ACEROS PARA FORROS DE LA INDUSTRIA DEL CEMENTO
IMCS SRL
Tema desarrollado el viernes 18 de Mayo del 2007
HIERROS BLANCOS CON ALTO CROMO
TIENEN UNA EXCELENTE RESISTENCIA A LA ABRASIN, COEXISTEN LA
TENACIDAD DE LA MATRIZ Y LA RESISTENCIA AL DESGASTE. LOS CARBUROS
EUTCTICOS SON MAS DUROS. LA NORMA ASTM A 532 CON ADICIN DE
MOLIBDENO EXTIENDEN SU USO EXITOSAMENTE EN LA INDUSTRIA MINERA ,
CEMENTO, ENTRE OTROS.
.1.-PREPARACIN DE LA CARGA Y MARCHA DE LA FUSIN EN HORNO
ELECTRICO DE INDUCCINAJUSTE CON COBRE AL RESULTADO FINAL DE %Ni Y
%Mn PARA LOGRAR UN PTIMO TIEMPO DE INICIO DE TRANSFORMACIN
PERLITICA(TITP):Despus de tener listos los moldes con las
propiedades funcionales adecuadas( usar pintura refractaria a base
de grafito, usar los moldes y almas realizando los huecos para una
contraccin adecuada y controlar la dureza en el campo con la
finalidad de evitar rajaduras por dureza elevada del molde del
alma), se utiliza el horno de induccin de carcter acido, bsico
neutro, antes de la carga realizar el balance de carga solo en base
a chatarra disponible como forros, cajas de bomba, placas de
desgaste, martillos etc. Cuando no se utiliza cobre en el balance
final antes del sangrado, se obtienen estructuras de matriz
austenitica mas perlita, tal como se indica en la fotomicrografia N
1
FOTOMICROGRAFIA N 1 A 700 X MICROESTRUCTURA TIPICA DE FIERROS
ALTO CROMO As Cast (SIN TRATAMIENTO TRMICO), SE OBSERVA EN LA
MATRIZ AUSTENITA (de color rojo y amarillo) Y PERLITA(de color
negro).- INTERDENDRTICAMENTE SE OBSERVA LOS CARBUROS EUTCTICOS Y
PRIMARIOS (de color blanco). ESTO SUCEDE CUANDO NO USA EL BALANCE
CON COBRE AL RESULTADO DEL %Mn Y %Ni.Pero cuando utilizamos cobre
en el balance final segn la tabla adjunta, obtendremos matriz 100%
Perltica en As Cast ( sin tratamiento trmico)tal como se observa en
la fotomicrografia N 2, el cual permite maquinar la pieza sin
recurrir al tratamiento trmico de recocido para ablandar la
pieza
FOTOMICROGRAFIA N 2 A 150 X CORRESPONDE A UNA MICROESTRUCTURA
TIPICA DE FIERROS ALTO CROMO As Cast (SIN TRATAMIENTO TRMICO),
CUANDO SE UTILIZA CORRECTAMENTE EL BALANCE CON COBRE AL RESULTADO
DEL %Mn y %Ni.- SE OBSERVA 100 % PERLITA EN LA MATRIZ (de color
negro). INTERDENDRTICAMENTE SE PRESENTA LOS CARBUROS EUTCTICOS Y
PRIMARIO.- ESTA MATRIZ PERMITE MECANIZAR SIN RECURRIR AL
TRATAMIENTO DE ABLANDAMIENTO POR RECOCIDO.Para la temperatura de
sangrado se tiene que utilizar el diagrama Fe- Cr-C del porcentaje
de cromo adecuado tal como el adjunto para el ,caso de 17%Cr.
