínimo de 120 g/m2
, incluyendo ambas caras.
Planchas, bobinas y flejes galvanizados.- Planchas, bobinas y flejes recubiertos
con zinc.
a) Por inmersión en un baño de zinc fundido (inmersión en caliente).- la masa
del zinc varía generalmente entre un total de 100 y 700 g/m2
en ambas caras.
b) Electrolíticamente.- la masa del zinc varía generalmente entre 7 y 107 g/m2
por
lado, lo que corresponde a un espesor de recubrimiento de 1 a 15mm por lado.
Luego del recubrimiento, la superficie se puede pasivar por cromado y fosfatado.
Este tratamiento de superficie no modifica la clasificación de estos productos en
la categoría de “productos planos galvanizados”.
Planchas, bobinas y flejes aluminizados.- Productos recubiertos con aluminio o
con una aleación de aluminio y silicio por inmersión en baño fundido. La masa de
la aleación varía en general entre 80 y 300 g/m2
en ambas caras, lo que corresponde
a un espesor de recubrimiento de 15 a 55 mm por lado.
Planchas, bobinas y flejes con diversos recubrimientos metálicos.
Planchas, bobinas y flejes con diversos recubrimientos orgánicos: Productos
con superficies originales desnudas o metalizadas (generalmente galvanizadas)
posteriormente recubiertas con un material orgánico o con una mezcla de polvo
metálico y material orgánico, por cualquiera de los siguientes métodos:
a) por aplicación de una o más capas de pintura u otro tipo de producto. Después
del secado, el espesor del recubrimiento varía según sus características entre
2 y 400 um por cara;
b) por aplicación de una película adhesiva, seguida o no de un recubrimiento
con materiales orgánicos. El recubrimiento puede tener diferentes diseños de
superficie y un espesor generalmente de entre 35 y 500 um por cara.
82

Planchas y flejes con recubrimiento inorgánico, comprenden:
a) productos cromatados.- la masa del recubrimiento cromado varía de 1 a
20 g/m2
por cara;
b) productos fosfatados.- la masa del recubrimiento fosfatado varía de 1 a
20 g/m2
por cada;
c) productos con recubrimientos inorgánicos diversos (por ejemplo productos
esmaltados vítreos)
Productos compuestos.- En esta categoría se incluye planchas y flejes recubiertos
con aceros y aleaciones que resisten el uso o la corrosión química. También se
incluye planchas y flejes a los que se les adhiere aceros o aleaciones resistentes al
uso o a la corrosión química, generalmente por laminación, pero también por
explosión u otros procesos de soldadura.
OTROS PRODUCTOS FINALES
Planchas, bobinas y flejes para uso eléctrico.- Estos productos se diferencian de
otros productos delgados porque están destinados a aplicaciones electromagnéticas.
Su principal característica son los requisitos especiales relativos a pérdidas
específicas admisibles. Su espesor en general es igual o menor que 3mm y su
ancho igual o menor que 1250mm. Se distinguen los siguiente:
a) productos de grano orientado.- estos productos presentan, en la dirección de
la laminación, propiedades magnéticas significativamente mejoradas en
comparación con aquellos en dirección transversal y se entregan siempre con
un revestimiento aislante en uno o ambos lados.
b) productos de grano no orientado.- estos productos se pueden entregar no
recubiertos o recubiertos con un revestimiento aislante en uno o ambos lados.
Plancha o bobina negra.- Es el producto plano de acero al carbono de baja
aleación, con espesor menor que 0,50mm, entregado en planchas o en bobinas,
cuya superficie es apta para estañado, barnizado o impresión, y no es aceitada.
83

Clasificación de los productos:
1) La clasificación de los productos definidos en productos laminados terminados
y productos finales, responde a una clasificación correspondiente a estadísticas
de producción y entrega.
2) Los productos terminados que se obtienen por extrusión se clasifican en las
estadísticas como productos terminados laminados en caliente. Por otro lado,
las llantas y productos similares se clasifican como productos forjados.
3) Cortes ulteriores de perfiles I ó H para obtener dos perfiles T, no modifican su
clasificación.
4) La definición de perfiles pesados especiales puede variar de un país a otro.
5) La definición de perfiles especiales puede variar de un país a otro.
6) Los perfiles y pilotes que resultan de ensamblajes y que no tienen dispositivos
de fijación lateral no se consideran tablestacas.
7) Se debe hacer notar que aún hay otras definiciones en uso para planchas y
bandas.
8) También se incluye dentro de esta categoría los productos corrugados que
tienen un perfil sinusoidal.
9) Productos con un menor espesor de recubrimiento de cromo o fosfato se
describen como pasivados por cromado o fosfatado. No pertenecen a la
categoría de productos con tratamiento de superficie sino a la categoría de los
productos sin tratamiento de superficie.
PRODUCTOS TERMINADOS FORJADOS LARGOS
Productos siderúrgicos formados por forja.
PRODUCTOS PULVIMETALURGICOS
Polvos de acero.- Conjunto de partículas de dimensiones generalmente menores
que 1mm.
84

