Clase 04 Semana 04 Siderurgia II | Arrabio | Acero\nClase 04 Semana 04 Siderurgia II\nguardarGuardar Clase 04 Semana 04 Siderurgia II para más tarde\nTecnologia Basica de La Soldadura\nMateriales u 1\nCLASE 04 SIDERURGIA II SEMANA 04 Siderrgica es una "planta integrada", esto quiere decir que fabrica acero laminado a partir\nde minerales de hierro, para su utilizacin directa o para transformaciones posteriores. CONTENIDO: 5.1 REACCIONES DE REFINACIN EN ACERO LQUIDO, GRADO DE OXIDACIN AL FINAL DEL PERIODO 5.2 EFECTOS NEGATIVOS DEL OXGENO Y NITRGENO EN EL ACERO, NECESIDAD DE DESOXIDAR 5.3 ADICIN DE FERROALEACIONES 5.4 ACEROS EFERVESCENTES Y ACEROS CALMADOS 5.5. ADICIONES DE AL, TI Y OTROS. MICROINCLUSIONES 5.1 REACCIONES DE REFINACIN EN ACERO LQUIDO, GRADO DE OXIDACIN AL FINAL DEL PERIODO 1. GENERALIDADES DE LA OBTENCIN DEL ACERO:\nLa fabricacin del acero en sntesis se realiza eliminando las impurezas del arrabio y aadiendo las cantidades convencionales de Mg, Si y de los distintos elementos de aleacin. Los mtodos ms importantes de fabricacin de aceros son los siguientes: Mtodos antiguos: Hornos de Reverbero (Siemens-Martin); Convertidor Bessemer. Mtodos modernos: Convertidor L.D.; Hornos elctricos de arco H.E.A.; Convertidor A.O.R.; Horno de induccin. Mtodos actuales: Metalurgia secundaria en cuchara. La metalurgia secundaria se lleva a cabo en equipos diversos, tales como cucharas, convertidores u hornos especiales. 1.1 PROCESO DE CRISOL ABIERTO. Cualquier proceso de produccin de acero a partir de arrabio consiste en quemar el exceso de carbono y otras impurezas presentes en el hierro. Una dificultas para la fabricacin del acero es su elevado punto de fusin, 1400 C, que impide utilizar combustibles y hornos convencionales. Para superar la dificultad se desarroll el horno a crisol abierto, que funciona a altas temperaturas gracias al precalentado regenerativo del combustible gaseoso y el aire empleados para la combustin. En el precalentamiento regenerativo los gases que escapan del horno se hacen pasar por una serie de cmaras llenas de ladrillos, a los que ceden la mayor parte de su calor. A continuacin se invierte el flujo a travs del horno, y el combustible y el aire pasan a travs de las cmaras y son calentados por los ladrillos, con este mtodo, los hornos de crisol abierto alcanzan las temperaturas de hasta 1.650 C. El horno propiamente dicho suele ser un crisol de ladrillo plano y rectangular de unos 610 m, con un techo de unos 2,5 m de altura. Una serie de puertas da a una planta de trabajo situada delante del crisol. Todo el crisol y la planta de trabajo estn situados a una altura determinada por encima del suelo, y el espacio situado bajo el crisol lo ocupan las cmaras de regeneracin de calor del horno. Un horno del tamao indicado produce unas 100 toneladas de acero cada 11 horas. El horno se carga con una mezcla de arrabio (fundido o fro), chatarra de acero y mineral de hierro, que proporciona oxgeno adicional. Se aade caliza como fundente y fluorita para hacer que la escoria sea mas fluida. Las proporciones de la carga varan mucho, pero una carga tpica podra consistir en 60.000 Kg de chatarra de acero, 11.000 Kg de arrabio fro, 45.000 Kg de arrabio fundido, 12.000 Kg de caliza, 1.000 Kg de mineral de hierro y 200 Kg de fluorita. Una vez cargado el horno, se enciende, y las llamas oscilan de un lado a otro del crisol a medida que el operario invierte su direccin para regenerar el calor. Desde el punto de vista qumico la accin del horno de crisol abierto consiste en reducir por oxidacin el contenido de carbono de la carga y eliminar impurezas como silicio, fsforo, manganeso y azufre, que se combinan con la caliza y forman la escoria. Estas reacciones tienen lugar mientras el metal del horno se encuentra a la temperatura de fusin, y el horno se mantiene entre 1.550 y 1.650 C durante varias horas hasta que el metal fundido tenga el contenido de carbono deseado. Un operario experto puede juzgar el contenido de carbono del metal a partir de su aspecto, pero por lo general se prueba la fundicin extrayendo una pequea cantidad del metal del horno, enfrindola y sometindola a examen fsico o anlisis qumico. Cuando el contenido en carbono de la fundicin alcanza el nivel deseado, se sangra el horno a travs de un orificio situado en la parte trasera. El acero fundido fluye por un canal corto hasta una gran cuchara situada a ras del suelo, por debajo del horno. Desde la cuchara se vierte el acero en moldes de hierro colado para formar lingotes, que suelen tener una seccin cuadrada de unos 50 cm de lado, y una longitud de 1,5 m. Estos lingotes, la materia prima para todas las formas de fabricacin de acero, pesan algo menos de 3 toneladas. Recientemente se han puesto en prctica mtodos para procesar el acero en forma continua sin tener que pasar por el proceso de fabricacin de lingotes. 1.2 PROCESO BASICO DE OXIGENO. El proceso ms antiguo para fabricar acero en grandes cantidades es el proceso Bessemer, que empleaba un horno de gran altura en forma de pera, denominado convertidor de Bessemer, que poda inclinarse es sentido lateral para la carga y el vertido. Al hacer pasar grandes cantidades de aire a travs del metal fundido, el oxgeno del aire se combinaba qumicamente con las impurezas y las eliminaba. En el proceso bsico de oxgeno, el acero tambin se refina en un horno en forma de pera que se puede inclinar en sentido lateral. Sin embargo, el aire se sustituye por un chorro de oxgeno casi puro a alta presin. Cuando el horno se ha cargado y colocado en posicin vertical, se hace descender en su interior una lanza de oxgeno. La punta de la lanza, refrigerada por agua, suele estar situada a unos 2 m por encima de la carga, aunque esta distancia se puede variar segn interese. A continuacin se inyectan en el horno miles de metros cbicos de oxgeno a velocidades supersnicas. El oxgeno se combina con el carbono y otros elementos no deseados e inicia una reaccin de agitacin que quema con rapidez las impurezas del arrabio y lo transforma en acero. El proceso de refinado tarda 50 minutos o menos, y es posible fabricar unas 275 toneladas de acero en una hora. 1.3 ACERO DE HORNO ELECTRICO. En algunos hornos el calor para fundir y refinar el acero procede de la electricidad y no de la combustin de gas. Como las condiciones de refinado de estos hornos se pueden regular ms efectivamente que las de los hornos de crisol abierto o los hornos bsicos de oxgeno, los hornos elctricos son sobre todo tiles para producir acero inoxidable y aceros aleados que deben ser fabricados segn unas especificaciones muy exigentes. El refinado se produce en una cmara hermtica, donde la temperatura y otras condiciones se controlan de forma rigurosa mediante dispositivos automticos. En las primeras fases de este proceso de refinado se inyecta oxgeno de alta pureza a travs de una lanza, lo que aumenta la temperatura\ndel horno y disminuye el tiempo necesario para producir el acero. La cantidad de oxgeno que entra en el horno puede regularse con precisin en todo momento, lo que evita reacciones de oxidacin no deseadas. En la mayora de los casos, la carga est formada casi exclusivamente por material de chatarra. Antes de poder utilizarla, la chatarra debe ser analizada y clasificada, porque su contenido en aleaciones afecta a la composicin del metal refinado. Tambin se aaden otros materiales, como pequeas cantidades de mineral de hierro y cal seca, para contribuir a eliminar el carbono y otras impurezas. Los elementos adicionales para la aleacin se introducen con la carga o despus, cuando se vierte a la cuchara el acero refinado. Una vez cargado el horno se hacen descender unos electrodos hasta la superficie del metal. La corriente elctrica fluye por uno de los electrodos, forma un arco elctrico hasta la carga metlica, recorre el metal y vuelve a formar un arco hasta el siguiente electrodo. La resistencia del metal al flujo de corriente genera calor que, junto con el producido por el arco elctrico, funde el metal con rapidez. Hay otros tipos de horno elctrico donde se emplea una espiral para generar calor. 2. Clasificacin de los mtodos de Afino. Segn el objeto que tratan de conseguir se clasifican en tres grandes categoras: A.) Tratamiento de desgasificacin: El acero contiene elementos perjudiciales que deben eliminarse. Entre stos estn los gases disueltos durante el proceso de fabricacin; Hidrgeno; Oxgeno; Nitrgeno. Para reducir el tamao al mximo del contenido de estos gases, en especial el Hidrgeno, se somete al acero lquido al vaco, segn distintos procesos, que pueden agruparse en tres tcnicas principales: A.1.) Desgasificacin del chorro de colada: Consiste en situar el recipiente receptor del acero lquido (cuchara o lingotera) en una cmara de vaco, sobre la que se ajusta la cuchara que contiene el acero lquido. El chorro de acero, por efecto del vaco, se fracciona en gotas que favorecen las eliminacin de los gases. A.2.) Desgasificacin del acero en la cuchara: La cuchara se sita previamente en una cmara de vaco. Para facilitar la desgasificacin, el acero se remueve por una corriente de gas inerte (Argn) o electromagnticamente. A.3.) Desgasificacin por recirculacin: Consiste en hacer circular repetidas veces el acero por un recipiente que acta de cmara de vaco. B.) Tratamiento de afino de los aceros inoxidables: La chatarra se funde en un horno elctrico de arco de induccin. Despus de colada la cuchara con el acero fundido en la cmara y hecho el vaco, se inyecta oxgeno con una lanza situada en la parte superior, que elimina el carbono con un mnimo de oxidacin metlica. Al mismo tiempo, se pasa Argn a travs de un tapn poroso situado en el fondo de la cuchara, para homogeneizar la masa del acero lquido. C.) Tratamiento de homogeneizacin por barboteo: Consiste en la agitacin del bao mediante la inyeccin de un gas inerte, generalmente Argn, a travs del fondo de la cuchara o por una lanza. D.) Tratamientos de desulfuracin y desoxidacin: Se insuflan estos productos en polvo, a travs de una lanza, por medio de un gas inerte. Los productos ms frecuentes para insuflar son el (SILICIO-CALCIO) Si-Ca y diversas escorias sintticas. La agitacin del acero por el paso del gas produce excelente homogeneidad de composicin y temperaturadel bao y una mejora de la limpieza. E.) Desoxidacin del acero por el carbono en el vaco o (VCD): Al ser tratado el acero en el vaco conteniendo carbono y oxgeno disueltos estos elementos reaccionan entre s, dando origen a CO, de esta forma se elimina el oxgeno del acero sin dejar residuos slidos (inclusiones no metlicas). El CO (gas) es eliminado del sistema (vaco), siguiendo la reaccin hasta prcticamente la eliminacin total del oxgeno. La deshidrogenacin tambin es ms elevada, al ser ayudada por el desprendimiento de burbujas de CO, que facilitan el arrastre del hidrgeno. F.) Tratamientos de afino con calentamiento de acero en cuchara: Por este proceso pueden conseguirse aceros con muy bajo contenido de azufre y gases, muy limpios y con control de la morfologa de las inclusiones. Tambin se consigue excelente control de la composicin y la temperatura. Las cucharas se montan con tampones porosos por los que se inyecta Argn. Una vez obtenido el grado de desulfuracin deseado se aaden las ferroaleaciones requeridas obtenindose el acero programado. G.) Adicin de Aluminio y Calcio por medio de alambre o de proyectiles: El alambre se introduce a gran velocidad en el acero mediante un mecanismo especial. Al mismo tiempo se remueve el acero de la cuchara inyectando Argn. En el caso de adicin por proyeccin, los proyectiles se lanzan a una velocidad controlada para que almacenen el fondo de la cuchara, por medio de un aparato que funciona como una metralleta de aire comprimido. H.) Refusin por arco bajo vaco (VAR) y bajo escoria electroconductora (E.S.R.): Por estos mtodos se producen lingotes de acero de gran pureza. Ambos mtodos consisten en la refusin de un electrodo de la composicin qumica deseada, en un crisol enfriado por agua, realizndose simultneamente la fusin del electrodo y la solidificacin del acero. 3. Proceso de la Fbrica Gerdau AZA. Como se mencion en la introduccin, pocas empresas describen en detalle o con alguna profundidad, el proceso que realizan para obtener el acero bajo especifcaciones deseadas. Transcribo a continuacin el proeco Gerdau AZA. El proceso metalrgico que se desarrolla atraviesa por dos etapas, denominadas: fusin y afino.\nDurante la fusin, toda la carga pasa de estado slido a lquido. En el afino, ocurre un conjunto de reacciones qumicas en la masa lquida, las que permiten obtener la composicin y purezas deseadas. Durante esta etapa, se inyectan al horno, importantes cantidades de oxgeno para remover y extraer las impurezas. Las diferentes calidades del acero Gerdau AZA se obtienen as, de un cuidadoso control en la composicin qumica y mediante la adiccin de ferroaleaciones. Cuando el acero lquido cumple con las especificaciones requeridas,se retira mediante una cuchara en la nave de Acera. La cuchara con su contenido de acero lquido a 1.700C, es luego trasladada a la mquina de colada continua. Con este equipo, se aplica un proceso distinto al convencional para transformar el acero lquido, en un producto semiterminado: la palanquilla. El acero lquido que se encuentra en la cuchara de colada, es transferido a una artesa o distribuidor llamado TUNDISH, desde donde pasa a las vas de colada. Desde el TUNDISH el acero cae dentro de tres lingoteras de cobre de doble pared, refrigeradas por agua. Las lingoteras, tienen una seccin cuadrada que puede medir 130130 mm de lado, en ellas comienza la solidificacin del acero, con la formacin de una delgada cscara superficial solidificada que contiene un ncleo de metal an lquido. Para ayudar a acelerar la formacin de dicha cscara, las lingoteras tienen un movimiento de oscilacin vertical. Despus de dejar las lingoteras, el acero superficialmente slido, es tomado por juegos de rodillos refrigerados con chorros de agua a alta presin. Durante el paso por los rodillos, el acero se solidifica completamente y ya convertido en palanquilla, es enderezado y cortado automticamente a la medida deseada, por medio de sopletes cortadores. 