DIAGRAMA Fe Cr C, PARA 17 % DE CROMOPara una fusin econmica y de
calidad se debe usar el diagrama Fe-Cr-C para cada % Cr, tal como
el diagrama con 17% Cr, relacionar el tipo de revestimiento de la
cuchara y su temperatura de calentamiento con la finalidad de
conocer el gradiente de temperatura .Se considera adecuado sangrar
con 185 C sobre el punto de fusin correspondiente al nivel del %C,
cuando usamos cucharas revestidas con refractario, porque existe
una prdida de 45 %C (se debe evaluar en F. Central) y se considera
adecuado sangrar con 156 C sobre el punto de fusin correspondiente
al nivel del % C, cuando usamos cucharas revestidas con fibra
cermica, porque existe una prdida de 5 C( se debe evaluar en F.
Central).- Para ambos casos de cucharas ya sea con revestimiento
con refractario o con fibra cermica , el calentamiento de la
cuchara debe ser mayor igual a 1000 C.EL RANGO DE LA TEMPERATURA DE
VACIADO = 1260 1442 C ES FUNCIN DEL ESPESOR DE LA PIEZA Y NMERO DE
MOLDES A VACIAR.2.-ELEMENTOS BSICOS EN LA SELECCIN DE FIERROS
BLANCOS AL ALTO CROMO-MOLIBDENO PARA SU FABRICACIN: LA COMPOSICIN
QUMICA Y LA RELACIN Cr / C EN FUNCIN A LOS REQUERIMIENTOS DE BUENA
ABRASIN Y RESISTENCIA AL FRACTURAMIENTO EN CARGAS CCLICAS, CARGAS
DE ALTO IMPACTO Y MEDIO AMBIENTE CORROSIVO, ESPESOR MODULO DE LA
PIEZA.DETERMINACIN DE LA CANTIDAD DE CARBUROS Y TIPOS DE
CARBURO.
RELACIN Cr / C Y Mo EN As Cast (25 mm de ).SE OBSERVA VALORES
ALTOS Cr / C SE REQUIERE MENOR PORCENTAJE DE MOIBDENO PARA OBTENER
100 % DE MATRIZ AUSTENTICA, Y RELACIONES BAJAS Cr / C FAVORECE LA
FORMACIN DE MATRIZ PERLTICA.
PARA EL CLCULO DEL PORCENTAJE EN VOLUMEN DE LOS CARBUROS
EUTCTICOS Y PRIMARIO, SE UTILIZA LA SIGUIENTE FRMULA:
12.33 ( % C ) + 0.55 ( % Cr ) 15.2
EL MTODO PARA AJUSTAR EL PORCENTAJE DE COBRE ANTES DEL SANGRADO,
SE REALIZA EN BASE AL RESULTADO DE PORCENTAJE DEL MANGANESO Y
PORCENTAJE DE NQUEL (EL NQUEL SE CONSIDERA RESIDUAL). SE UTILIZA EL
CUADRO ADJUNTO. EL CUAL PERMITE OBTENER MATRIZ PERLTICA EN As Cast
Y ELIMINAR LA FORMACIN DE PERLITA DESPUES DEL TEMPLE.
ESTA TABLA ES RESULTADO DE LA FRMULA DE REGRESIN DE ANLISIS
TRMICO PARA OBTENER UN TIEMPO DE INICIO DE TRANSFORMACIN PERLTICA
MNIMO DE 100 MINUTOS, SE APLICA:
ANTILOG / 60 ((2.9 0.5 % C) + 0.58 % Mn + 0.84 % Ni + 0.05 % Cr
+ 0.38 % Mo + 0.46 % Cu) minutos.
3.- TRATAMIENTOS TERMICOS, USO DE LOS DIAGRAMAS : FE-C-Cr,
CURVAS DE ENFRIAMNIENTO CONTINUO.
