metalurgia seundaria

7/22/2019 Metalurgia seundaria

1/29

Lpez Sols Karla Vanessa

METALURGIA

SECUNDARIA


2/29

Qu es la metalurgia secundaria?

Al finalizar la metalurgia primaria (ya sea en el Convertidor LD obien en el Horno de Arco Elctrico), el acero lquido es volcadoenla cuchara y transportado a la mquina de colada. Mientras est enla cuchara, el acero podr someterse a una serie de tratamientos

diferentes, tales como ajustes en la composicin, agitacin,desgasificacin y recalentamiento. En su conjunto, esta etapadentro del proceso de metalurgia se denomina metalurgiasecundaria.


3/29

Operaciones de la metalurgia secundaria

La metalurgia secundaria incluye algunas de las siguientes opciones. La disponibilidaden un establecimiento siderrgico en particular depende de los tipos de acero que sefabrican y de la disponibilidad de espacio dentro de la acera.

Agitacin

Lanza

Tapn poroso en el fondo de la cuchara

Agitacin electromagntica (EMS) Horno cuchara

Inyeccin en la cuchara

Polvo

Alambre

Degasificacin

Tanque desgasificador "Stream degasser"

Desgasificador RH

Desgasificador DH

CAS-OB


4/29

Agitacin y homogeneizacin

El proceso de agitacin en cuchara es una operacin fundamentaldurante la metalurgia secundaria a fin de:

ohomogeneizar la composicin qumicadel bao;

ohomogeneizar la temperaturadel bao;

ofacilitar los intercambios entre la escoria y el metalque son esencialespara los procesos tales como la desulfuracin;

oacelerar la remocin de inclusionesen el acero

En la prctica, la agitacin se logra mediante:

o Inyeccin de argna travs del acero lquido, ya sea mediante una lanzasumergida, o por tapones porosos en el fondo de la cuchara.

o Agitacin electromagntica- EMS


5/29

Agitacin y homogeneizacin


6/29

Inyeccin de Argnpor el tragante atravs de una lanzaVentajas

o simple

o buen contacto entre la escoria y elmetal, por lo que existe una buenaeliminacin de azufre y fsforo

o protege el revestimiento de lacuchara

o menor inversin y costos deoperacin que el EMS

Desventajas

capa superficial turbulenta

absorcin de nitrgeno y oxgeno

prdida y oxidacin de aleantes

reducida limpieza de la aleacion

agitacin slo en la estacin deagitacin

efecto de la presin ferrostticalevemente menor que la inyeccina travs del tapn poroso en elfondo de la cuchara.

importantes zonas muertas (laszonas muertas son las reas delbao de acero donde la circulacines escasa o nula)

Lanza de Argn


7/29

Inyeccin de Argn por el fondo de la cuchara deacero Actualmente, la mayora de las cucharas poseen tapones porosos (situados en el fondo

de la misma) para la inyeccin de argn. Ventajas

zona muertas minimizadas (las zonas muertas son las reas del bao de acero donde existeescasa o nula circulacin)

accin de agitacin uniformemente dispersa

efecto de presin ferrosttica maximizado

fuerte circulacin descentrada excelente contacto entre la escoria y el metal, por lo que existe una buena eliminacin de

azufre y fsforo

absorcin de hidrgeno y nitrgeno moderada

acero ms limpio

posibilidad de agitar continuamente la cuchara en cualquier parte

menor inversin y costos de operacin que el EMS Desventajas

fuerte desgaste localizado en el material refractario

rgimen de construccin ms riguroso

riesgo de roturas


8/29

Agitacin electromagntica (EMS) Ventajas

salpicadura mnima, lo que implica una menor exposicin del acero a la atmsfera yreduccin del borde libre (ej. la altura de la pared de la cuchara por encima de lasuperficie del bao)

flujo uniforme suave

flujo reversible de gran utilidad cuando se efectan adiciones de aleacin

zona muerta minimizada (las zonas muertas son las reas del bao de acero donde

existe escasa o nula circulacin) mnima absorcin de nitrgeno e hidrgeno

acero ms limpio

bajo ndice de prdida y oxidacin de aleantes

capacidad de agitar en cuchara continuamente utilizando el carro porta-cuchara EMS

poco desgaste del material refractario

mxima seguridad y facilidad de construccin

Desventajas

altos costos de operacin y capital

poco contacto entre la escoria y el metal, por lo que habr una menor eliminacin deazufre y fsforo si se lo compara con el burbujeo de argn.


9/29

Potencia y agitacin de tiempos de mezcla

La homogeneizacin de la composicin y temperatura del baomediante la inyeccin de argn est causada principalmente por ladisipacin de la energa ascensional del gas inyectado. La siguienteecuacin es utilizada para calcular la potencia de agitacin.

El tiempo de mezcla, (ej. el tiempo de agitacin para alcanzar unahomogeneizacin del 95%) est dado por:


10/29

Desgasificador porrecirculacinEl desgasificador porrecirculacin (RH) se utilizapara eliminar el carbono y otrasimpurezas.