3.1 PROCESO DE VACIO (DESGASIFICACIN) DEL ACERO FUNDIDO. Despus de ser producido en cualquiera de los hornos de fabricacin de acero, el acero derretido puede refinarse an ms para producir acero de alza pureza y homogeneidad. Esto se logra removiendo los gases (oxgeno, hidrgeno y nitrgeno) en el acero derretido que fueron absorbidos o formados durante el proceso de fabricacin. Si los gases no se remueven antes que el acero se solidifique, su presencia o sus con otros elementos en el acero puede producir defectos tales como: inclusiones (partculas slidas de xido), sopladuras (bolsas de gas), descascarillamiento (grietas internas) y fragilidad (prdida de ductibilidad). La desgasificacin del acero fundido se lleva a cabo exponindolo a un vaco. La presin enormemente reducida sobre la superficie del lquido permite que los gases escapen. El acero fundido puede desgasificarse de varias maneras. Las dos ms comunes son: DESGASIFICACION POR FLUJO DESGASIFICACION EN LA OLLA DE COLADA. DESGASIFICACION POR FLUJO En este proceso, el acero fundido se vierte desde la olla de colada dentro de una lingotera, la cual est completamente encerrada en una cmara de vaco. Mientras el flujo de acero fundido cae dentro del vaco, se separa en gotitas. Debido a la reducida presin sobre el lquido, los gases disueltos revientan y se extraen fuera de la cmara por medio de una bomba de vaco. Libre ya de gases en la lingotera, ste se solidifica en un acero de alta pureza. 3.2 DESGASIFICACION EN LA OLLA DE COLADA. En este proceso, el acero derretido se desgasifica en la olla de colada. Se hace descender un recipiente de vaco calentado de modo que su boquilla de absorcin quede por debajo del nivel lquido del acero fundido. La presin atmosfrica impulsa el acero fundido hacia arriba dentro de la cmara de vaco, en donde los gases revientan y se extraen mediante la bomba de vaco. La elevacin del recipiente de vaco permite que el acero fundido fluya de vuelta, por la fuerza de gravedad, dentro de la olla de colada. Este ciclo se repite varias veces hasta que la totalidad el acero fundido en la olla se ha desgasificado. 4. Procesos de afino del acero fuera del horno elctrico de arco. Los procesos de afino fuera del horno elctrico, tambin llamados secundarios, estn dirigidos a eliminar las inclusiones, los gases y la segregacin. La metalurgia de estos procesos se basa en el afino en vaco, en la reduccin de la presin parcial del CO, en la refusin y en la solidificacin dirigida. Para poder hacer comparaciones metalrgicas, estableceremos una clasificacin por grupos, segn que el afino metalrgico se lleve a efecto en vaco o no y que las materias primas sean acero lquido o slido. Grupo 1. Se incluyen en este grupo procesos metalrgico de afino que tienen lugar en vaco y en los que parte de la materia prima es acero lquido. Afino en vaco sin aportacin trmica: BV, DH, RH, KD, GAZIL. Afino en vaco con aportacin trmica: ASEA-SKF, FINKL. Afino en vaco con O2: WITTEN, V-R, ASV, AVR.\nGrupo 2. Comprende los procesos metalrgicos de afino que tienen lugar en vaco partiendo de materia prima slida. Refusin por haz de electrones: EB (elcetron beam). - Refusin por electrodo en vaco VAR (vacuum arc-remelting). Fusin y afino en alto vaco con aportacin trmica: H de I en V (VIM) AIRCO-TEMESCAL. Grupo 3. Comprende los procesos metalrgicos de afino que tiene lugar sin vaco partiendo de materia prima slida. - Descarburacin por argn-oxgeno: AOD. - Descarburacin por vapor de agua-oxgeno: UDDERHOLM. - Descarburacin por argn-nitrgeno-oxgeno: AOD-N2. Grupo 4. Comprende el proceso metalrgico que tiene lugar sin vaco partiendo de la materia prima slida. - Refusin de electrodo bajo escoria electroconductura: ESR o ESU. 4.1 GRUPO 1. Efecto del vaco en los gases disueltos en el acero. La ley de accin de masas se aplica a los equilibrios H2 2H, CO C+O y N2 2N La eliminacin del H2 es fcil, pues no forma compuestos estables en el acero, mientras que la del N2 es ms difcil, ya que forma nitruros estables. La afinidad de los elementos desoxidantes corrientes, como el Si, Ti, Al, Etc. (fig 1), no depende de la presin. El carbono es el nico elemento de utilizacin industrial que origina una fase de desoxidacin gaseosa y constituye un enrgico desoxidante, igual que el Al o el Ti, pero al ser sensible a las variaciones de presin, resulta ms verstil que stos. A 1600oC, el AL 2 O 3? es reducido por el C ( a < 2.3 Torr de presin). Los xidos de Si y Mg son igualmente reducidos por el C en vaco y, mientras que el Al y el Si pasan al acero, el Mg se volatiliza. El examen de las energas libres de las reacciones de formacin de los xidos evidencia la posibilidad de la reduccin de los xidos metlicos por el C (fig. 2). Este es el fundamento del afino por vaco en muchos nuevos procesos, consiguindose con ellos aceros mucho ms limpios, al hacerse desoxidacin va CO. La metalurgia del vaco se introdujo hacia el ao 1955. Las roturas catastrficas que se produjeron en varias centrales elctricas de Estados Unidos aceleraron la puesta en marcha de los procesos alemanes de desgasificacin por vaco (eliminacin del H2). La ley de Siebert rige el fenmeno y basta un vaco menor de 10 Torr para bajar el O2 a niveles inocuos. El vaco elimina parcialmente el H2, O2 y el N2. El acero fabricado en horno elctrico convencional con escoria bsica y reductora (calmado en horno) contiene: H2 4 a 80 ppm 0.0004 0.0008 % N2 80 a 100 ppm 0.0080 0.0100 % O2 50 a 80 ppm 0.0050 0.0080 % El acero fabricado en horno elctrico convencional y desgasificado en vaco contiene: H2 1 a 2 ppm 0.0001 0.0002 % N2 40 a 80 ppm 0.0040 0.0080 % O2 20 a 50 ppm 0.0020 0.0050 % El caero desgasificado en alto vaco (102 a 104 Torr) contiene: H2 < 1 ppm.N2 < 20 ppm. O2 < 10 ppm. Con contenidos de H2 inferiores a 2 ppm no hay problemas de copos y la segregacin disminuye de forma importante. El vaco se emplea con objetivos diferentes: a) Eliminacin parcial de gases en el acero. Se elimina en parte ms o menos importante de los gases disueltos en el acero. b) Desoxidacin del acero por el C en vaco. Se puede eliminar la mayor parte del oxgeno disuelto en el acero (unas decenas de ppm). c) Descarburacin del acero por O2 en vaco. . Se puede descarburar a fondo el acero sin oxidarlo apreciablemente, lo que requiere eliminar unos millares de ppm de gases. Afino en Vaco sin Aportacin Trmica. Procedimiento Bochumer Verein (BV). Consiste en una desgasificacin dinmica o en chorro que sea realiza en cuchara o en tanque; el acero entra en el tanque o en la cuchara y se rompe en multitud de pequeas gotas. Este procedimiento se emplea fundamentalmente en la desgasificacin del acero para grandes lingotes (figs. 3 y 4). Procedimiento Dortmund Holder (DH). La desgasificacin se lleva a cabo en una vasija especial que se introduce parcialmente en una cuchara; al hacer el vaco en la vasija, el acero penetra en la misma y se desgasifica (fig. 5); sta operacin se repite varias veces. A travs de una esclusa se pueden efectuar tambin adiciones. Procedimiento Ruhr?-Heraus (RH). Es una variante del anterior; en vez de un tubo, la vasija donde se hace el vaco tiene dos; por medio del argn se hace circular el acero de la cuchara a la vasija, por la que la desgasificacin se realiza en una sola operacin. Procedimiento KD. Desoxidacin del acero por vaco. Este procedimiento se lleva a cabo en un tanque de vaco; el acero procedente del horno elctrico o LD, con un contenido de Si inferior 0.07% y sin Al u otro desoxidante, se cuela en una\nlingotera de baja presin; el C y el O del acero se combinan, desoxidndose el acero por el C a la vez que se eliminan el H2 y el N2. Procedimiento GAZIL. Desgasificacin del acero por vaco en cuchara, en la que el argn se insufla por el fondo a travs de un tapn poroso. Afino en vaco por aportacin trmica. Procedimiento ASEA-SKF. El acero procedente de un horno elctrico de arco se trasvasa a una cuchara bsica de acero inoxidable austentico para poder emplear la bobina agitadora. Segn se desgasifica, el acero se calienta, emplendose un tapa de vaco o una tapa con tres electrodos. El proceso no descarbura y, por lo tanto, no hay eliminacin de P. Este procedimiento se emplea para obtener aceros de alta y media aleacin con bajos contenidos de H y alto grado de pureza. La caracterstica fundamental del procedimiento ASEA-SKF es que se consiguen contenidos de S muy bajos, empleando en la desoxidacin del acero aluminio en polvo y mischmetal. Un equipo ASEA-SKF comprende: - Cuchara de acero inoxidable austentico con revestimiento neutro y bsico. - Bobina agitadora de induccin. - Equipo de calentamiento elctrico trifsico de arco. - Tapa de vaco. - Tapa para calentamiento por arco. El tiempo del tratamiento es de 2 h 45 min y la marcha del proceso se esquematiza en la figura 8. Procedimiento FINKL (VAD). El acero procedente de un horno elctrico se trasvasa a una cuchara bsica con buza deslizante y tapn poroso para agitacin por argn. La cuchara se introduce en un tanque de vaco y se cierra con una tapa especial que lleva tres electrodos para calentamiento por arco elctrico; a la vez se hace un vaco para desgasificar el acero y afinar. La desulfuracin se efecta igual que en el horno elctrico de arco, pero con la ventaja de una agitacin continua por argn y vaco. Las adiciones de elementos aleantes y reductores se realizan en vaco a travs de una esclusa. Este procedimiento se emplea para el afino de los mismos aceros que el ASEA-SKF. Los contenidos de H2 son bajos y el grado de limpieza del acero muy bueno. El equpi FINKL comprende: - Cuchara bsica o neutra con tapn poroso para argn. - Instalacin de vaco por eyectores. - Una tapa de vaco y calentamiento por arco. - Equipo elctrico trifsico para calentamiento por arco. - Tanque de vaco. La marcha del proceso es la que se muestra en la figura 9. Afino en Vaco con O2. Los procedimientos incluidos en este apartado se basan en la misma reaccin. Las bajas presiones favorecen el desplazamiento hacia la derecha del equilibrio C + 0.5 O2 (disuelto) CO As mismo la preferencia de sta reaccin sobre la oxidacin del Cr, 3Cr + 4 O Cr 3 O 4?, hace que sea posible la descarburacin de las coladas altas en Cr sin prdida del mismo, como se ve en el diagrama de equilibrio a presiones reducidas (Fig. 10.a). A 1 700oC y presin normal una colada con 18% de Cr slo puede ser descarburada hasta 0.22% de C sin oxidar el cromo (fig. 10.b). A 0.5 atm se puede descarburar 0.12% de C sin perder Cromo y a 0.1 atm hasta 0.02% de C sin prdida de cromo. Procedimientos WITTEN, V-R y ASV. 1. En un horno elctrico o similar se funde una colada con un contenido elevado de Cr y Ni y con un contenido de 0.5% a 1% de C. 2. Al final de la fusin se homogeneiza y agrega el cromo necesario para alcanzar 18.5% de Cr y el nquel pedido en especificacin. Se vuelca el acero en una cuchara bsica con buza deslizante y se introduce en un tanque de vaco. 3. Se hace el vaco y se inyecta O2 puro a travs de una lanza refrigerada a una velocidad de 14 m3/min, para una carga de 45T, a la vez que por el fondo de la cuchara se inyecta el argn (0.056 m3/min), consumindose durante el afino 0.2 m3/T. 4. Se agrega la mezcla necesaria para la reduccin de los xidos de Cr y Mn de la escoria y el Si necesario para cumplir las exigencias de la especificacin. 5. Se elimina el vaco, se saca la tapa y se hacen las adiciones para ajustar el acero a lo establecido por la especificacin, agitando con argn. Si es necesario se agrega cal-espato u otro desulfurante; se elimina as el 50% de S. 6. Finalmente, si la temperatura es elevada, se puede introducir chatarra de inoxidable para enfriar. El vaco a que se trabaja es generalmente de 20 Torr. Si se quiere fabricar un tipo L, de muy bajo contenido de carbono, se puede bajar el vaco a menos de 10 Torr. Las diferencias entre los tres procesos residen exclusivamente en los mecanismos de toma de muestras, lanzas de O2 y vaco empleado.\nEn la figura 11 puede verse el conjunto del equipo. La tapa del tanque lleva una esclusa por donde se efectan las adiciones sin perder el vaco. La lanza refrigerada est situada en el centro de la tapa y con una inclinacin determinada va a un tubo para la toma de muestras, que se pueden extraer sin necesidad de reducir el vaco. La temperatura de trabajo se puede controlar perfectamente y no se deben superar los 1 700oC, ya que en caso contrario se elevara el consumo de refractario. El rendimiento del Cr es de 9899%, y el del Mn, del 80%. Procedimiento ALLEGHENY VACUUM REFINING (AVR). Este proceso es similar al WITTEN, V-R y ASV, ya que el principio en que se funda es la oxidacin del carbono (descarburacin del acero) por O2 en vaco, ayudndose de un equipo ASEA-SKF. El metal procedente de un horno elctrico de arco se trasvasa a una cuchara de acero inoxidable austentico que lleva acoplada una bobina agitadora. La cuchara se cubre con una tapa con cierre de vaco; una lanza consumible para soplado con O2 atraviesa la tapa y se sumerge 15 cm por debajo del nivel del acero; el desgaste de la lanza es de 2.5 cm/ min. El proceso se realiza entres etapas. a) Soplado con oxgeno. El soplado se lleva a cabo de acuerdo con el contenido de carbono. Se empieza con un vaco de 170 Torr hasta bajar el carbono a 0.40%, despus se intensifica el vaco hasta 30 Torr y, cuando se ha conseguido bajar el contenido de carbono a 0.10%, se hace el vaco a 1 Torr hasta finalizar el soplado. b) Reduccin. La reduccin de los xidos de Cr y Mn se efecta con Fe-Si-Cr y Fe-Si-Mn, cal y espato; para facilitar la reduccin se insufla argn a travs de un tapn poroso colocado en el fondo. c) Terminado. Generalmente se hace con Fe-Si y Fe-Mn afinados; slo algunas veces se necesario realizar pequeas adiciones de aleantes; en este caso, se puede homogeneizar el bao rpidamente por medio de la bobina. Cuando es necesario se puede emplear una tapa con tres electrodos para calentar el acero (ASEA-SKF). 