Sede Calama

Refinación por electroescoria.

Docente: José A. Lara

Oscar león CeballosRodrigo Loyola Cutipa

2014

Electrometalurgia

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Índice

Introducción...............................................................................................................................................4

Horno para refusión de electro-escoria.................................................................................................5

Especificaciones del horno para refusión de electro-escoria.........................................................6

Proceso de refusion por electroslag (electroescoria)..........................................................................7

Los requerimientos básicos de un horno ESR son relativamente sencillos:................................7

En los hornos ESR, la escoria realiza tres funciones......................................................................8

Esquema del horno var........................................................................................................................9

Ventajas del proceso..............................................................................................................................11

Desventajas del proceso.......................................................................................................................11

Parametros del proceso.........................................................................................................................11

Conclusión...............................................................................................................................................13

Bibliografía...............................................................................................................................................14

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Introducción

Este trabajo está centrado en la refinación por electroescoria, Electroslag refundición, también conocida como refundición electro-flux, es un proceso de refundición y refinación aleaciones de acero y otra para aplicaciones de misión crítica en los aviones, las centrales térmicas, plantas de energía nuclear, tecnología militar, etC.

El proceso de refusión de electroescoria se utiliza para volver a fundir y refinar aceros y diversas aleaciones, lo que resulta en lingotes de alta calidad. Este proceso se puede iniciar a través de fusión por inducción de vacío. El proceso de ESR utiliza la aleación de colada como un electrodo consumible. La corriente eléctrica se pasa entre el electrodo y el nuevo lingote, que está formada en la parte inferior de un molde de cobre refrigerado por agua. El nuevo lingote está cubierto en una escoria de ingeniería que es sobrecalentado por la corriente eléctrica. La punta del electrodo se funde lentamente por el contacto con la escoria. Estas gotitas de metal viajan a través de la escoria a la parte inferior del molde refrigerado por agua y se congelan lentamente como el lingote se solidifica direccionalmente hacia arriba desde la parte inferior del molde. La piscina escoria flota sobre la aleación refinada, flotando hacia arriba continuamente como la aleación se solidifica. El metal fundido se limpia de impurezas que reaccionan químicamente con la escoria o de otra manera flotan en la parte superior de la piscina de masa fundida como las gotas fundidas pasan a través de la escoria.

Electroescoria refusión utiliza escorias altamente reactivos para reducir la cantidad de sulfuro de tipo-A presente en las aleaciones de biometal. Es una práctica común en las industrias europeas. ESR reduce otros tipos de inclusiones, así, y se considera como una alternativa para el método de refusión de arco de vacío que es frecuente en las industrias de EE.UU.

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Horno para refusión de electro-escoria.

El horno para refusión de electro-escoria es un tipo especial de equipo para fundir electrodos consumibles en una piscina de escoria mediante el calor generado por la corriente de refusión. La gota de metal se solidifica en un lingote ESR dentro del cristalizador refrigerado por agua después de ser limpiado el líquido de escoria. De ese modo, el funcionamiento de los hornos de electro-escoria pueden efectivamente proporcionar calefacción, refinación, y cristalización. Puesto que el líquido tiene la capacidad de purificación de escoria excelente y unas condiciones favorables para la cristalización, el horno para refundición de electro-escoria está dotado de una excepcional pureza y estructura de reparto uniforme y delicada, libre de manchas blancas y segregaciones en forma de anillo. Además, cuenta con un bajo contenido de azufre, ínfimo e dispersión de escoria, así como propiedades de refinación.

Sobre la base de las ventajas antes mencionadas, el horno de refusión para electro-escoria ha desempeñado un papel dominante en la producción de piezas forjadas grandes y medianas. Además, cuenta una abrumadora superioridad sobre sus competidores en relación con la fabricación de acero de alta calidad para herramientas y troqueles, acero martensítico palanquilla de acero dúplex, así como el acero laminado por electro-escoria. Este equipo ha evolucionado para convertirse en un elemento esencial en la producción de aceros especiales.

Especificaciones del horno para refusión de electro-escoria

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No. Ítem Datos Cantidad

1 Columna ensamblada 450x450x6500 2

2 Brazo rotatorio ensamblado 2

3 Brazo cruzado ensamblado 1250x900x600 2

4 Agarradera ensamblada (Tipo abierto) Ø190 2

7 Carrito de lingotes ensamblado 1

8 Movimiento del mecanismo X / Y del carrito de lingotes 2

9 Tornillo de la bolas ensamblado G100, 20, 4500 2

10 Reductor y accesorios 4

11 Motor AC y accesorios 4

12 Transformador del horno de electro- escoria 1600KVA 1

13 Transformador de corriente 25000:5 1

14 Motor Lineal 800kg (thrust) 4

15 Cables y accesorios refrigerados por agua 6

16 Barras de cobre, acoplamiento flexible, red de corto y accesorios 2

17 Gabinete de bajo voltaje 1

18 Plataforma de operación 1

20 Sistema de refrigeración por agua 1

21 Colector múltiple 1

22 Tanque de agua de retorno 1

25 Tanque de agua inferior 1

Proceso de refusion por electroslag (electroescoria).

