IP .&.1rIEN1rIE~IE IL .&.CCIEffi CC» ITN CC»XITIIDAIB3 ILIE IFIEffiffiIT1rIT CCCC»AIL CCffiCC»OOCC» O> AIL1IJOOITNITCC» (AITIFCCA)\l1IJNA AIL lrlli:ffiNA 1rITVA IIDIE §CC»IL1IJCCITCC»NAIL IP ffi CC»IB3ILlli:MrA IIDIE IL.&. CCCC»ffiffi CC»§IT CC»N______________________ Ing. Tito Zegarra V.

TITO ZEGARRA V. es actualmente Docente Investi-gador y Jefe del Area Ferrosa del Instituto de Inves-tigaciones Metalúgicas ae la Universidad Mayor de San An-drés. Se graduó en Ingeniería Metalúrgica en la UMSA.

El Ing. Zegarrafue Director del IlMET; desempeñó loscargos de Jefe de Producción y Sub-Jefe de Departamentoen la Fundición de Catavi, Jefe de Departamento en la Fun-dición de Pulacayo, ambas dependientes de la COMIBOL,·desde 1978 a 1983.

RESUMEN

En el Instituto de Investigaciones Metalúgicas de la UMSA, se han realizadouna serie de pruebas con el fin de encontrar un material resistente a la accióncorrosiva de las aguas de mina, principalmente.

El acero inoxidable ferrítico al cromo-aluminio AIFCA, como se lo hadenominado en el IIMET, ha sido éxitosamente aplicado en la industria, en MinaAnimas, donde se confrontaban una serie de problemas con partes de susbombas de expulsión, debido a su poco tiempo de vida útiL

INTRODUCCION yOBJETIVOS

En la Mina Animas de la E.M.Quechisla de la COMIBOL, el deteriorode los impulsores de las bombas em-pleadas para el desague de interior minaes uno de los problemas más seriosexistentes. Estos impulsores, fabrica-dos en bronce al estaño, sometidos a laacción fuertemente corrosiva del aguade copagira (pH = 3), tienen un tiempode vida útil que oscila entre los 15 y 20días de servicio ininterrumpido; se su-ma a este problema, la complejidad desu elaboración que demanda muchotiempo y personaL

Desde hace tiempo, la falta de pro-visión de repuestos para las maquina-rias y equipos se ha constituido en unode los principales problemas que en-frenta la industria minero-metalúrgicaen sus diferentes etapas de producción.Este hecho significa para esa industriafuertes erogaciones de recursos econó-micos, debido a los elevados precios delos productos importados y los bajosrendimientos de los productos nacio-nales, generalmente ocasionados por elmal empleo de los materiales utilizadosen su elaboración.

Con estos antecedentes, brevemen-te mencionados, queda claro que el

6 REPORTE METALL'RGlm 1" 1 SEPTlE~IlJRE 1936

objetivo principal de este estudio es en-contrar un material resistente a la accióncorrosiva de las aguas de mina y cuyafabricación sea técnica y económica-mente factible en nuestro país.

EXPERIMENT ACION yRESULTADOS

A fin de lograr los objetivos pro-puestos, se realizó una investigación teó-rica-práctica que permitiera obtener lasbases necesarias para delinear una apli-cación industrial inmediata en las fun-diciones del país.

El procedimiento experimental se-guido fue el siguiente:

• Pruebas comparativas de corrosiónen diferentes materiales.• Fabricación del acero inoxidable.• Determinacióndelamicroestructuray propiedades mecánicas.• Pruebas de corrosión con el aceroobtenido.

Pruebas comparativas decorrosión en diferentes

materiales

Con el agua de copagira de MinaAnimas se realizaron ensayos compa-rati vos de corrosión en los siguientesmateriales:

• Bronce al estaño (utilizado normal-mente en la fabricación de estas piezas).

• Bronce al aluminio.• Acero inoxidable ferrítico (de com-posición clásica)• Acero inoxidable austeníco (decom-posición clásica)

En la Tabla 1 pueden verse los re-sultados obtenidos; del análisis de éstosy de un conjunto de otras propiedadesque debe reunir el material al emplearseen la fabricación, se concluyó que el ace-ro inoxidable ferrítico era el más ade-cuado.

Fabricación de acero inoxidable

Como consecuencia de la escasezde materia prima necesaria para la fa-bricación del acero inoxidable ferríticoclásico (Fe-Cr de bajo carbono, de-soxidantes como el Fe-Si) y por fac-tores existentes en las fundiciones delpaís, las posibilidades de fabricar esteacero en forma inmediata eran nulas.Por esta razón se tuvo que pensar enrecurrir a un acero substituto que tengapropiedades similares a éste y puedaelaborarse partiendo de la materia primaexistente, chatarra de bajo carbono yferro-cromo de medio carbono (1 % C).