4.2 Grupo II. Comprende los procesos de afino metalrgico en vaco partiendo de la fase slida: a) Horno de fusin por haz de electrones (Electron Beam, EB). b) Refusin del electrodo en vaco (Vacuum Arc Remelting, VAR) c) Fusin y afino en alto vaco. Horno de induccin en vaco (VIM) y AIRCO TEMESCAL. Estos procesos trabajan con vacos de 102 a 104 Torr. Procedimiento EB. Es un proceso de fusin por medio de haces electrnicos en el que se puede partir de chatarra, viruta, esponja, etc. Estos hornos se desarrollaron a partir del ao de 1960 al empezar a fabricarse en Alemania Federal las fuentes de emisin de electrones, como son los caones de difusin de electrones planos, circulares y anulares. Igual que ocurre en la fusin en horno de induccin al vaco hay volatilizacin de oligoelementos y adems prdida de Mn. Procedimiento VAR. Se basa en la refusin de un electrodo de composicin qumica conocida por arco en vaco. La presin de trabajo es de 102 a 104 Torr; sin embargo, entre el electrodo y el metal lquido la presin es de 1 Torr debido al desprendimiento de gases. Bajo la influencia del arco elctrico, el electrodo funde en forma de gotas tan pronto como se alcanza el punto de fusin, por lo cual no hay sobre calentamiento superficial del bao lquido u y la temperatura se mantiene de 15 a 40oC por encima del punto de fusin. Anlogamente al procedimiento ESR, lo ideal es tener un bao lquido lo ms plano posible para evitar segregaciones. Este procedimiento permite hacer la refusin en una atmsfera determinada de Ar, N2, etc.; adems se puede refundir bajo escoria si se desea. La eliminacin del O2 se realiza por reaccin con el C para formar CO o por flotacin de los xidos, no se consigue desulfuracin, pero se elimina por vaporizacin parte de los oligolementos, Pb, Cu, Sn, Sb, Bi, etc. Proceso de fusin y afino metalrgico en alto vaco Con aportacin trmica. Estos proceso se llevan a cabo en vaco de 102 a 104 Torr, lo cual hace necesarias instalaciones muy costosas. La colada y solidificacin se hace tambin en vaco. Pertenecen a ste apartado los procedimientos: VIM y AIRCOTEMESCAL. Procedimiento VIM. La fusin en horno de induccin en vaco, o procedimiento VIM, consiste en fundir una carga slida o en trasvasar una carga lquida afinada en un horno elctrico de arco y desgasificado por vaco a un horno de induccin en vaco, donde se lleva a cabo la aleacin y el afino. El problema principal es el revestimiento, ya que, con materiales bsicos o neutros, como el Al 2 O 3 o MgO, no es posible bajar el O2 a niveles inferiores de 30 ppm al reaccionar el oxgeno del revestimiento con el carbono contenido en el acero. Los revestimientos de estos hornos se hacen con cal fundida o con cal cristalina. No hay desfosforacin y la eliminacin del azufre en fase gaseosa es tanto ms difcial cuanto menos es el contenido de O2. Los oligoelementos, Pb, Cu, Sn, Bi, etc., se eliminan parcialmente por vaporizacin.\nProcedimiento AIRCO TEMESCAL. Se trata de una combinacin de los procedimientos VIM y EB. El acero fundido en horno de induccin al vaco pasa a una cmara de vaco con horno de mantenimiento trmico donde se corrige la composicin qumica; desde all fluye a un antecrisol de varias soleras planas de Cu en cascada, refrigerado por agua (fig. 12), los caones de proyeccin plana de electrones (EB) compensan las prdidas de temperatura en un vaco de 104 Torr. La parte final del proceso consiste en controlar la solidificacin para evitar segregaciones y dar al producto la forma adecuada. GRUPO III. Como se ha indicado, se incluyen en este grupo los procedimientos en los que el afino metalrgico se hace sin vaco partiendo de fase lquida. Estos procedimientos se conocen como AOD, UD-DERHOLM, AOD-N2 y se basan en la reaccin 0.25 Cr 3 O 4 + C = 0.75 Cr + Co (gas) A una temperatura constante una reduccin de la presin parcial del Co da lugar a una prdida de carbono en el bao al reaccionar con el Cr 3 O 4 o con el oxgeno aportado al mismo. El Co se diluye con argn, N2 o vapor de H2O, segn el procedimiento que se emplee, por lo cual y mientras en el sistema existanm C y O reaccionan hasta eliminarse mutuamente. Procedimiento AOD (Argon-oxygen decarburation). Aunque tericamente se puede aplicar a toda clase de aceros, este procedimiento solo se emplea industrialmente para descarburar aceros con alto contenido de Cr. El acero lquido, rico en cromo y con un contenido de carbono de 0.5 a 1.0%, procedente de un horno elctrico, se trasvasa a un convertidor a una temperatura superior a 1 500oC (fig. 13). En el proceso global cabe distinguir las siguientes etapas: 1 Etapa. Se sopla Ar/O2 en la proporcin 3 : 1 hasta subir la temperatura a 1 630oC oxidando el silicio y parte del cromo y del carbono. La elevacin de 130oC se efecta a una velocidad de 8 10 o/min. Durante esta etapa el contenido de carbono disminuye a 0.200.25%, el cromo se reduce en un 0.50% y el Si se elimina. 2 Etapa. Se baja la proporcin Ar/O2 a 2 : 1. Se sopla durante 810 min subiendo la temperatura hasta 1 700oC, el carbono baja a 0.090.1 % y se oxida un 0.5% de Cr. 3 Etapa. Se modifica la relacin Ar/O2 a 1 : 2. Para bajar el carbono hasta 0.04% hay que eliminar un 0.06% min. No se produce aumento de temperatura por el efecto refrigerador del argn. 4 Etapa. Reduccin. Se agrega al convertidor una mezcla reductora para recuperar los xidos de Cr y Mn que hay en la escoria y para ajustar a la especificacin los contenidos de silicio y manganeso del acero, se insufla argn durante 3 4 minutos para homogeneizar. Si es necesario, la desulfuracin se lleva a cabo en esta etapa, para lo que se desescoria, se agrega la cantidad de cal-espato precisa y se agita con argn durante 45 minutos; la tyemperatura baja a unos 3050oC, lo que hay que tener siempre en cuenta. Un contenido de azufre de 0.020% disminuye a 0.012%. Se pueden hacer varios escalones de desulfuracin. Este procedimiento se emplea en la fabricacin de aceros inoxidables, refractarios y para vlvulas. Procedimiento UDDERHOLM. Este procedimiento se desarroll en Suecia, y sigue el mismo sistema AOD con la variante de emplear vapor de agua en vez de argn. El vapor de agua se disocia en oxgeno e hidrgeno, razn por la cual al final del soplado el acero est saturado de H2, que mediante un gas inerte, 1 m3/T, se elimina hasta niveles de 5 cm3 / 100 g. Este procedimiento presenta la ventaja de sustituir el argn, con lo cual el precio por tonelada de acero debe ser inferior al obtenido con el AOD. Procedimiento AOD-N2. Cuando se fabrican aceros L, muy bajos en carbono (C= 0.03%), el argn de la 2 etapa se puede sustituir por N2, con lo cual es posible reducir gastos. En los aceros inoxidables austenticos (aceros al Cr-Ni-Mn) que llevan nitrgeno (0.1000.2000%) el argn se sustituye totalmente por nitrgeno. GRUPO IV. Este grupo se reduce a un nico procedimiento, el ESR, que consiste en la refusin de un electrodo consumible bajo escoria electroconductora. Est basado en una patente americana de R.K. Hopkins perfeccionada por los rusos y posteriormente de EE.UU, Inglaterra, Alemania y Austria. En este procedimiento se emplea el calor originado al pasar la corriente elctrica a travs de una escoria lquida para refundir el electrodo. La instalacin responde al esquema que se muestra en la figura 14. Debido a la resistencia elctrica en la fase escoria lquida, la corriente se transforma en calor por efecto Joule, por lo que se funde el electrodo sumergido en la escoria. El intenso calentamiento de la escoria en contacto con el metal lquido repercute favorablemente en la reaccin escoria-metal. El electrodo se funde originando numerosas gotas, por lo que el contacto escoria-metal es muy bueno. Las escorias estn formadas por Al 2 O 3, F 2 Ca? , CaO y Si O 2. La desulfuracin en fase gaseosa es una caracterstica del procedimiento ESR. El azufre de la escoria se une al O2 del aire para formar SO2. No se elimina H2 y parece ser que en los dimetros superiores a 1 m hay reentrada de H2. Por tales\nmotivos, este sistema exige una eliminacin previa de H2 por vaco. Otra precaucin a tener en cuenta es que el electrodo que se refunde debe ser homogneo, es decir, sin segregacin. En el procedimiento ESR puede utilizarse lingotera fija o mvil y es importante que la forma del bao lquido sea siempre lo ms plana posible para evitar segregaciones. El acero solidifica rpidamente en una lingotera de cobre refrigerada por agua. Las ventajas esenciales del procedimiento se pueden sintetizar como sigue: - Desulfuracin importante y desoxidacin notable (fig. 15) - Aumento de la pureza del metal por disminucin de las inclusiones no metlicas. - Mejora sensible de la segregacin. - Obtencin de estructuras de solidificacin longitudinales. 5.2 EFECTOS NEGATIVOS DEL OXGENO Y NITRGENO EN EL ACERO, NECESIDAD DE DESOXIDAR Desoxidacin Este es el tratamiento ms importante realizado al acero . El objetivo es disminuir el contenido de O disuelto, ya que este puede provocar porosidad y formar inclusiones durante la solidificacin. Adems, como se explica en la seccin siguiente, una correcta desoxidacin es condicin necesaria para lograr una buena desulfuracin del acero. En general, el agente desoxidante suele agregarse durante el sangrado del horno (transferencia del EAF a la cuchara), para as aprovechar la alta turbulencia de esta etapa, que favorece la mezcla entre el acero y el material agregado. A medida que avanza el proceso suelen realizarse agregados del agente desoxidante para ajustar la composicin y controlar el contenido de O disuelto en el acero. La desoxidacin se logra agregando un elemento con alta afinidad por el oxgeno  . Esto significa que la variacin de energa libre de la reaccin de oxidacin de este elemento tiene que ser menor que la de la reaccin de oxidacin del Fe. Asimismo, este elemento debe ser compatible con la composicin qumica del acero y ser viable econmicamente. Como puede verse en el diagrama de Elingham  (Figura 3-5) hay distintos elementos que pueden usarse para desoxidar el acero: Mn, Si, Ti, Al, Ca y Mg. De todos estos elementos, el que se utiliza con mayor frecuencia es el aluminio porque permite obtener bajos niveles de O en el bao (desoxidacin profunda) con buen rendimiento industrial. En este caso la reaccin de desoxidacin puede plantearse:\n2Al + 3O = Al2O3 aAl2O3 KA = ------------a2Al a 2O VER TESIS: EVOLUCION DE LAS INCLUSIONES NO METALICAS EN EL PROCESO DE ELABORACIN DEL ACERO Valoracin de datos termoqumicos en la desoxidacin del acero P. Gmez, F. Reyes, J. Gutirrez, G. Plascencia RESUMEN: El presente artculo propone desarrollar un mtodo para juzgar la certidumbre de la informacin pertinente al equilibrio de desoxidacin de fundidos de hierro. Para lograr este objetivo, se recolectaron y evaluaron datos termoqumicos existentes. Las teoras sobre desoxidacin se describen mediante el comportamiento Henriano de soluciones diluidas del agente desoxidante y el hierro fundido en equilibrio con un xido. En este estudio, solo se consideran reacciones convencionales a 1.873 K, de forma tal que se consideraron las constantes de equilibrio y coeficientes de interaccin de primer orden. El criterio empleado para utilizar la expresin ms adecuada de la energa libre se bas en evaluar dos puntos crticos: uno, donde se satisface una relacin oxgeno/desoxidante dictada por la estequiometra y dos, cuando el contenido de oxgeno alcanza un valor mnimo en presencia de una cantidad predeterminada del desoxidante. Los datos obtenidos se representaron en escalas logartmicas de forma tal que se pudiese apreciar el efecto de las valencias de los desoxidantes. Con la informacin as clasificada y bajo las restricciones evaluadas en los puntos crticos uno y dos, las composiciones al equilibrio se relacionan con la electronegatividad del desoxidante.\nDESOXIDACIN EQUILIBRIO DE CROMO, ACERO INOXIDABLE CON S A LAS TEMPERATURAS DE 1 823 A 1 923 K Resumen: El equilibrio desoxidacin de acero inoxidable con cromo, silicio, se ha estudiado hasta el 25% de la masa de cromo a las temperaturas de 1823, 1873 y 1923 K, con el fin de aclarar los efectos del cromo sobre la desoxidacin de silicio de hierro lquido, las aleaciones de cromo. Los resultados obtenidos se resumen a continuacin. SiO2(s) =Si+2O registro KSi(=unSi unO2/unSiO2) = -24600 / T 8.40 registro fSiCr = -0,021 [% Cr] 4.3 10-4[Cr%]2, [% En masa de Cr] 25, 1823 T 1923 K Los diagramas de fase de estabilidad de Si-desoxidacin Al complejo se estima en [% en masa de Cr] = 0, 13, 20 y 1823 K, mediante la aplicacin de los resultados actuales y los datos recientes evalu por uno de los autores para Cr y Al-equilibrios desoxidacin en lquido de hierro. Palabras clave: de acero inoxidable, cromo, termodinmica de la desoxidacin, diagrama de estabilidad de fase, desoxidacin de silicio, silicio-aluminio desoxidacin DESOXIDACIN Y DESULFURACIN EQUILIBRIOS DE LQUIDOS DE HIERRO POR EL CALCIO Resumen: Es importante para reducir el potencial de oxgeno en el acero con el fin de reducir el contenido de azufre, y la adicin del agente desoxidante fuerte, como el calcio, se considera ms eficaz. La desoxidacin y los equilibrios de desulfuracin de hierro lquido por el calcio se han investigado a 1 873 K. Los valores termodinmicos siguiente en la desulfuracin de calcio han sido derivados de los resultados experimentales en el presente estudio y en los estudios anteriores realizados por otros. CAS (s) +Ca (% en masa, en Fe) +S (% en masa, en Fe) registro K = -6,23 ( 0,56) ESCa = -22,4 ( 6,4), ECaS = -28,0 ( 8,0) (en 1873 K) Utilizando los datos termodinmicos derivados en el presente estudio, la desoxidacin y los equilibrios de desulfuracin de hierro lquido por el calcio se proponen en la Fe-Ca-sistema operativo. La desoxidacin y desulfuracin de los lmites de hierro lquido por el calcio se calcula que 1,6 ppm O masa (15 ppm en masa Ca) y 3,5 ppm en masa S (a 40 ppm en masa Ca), bajo la condicin de unCaO = unCaS = 1 en 1873 K. Palabras clave: de desoxidacin, desulfuracin, la siderurgia, el calcio, el parmetro de la interaccin, la constante de equilibrio EL CALCIO-FSFORO Y EL CALCIO SIMULTNEA DE OXGENO Y CALCIO, LOS EQUILIBRIOS DE AZUFRE EN EL HIERRO LQUIDO Resumen El equilibrio de Ca3P2 (s) = 3 [CA] + 2 [P], fue estudiada en 1600 por equilibrar hierro lquido, saturado con Ca3P2, Y que figura en un crisol de estao, con el vapor de Ca. La fuente de Ca Ca era lquido contenido en un crisol de Mo, y la presin de vapor de Ca fue variada, variando la posicin del crisol de Mo en el gradiente de temperatura de un horno de tubo vertical. Un anlisis de mnimos cuadrados de los datos que dio y\n. El CaO equilibrios simultneos(s) = [CA] + [O] y CAS(s) = [CA] + [S] se estudiaron a 1600 por equilibrar el hierro lquido, contenida en un prensado y sinterizado de CaO crisol CaS con el vapor de Ca. La ventaja de esta tcnica es que las dos constantes de equilibrio,K cas yK cao, Y dos coeficientes de interaccin, y puede determinarse a partir de un conjunto de\nexperimentos. Se determin que, en 1600 ,K\n= 5,9 10-8 K\n= 5,5 10-9,\n. EQUILIBRIOS ENTRE CERIO O NEODIMIO Y OXGENO EN EL HIERRO FUNDIDO Han Qiyong1, Xian Feng2, Liu Shiwei3, Hongbing Niu4 y Zhiwei Tang5 (1) Departamento de Qumica Fsica de la Metalurgia de la Universidad de Ciencia y Tecnologa de Beijing, Beijing, People's Republic of China (2) Ninxia Universidad para la formacin de tcnicos, Yinchuan, People's Republic of China,\nFbrica de Aluminio de Shandong, Zibo, People's Republic of China,\n(4) La Oficina de las biociencias y la biotecnologa, la Academia China de Ciencias, Beijing, People's Republic of China (5) Xinjiang Steel Works, Wulumuqi, People's Republic of China, Recibido: 26 de septiembre 1988 Resumen Autorradiografas muestran que hay una reaccin evidente entre el Ce y Nd en hierro lquido y el MgO / CaO pared crisol. Para llegar a la Ce-O, el equilibrio de Nd-O, un largo perodo de fusin y la incorporacin de elementos de tierras raras (RE) en varios lotes eran necesarios para asegurar la reaccin completa entre el RE en la fusin y la pared del crisol. La Ce Nd disueltos o el contenido en hierro se midi por medio de istopos radiactivos141CE o147 y la electrlisis en el electrlito orgnico. La actividad del oxgeno fue medida por sensores de electrolito slido hecho de ZrO2(MgO) tubo. Las relaciones entre las constantes de equilibrio y las temperaturas de las reacciones de Ce2O3 (s) = 2 [CE] + 3 [O], consejero delegado2 (s) = [CE] + 2 [O], y Nd2O3 (s) = 2 [nd] + 3 [O], as como los correspondientes parmetros termodinmicos, se han determinado. Antes de Estudiantes de Posgrado de la Universidad de Ciencia y TERMODINMICA DE TIERRAS RARAS EN LA SIDERURGIA Resumen Las energas libres estndar de formacin de los xidos, sulfuros y oxysulfides de cerio y lantano en virtud de las condiciones de produccin de acero se han calculado y se utiliza para predecir el comportamiento de las tierras raras en la siderurgia. Desoxidacin y constantes de desulfuracin, expresada en trminos de actividades Henrian, se han utilizado para construir un diagrama de las precipitaciones, que indica la secuencia de rara formacin de la Tierra de inclusin. Un enriquecimiento de lantano en (re)-oxisulfuro y cerio en (RE)-sulfuro se predijo. Tambin se prev que las tierras raras debe ser capaz de reducir el oxgeno soluble y el contenido de azufre del acero lquido muy por debajo de los contenidos que actualmente se encuentran en la mayora de los industriales y las prcticas de laboratorio. Un mtodo simple de clculo de adiciones de fabricacin de acero para el control completo de las tierras raras de la composicin de la inclusin se presenta. Anteriormente ingeniero de investigacin en la Universidad McMaster NORMA ENERGA LIBRE DE GIBBS DE LA FORMACIN DE MNO SATURADA MNO CR 2O3 SOLUCIN SLIDA A 1 873 K Resumen: La energa libre de Gibbs estndar de formacin de MnO saturado MnO Cr2O3 solucin slida (estequiomtrica MnO Cr2O3), Que es una de las importantes propiedades termodinmicas del MnO-SiO2CROx sistema de inclusin a aclarar la relacin de equilibrio entre los de acero inoxidable fundido y las inclusiones se formaron durante el acero inoxidable Si el proceso de desoxidacin, se determin en 1873 K. Por equilibrador de hierro fundido o de cobre con MNO-saturada MnO Cr2O3 crisol de la presin parcial de oxgeno controlado, Po2 ', Los cambios de energa libre de Gibbs estndar de las siguientes reacciones a 1873 K se determin que: Mn (% en masa, en Fe fundido) +2Cr (% en masa, en Fe fundido) 2 O2 (g) = MnO Cr2O3 (MnO-satd.): G / kJ = -755 4 (PO2 = 2 10-6-6 10-5 Pa) Mn (% en masa, en cobre fundido) +2Cr (% en masa, en cobre fundido) 2 O2 (g) = MnO Cr2O3 (MnO-satd.): G / kJ = -807 7 (PO2 = 3 10-5-1,5 10-4 Pa) Mn (L) 2 Cr (s) 2 O2 (g) = MnO Cr2O3 (MnO-satd.): G f, MnO Cr2O3/ kJ / mol-1 = -958 8 (PO2 = 2 10-6-1,5 10-4 Pa) Los valores de G y G f, MnO Cr2O3 son independientes de la presin parcial de oxgeno dentro de la PO2 rango en el presente estudio. Palabras clave: desoxidacin, acero inoxidable, la no inclusin metlicos, compuestos intermedios, estequiometra, la energa libre de Gibbs estndar, MnO Cr2O3, MnO-SiO2-CROx sistema TERMODINMICA DE ALUMINO DE HIERRO CROMITA ESPINELA INCLUSIONES EN EL ACERO ResumenEl efecto de cromo en la concentracin de oxgeno de hierro se funde en equilibrio con diversos productos de la reaccin espinela ha sido determinada. Crisoles de almina se utiliza y\nlos experimentos fueron realizados en 1550, 1600 y 1650 C. Las relaciones termodinmicas entre las concentraciones de equilibrio de cromo y oxgeno en el hierro se derrite se han establecido para las concentraciones de cromo que van hasta un 20 pct en peso. Los resultados de rayos X y anlisis de microsonda electrnica para la composicin de los productos de desoxidacin, junto con las relaciones de actividad del soluto, indican que la composicin de los cambios de fase espinela equilibrio progresivamente de aluminato de hierro en ausencia de cromo, a travs de una serie de aluminato-cromita soluciones slidas, FeO (Al x Cr1 --x )2O3, (<0,5 cromo PCT), a una espinela cromita complejo, Fe2Cr7O12, (0,5 a 3 cromo PCT), y, finalmente, el xido de cromo, Cr3O4 (> 3 cromo PCT). Diagramas de desoxidacin se han construido y los efectos de pequeas cantidades de elementos de aleacin sobre el comportamiento desoxidacin del aluminio interpretarse en trminos de reacciones amortiguada que mantener la concentracin de oxgeno en la masa en niveles superiores a los valores normalmente asociados con el aluminio del acero muertos en equilibrio con almina solo . EQUILIBRIOS DESOXIDACIN DE CALCIO Y MAGNESIO EN EL HIERRO LQUIDO Resumen De calcio y magnesio, oxgeno el equilibrio de oxgeno en el hierro lquido saturado de CaO-SiO2-Al2O3-Escorias de MgO se estudi en 1873 K utilizando CaO, Al -2O3, Y crisoles de MgO. La aplicabilidad de la primera orden de coeficientes de segundo orden y la interaccin entre el Ca y Mg, y entre O y P fue estudiado comparando el Ca y Mg-O-O equilibrio observado en los experimentos actuales y anteriores con los que a partir de la interaccin respectivos coeficientes. Como resultado, los coeficientes de interaccin obtenidos en el presente trabajo utilizando un nuevo mtodo se encontraron para explicar la solubilidad medida de CaO y MgO. La regin de estabilidad de fase en la Fe -Al--M (M = Ca, Mg) --O sistema fue descrito en 1873 K. TERMODINMICA DE LA O, N, S Y FE EN EL LQUIDO EN EQUILIBRIO CON CAO-AI2O3ESCORIAS DE MgO ResumenDe nitrgeno y proporciones de distribucin de S entre CaO-Al2O3-Escorias de MgO y Fe lquido se midieron en 1873 K como una funcin de Al (o Mg, Ca) el contenido en metal, utilizando CaO, MgO, y A12O3 crisoles. Basndose en los resultados para el producto de solubilidad de MgO, la constante de equilibrio,K Mg , Para la reaccin de MgO =Mg +O y el primer parmetro de interaccin de orden,E O Mg (E Mg O ), Se estimaba que iniciar sesinK Mg = -7,8 0,2 yE O Mg = -190 60 (E Mg O = -290 90), respectivamente. Las actividades de la A12O3 en las composiciones de escoria de doble saturado de CaO / MgO, MgO / MgO A12O3, Y MgO Al2O3/ CaO 2A12O3 componentes fueron obtenidos a partir de los coeficientes de distribucin de S entre la escoria y el metal, junto con los valores reportados de las capacidades de sulfuro. Nitruro de las capacidades tambin se estimaron los coeficientes de distribucin de N y las actividades de la A12O3. DESOXIDACIN EQUILIBRIO DE MANGANESO Y SILICIO EN LQUIDO ALEACIONES DE HIERRONQUEL Resumen: El anlisis termodinmico de las soluciones de oxgeno en la Fe-Ni se derrite con manganeso y silicio, se ha llevado a cabo. El poder de desoxidacin de manganeso esencialmente aumenta con el contenido de nquel en derretirse. Las curvas de solubilidad de pasar a travs de un mnimo, que se desplaza a menor contenido de manganeso, como el contenido de nquel en el derretimiento aumenta. Para las aleaciones que contengan ms del 50-60% de nquel, la concentracin mnima de oxgeno se obtienen en el contenido de manganeso igual a 1-1.5%, el mayor incremento de los resultados de la concentracin de manganeso en un aumento del contenido de oxgeno. Poder desoxidacin silicio tambin aumenta con el aumento del contenido de nquel en la fusin, pero no tan marcadamente como en el caso del manganeso. En la gama de contenido de silicio considerado, sin mnimo se observ en las curvas de solubilidad del oxgeno. Termodinmica de oxgeno, el manganeso y soluciones de silicio en la Fe-40% Ni se derrite se ha estudiado experimentalmente en un rango de temperatura de 1 823-1 923 K. Con el descenso de la temperatura, la potencia de ambas desoxidacin de manganeso y silicio aumenta. En el Fe-40% Ni se derrite en ambos casos es superior a la de hierro, pero ms baja que en nquel. La dependencia de la concentracin de oxgeno en el contenido de manganeso y silicio, se expresa por medio de ecuaciones empricas. Al desoxidacin combinado con manganeso y silicio, es\nposible obtener una concentracin de oxgeno en el metal, en comparacin con desoxidacin por separado debido a las actividades de reduccin de xido de manganeso y slice. Palabras clave: equilibrio desoxidacin, manganeso, silicio, hierro-nquel se derrite, anlisis termodinmico, ESTUDIO EXPERIMENTAL MANGANESE DEOXIDATION EQUILIBRIUM IN LIQUID FE-36 PCT NI ALLOY AT 1773 K Proceso AOD El proceso de descarburacin al argn-oxgeno (AOD segn sus siglas en ingls) es un proceso de refino asociado a la produccin de acero inoxidable. La mayor parte del acero inoxidable se produce primero en un horno de arco elctrico y a continuacin se transfiere a un horno de cuchara para refino; de esta forma se consigue el contenido metalrgico preciso que se requiere, un proceso denominado metalurgia secundaria y refino secundario. En el proceso AOD se introduce una mezcla de argn y oxgeno en el acero fundido en el horno de cuchara. El oxgeno oxida el carbono no deseado en el acero fundido; el argn se incorpora a la mezcla para evitar la oxidacin del cromo, un material esencial y costoso que contienen todos los aceros inoxidables y que es propenso a la oxidacin y que de otro modo se perdera. 5.3 ADICCIN DE FERROALEACIONES VER ARCHIVO: INDUSTRIA SIDERURGICA Horno elctrico y cuchara\nILARDUYA suministra una amplia gama de Ferroaleaciones adaptadas para su incorporacin directa en horno elctrico y en cuchara de colada. Las ferroaleaciones se presentan en diferentes tamaos y se suministran a granel, en bolsas de 50 Kgs o bolsitas calibradas con 0,5 Kg de elemento aleante. Los elementos que se incorporan mediante las ferroaleaciones permiten modificar las propiedades del hierro. Ferro-silicio: El Silicio favorece la grafitizacin del carbono de la fundicin. Desoxida el hierro y acta como inoculante afinando y orientando la precipitacin del grafito con lo cual mejora las caractersticas mecnicas de las piezas evitando el blanqueo en los vrtices de las mismas. Ferro-manganeso: Desulfura la fundicin, perlitiza e incrementa la resistencia a la traccin y la dureza Brinell. Ferro-cromo: Antigrafitizante, afina el grano, mejora las resistencias a la traccin, flexin, corrosin, desgaste, etc...Con porcentajes del 1 2 % mejora la resistencia al calor. Cobre: Afina el grano dando estructura perltica. Mejora la resistencia a la traccin y la dureza. Homogeneiza la dureza en la peza. Ferro-molibdeno: Aumenta sustancialmente la resistencia a la traccin. Proporciona tenacidad, dureza elevada y una gran resistencia al desgaste. Nquel: Elemento grafitizante que proporciona una fundicin con gran resistencia, compacta y densa. Homogeneiza las caractersticas mecnicas en los diferentes espesores de la pieza. Mejora la maquinabilidad de las piezas fundidas. Carburo de calcio: Producto utilizado para desulfurar el hierro.\nGrafito y recarburantes: Agentes que se adicionan para incrementar el carbono en la fundicin. Horno de cubilote\nPara facilitar al fundidor el ajuste de los componentes, ILARDUYA ha desarrollado la fabricacin de BRIQUETAS que se adicionan directamente al tragante del cubilote. Las ventajas del empleo de briquetas son las siguientes:\nDosificacin exacta por tener cada briqueta 1 Kg. de elemento aleante. Eliminacin de errores en el pesaje. Eliminacin de finos y polvos. Fcil identificacin por su diferente color. Reduccin de espacio para almacenaje. Altos rendimientos con una buena marcha en el cubilote. Briquetas de silicio: El silicio juega un papel muy importante como agente grafitizante, desoxida el hierro y aumenta el carbono equivalente con lo cual aumenta la colabilidad y facilita el mecanizado.