El proceso de electroslag (electroescoria) fue desarrollado en Estados Unidos hace aproximadamente 50 años para fundir aleaciones especiales de difícil producción en hornos de arco convencional. El concepto original involucraba la refusión de una alimentación compuesta de una tira de metal plegado encasillando polvos de aleaciones metálicas específicas requeridas para producir la composición del acero

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deseado. El proceso atrajo muy poco la atención hasta que esta alimentación de cambiada a un electrodo pre fundido sólido. Alrededor de 40 años atrás, se puso en operación el primer horno comercial de refusión por electroslag (ESR) en la Unión Soviética para fundir lingotes de media tonelada. Actualmente se reportan lingotes fundidos de cerca de 40 toneladas y estaban en construcción hornos con capacidad de fundir lingotes de 200 toneladas. La Unión Soviética usa los ESR para producir aceros de ultra servicio que son generalmente fundidos en Estados Unidos por medio de la refusión de arco al vacío (VAR). Otras aplicaciones del ESR son la producción de aceros en formas especiales, además de poder producir lingotes de diámetros mayores a las 40 pulgadas.

La refusión por electroslag así como la refusión por arco al vacío, son procesos de refinación secundarios para lingotes electrodos de igual composición a la deseada en el producto final.

Los requerimientos básicos de un horno ESR son relativamente sencillos:

• Una fuente de poder de bajo voltaje y alto amperaje.

• Un mecanismo de alimentación del electrodo

• Un molde de cobre de fondo abierto enfriado con agua que contiene la escoria fundida y al metal.

Por medio de este proceso, se pueden producir lingotes cuadrados o rectangulares, y el perfil y dimensiones de los electrodos no deben coincidir necesariamente con el molde. En contraste a los electrodos empleados en los hornos VAR, los electrodos para hornos ESR no necesitan una preparación de la superficie, pero pueden ser refundidos con una superficie desarrollada durante la colada en moldes de fierro fundido, tubos refractarios o durante la colada continua.

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El proceso comienza con la ubicación de una cantidad de escoria refinada preparada en la base plana del molde para luego provocar un arco entre el electrodo y la base plana para formar una piscina de escoria fundida. El electrodo permanece inmerso en la escoria que es conductora eléctrica. El calor provocado por la resistencia eléctrica de la escoria, produce un incremento en la temperatura hasta que gotas de metal fundido se forman y caen desde el electrodo a través de la escoria formando una piscina en el molde. A medida que continua la fusión, la piscina de metal fundido comienza progresivamente a solidificarse pero manteniendo metal derretido en el fondo con un diámetro cercano a la mitad del molde.

En los hornos ESR, la escoria realiza tres funciones

• Ofrece resistencia al paso de la corriente eléctrica, generando así calor suficiente para fundir el electrodo.

• Protege el metal fundido de la oxidación y la perdida de calor por radiación.

• Su composición puede ser modificada para promover la dessulfurización de las gotas de metal y ayudar en la flotación de las inclusiones.

La composición de la escoria puede variar dentro de un amplio rango, pero está formada predominantemente por CaF2 con adiciones de Cao y Al2O3.

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1 Unidad de alimentación del electrodo2 Cámara del horno3 Fuente de alimentación de fusión4 Cables de barras5 Electrodo de ram6 Camisa de agua con crisol7 Puerto de succión por vacio8 Ajuste X-Y9 Sistema de célula de carga

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Esquema del horno var

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1 Unidad de alimentación del electrodo2 Cámara del horno3 Fuente de alimentación de fusión4 Cables de barras5 Electrodo de ram6 Camisa de agua con crisol7 Puerto de succión por vacio8 Ajuste X-Y9 Sistema de célula de carga

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Ventajas del proceso.

Las ventajas del proceso de refusión por ElectroSlag son:

• Uno o más electrodos pueden ser fundidos dentro del molde.

• El espacio entre la pared y los lingotes no es crítico.

• La superficie del lingote es de excelente calidad, requiriendo ínfimos o ningún tipo de acondicionamiento.

• Los aceros pueden ser desulfurados hasta 0.002% S.

• Pueden ser producidas formas redondas y rectangulares.

• Pueden ser producidos grandes tamaños y pesos de lingotes.

• Se obtienen aceros de una composición química sumamente controlada.

Desventajas del proceso.

Los mayores problemas que representa el proceso de refusión de lingotes mediante ElectroSalg son:

• No puede eliminar el hidrógeno como el proceso VAR.

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• El costo económico e instalación adecuada y un completo control y conocimiento de los parámetros del proceso metalúrgicos.

Parámetros del proceso.

En el proceso de refusión mediante ElectroSlag, los parámetros eléctricos voltaje e intensidad de corriente ejercen gran influencia sobre la calidad metalúrgica del lingote refundido.

• La calidad metalúrgica de un lingote puede medirse por su calidad superficial, por las bondades de su microestructura de solidificación y por la magnitud de las segregaciones tanto de impurezas como de aleantes.

• Otro parámetro que se utiliza para medir la calidad de un lingote es el porcentaje de impurezas dependiendo fuertemente de la composición de la escoria, siendo este otro parámetro.

• Se ha encontrado que la velocidad de fusión es una relación lineal de la intensidad de corriente cuando se mantienen constante la tensión, siendo cualquiera el tipo de escoria o diámetro de electrodo de refusión.

• Cuando la escoria presenta más resistencia eléctrica se obtiene una velocidad de fusión más rápida debido al mayor calor generado por la alta resistencia al paso de la corriente.

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Conclusión

A lo largo de este informe se propuso investigar sobre la refinación por electroescoria en donde concluimos que:

• Este proceso permite obtener lingotes de acero con composición química de elementos alenates controlada.

• A una mayor resistencia eléctrica de la escoria, se logrará una mayor velocidad de fusión del lingote.

• La escoria protege el metal fundido de la oxidación además de servir de aislante térmico minimizando la perdida de calor.

• Permite reducir significativamente la presencia de inclusiones.

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Bibliografía

1. Google.cl2. The Making, Shaping and Treating of Steel.3. Advantages of Steel Casting.4. www.rincondelvago.com

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