El mismo consta de un par desnorkels(pantalones) que sebajan dentro del acero lquido.

La presin en el recipiente sereduce a 1-3 torr (1 torr = 1mmHg) aproximadamente.

El argn se inyecta a travs detoberas en uno de lossnorkels, forzando as elascenso del acero en la unidad

y de nuevo hacia el exterior atravs del segundo snorkel.

En algunas unidades, eloxgeno es inyectado a travsde una lanza a fin de contribuira la decarburacin.


11/29

CAS-OBCAS-OB (Ajuste de lacomposicin por burbujeosellado de argn - Soplado deoxgeno) permite la adicin dealeaciones dentro de unambiente inerte de argn.

Esta unidad se introduce en elacero lquido a travs de un ojoformado en la escoria por elburbujeo del argn.En particular, permite la adicinsimultnea de Al y de O2gaseososoplado a travs de una lanzasituada en la parte superior.Estos gases reaccionan paraformar Al2O3 ms unaconsiderable cantidad de energacalrica exotrmica - latemperatura del acero puedeelevarse hasta 10 C por minuto.

Por lo tanto, el horno CAS-OB seutiliza para elRECALENTAMIENTO QUIMICO.Sin embargo, ntese que elAl2O3deber eliminarsesubsecuentemente.


12/29

Horno CucharaEl horno cuchara se utilizapara calentar el acero. Elburbujeo de argn se aplicapara homogeneizar lacomposicin y latemperatura del acero.

Un calentamiento de hasta 3C por minuto se logra por unconjunto de electrodos degrafito que se bajan dentrode la capa de la escoria, justopor encima de la superficiedel acero lquido.

Otro de los fines del hornocuchara es actuar comorecipiente de mantenimientoentre el LD (BOF) y lamquina de colada continua.


13/29

TanquedesgasificadorEl tanque desgasificador seutiliza para eliminar del acerolos elementos gaseosos y elazufre.

La eliminacin de azufre selogra a travs de reacciones

qumicas entre el metal y laescoria, promovidas por unfuerte lavado (burbujeo)con argn dentro de lacmara de vaco.


14/29

Alimentacin dealambreSe pueden realizar una cantidad deadiciones de ferroaleaciones, aluminio ycalcio a travs de un alamb re alimentador- es decir, que el aditivo est encerrado enuna envoltura de acero.

Esta tcnica fue inicialmente desarrolladapara las adiciones de calcio, ya que elpunto de ebullicin del Ca (1491C) estpor debajo de la temperatura del bao.

La alimentacin con alambre es tambi ntil para las adiciones que:

son menos densas que el acerolquido y que podran flotar a lasuperficie;

tienen una solubilidad limitada;

tienen una alta presin de vapor;

tienen una alta afinidad por eloxgeno;

son muy costosas y/o s e agregan enpequeas cantidades;

son txicas;

El aluminio se agrega normalmente poralimentacin con alambre para mejorar latasa de recuperacin, controlar laconcentracin de Al y mejorar la limpiezadel acero.


15/29

Inyeccin de polvos


16/29

Tipos de aceroo

Vigas universales para la construccin Microestructura

Ferrita + ~15% Perlita, tamao de grano promedio 6.6m


17/29

o

Aceros de ultra-bajo carbono (ULC) TiNb para chapas de la industriaautomotriz


18/29

Aceros para tuberias Las tuberas que transportan gas o petrleo requieren una buena soldabilidad y

una alta tenacidad para soportar fisuras. Las tuberas con mayor capacidadcondujeron al desarrollo de aceros con un mayor lmite de fluencia. La extraccinde agua a grandes profundidades (170m) requiere tuberas de paredes gruesaspara soportar el pandeo, mientras que condiciones de bajas temperaturas (porejemplo: en Alaska o Rusia), requieren de una tenacidad especial. El transporte de

gas y petrleo cidos requiere de un acero resistente a la figuracin inducida porhidrgeno y a la corrosin.


19/29

Acero para construccin mecnica

Un acero de medio carbono, termotratable, para aplicaciones querequieren de alta resistencia combinada con tenacidad, tales comolos componentes de motores, dispositivos, equipos, transmisiones,herramientas, etc.


20/29

COLADA CONTINUA


21/29

Una pieza fundida de cualquier metal, se obtiene colando elmaterial metlico lquido dentro de moldes cuyo espacio huecocorresponde a la forma de la pieza deseada o bien, de maneracontinua segn el material final que se requiera.

Es la manera ms fcil de dar forma a los metales sin necesidad de

mecanizarlos.

Colada

CONTINUA

Colada en

LINGOTES


22/29

Requisitos principales de un metal fundido

antes del vaciado son:o

Que su composicin qumica y pureza se haya mantenido durante la fusin.oQue se encuentre a la temperatura de vaciado correcta.

La obtencin de temperatura de vaciado correcta es sumamenteimportante, si se vaca el metal o la aleacin a una temperaturademasiado bajapuede no fluir adecuadamente y no llenar todas lasregiones del molde y en el mejor de los casos se puede resultar unvaciado con numerosas rechupes.