\nBriquetas de manganeso: El Manganeso nivela el contenido de azufre evitando la aparicin de sulfuro de hierro, compuesto nocivo para el hierro. El Manganeso provoca una estructura perltica de grano fino. Briquetas de cromo: El Cromo es antigrafitizante, afina el grano, mejora las resistencias a la traccin, flexin, corrosin, desgaste, etc... Con porcentajes del 1 2 % mejora la resistencia al calor. Briquetas de carburo de silicio: Aportan carbono y silicio. Permiten utilizar mayor porcentaje de acero en las cargas. Es un buen desoxidante. Mejora la colabilidad y la facilidad de mecanizado de las piezas. Briquetas de fsforo: Mejora la colabilidad del hierro lquido. Mejora la resitencia al desgaste. Con altos porcentajes puede dar lugar a fragilidad en las piezas fundidas. Briquetas de espato flor: Su adicin al cubilote provoca un efecto desulfurador, fluidifica la escoria y mejora la temperatura del hierro fundido. Se recomienda una adicin del 1 al 2% con respecto a la carga metlica. Ferroaleacin Compleja Obtenida Por Metodos Pirometalurgicos A Partir De Arenas Negras De Cuba Autores: Rafael Quintana-Puchol, Lorenzo Perdomo-Gonzlez, Amado Cruz-Crespo Grupo de Investigacin y Desarrollo de Materiales para Soldar, Centro de Investigaciones de Soldadura (CIS), Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas (UCLV). Carretera a Camaguan km 5 , Santa Clara, VC, CP54830, Cuba. Email: rquin@fim.uclv.edu.cu; Resumen:\nEn este trabajo se expone una caracterizacin qumica y mineralgica de las arenas negras del placer Mejas de Sagua de Tnamo, el ms importante placer litoral de playa del noroeste de Cuba oriental. A partir de estas caracterizaciones se desarrolla una estrategia de clculo para la confeccin de la carga metalrgica, que permite obtener simultneamente, al ser procesada por reduccin carbotrmica en un horno de arco elctrico con crisol de grafito, una ferroaleacin multicomponente y una escoria til para la confeccin de consumibles de soldadura por arco elctrico. El polvo de la escoria obtenida es aglomerado con vidrio lquido. Los pellets resultantes, debido a su comportamiento en la soldadura por arco sumergido (SAW), presentan propiedades metalrgicas y tecnolgicas que satisfacen los requisitos de una matriz de un fundente aglomerado. La composicin qumica de la ferroaleacin multicomponente est constituida por elementos metlicos (V, Cr, Mo, Ti, Nb) de alto valor metalrgico y aleante, apropiada para la formulacin de cargas aleantes de consumibles tanto para la soldadura manual (SMAW) y como para la SAW. Palabras claves: Arenas negras, metalurgia, ferroaleaciones, escoria, soldadura por arco elctrico Abstract: These work deals with the chemical and mineralogical characterizations of the black sands of the Mejas placer of Sagua de Tanamo (the most important beach littoral placer of the northwest of oriental Cuba). Starting from these characterizations a calculation strategy is developed for the making of the metallurgical load that allows to obtain simultaneously a multicomponent ferroalloy and a useful slag for the making of electric arch welding consumables, when being processed by carbothermic reduction in an electrical arc furnace with graphite crucible,. The powder of the obtained slag is agglomerated with liquid glass. The resulting pellets, due to their behavior on the submerged arc welding show technological and metallurgical properties that correspond with the requirements of an agglomerated flux matrix. The chemical composition of the multicomponent ferroalloy is constituted by metallic elements of high metallurgical and alloyed values (V, Cr, Mo, Ti, Nb). It is appropriate for the formulation of consumables for manual welding (SMAW) and SAW, as well. Key words: Black sands, metallurgy, ferroaleaciones, slag, electrical arc welding 1. INTRODUCCIN Entre los problemas de la globalizacin, uno de los ms significativos es el abastecimiento de la humanidad con materias primas naturales, as como su empleo racional. El rpido crecimiento de la extraccin de los recursos naturales ha provocado el agotamiento de una serie de yacimientos, relativamente numerosos, de materias primas "baratas". Se ha notado que el ritmo de su explotacin resulta actualmente desproporcionado respecto al incremento de las nuevas reservas, y a veces incluso el balance es negativo . Los trabajos de caracterizacin de la capacidad de beneficio de las arenas negras y la bsqueda de modos de su aprovechamiento integral, as como su elaboracin mediante esquemas eficientes y econmicos, son investigaciones aun con interrogantes, que requieren de una compilacin minuciosa de mltiples datas de diferentes fuentes, que a menudo resultan hasta contradictorias, as como la realizacin de numerosos experimentos multidisciplinarios por varias instituciones cientficas e industriales. El potencial de utilidad que puede brindarnos los minerales cubanos est distante el da de ser agotado completamente. Un ejemplo irrefutable de lo expuesto lo brinda las arenas negras de los placeres Meja en la desembocadura del ro Sagua de Tanamo . Varios y acuciosos trabajos de valoracin de las potencialidades de los placeres de arenas negras se han realizado por los especialistas del Instituto Superior Minero Metalrgico de Moa [3,4,5]. Un salto cuantitativo y cualitativo en el aprovechamiento de los recursos naturales cubanos en el desarrollo de consumibles de soldadura por arco elctrico se enmarca en las postrimeras a finales de la dcada del ochenta con la creacin del Centro de Investigaciones de Soldadura (CIS). Los trabajos sobre el desarrollo de diferentes prototipos de electrodos tubulares revestidos para la SMAW y alambres tubulares autoprotegidos para FCAW destinados al recargue  y fundentes aglomerados [7,8] y fundidos para la SAW , entre otros son ejemplos de una\ntendencia creciente de emplear nuestras materias primas naturales en funcin de suprimir importaciones. Las materias primas naturales para ser empleadas en el desarrollo de consumible para la soldadura por arco elctrico deben cumplir los aspectos fundamentales siguientes: Deben proceder de yacimientos en explotacin o de fuentes de reservas capaces de mantener un suministro y una calidad estables dentro de rangos permisibles. Deben tener una composicin qumica ajustables a las diferentes partes constituyente de los consumibles (sistema de xidos y su carga aleante) acorde a los campos de su aplicacin. Con este trabajo se pretende indicar una vertiente ms de las posibles utilidades que nos brinda las arenas negras de la parte nororiental de Cuba en la obtencin de ferroaleaciones destinadas al desarrollo de consumibles para la soldadura por arco elctrico. Adems, en el mismo se expone una caracterizacin mineralgica visual bajo microscopio de las diferentes fracciones obtenidas empleando lquidos pesados (bromoformo, r = 2,891 g.cm-3), separadores magnticos y electromagnticos, ofreciendo adems sus respectivos anlisis qumicos. Tambin, acorde a los criterios de Quintana Puchol  las arenas negras pueden someterse a un proceso carbotrmico de reduccin en un horno de arco elctrico con un crisol de grafito, obtenindose una aleacin de composicin compleja, revelando elementos metlicos de gran perspectiva en el desarrollo de formulaciones de cargas aleantes para consumibles de soldadura por arco elctrico. 2. MATERIALES Y MTODOS El Placer Mejas de arenas negras se encuentra a ambos lados de la desembocadura del ro Sagua de Tanamo, que fluye hacia el norte de la provincia de Holgun y desemboca en el Ocano Atlntico al este de la baha de Sagua de Tanamo y al oeste de la playa Mejas. La toma de muestra se realiz en su sector este del placer, en su parte ms cercana de la costa, en donde las arenas son ricas en magnetita, cromita e ilmenita. Se selecciona una masa de 5 kg de la muestra inicial (Mi) de las arenas negras, que es sometida a un lavado en Jagua y posteriormente es secada a 100 oC, homogeneizada y cuarteada varia veces, de la cual es extrae una muestra de 3 kg, que ser denominada M1.La muestras M1 es sometida a un proceso de clasificacin por lquidos pesados (bromoformo, r= 2,891 g.cm-3) y posteriormente a un proceso de separacin magntica y electromagntica segn el esquema presentado en la figura 1. Para la separacin magntica se empleo un imn permanente tipo PKA II-38-2 de 0,76 Ohm y para obtener las fracciones electromagnticas se empleo un separador isodimmico de Frants con campo variable . El anlisis mineralgico de todas las fracciones se realiz bajo un microscopio binocular estereoscpico empleando lentes de 10x a 40x . Porciones de las fracciones obtenidas segn los esquemas de la figura 1. Fueron triturados a un tamao de grano < 88 mm (170 mesh) para la realizacin de los anlisis qumicos clsicos por va hmeda. Aproximadamente un kilogramo la muestra M1 se somete durante 35 min a una reduccin carbotrmica en un horno de arco elctrico, que fue alimentado por una fuente generadora de corriente elctrica del tipo Mansfield G 1000, VC/S de 1000 A y 48 V [8, 9]. Los anlisis qumicos de la aleacin de la aleacin obtenida se efectuaron con la ayuda de un equipo SPECTROCAST, Tipo CAV7A21B [8, 12].\n3. RESULTADOS Y DISCUSIN 3.1. Obtencin fracciones Una porcin representativa de la muestra M1 fue sometida a un proceso de separacin mediante un embudo separador con bromoformo, obtenindose una fraccin ligera (r < 2,891 g.cm-3) y otra pesada (r > 2,891 g.cm-3) que es 16 veces ms abundante que la primera. TABLA 1: CONTRIBUCIN MSICA PORCENTUAL (%) DE LAS DIFERENTES FRACCIONES CONSTITUYENTES DE LA MUESTRA M1 DE ARENAS NEGRAS FRACCIONES Ligera 5.83 Pesada 94.17 FRACCION PESADA Magntica 46.38 Nomagntica 53.62 FRACCION NO-MAGNETICA Electromagntica 89.99 Noelectromagntica 10.01\nPor medio de un imn de campo permanente se separo de la fraccin pesada las fracciones magntica (f1mag) y no-magnticas (f1no-mag), cuya relacin msica (R1mag = f1mag / f1no-mag) presenta un valor de R1mag = 0,87:1. Dicha relacin indica comparativamente que la fraccin nomagntica es 13 % mayor que la magntica. Posteriormente en un separador magntico isodinmico accionado a un rgimen de 0.5 A (200 kA/m) se obtuvo de la fraccin no-magntica (f1no-mag) las fracciones electromagnticas (f1elmag) y no-electromagntica (f1no-elmag). El valor de la relacin msica R1elmag = f1elmag / f1no-elmag indica que la fraccin electromagntica es casi 9 veces mayor que la fraccin noelectromagntica. Todos estos resultados expresan que estrategia de seleccin se debe emplear referente a los mtodos de separacin empleados en la clasificacin las diferentes fracciones: pesada/ligera, magntica/no-magntica, electromagntica/no-electromagntica y sirven, adems, de criterio para evaluar la factibilidad econmica y tecnolgica del beneficio mineralgico industrial de esta mena.\n3.2. Caracterizacin mineralgica Bajo el microscopio binocular estereoscpico se realiz a la muestra M1y sus fracciones el anlisis mineralgico semicuantitativo referido al volumen aproximado que ocupa los granos de cada espcimen mineral (Vm) de acuerdo a la ecuacin siguiente: Vm =(nm/NT) 100, donde nm: nmero de granos del mineral en cuestin, NT: nmero total de granos seleccionados . Para calcular el porcentaje msico del mineral es necesario conocer la densidad del mineral r m y de la muestra r M, est ltima se realiz por el mtodo picnomtrico. El contenido ponderado del mineral mm se calcula acorde a: mm = (Vm r m)/r M A partir de la cuantificacin mineralgica visual aproximada de cada una de las fracciones obtenidas de la muestra M1 puede realizarse una apreciacin por reclculo de cuanto podra aportar cada mineral cuantificado en elementos metlicos con vista a estimar el origen de otros elementos metlicos ocultos en dichos minerales. En la tabla 2 se muestra la composicin mineralgica de las diferentes fracciones de la muestra M1 determinadas por apreciacin visual bajo microscopio.\nLa fraccin magntica f1mag representa 43.68 % de la masa de M1 respectivamente y est aparentemente constituida, casi totalmente, por magnetita (M1 = 93 %) que representa un potencial aproximado del 29 % en hierro (Fe) para la muestra M1. La cromita "Fe Cr2O4" se aprecia visualmente como uno de los constituyentes principales de la fraccin electromagntica (f1elmag) y representa aproximadamente 20 % de toda la masa de M1,\naportando potencialmente el 9,2% del cromo y el 5,8 % de hierro respectivamente. Otros minerales importantes segn su aporte msico son los piroxenos (9 % de M1) y la epidota (11 % de M1) que contribuyen con slice (SiO2) y xidos de calcio (CaO) y magnesio (MgO). La ilmenita (FeTiO3) puede constituir cerca del 2 % de la muestra M1 y aporta potencialmente 0,57 % del titanio y el 0,66 % de hierro a M1 respectivamente. El rutilo (TiO2) y la esfena [(CaTi(SiO4)O] son los principales minerales portadores de titanio en la fraccin noelectromagntica y representan respectivamente un contenido potencial de 0,71 y 3.28 % referido a la muestra total M1. Ambos minerales constituyen 0,43 % del titanio en M1. El circn (ZrSiO4) es otro constituyente importante de la fraccin no-electromagntica. Los contenidos de circonio (Zr) que aporta este mineral son 0,43 % referido a M1. 3.3. Caracterizacin qumica El anlisis qumico de la fraccin magntica presenta, en especial, un dficit aproximadamente del 15 %. Este dficit no se corresponde con el contenido, que debe presentar el conjunto de xidos de la fraccin magntica determinados por reclculo del anlisis mineralgico El contenido de aproximadamente de un 42 % de Fe ( 60 % del Fe2O3) determinado analticamente est muy por debajo del potencial determinado visualmente de la fraccin magntica, que debe ser mayor a un 65 % de Fe (> 90 % de Fe3O4), lo que significa que la fraccin magntica est constituida no solo por magnetita si no, posiblemente, por minerales magnticos de apariencia similar como la titanomagnetita, cromotitanomagnetita y cromo espinelas magnticas, que justifican los relativos altos contenidos de TiO2 y Cr2O3 en el anlisis qumico para la fraccin magntica y posible reservorio (depsito) de los elementos qumicos: V, Ni, Mo, Nb, entre otros (ver tablas 3 y 8).\nEs conocido que el vanadio se encuentra, en muchas ocasiones en niveles relativamente altos de concentracin en menas de hierro titanfero como la titanomagnetita, sustituyendo al ion Fe3+ en forma de V4+ en correspondencia a los potenciales de REDOX de ambos elementos. Tambin el vanadio puede estar oculto en minerales del titanio (ilmenita, esfeno y rutilo) sustituyendo al ion Ti4+. 