Piezas de acero sinterizado.- Piezas producidas a partir de polvos por prensado y
sinterizado, en ocasiones, por reprensado. A menudo estas piezas son para
tolerancias dimensionales estrechas y están generalmente listas para ser usadas.
Sinterización.- Es el tratamiento térmico de un polvo o de un compacto a
temperatura inferior a la temperatura de fusión de los componentes principales,
con el fin de aumentar la resistencia “del sinter” (polvos compactados a través de
la unión de sus partículas).
PIEZAS FUNDIDAS
Piezas fundidas.- Productos terminados cuya forma y dimensiones definitivas,
aparte de cualquier maquinado, se obtienen directamente por solidificación del
acero líquido, colado en moldes de arena, arcilla refractaria o cualquier otro material
refractario y, en forma menor frecuente, en moldes permanentes de metal o grafito.
PRODUCTOS TERMINADOS FORJADOS Y ESTAMPADOS
Productos forjados obtenidos al formar el acero a una temperatura adecuada por
presión, usando estampa abierta para producir formas aproximadas que no requieren
una posterior deformación en caliente. Generalmente se maquinan a su forma final.
En los productos forjados a estampa abierta se incluye productos preforjados y
terminados en laminadores de anillos (ej. llantas).
Productos estampados (estampa cerrada).- productos que se obtienen al formar
acero a una temperatura adecuada por presión, usando estampa cerrada
PRODUCTOS BRILLANTES (“BLANCOS”)
Productos trefilados.- Productos con diferentes formas de sección transversal,
que se obtienen después del descamado al trefilar barras o alambrón laminados en
caliente en una hilera de trefilar (deformación en frío sin quitar material).
85

Este proceso da al producto características especiales con respecto a la forma, a la
precisión dimensional y al acabado superficial. Además, el proceso causa
endurecimiento por trabajo en frío que puede eliminarse por tratamiento térmico.
Los productos en tramos se entregan enderezados, aquellos de sección transversal
pequeña, también se pueden entregar en bobinas.
Productos torneados (pelados).- Barras de acero de sección transversal circular
que tienen las mismas características especiales de forma, precisión dimensional
y acabado brillante de superficie que los productos trefilados. Estos productos se
obtienen por torneado y luego por enderezado y pulido. La remoción de metal por
torneado se realiza de una manera tal que el producto con acabado brillante está
generalmente exento de defectos de laminación.
Productos rectificados.- Barras trefiladas o torneadas, de sección transversal
circular, que reciben una calidad de superficie mejorada y una precisión dimensional
por rectificado o por rectificado y pulido (productos calibrados).
PRODUCTOS CONFORMADOS EN FRIO
Productos que tienen diversas formas de sección transversal, constante en todo el
largo. Están hechos a partir de productos planos recubiertos o no recubiertos,
laminados en frío o en caliente, cuyo espesor es ligeramente modificado por el
proceso de conformación en frío (ejemplo: perfilado, trefilado, conformado en
prensa, plegado)
Perfiles conformados en frío.- Productos formados en frío en tramos, que tienen
diversas formas de secciones abiertas o cerradas. En la práctica comercial no tienen
un mercado definido debido a la dificultad de laminar en frío un perfil de acero;
en cambio con otros metales más blandos, el proceso de laminado en frío si es
más factible.
Ejemplos:
Tablestaca conformada en frío.
86