El uso de una temperatura de vaciado innecesariamente alta, por

otra parte puede conducir a una fusin gaseosa y la formacin deburbujas en el vaciado resultante.


23/29

Cuando se requiere un material de seccin constantey en grandescantidadesse puede utilizar el mtodo de la colada continua, el cualconsiste en colocar un molde con la forma que se requiere debajode un crisol, el que con una vlvula puede ir dosificando materialfundido al molde.

Por gravedadel material fundido pasa por el molde,el que estenfriado por un sistema de agua, al pasar el material fundido por elmolde fro se convierte en pastoso y adquiere la forma del molde.

Posteriormente el material es conformadocon una serie de rodillosque al mismo tiempo lo arrastran hacia la parte exterior del sistema.Una vez conformado el material con la forma necesaria y con lalongitud adecuada, el material se cortay almacena.

La colada continua es un proceso muy eficaz y efectivo para lafabricacin de varios tipos de materiales de uso comercial. Por estemedio se pueden fabricar perfiles, varillas y barras de diferentessecciones y lminas o placas de varios calibres y longitudes.


24/29

PROCESO


25/29

Elementos principales de una instalacin decolada continua de acero.

1. Cuchara de colada. (De vaciado por arriba o por el fondo)2. Depsito distribuidor. (Asegura la perfecta separacin de laescoria)

3. Lingotera.(Abierta por los dos extremos, sometida a movimientoalternativo)

4. Seccin de refrigeracin. (Corriente de agua o agua pulverizada)5. Mecanismo enderezador. (Rodillos que obligan a pasar la barraentre ellos)6. Mecanismo de corte. (Oxicorte, con varios sopletes para seccionarla barra)

7. Sistema de extraccin. (Avance continuo, almacenamiento debarras).


26/29

Colada Continua de Planchones El acero lquido de la cuchara es vaciado a una artesa que se comunica por

el fondo con un molde en constante movimiento que es enfriado poragua; en el se inicia el proceso de solidificacin del acero que se completaa lo largo del trayecto por el interior de la mquina.

El planchn que se produce es una cinta continua con un espesor de 156mm., un ancho que vara entre 800 y 1.050 mm. y que a la salida se vacortando a los largos requeridos.

El planchn de acero sale del molde y contina su solidificacin. Ladistancia medida segn la lnea central del planchn, entre el menisco y laseccin del planchn dnde la solidificacin es completa se llama"longitud metalrgica".

Luego de salir del molde el planchn es enfriado mediante jets de agua eintercambiadores de calor que enfran los rodillos.

Velocidad de extraccin y capacidad de colada:

Se superan los 12 m/min para secciones pequeas. La duracin de lacolada en la cuchara se limita a 45 minutos con vaciado de fondo y a 75minutos con inclinacin de la cuchara.


27/29

COLADA CONTINUA DE PALANQUILLAS La mquina de colada continua de palanquillas, cuenta con 5 lneas conformadas

por tubos de cobre de seccin cuadrada con refrigeracin interna por agua, consistema de enfriamiento controlado a lo largo de la hebra y un agitadorelectromagntico al final de la hebra para prevenir segregacin en aceros altocarbono.

Una vez que se ha formado una piel suficientemente gruesa dentro del molde, la

hebra inicia su recorrido curvo dentro de la mquina, sometida a la accin derociadores de agua controlados en funcin de la velocidad de la mquina.

La palanquilla es la materia prima para los molinos de laminacin donde, a base derodillos, se conforman productos como varillas corrugadas, alambrones y barrasde secciones cuadradas, hexagonales o redondas.

Al trmino de esta zona la hebra es enderezada mediante rodillos y cortada a ladimensin especificada por sopletes de oxgeno-propano para terminar siendoestampada con un nmero identificador.

La palanquilla terminada de 150 x 150 mm. de seccin y 6,70 metros de largo, estrasladada mediante mesas de empuje, mesas de rodillos y una mesa galopantehasta la zona de despacho desde donde es cargada mediante una gra dotada deelectroimanes a carros de ferrocarril o camiones segn su destino final.


28/29

VENTAJAS DE LA COLADA CONTINUA

1. No hay rechupe porque el hueco que se produce a causa de lacontraccin se llena inmediatamente.

2. Se reduce la importancia de segregacin transversal y desaparecela longitudinal, pues las secciones de la barra son relativamentepequeas.

3. 3. La colada continua es ms rpida y sencilla que la colada enlingoteras, se disminuye por eso su costo de operacin, sesuprimen los hornos de fosa de precalentamiento de los lingotesy los trenes desbastadores.


29/29

COLADA EN LIGOTES

Un molde lo podemos definir de distintas formas, pero la ms genrica pueden ser:

Cavidad que da su forma a una sustancia

fluida o maleable.

Los metales y las aleaciones se funden primero y luego sevacan en un molde de forma predeterminada. En algunoscasos, el molde puede ser de forma simple obtenindose unlingote que subsecuentemente se deforma plsticamente por

forjado, laminado o extrusin.

metalurgia seundaria

Documents