3.4. Reduccin carbotrmica En el caso del molibdeno, por el contrario, los minerales de hierro titanferos son pobres en molibdeno. Por regla los minerales de molibdeno se disuelven fcilmente durante la meteorizacin y forman ocres y xidos hidratados por ejemplo molibdenita MoO o FeO 3MoO3\n8H2O ilsemanita, que est muy difundida como producto de la oxidacin de los minerales del molibdeno. Sin embargo, el nivel relativamente alto de iones Ca2+ de las aguas fluviales provoca la precipitacin de la mayor parte del molibdeno como constituyente de las arenas analizadas. El niobio puede encontrarse en concentraciones relativamente notables en rocas ultrabsicas, lo que se debe con toda evidencia a su alto contenido en titanio. A pesar de la semejanza de sus radios inicos, el niobio no sustituye al Fe3+ en sus minerales en cantidades apreciables, si no que sustituye de preferencialmente al Ti4+. El niobio se encuentra con preferencia en minerales del titanio independientes, como es el caso de la esfena. Para obtener la aleacin ferrosa se parti de una muestra de 2 kg de la muestra M1, que se someti a una reduccin carbotrmica en un horno de arco elctrico con un crisol de grafito desarrollado en el Centro de Investigaciones de Soldadura (CIS) . La capacidad de carga del horno est enmarcada en un volumen libre de 1439 cm3. La confeccin de la carga metalrgica se realiz teniendo en consideracin la composicin qumica y mineralgica de M1 (ver tablas 2 y 3). El primer paso estuvo dirigido a formular las mezclas de ajuste mineral de la muestra M1 con el objetivo de obtener en la escoria un contenido (> 60%) y una relacin de xidos principales (SiO2, Al2O3 y CaO) correspondiente a un punto en el diagrama de fase ternario SiO2-Al2O3-CaO, que presente buenas propiedades metalrgicas y tecnolgicas requeridas tanto para realizar eficientemente el proceso de reduccin carbotrmica de la muestra M1 como para obtener una escoria que cumpla con los requisitos de la matriz de un fundente aglomerado durante el proceso de soldadura por arco elctrico (SAW). Para confeccionar las mezclas de ajuste se seleccionaron tres componentes: caliza (53% de CaO), arena slice (93% de SiO2) y almina (99% Al2O3). Para el clculo de la cantidad de coque necesario destinado a la reduccin de los minerales que conforman la muestra se tomo, en consideracin a su composicin en xidos, como base 1000g de concertado lavado (M1). La reduccin carbotrmica se considera con un factor de eficiencia (Fefc) entre 90 y 95% para las ecuaciones siguientes : Me3O4 + 4C = 3Me+ 4CO; Fefc 95%; Me: Fe, Mn Me2O3 +3C = 2Me + 3Co; Fefc 90%; Me: Fe, Cr MeO2 + 2C = Me + 2CO; Fefc 95%; Me: Ti, Si MeO + C = Me + Co; Fefc 95%; Me: Mn Los clculos estequiomtricos del carbono demandado por las cuatros reacciones y del necesario para la formacin de carburos( 25% adicional) arrojan un monto total de 248.30 g de coque con un 87% de carbono activo para reducir 1000 g de M1 [12, 13]. Para que la formulacin de la carga metalrgica tenga desde el principio el doble propsito de servir al proceso de reduccin carbotrmica y, a la misma vez, de obtener en la escoria un sistema de xidos que garantice adecuadas propiedades metalrgicas y tecnolgicas requeridas en la conformacin de una matriz de un fundente aglomerado destinado para la SAW, es necesario conformar una mezcla complementaria que ajuste el sistema de xidos inicial, que aporta la muestra inicial (M1). Para poder utilizar la escoria como matriz de un fundente aglomerado hay que plantearse previamente una estrategia de ajuste en la conformacin de la carga metalrgica a partir de la composicin qumica y de las caractersticas mineralgicas de la muestra que ser sometida a la reduccin carbotrmica. En el caso de que se redujese directamente la muestra M1 con carbono sin otro componente adicional, se esperara que los productos de la reduccin estuvieran constituidos aproximadamente por 73% de ferroaleacin y 27 % de escoria, en sta ltima el sistema de xidos SiO2-Al2O3-CaO constituira aproximadamente el 80% de su composicin qumica, pero su relacin de xidos (SiO2:Al2O3:CaO = 3.824:1.764:1) se encontrara distante de la zona requerida en el diagrama de fase SiO2-Al2O3-CaO (ver figura 2). Acorde a los requisitos correspondientes a la matriz de un fundente, sta debe presentar aproximadamente una temperatura de fusin 200 oC menor que el metal depositado por SAW y mantener una buena estabilidad del arco elctrico. Por estas razones es que se eligi estratgicamente de la zona de la seudowollastonita del sistema ternario SiO2-Al2O3-CaO el\neutectico, representado por el equilibrio CAS2 + a-CS = L, cuyas caractersticas fundamntales estn definidas por la composicin qumica de 47.30% de SiO2, 18.60% de Al2O3 y de 34.10% de CaO (SiO2:Al2O3:CaO = 2.543:1:1.833) y la temperatura de fusin de1680 K (1307 oC) . Para lograr esta relacin entre los xidos en la escoria es necesario hacer un acertado clculo en el balance de la composicin qumica de la carga metalrgica. Esto puede efectuarse por adicin de otra mezcla de componentes (xidos) a la muestra (M1).El clculo de la composicin de mezcla de ajuste a adicionar a la muestra M1 puede realizarse por dos mtodos para lograr la relacin de xidos deseada en la escoria, despus de su reduccin carbotrmica.\nFigura 2: Diagrama de fase del sistema ternario SiO2-Al2O3-CaO Primer Mtodo: clculo algebraico Este mtodo se basa en la formulacin de ecuaciones algebraicas. Los contenidos de los xidos se expresan en fracciones en masa y representan los factores de las variables X, Y y Z (los tipos de xidos), que conforman las tres ecuaciones fundamentales normalizadas\n1- la ecuacin que representa el sistema de xidos elegidos y ponderados de la muestra inicial, 2- la ecuacin que constituye el sistema de xidos de la escoria a obtener y 3- la ecuacin correspondiente al sistema de xidos de la mezcla para el ajuste qumico de la muestra M1 (ver tabla 3). Los factores a, b, c de las respectivas ecuaciones son las concentraciones expresadas en fracciones de masa.\nEn el caso de la muestra M1, la expresin de las ecuaciones es la siguiente: 1: Muestra inicial M1: 0.5805X + 0.2677Y+ 0.1518Z = 1 2: Escoria deseada: 0.4730X + 0.1860Y + 0.3410Z =1 3: Mezcla de ajuste: aX + bY + cZ = 1 La solucin de estas ecuaciones arroja que los valores de las concentraciones de los xidos de la mezcla de ajuste son: 36.55% de SiO2(X), 10.43% de Al2O3(Y) y de 53.02% de CaO(Z).\nEste mtodo implica que los xidos de la mezcla de ajuste y los de la muestra inicial deben estar en la proporcin 1:1, es decir que la masa de la muestra resultante se incrementa en un 40 % respecto a la masa inicial M1. La magnitud de este incremento depende del contenido de los xidos seleccionados en cada uno de los componentes de la mezcla de ajuste. Segundo mtodo: Calculo por adicin sucesiva Este mtodo se basa esencialmente en ajustar la composicin de una muestra inicial a partir de adiciones sucesivas y selectivas de componentes individuales (xidos), de esta forma se obtendrn nuevas muestras en las cuales se repite el mismo procedimiento. Se realizarn tantas adiciones como sea necesario, hasta lograr la concentracin deseada de cada xido en la muestra final. La frmula fundamental que determina el clculo de la cantidad de cada componente a adicionar para ajustar una concentracin deseada de un componente (oxido) se expresa de la forma siguiente.\nDonde: 1. n significa el orden de la adicin de un componente (xido: i, j, k,) a una mezcla dada; por ejemplo n = 1 se refiere a la primera adicin del componente; cuando el suprandice n no est indicado, se refiere a la cantidad o concentracin iniciales de un componente (i,j,k,) o a la masa total de la mezcla inicial, si n = * es el estado final. 2. (n) y (*) son las concentraciones iniciales y finales (deseadas) expresadas en fracciones de masa de un componente (i,j,k,) en una mezcla dada despus de su adicin. 3. (min) es la cantidad resultante de un componente determinado ( i, j, k ) en la nueva muestra formada al adicionar una cantidad (min - mi n-l ) del componente seleccionado a la anterior muestra (n-1). 4. (MTN ) es la masa total de una muestra formada por adicin de un componente. En la tabla 4 se expone esquemticamente la estrategia del ajuste qumico y msico de la formulacin de la mezcla metalrgica a partir de la muestra de inicial(M1), cuyo calculo puede realizarse con la ayuda de un sencillo programa Microsoft-EXCEL.\nA partir de la suma de las diferencia de las masa\nen cada etapa se conforma la masa de la mezcla adicional, que se aade a las mezcla inicial. Las mezclas de adicin para el ajuste mineral obtenidas segn los mtodos de clculo expuestos acorde a sistema de ecuaciones (mezcla I) y a la adicin sucesiva de componentes (mezcla II) se exponen en la tabla 5\nDe la tabla 5 se observa que por el mtodo de adiciones sucesivas de componentes se logra obtener una mezcla que es 50.46% menor en masa que la obtenida por el mtodo de ecuaciones algebraicas y con el correspondiente ahorro de alumina. Tanto a partir de la mezcla I como en la II se logra que la relacin de xidos de la escoria sea SiO2 : Al2O3: CaO = 2.54:1.0:0.83 acorde a la concentracion predeterminada de eutctico en la zona de la seudowolastonita, que es modificada con la adicin de fluorita (CaF2) (ver tabla 6).\nLos componentes de la carga metalrgica se mezclaron y homogeneizaron, acorde a un tamao de grano de 0,2 mm, en un tambor mezclador segn procedimientos establecidos . La temperatura de trabajo del horno fue de 1600 oC y estuvo controlada con un picnmetro checo marca Metra. El crisol y el electrodo de grafito estn conectados a los polos de una fuente de corriente directa del tipo Mansfield G 1000 VC/S de 1000 A y 48 V (48 kW), que trabajo a un 70 % de su capacidad por un periodo de 35 min. Durante todo el periodo de fusin-reduccin hubo una buena estabilidad del arco elctrico de las dos formulaciones metalrgicas finales, no obstante la muestra metalrgica se proceso con cierta mayor facilidad y la separacin escoria metal resulto tambin mas fcil de acuerdo al vertido empleado. La operacin vertido de la masa fundida se realiza sobre agua a temperatura ambiente, donde se produce un fuerte choque trmico. En esta etapa es importante controlar con cierta exactitud la temperatura, la altura y la velocidad de vertido para lograr los efectos deseados en los productos de la fusin-reduccin, establecindose para esta etapa los parmetros siguientes: Altura = 0,5 0,6 m. Temperatura = 1500 1600 oC. Velocidad de vertido = 1,0 1,5 litros/min. Volumen de la cubeta receptora = 50 veces mayor que el volumen de la masa fundida. El choque trmico provoca un efecto de granulacin previa y altas tensiones internas en la ferroaleacin ocasionando que sea frgil, lo que favorece su posterior trituracin. En el caso de la escoria fundida, al caer sta en el agua se solidifica bruscamente con un alto grado de vitrificacin y amorfismo con una textura muy porosa y extremadamente frgil. Estas propiedades, entre otras, de ambos productos de la reduccin determinan favorablemente el procedimiento de su separacin y su ulterior procesamiento. La separacin de la escoria y de la ferroaleacin se realiza acorde a las etapas siguientes: Secado: La escoria hmeda (40 % de agua) se escurre y orea hasta que alcance una humedad de 20 - 25 %. Posteriormente se concluye el secado en una estufa a 200 oC, alcanzando una humedad de 0,1 %. Tamizado grueso: A consecuencias del proceso de granulacin de la masa fundida por choque trmico en agua se produce una diferencia notable entre el tamao y la fragilidad de los granos\nde la escoria y los de la ferroaleacin, lo que facilita que casi el 90 % de la ferroaleacin sea separada mecnicamente por tamizacin (malla 5 mm). Trituracin y tamizado fino: La escoria tamizada por la malla de 5 mm se somete a un proceso leve y corto (5 min.) de trituracin en un molino de bolas de cermica. A consecuencia de la marcada diferencia de dureza y fragilidad de ambos productos se provoca una notable diferencia de tamao de grano entre la escoria y los granos de ferroaleacin atrapados en ella. Posteriormente se pasa la masa molida por un tamiz de 1 mm de apertura, recuperndose el 85 % (>1 mm) de la ferroaleacin retenida en la escoria. Lo que significa que finalmente la escoria podra contener posiblemente < 1,5 % de ferroaleacin compleja residual. Separacin magntica: La recuperacin del resto (99%) de la ferroaleacin (< 1.5 %) contenida en la escoria se realiza mediante un proceso de segregacin magntica, debido a que la ferroaleacin presenta caractersticas ferromagnticas, en cambio la escoria es netamente diamagntica.Con esta secuencia de procesamientos de los productos de la reduccin obtenidos a partir de las cargas metalrgicas diseadas, se obtiene aproximadamente 440 g de ferroaleacin y 510 y 378 g de escoria correspondientes a las formulaciones metalrgica de la mezcla-I y mezcla-II respectivamente por cada 1000g de concentrado mineral de M1 procesado, lo cual expresa una eficiencia promedio para ambas formulaciones metalrgicas del 92%. La capacidad promedia de produccin del horno es de 1,5 kg de ferroaleacin y 1.74 kg de escoria por hora. 2.5. Caracterizacin de los productos Escorias Las composiciones qumicas de las escorias vtreas y amorfas se encuentran registradas en la tabla 7. Las escorias son pulverizadas (<0,1 mm) y posteriormente aglomeradas por rodadura (pelitizacin) con vidrio lquido (30% de la masa seca de escoria) y son secadas a 300 oC durante 2 horas.