El empleo de este tipo de ferro-cro-mo originaría los inconvenientes que sedetallan a continuación:

Elevaría el contenido de carbonohasta valores no admitidos por elacero inoxidable ferrítico, 10 cual

TABLA Nº 1

CORROSION EXPERIMENTADA DIARAMENTE POR LOSMATERIALES DE POSIBLE APLICACION

TIPO MATERIAL CORROSION EN mg/dm2.1º día 2º día 3º día 4º día 5º día

Ac. Inox. Austenítico* 0,9852 4,9261 0,9852 0,4926 0,0000Ac. Inox. Ferrítico* 3,6674 10,3912 6,7237 1,2225 0,0000Bronce al Aluminio 8,9485 19,6868 10,7383 5,3691 0,8948Bronce al Estaño 53,4606 42,9594 38,1862 11,9339 16,7065

*Aceros de Composiciones Clásicas.

7REroRTE METALURGICO N'I SEPTIEMBRE 1986

•

Fotografia N° 1MICROESTRUCTURA DEL ACERO AIFCA

causa un cambio en la estructura;volviendo martensítico al acero y enconsecuencia no apto para esa apli-cación.

• Al no contarse con ferro-aleacionesreductoras, la calidad de material nosería garantizada y tendría la sucep-tibilidad de ser internamente poro-sa, que para el caso de fenómenosde corrosión es adversa.

Una vez identificados estos proble-mas, se evaluaron las posible alter-nativas de solución, dando como resul-tado la decisión de introducir aluminioen la aleación por los motivos que a con-tinuación se exponen:

• El alumino es un elemento fuerte-mente alfágeno y contrarrestaría latendencia del exceso de carbono(elemento gamágeno) a formar unacero martensítico, asegurando unaestructura final ferrítica.

• El aluminio es un elemento reductorenérgico y su presencia en la alea-ción garantizaría un metal exento deporosidad.

Mediante un estudio termodinámicose determinaron las condiciones de fa-bricación y se elaboró un material, con-teniendo en su seno 0.32 % de carbonoy apróximadamente 1 % de aluminio,composición que sale de las usuales dela familia de los aceros inoxidables.

Determinación de lamicroestructura y propiedades

mecánicas

Como se observa en la fotografía 1,la estructura del acero en bruto de co-lada es ferrítica con carburos preci-pitados. .

Las particularidades de este mate-rial, de una manera general son:

• Maquinabilidad en estado brutode Colada . BUENA·

• Fluidez y colabilidad BUENA• Grado de reducción: BUENA• Fragilidad AL TA• Dureza Brinell 135

Pruebas de corrosión con elacero obtenido

El acero conseguido (acero ferríticoal cromo-aluminio, AIFCA) fue some-tido a pruebas de corrosión antes de suaplicación industrial. Los resultados deestos exámenes son satisfactorios comose puede ver en las Tablas 2 y 3.

Fotografía Nº 2MOLDE DEL IMPULSOR FABRICADO

8 REPORTE METALURGlffi N'I SEPflEMllRE 1986

APLICACION INDUSTRIAL

De modo experimental, el impulsorfabricado con el acero AIFCA (foto-grafía 2) entró en trabajo industrial enenero de 1983 y de acuerdo a losúltimos partes recibidos de Mina Ani-mas (mayo de 1986), éste seguía pre-stando servicios.

COSTO DE PRODUCCION

Comparando los costos de produc-ción del acero AIFCA y del materialcorriente (bronce al estaño), el costo delprimero es 25 % menor que el del se-gundo. Por otra parte, los beneficioseconómicos debidos al prolongandotiempo de vida útil del acero AIFCAson interesantes.

VENTAJAS DEL ACERO EN LAFABRICACION

La presencia de aluminio en elacero AIFCA hace que el rendimientodel cromo (material más costoso) sea

mayor y, además, la presencia de ele-vados contenidos de carbono permitetrabajar a menores temperaturas, dismi-nuyendo considerablemente el deteriorode los refractarios de los hornos.

CONCLUSIONES J.El acero inoxidable al cromo-alu-

minio es técnica y económicamente fac-tible de ser fabricado en nuestro país yrepresenta una alternativa de solución alproblema de la corrosión de la maqui-naria y equipo empleado en el maní-puleo de las aguas de mina.

El ahorro de divisas y abarata-miento de costos de producción hacennecesario y urgente afrontar seriamente,a través de investigaciones aplicadas,cada uno de los problemas existentes enla industria minero-metalúgica.

Hoy, en el lIMET se están realiza-don estudios que permitan ampliar elcampo de aplicación del acero AIFCA aotras minas e industrias del país.

TABLA Nº 2CORROSION EXPERIMENTADA DIARIAMENTE POR EL

ACERO FABRICADO

MATERIAL CORROSION mg/dm2.1º día 2º día 3º día 4º día 5º día

Ac. Inoxidable alCromo-Aluminio 0,2728 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000

TABLA Nº 3CORROSION EXPERIMENTADA POR EL ACERO FABRICADO

AL VARIAR ALGUNOS PARAMETROS

PARAMETRO CORROS ION mg/dm2.ANALIZADO 1º día 2º día 3º día 4º día 5º día

Acabado Superficial(Fino) 0.000 0.000 0.000 -------- --------Sólidos en suspensión(Exentos) 0.000 0.000 0.000 -------- --------Productos de Corrosión(Exentos) 0.000 0.000 0.000 -------- ---------Oxigenación (Reprimida) 0.000 0.000 0.000 -------- ---------

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