Por razones técnicas, algunas barras clasificadas como productos laminados se
pueden entregar torneadas. Este tipo de producto se clasifica como producto
laminado terminado y no como producto con acabado brillante.
Los productos de sección transversal cerrada, que se producen al formar tubos
soldados o sin costura, o a partir de planchas o planchas soldadas a lo largo de las
orillas longitudinales, no se llaman “perfiles cerrados conformados en frío”, pero
se clasifican como tubos. En la terminología siderúrgica, estos tubos se llaman
“perfiles huecos”.
PERFILES SOLDADOS
Productos largos, de sección transversal abierta, que en lugar de obtenerse
directamente por laminación se forman al soldar productos planos laminados.
ALAMBRE
Producto trabajado en frío, de sección transversal generalmente constante en toda
su longitud. El trabajo en frío se realiza al trefilar alambrón a través de un dado o
al pasar bajo presión entre cilindros impulsados y rebobinar el producto trefilado.
La sección transversal es normalmente circular, ovalada, rectangular, cuadrada,
hexagonal, octogonal o de otra forma (con excepción de flejes).
TUBOS DE ACERO, PERFILES HUECOS Y BARRAS HUECAS
Los tubos son productos largos huecos, abierto en sus extremos, de sección
transversal o circular, los “sin costura” son elaborados a partir de un lingote y
los tubos soldados a partir de una plancha soldada a lo largo o en espiral. El
perfil hueco es un tubo usado con fines estructurales y la barra hueca es tubo sin
costura destinado a aplicaciones mecánicas, que se distingue por su tolerancia
estrecha, lo que asegura precisiones dimensionales con tolerancias de maquinado
mínimas.
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El Instituto Latinoamericano del Fierro y el Acero “ILAFA” ha preparado recientemente
un glosario de definiciones fundamentales de términos siderúrgicos, que indudablemente
constituyen un útil y valioso aporte que incluimos a continuación:
TERMINOS SIDERURGICOS
ACERO Aleación de hierro y carbono que contiene menos del 1.8% de carbono, algunas
veces con otros elementos como cromo, vanadio, molibdeno, níquel, etc., en
proporciones menores, para dar propiedades específicas.
ALAMBRE Llámase al producto terminado como resultado de trefilar el alambrón.
ALAMBRON Laminado en redondo de diámetro superior a 6mm, que se obtiene en rollos y
generalmente destinado a la fabricación de alambre o para la construcción.
ALEACION Combinación de elementos en proporciones justas a fin de obtener un acero de
propiedades definidas.
ARRABIO Es el producto metálico que se obtiene mediante la reducción de mineral de
hierro y otros productos provenientes de éste (sinter, hierro esponja, etc.) el cual,
además de hierro contiene normalmente elementos tales como carbono, silicio,
manganeso, fósforo, azufre y pequeñas cantidades de otros componentes
considerados residuales. Se utiliza como materia prima para la elaboración de
acero y fundición de hierro.
BARRAS Son productos de acero de sección uniforme, que pueden ser obtenidos por
laminación en caliente a partir de tochos o palanquillas. Su sección puede ser
redonda o cuadrada.
BANDA LAMINADA Banda laminada en caliente terminada, la cual después de
EN CALIENTE salir del último bastidor pasa a la mesa de salida y es enrollada en bobinas, a
diámetros específicos. Un gran porcentaje de estas bobinas son tratadas después
y laminadas en frío para espesores menores.
CABILLA Barra de acero de sección redonda con superficie lisa o estriada usada en la
industria de la construcción. Se obtiene a partir de laminación en caliente de
palanquillas.
CUERPOS Generalmenteenformadebolasobarrasdeacero. SeusanparaMOLEDORES
molienda. Se obtienen por procesos de forjado, laminado o fundidas.
CARBON Mineral constituido fundamentalmente por carbono.
CARBONO Elemento químico cuyo símbolo es C y su peso atómico es 12. Es constituyente
fundamental de todos los combustibles y elemento reductor por excelencia.
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COLADA Cantidaddearrabiooacerolíquidoproducidoporunhornoenunciclocompleto
de operación. La temperatura de una colada oscila entre 1,200 y 1,400 grados
centígrados si es de arrbio y entre 1,500 y 1,800 grados centrígrados si es de
acero.
COQUE Producto poroso obtenido mediante la destilación incompleta del carbón, usado
comoelementoenergéticoy/oreductorenlasoperacionesdereduccióndemineral
de hierro.
CROMADO Proceso de recubrimiento de un material metálico con cromo para protegerlo de
la corrosión.
CHAPA FINA Nombre genérico que se le da a los productos en forma de láminas en
(Lámina) espesores menores de 6mm.
CHAPA GRUESA Es un producto plano de acero, el cual se obtiene en espesores que oscilan entre
6 y 76 mm.
CHATARRA Materialconstituidopordesechosdeaceroodefundicióndehierro,proveniente
de los procesos de fabricación, transformación o por materiales de acero o
fundición de hierro en desuso.
DECAPADO Proceso mediante el cual la banda se ataca elEctrolíticamente con una solución
de ácido sulfúrico a fin de eliminar el óxido superficial formado en el material
por exposición al medio ambiente.
ESTAÑADO Proceso de recubrimiento de un material metálico con estaño.
FUNDICION Arte de fabricar piezas llenando con un metal fundido una cavidad refractaria
llamada molde.
FERROALEACIONES Sonaleaciones de hierro con elementos que poseen afinidad con el oxígeno y se
utilizancomodesoxidantes,entreloscualessepuedeseñalarelferrosilicio,ferro-
manganeso y el ferrosilicio-manganeso.
FORJADO Proceso mediante el cual se conforma en caliente el acero, dándole una forma
determinada mediante una prensa o martillo.
LINGOTE Pieza de acero solidificado, que se obtiene al desmoldarse la lingotera de
dimensiones variables y empleado como materia prima en el laminado.
LINGOTERA Moldedearrabiosólidoutilizadoparasolidificarelacerolíquido,convirtiéndolo
en lingotes de acero.
MATERIASPRIMAS Son aquellos elementos que intervienen como insumos en el proceso de
fabricacióndeaceroyaparecenenunaaltaproporciónenlacomposiciónquímica
del producto final.
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