\nEl proceso de aglomeracin por rodadura arroja que ms del 85 % de las masas granuladas se encuentran en el rango granulomtrico de 0,25 hasta 3,0 mm. [6,7]. Las masas granuladas y secas (0,25-3,0 mm, 0.1% H2O) se somete a un proceso de soldadura automtica por arco elctrico (SAW) con alambre de bajo contenido de carbono, donde presentan buena estabilidad del arco, emanan poco humo, no hay presencia de llama y los cordones depositados presentan buen aspecto superficial, todo lo cual indica que las escorias presentan buenas caractersticas para ser empleadas como matriz de fundentes aglomerados. Ferroaleaciones\nEn el caso de las aleaciones obtenidas se sometan primeramente a un proceso de trituracin en un molino de mandbulas y posteriormente en uno de bolas durante 15 min. Aproximadamente ms del 85% de la masa de la ferroaleacin se encuentra en rango granulomtrico entre 0.08 y 2.5 mm. Rango que se emplea frecuentemente en la confeccin de formulaciones de cargas aleantes de consumibles de soldadura por arco elctrico. Posteriormente se somete estas ferroaleaciones a una caracterizacin qumica, que se efecta en un equipo SPECTROCAST, Tipo CAV7A21B de potencia 1250 VA, 60Hz y alimentacin 230V bajo atmsfera controlada de argn. El resultado promedio del anlisis qumico de 17 elementos qumicos de las ferroaleaciones se resume en la tabla 8.\nA partir de la compleja e interesante composicin qumica de las aleaciones obtenidas, no puede clasificarse stas ni como acero ni tampoco como hierro fundido. Resulta interesante valorar en las ferroaleaciones obtenidas el posible origen de los contenidos relativamente altos de los elementos metlicos Mo (2,87-2.76 %), Nb (>1,80 %) y V (>1,20 %) que son caros y escaso en la naturaleza (ver tabla 8). El posible precio de la ferroaleacin en su forma primitiva se calcula aproximadamente en 38 veces lo que puede valer un acero de baja aleacin y bajo contenido de carbono (ver tabla 8). En el caso de que estas ferroaleaciones sean trituradas e insertadas en las cargas aleantes de los consumibles para la soldadura el valor agregado se incrementara en varias veces ms. Por reclculo qumico a partir de los anlisis qumicos de la ferroaleacin y de la muestra M1 y sus fracciones, se llega a la conviccin que algunos de estos elementos deben ocultarse en importantes proporciones en diferentes minerales de hierro, titanio y probablemente de cromo en la fraccin magntica de las arenas negras Resulta interesante analizar la informacin que brinda el contenido qumico elemental de la ferroaleacin compleja obtenida a partir de la muestra M1 de las arenas negras en la confeccin de cargas aleantes para el desarrollo de consumibles destinados a la soldadura por arco elctrico: electrodos para la SMAW y fundentes para la SAW.\nDesde el punto de vista qumico se observa que la suma de los contenidos de los elementos Mo, V, Ti, Cr, Ni, Nb y Mn representan alrededor del 28% de la composicin y que junto con el Fe (53%) y el carbono (C = 5,40%) constituyen el 87% de la ferroaleacin obtenida. Valorando individualmente la presencia cada uno de los elementos podemos formarnos un criterio de la posible composicin fsica de dicha ferroaleacin como componente en el desarrollo de cargas aleantes para consumibles de soldadura por arco elctrico. El contenido relativamente alto de carbono (5,40 %), que presenta la ferroaleacin presupone la existencia de varios tipos de carburos, que pueden ser transferidos parcialmente a los depsitos de soldadura. Los elementos de la aleacin que son aptos para formar carburo en aleaciones base hierro son aquellos cuyo subnivel enrgico dn(n < 6) est menos lleno que el del hierro 26 Fe(3d6) . De acuerdo con lo dicho, pueden formar carburos tanto en ferroaleacin multicomponente como en los depsitos de soldadura, segn el orden de prioridad, los elementos 22Ti (3d2), 41Nb(4d5), 23V(3d3), 42Mo(4d5), 24Cr(3d5), 25Mn(3d5). Los carburos de los elementos que pueden conformar la aleacin multicomponente obtenida, se pueden dividir en dos grupos: los del Grupo I: Fe3C, Mn3C, Cr23C6, Cr7C3, Fe3MoC y los del Grupo II: Mo2C, VC, TiC, NbC. Pero cuando en el proceso metalrgico de obtencin de la ferroaleacin multicomponente concurren varios elementos correspondiente a uno de los dos grupos de carburos no deben formase carburos puros si no la disolucin de varios elementos en un mismo tipo de carburo, por ejemplo (Cr,Mn,Fe)23C6 o (Ti,Nb)C. Los carburos correspondientes al grupo I presentan estructuras complejas semejantes a la cementita Fe3C. En el caso de los carburos del grupo II presentan una estructura cuya red cristalina es algo menos compleja (fases de insercin) y cristalizan por lo general con dficit considerable de carbono y son difcilmente solubles en austenita [15, 16]. El anlisis cualitativo del complejo patrn de difraccin de rayos-X de la ferroaleacin multicomponente indica la presencia de varias fases, que algunas de ellas presentan un marcado desorden reticular (tabla9).\nLa existencia de la posible fase (Cr,Mn)7C3 en ferroaleacin multicomponente est caracterizada primeramente por dos bandas, que presentan caractersticas propias de la distribucin de la intensidad. La primera banda presenta un mximo a 2.031 y se encuentra ubicada en rango angular 2q = 44.50 - 45.75. Su intensidad se distribuye asimtricamente; hacia la regin de los ngulos grandes disminuye de forma paulatina, sin embargo hacia los ngulos pequeos desciende bruscamente, efecto que es provocado por la superposicin parcial de varias lneas de difraccin caractersticas para esta fase, cuyos mximos se sitan desde 2.04 hasta 1,98 y sus intensidades descienden en sentido contrario. En el caso de la segunda banda presenta un mximo bien definido a 1,758 en el rango angular 2q = 51,25 - 51.90 y la distribucin de la intensidad es opuesta en el sentido opuesto al descrito, ahora el cambio brusco se encuentra en la regin de los ngulos grandes y hacia la regin de los ngulos pequeos desciende paulatinamente, lo que es causa de la superposicin parcial de lneas caractersticas, cuyos mximos se encuentran entre 1,75 y 1,81 . Otra lnea ancha a 2.284 (2q = 39.45) est a favor de confirmar la existencia de esta fase. Las lneas ms importantes de patrn de difraccin del carburo complejo (Cr,Mn)23C6 coincide con las del (Cr,Mn)7C3, pero esta fase se define complementariamente por la presencia de las lneas 2.395, 2.157 y 1,887 . Es conveniente aclarar que puede existir la presencia de Fe en la estructura de ambos tipos carburos complejos y por lo tanto variar la relacin entre Cr y Mn en amplios diapasones, lo cual est en dependencia de la cintica de las transformaciones fsicas bajo las violentas velocidades de enfriamiento a que se someti la masa fundida y a los factores que influye en dicha cintica, entre los que se encuentra la relaciones de concentraciones de los diferentes elementos qumicos presentes en el estado fundido, por lo que no puede descartarse de forma absoluta la existencia de otros tipos de carburos mucho ms complejos. La existencia de los carburos ms simples del tipo Cr7C3, Mn7C3, Cr23C6, Mn23C6 u otros similares no pudo definirse mediante la difraccin de rayos-X en la ferroaleacin multicomponente por estar estos influenciados por el desorden reticular presente en los mismos, lo que tambin limita brindar una apreciacin cuantitativa de las fases presentes. La presencia de grafito s atribuida a la existencia de las lneas de difraccin a 3.354 y 1,677 . La fase principal de la ferroaleacin multicomponente es aparentemente una aleacin compleja del tipo FexCrzMny con relativos bajos contenidos de Ni, Ti, V, Mo, Nb y C, que est representada en patrn de difraccin por las lneas siguientes: 2.860(100), 5.520(10), 3.707(10), 2.487(10), 3.071(9).Durante el proceso de soldadura por arco elctrico manual y automtico (SMAW y SAW) las temperaturas distribuidas por todo el bao de soldadura oscilan en un rango entre 1500 y 5000 oC. En este amplio diapasn de temperaturas D T 3500 oC en el bao de soldadura, los elementos constituyentes de la aleacin multicomponente obtenida pueden encontrarse independientes, por lo que pueden\nclasificarse segn sus funciones y relaciones con el hierro (Fe 53 %) o entre s en cinco grupos: Elementos aleante: Cr (6,82-7.01 %), Ni (2,14-2.17 %), Mo (2,87-2.76 %), Nb (1,80 %), V (1,20 %), Mn (10.25-10,47 %), Ti (3.25-3,60%) y Si (4,56 %) Formador de carburo: C(>5,40%). Desoxidantes: Al 2,40 %), Mg (0,4 %), Si (4,56 %) y Mn (10,47 %). Poco solubles en Fe: Cu (4,20 %), Pb (0,36 %) y Sn (0,35 %). Impurezas: S (0,003 %) y P (0,07 %). En la formacin de los cordones de soldadura, los elementos Al, Si, Sn, Mo, V, Ti, Cr (segn su por ciento en la ferroaleacin) son los que bajan la temperatura A4 y eleva la A3 estrechando la regin de existencia de la fase gamma (g , ampliando la regin alfa, a ), mientras los elementos Mn y Ni (el 21 % de la ferroaleacin) elevan la temperatura A4 y bajan a A3, es decir amplan la regin gamma (estrechan la regin alfa, a ). La presencia de cierta cantidad de elementos del primer grupo (alfgenos) estabiliza el estado a en los cordones base hierro desde la temperatura de fusin de las aleaciones hasta la del ambiente, que son denominadas, por tal efecto, como ferrticas (a ), por otro lado ciertos contenidos de Mn y Ni estabilizan el estado g en los cordn base hierro en igual diapasn de temperatura, denominndose stos austenticos (ver los diagramas de fase en ). 4. Conclusiones Los anlisis mineralgicos y qumicos de las diferentes fracciones pesadas y ligeras, as como de las magnticas y electromagnticas de la muestra M1 del placer de las arenas negras Mejas conllevan trazar una estrategia para el clculo y el desarrollo de formulaciones adecuadas de la carga metalrgica, que permiten obtener por reduccin carbotrmica con buen rendimiento y de forma simultnea una escoria vtrea y porosa con alto grado de fragilidad y una ferroaleacin multicomponente, ferromagntica y frgil, propiedades que permite su relativo fcil procesamiento y separacin en ms de un 98 % de la escoria. La caracterizacin qumica de las escorias arojo que el conjunto de xidos SiO2, Al2O3 y CaO constituye entre el 63 y 72 % de su composicin qumica y que la relacin entre ellos es la esperada (SiO2:Al2O3:CaO = 2.54:1.0:1,83), determinando, en la prctica, el buen comportamiento tecnolgico y metalrgico de los polvos de la escoria granulada con vidrio lquido como matriz de un fundente aglomerado para la SAW. Mediante un proceso de reduccin carbotrmica de cargas metalrgicas de la muestra M1 es factible obtener de forma rentable polvos de carburos complejos de Cr y Mn y de aleaciones complejas constituidos por elementos metlicos alfagenos y gammagenos de gran inters industrial y en especial de alto valor metalrgico para el desarrollo de cargas aleantes de consumibles para soldadura por arco elctrico (SMAW y/o SAW) con amplio diapasn de aplicaciones en el campo del recargue y la soldadura propiamente dicho. Bibliografa 1. R. Quintana Puchol: Estrategia sobre el desarrollo de fundentes para la SAW a partir de minerales cubanos. II Encuentro nacional de Gestin Tecnologa Academia de Ciencias de Cuba, Habana, (1993) 55pp 2. D. Driceu: Obtencin de concentrados a partir de arenas negras y su uso posible en soldadura. Tesis de Trabajo de Diploma. Fac. de Quim. y Fram., UCLV, Santa Clara, Cuba. (1997/1998) 99pp. 3. R. Daz Martnez, Revista Minera y Geologa, 12, 3 (1995) pp.41-47 4. R. Daz Martnez, J. Batista Rodrguez, J. Blanco Moreno, R. Gonzalez Caraballo: Revista Minera y Geologa, 14, 1 (1997) pp.13-17. 5. R. Daz Martnez, J.A. Proenza, J. Comas, O. Fernndez Bellon, J.M. Fabra y J. C. Melgarejo: Acta Geolgica Hispnica 3, 1-4 (1998) 351-371 6. M. Rodrguez Prez: Electrodos tubulares revestidos para el relleno superficial de centralizadores y piezas que trabajan en condiciones similares. Tesis doctoral. CIS,UCLV, Santa Clara, Cuba, (1992) 127pp.\n7. G. Portal Depestre: Desarrollo de fundentes no-fundidos para el relleno de rodillos de bulldozer y piezas que trabajan en condiciones similares. Tesis doctoral. CIS,UCLV, Santa Clara, (1994) 121 pp. 8. P. Perdomo Gonzlez: Obtencin de un fundente aglomerado aleado para el recargue a partir de los productos de la reduccin de cromitas refractarias cubanas. Tesis doctoral. CIS, UCLV, Santa Clara. Cuba, (1999) 101pp. 9. C.R. Gmez Prez: Obtencin de fundente fundido para la SAW a partir de rocas cubanas. Tesis doctoral. CIS,UCLV, Santa Clara, (1995) 101 pp. 10. J. Datsko: Materials selection for design manufacturing theory and practice. Editorial: Marcel Dekker, New York. (1997) 376 pp. 11. Amelinckx, S. et al.: Handbook of microscopy: application in materials science, solid state physic, and chemistry. Editorial: VCH, Weinhein, New York, (1997) 368 pp. 12. R. Quintana Puchol, L. Perdomo Gonzlez, A. Cruz Crespo, L. Gmez Rodrguez: Revista Minera y Geologa. 13, 2 (2001) pp. 37-46 13. Academia de Ciencias ex-URSS: Teora y prctica de la reduccin directa del hierro (en ruso). Editorial: Nauka, Mosc. (1986) 271 pp. 14. M. Hiller: Phase equilibrium, phase diagrams, and phase transformations: their thermodynamic basis. Editorial: Cambridge University Press, Cambridge (1997) 538 pp. 15. I.B. Bersuker: Electronic structure and properties of transition metals compounds: Introduction to theory. Editorial: Wiley & Sons, New York. (1996) 668 pp. 16. A.P. Guliaev: Metalografa, Tomo II. Editorial: MIR Mosc., (1990) 334 pp. Ferroaleaciones Carburo de Silicio Ferrosilicio 75% Ferrosilicio 75% Granulado Ferrosilicio 75% B/A Ferromanganeso A/C Ferromanganeso M/C Ferromanganeso A/C-B/P Ferromanganeso B/C-B/P Ferrocromo A/C y B/C Ferrosilicomanganeso Ferromolibdeno Ferroniobio Ferrotitanio Ferrovanadio Insumos para la Fundicin Carburantes Grafito Artificial Bajo Azufre GrafitoArtificial Alto Azufre Grafito Natural Bajo Azufre Desoxidantes Calciosilicio Abrasivos Granallas Esfricas Granallas Angulares Metales Puros Silicio Metlico Cadmio Nquel Cobalto Mercurio zinc Crisoles\nCarburo de silicio Insumos para Arenas Bentonita Otros Productos Sulfato de Nquel Cloruro de Nquel Acido Crmico Acido Brico Selenito de Sodio Sacarina Sdica Cobre Fosforado Aleaciones de Aluminio Tibor 5/1 (5% Ti-1%B) Magnesio 50 (50% Mg-50%Al) INSUMOS PARA SIDERURGIA FUNDICIN Ferroaleaciones\nFerroManganeso FerroSilicoManganeso FerroCromo FerroMolibdeno FerroNiquel FerroVanadio FerroLigas\nAbrasivos Granalla Angula Granalla Esfrica\nMetales Puros Nquel Estao Zinc Silicio Metlico\nCrisoles Grafito Carburo de Silicio Productos para Moldes y Arenas Resinas Pinturas Electrodos de Grafito Productos Refractarios Cuarsil IS4 - AC/AN Insetag - 86 XM Silpatch Plastiplast - 80 PV Otros Inoculantes Chatarras Refinadores Carburantes Desoxidantes Desulfurantes Escoriadores Exotrmicos Fundentes\n5.4 ACEROS EFERVESCENTES Y ACEROS CALMADOS Los aceros calmados son menos frgiles a baja temperatura y los efervescentes ms aptos para el estirado y conformado. II.h. Acero efervescente Acero que no ha sido desoxidado por completo antes de verterlo en los moldes. Contiene gran cantidad de sopladuras, pero no grietas. ll.c. Acero calmado o reposado Acero que ha sido completamente desoxidado antes de colarlo, mediante la adicin de manganeso, silicio o aluminio. Con este procedimiento se obtienen lingotes perfectos, ya que casi no hay produccin de gases durante la solidificacin, lo que impide que se formen sopladuras. El principal producto siderrgico es el acero, siendo aproximadamente el 90% de la produccin acero al carbono y el 10%, acero aleado. Por lo tanto, el material metlico ms importante para la industria es el acero al carbono. El acero al carbono es una aleacin de composicin qumica compleja. Adems de hierro, cuyo contenido puede oscilar entre 97,0-99,5%-, hay en l muchos elementos cuya presencia se debe a los procesos de su produccin (manganeso y silicio), a la dificultad de excluirlos totalmente del metal (azufre, fsforo, oxgeno, nitrgeno e hidrgeno) o a circunstancias casuales (cromo, nquel, cobre y otros). El aumento del contenido de carbono en el acero eleva su resistencia a la traccin, incrementa el ndice de fragilidad en fro y hace que disminuya la tenacidad y la ductilidad. Los aceros se clasifican teniendo en cuenta sus propiedades y utilizacin, en tres grandes grupos: aceros de construccin, aceros de herramientas y aceros inoxidables.\nOtra clasificacin del acero desde el punto de vista de su produccin es: efervescente, calmado, semicalmado o tapado. En los aceros efervescentes slo se ha eliminado una pequea parte del oxgeno mientras dura el proceso de solidificacin, lo que deja una capa exterior o cerco relativamente libre de carbono, o sea que el centro del lingote tiene un mayor contenido de carbono que el exterior. Esta superficie con una porcin de carbono extremadamente baja es muy dctil, tiene excelentes cualidades de su superficie y muy buenas caractersticas para su conformado en fro. Los aceros calmados son lo opuesto a los efervescentes; a estos aceros se les ha extrado gran cantidad de oxgeno, de donde resulta un acero relativamente libre de carbono. Los aceros calmados son tiles cuando se necesitan tcnicas severas de conformado, pero siempre requiere un tratamiento trmico al terminar la tcnica de conformado de manufactura. Los aceros semicalmados tienen una composicin y propiedades mecnicas que varan entre las de los aceros efervescentes y los calmados. Los aceros tapados combinan las caractersticas de los aceros efervescentes y las de los semicalmados o sea, el cerco de carbono se forma en la superficie del acero, y el grueso de la seccin transversal interior tiene las caractersticas del acero semicalmado. ACERO EFERVESCENTE Los aceros pueden presentar diferente constitucin, lo cual condiciona sus propiedades. Podemos representar el porcentaje de los constituyentes en funcin del contenido en carbono. Si aumentamos el contenido en carbono: En los aceros hipoeutectoides disminuye el porcentaje de ferrita y en los aceros hipereutectoides aumenta el porcentaje de cementita. En los diferentes aceros los constituyentes que aparecen son la perlita, ferrita y cementita. Puede considerarse que un 50% de la produccin mundial de acero se transforma en lingotes y un 50% pasa a coladas continuas. Los lingotes los obtenemos en unos moldes llamados lingoteras, que son unos moldes metlicos en donde su altura predomina sobre cualquiera de las otras dimensiones. Normalmente suelen tener forma poligonal. Mientras tiene lugar el vertido del acero en las lingoteras puede haber o no desprendimiento de gases, dependiendo del grado de desgasificacin, la cual se realiza en el acero porque ste en estado fundido ha retenido en su interior sustancias gaseosas como el O, N, H y CO las cuales dan malas propiedades mecnicas, baja ductilidad y baja resistencia a la fatiga y dependiendo de si se aadieron o no agentes de efervescencia; algunos de estos agentes son el silicio, aluminio y manganeso los cuales se combinan con el oxigeno del FeO evitando la formacin del CO. Si+2FeO 2Fe+SiO2 2Al+3FeO 3Fe+Al2O3 Mn+FeO Fe+MnO (Estos agentes se aaden al finalizar el proceso de afino) Esta salida de gases del lingote mientras el acero est fundido tiene lugar porque cuando disminuye la temperatura de ste, la solubilidad de los gases tambin disminuye y tienden a salir del lingote. Dependiendo de la cantidad de gases que se desprendan podemos clasificar a los aceros en tres categoras: aceros calmados, semicalmados y efervescentes. Los aceros efervescentes que se usan en la industria tienen un contenido en carbono menor al 0.15%, los aceros con bajo contenido en carbono sueldan mas fcilmente en estado slido. ste tipo de aceros se emplea fundamentalmente para chapa y alambre de acero. Las chapas y flejes fabricados con lingotes efervescentes son de muy buena calidad superficial y su capa perifrica, de 10 a 20 mm de espesor, no tiene porosidades y est constituida por hierro de muy alta pureza. En esta zona perifrica no hay sopladuras y por ello, se pueden obtener productos laminados de muy buena calidad superficial En los aceros efervescentes la cantidad de gases que se desprenden durante el enfriamiento es muy elevada y por ello la solidificacin es ms difcil que en los otros aceros. Estos aceros presentan sopladuras en la parte superior central y en la parte lateral del lingote, en esta zona las sopladuras tienen una forma alargada y se llaman sopladuras vermiculares. La calidad del acero depende de la profundidad a la que se encuentren estas sopladuras vermiculares, si aparecen a ms de 10mm de la superficie pueden no tener un efecto perjudicial ya que as el oxgeno atmosfrico no penetra en ellas a travs de las pequeas fisuras que se puedan producir. En los aceros aparece un inconveniente debido a la presencia de estas sopladuras ya que antes de laminarlos se calientan en hornos de fosa a altas temperaturas con lo que el acero se descascarilla y las sopladuras que estn en la superficie salen al exterior y entran en contacto con el ambiente del horno, producindose la\noxidacin de stas. Finalmente en el proceso de laminacin es imposible que desaparezcan dando lugar as a unos efectos llamados pelos o costuras. Despus de la laminacin de los lingotes de acero efervescente, no hay necesidad de cortarles la parte superior como a los lingotes calmados. El la cabeza de los lingotes de acero efervescente no se forma rechupe, porque la concentracin de acero es compensada con la formacin de porosidades. La segregacin de impurezas en la zona superior del lingote es tolerable. Por no tener que ser despuntada la parte superior de los lingotes, se obtiene con esta clase de acero un gran rendimiento y aprovechamiento, y adems es el de menor coste de fabricacin. El estudio de la fabricacin de los distintos tipos de lingotes se complementa observando lo que ocurre con los aceros extradulces de la misma composicin bsica y distinto grado de oxidacin. Distinguimos: acero efervescente, sobreoxidado, normal, subido, acero semicalmado y acero calmado. El acero efervescente sobreoxidado contiene una cantidad de oxgeno mayor que la necesaria para que la efervescencia sea aceptable. En la solidificacin el desprendimiento gaseoso de xido de carbono es excesivo. La efervescencia es tan intensa que salpica al acero fuera de la lingotera y los poros se distribuyen en el interior del lingote de una forma muy desordenada e irregular. Todo el acero aparece completamente gaseado y no es posible la posterior utilizacin del material. En el acero efervescente normal la efervescencia es menos vigorosa que en el caso anterior por haberse controlado adecuadamente el grado de desoxidacin. El acero contiene 0.03% de oxigeno y en la solidificacin se forma una capa de hierro muy puro, sin sopladuras de 10 a 20 mm de espesor. A unos 15 o 20 mm de profundidad, aparece en la parte inferior y media del lingote una frente de grandes sopladuras primarias que no llegan a aproximarse a la periferia y estn orientadas perpendicularmente a las paredes. Ms hacia el interior aparece una lnea o saco de poros primarios, de abajo a arriba del lingote. Este tipo de lingote es el que da mejores resultados en aceros de C=0.08% a 0.15% Por ltimo, el efervescente subido; algunas veces por circunstancias anormales en el proceso se llega al momento de la solidificacin con un contenido en oxigeno ligeramente inferior al crtico que conviene para lograr la estructura de un acero efervescente normal. Este tipo de solidificacin es un accidente que se produce en el caso de desear fabricar acero efervescente normal y ocurre porque la cantidad de oxgeno que contiene el acero es algo inferior a la crtica. Estos lingotes no se pueden aprovechar y no tienen ninguna utilidad ni aplicacin industrial. Se comprende que, en la fabricacin de aceros efervescentes, el grado de desoxidacin que se debe conseguir es muy crtico. Los aceros efervescentes son aceros a los que no se les adiciona silicio como desoxidante; se fabrican realizando una desoxidacin incompleta y controlada por medio de la adicin de ferromanganeso. Suelen contener Mn=0.35% y nada de silicio A estos aceros se les suele aadir, en ocasiones, una pequea cantidad de aluminio a la cuchara o a las lingoteras para regular ms exactamente su grado de desoxidacin. Una caracterstica de los aceros efervescentes es que tienen una segregacin de carbono positiva importante en la cabeza y en el centro del lingote. La segregacin positiva se da cuando en una zona del lingote hay una concentracin en un elemento, superior a la composicin media de la aleacin. Sin embargo , para numerosas aplicaciones , esa segregacin no crea ninguna dificultad En los aceros efervescentes es muy importante conocer la distribucin de los diferentes elementos en la masa del lingote, y en especial, lo que ocurre con el carbono. La piel o capa superficial tiene muy bajo contenido en carbono, es muy notable la brusca variacin del porcentaje de carbono de la zona perifrica a la zona interior en la parte del lingote prxima a la cabeza .En la cabeza del lingote es donde se encuentran la mayor parte de las impurezas; el pie es la parte mas pura. Las diferencias del contenido en carbono del centro a la periferia que se observa en las secciones transversales son mucho mayores en la cabeza que en el pie del lingote y son debidas principalmente a dos causas: 1. Por cumplirse, como en todos los aceros, las leyes de solidificacin de las aleaciones, que indican que los primeros cristales que solidifican contienen siempre muy pocas impurezas. A este fenmeno se llama segregacin 2. Por producirse la reaccin FeO+C=Fe+CO que reduce el contenido en carbono del metal y desprende CO en forma gaseosa El fenmeno de segregacin se da a velocidades de enfriamiento relativamente bajas, se puede clasificar en segregacin positiva, negativa ,microsegregacin y macrosegragacin. Esta ltima se da cuando la heterogeneidad de la composicin puede ser perceptible a escala macroscpica, es decir, a simple vista. Es muy corriente en los aceros efervescentes. Existe un ensayo llamado ensayo\nBaumann que nos sirve para a partir de haber detectado la macrosegregacin decir si ese acero es efervescente o no. La impresin Baumann se hace sumergiendo papeles fotogrficos corrientes en cido sulfrico al 5% durante 10 min. Luego el papel se coloca sobre la superficie mecanizada y plana de un lingote de acero cortado transversal o longitudinalmente, de forma que haga un buen contacto. Despus de una permanencia de unos 10 min, se pasa el papel fotogrfico a un bao fijador de los usados normalmente en fotografa. As aparece claramente en las zonas oscuras la impresin de las partes con mayor contenido en azufre y las partes claras corresponden a bajos contenidos. La segregacin de azufre es muy importante. En la zona central, el contenido en azufre es muy superior al de la zona perifrica. Por lo tanto si el acero es efervescente, se observar un oscurecimiento central muy marcado, debido a la presencia de grandes cantidades de azufre y un anillo perifrico mucho ms claro , que indica que el contenido en azufre de las zonas prximas a la superficie es inferior al de las zonas situadas en el interior. Bibliografa: Fabricacin de hierro, aceros y fundiciones(tomo II),J.Apraiz Barreiro.Urmo,S.A.DE EDICIONES Ciencia de Materiales, Jos Mara Laceras, Javier F Carrasquilla.Editorial Donostiarra Fabricacin de acero,hierro y fundiciones.Tomo II.J.Apraiz Barreiro.Urmo,S.A de Ediciones Apuntes de clase Introduccin a la ciencia de materiales para ingenieros.James F.Shackelford.Editorial Pearson Internet Pginas: o www.utp.edu.co/publio17/aceroal.htm o www.drweld.com/Tec_Basica.html 5.5. ADICIONES DE Al, Ti Y OTROS. MICROINCLUSIONES de aluminio consumido durante el proceso. Dado que el Al es un desoxidante fuerte, al entrar en contacto el acero lquido con fuentes de reoxidacin (Ej. ... VER TESIS: EVOLUCION DE LAS INCLUSIONES NO METALICAS EN EL PROCESO DE ELABORACIN DEL ACERO VER ARCHIVO: INVESTIGACIONES EN ACEROS.\nDocumentos similares a Clase 04 Semana 04 Siderurgia II\nJorge Salas P\nAceros Al Carbono Mat Industriales\nMás de Gilmer Rojas Chahua\nFlow Sheet de Planta San Andres MARSA\nOptimizacion Flotacion(28 Juni 2010...)-Np\nBalance Masa Flotacion y Tiempo Residencia\nSistema de Inventarios 03\nPerfil Ocupacional de Prevención de Pérdidas (1)\n2 - Riesgos Laborales en Los Trabajos de Soldadura