DUREZA RC VS TEMPERATURA DE AUSTENIZACIN
DIFERENTES TEMPERATURAS DE AUSTENIZACION EN EL TRATAMIENTO
TRMICO DE TEMPLE CON LA ALEACIN: % C = 1.9, % Cr = 18.8, SIN
MOLIBDENO Y 0.8 % DE MOLIBDENO, LOS RESULTADOS DE LAS DUREZAS
SON:SIN MOLIBDENO A 850 C SE OBTIENE 52 RC, A 950 C SE OBTIENE 55
RC, A 1050 C SE OBTIENE 60 RC, Y A 1150 C SE OBTIENE 55 RC, ESTO
SIGNIFICA QUE LA ELECCIN DE LA TEMPERATURA DE AUSTENIZADO ES MUY
IMPORTANTE PARA LA OBTENCION DE LA DUREZA ADECUADA.
CON 0.8 % DE MOLIBDENO SE OBTIENE A 950 C = 56 RC, A 1050 C = 60
RC, A 1150 C = 44 RC, LA DUREZA CORRECTA CORRESPONDE A 1050 C.
DUREZA RC
EN LA MISMA ALEACIN DESPUES DEL PROCESO DE AUSTENIZADO A
DIFERENTES TEMPERATURAS Y LUEGO DE APLICAR EL REVENIDO A 450, 550,
650C SE CONCLUYE: EN TODOS LOS CASOS LA DUREZA SE MANTIENE SIMILAR
A LAS OBTENIDAS EN EL AUSTENIZADO HASTA LA TEMPRATURA DE 450 C Y
DECAE BRUSCAMENTE A LOS 650 C, POR LO QUE SE RECOMIENDA REVENIR
ENTRE 480 Y 520 C.
EN UNA ALEACIN CON % C = 3.16, % DE Cr = 17 %, Mo = 0.08 %, SE
OBSERVA QUE A LAS DIFERENTES TEMPERATURASS DE AUSTENIZACIN EXISTE
VARIACIN EN EL PORCENTAJE DE AUSTENITA RETENIDA DESDE 11 A 34 %DE
AUSTENITA RETENIDA, PERO SE MANTINIENE LAS DUREZAS DE AUSTENIZACIN
Y REVENIDO A 450C.POR ESTE MOTIVO ES IMPORTANTE EVALUAR LA
EFICIENCIA DE LOS HORNOS DE TRATAMIENTO TRMICO DE AUSTENIZACIN Y
REVENIDO DE FUNDICIN CENTRALY NO ES ACEDUADO COPIAR LAS
TEMPERATURAS Y TIEMPOS INDICADOS EN TEXTOS DE OTRAS FUNDICIONES
PORQUE SE TIENE QUE ANALIZAR QUE TIPO DE SISTEMA DE CALENTAMIENTO
EXISTE: QUEMADORES DE PETROLES, A GAS PROPANO, ELCTRICOS, ETC.
MICROESTRUCTURA TOMADA CON MICROSCOPIO ELECTRONICO, SE OBSERVA
LA COMPOSICIN QUMICA DE LA MATRIZ Y EL CARBURO EUTECTICO Y
PRIMARIO.- La matriz es martensitica del tipo masivo (muy diferente
al tipo acicular de otras aleaciones)4.- VARIABLES QUE DETERMINAN
LA CALIDAD DEL FIERRO BLANCO AL ALTO CROMO- MOLIBDENO.La composicin
qumica, el tipo de matriz, porcentaje de austerita retenida, la
morfologa y tipo de carburos asociado a las condiciones de operacin
(severo, alto y medio impacto).Si existe impacto, la seleccin se
basa en funcin del espesor, a piezas con espesores superiores a 2 ,
mantenemos el %Cr en el rango superior y el %C en el rango inferior
y para espesores menores a 2 es a la inversa, mantenemos el %Cr en
el rango inferior y el %C en el rango superior, en ambos casos el
porcentaje de austerita retenida debe ser menor al 2% ejemplo para
piezas con 60mm. de espesor fijamos %Cr=15.0-19.0, el %C=2-2.6 y
para piezas con 30 mm. de espesor fijamos %Cr=10.0-14.0, el
%C=3.0-3.5.Si solo existe abrasin, la seleccin se basa en funcin
del espesor aumentando el %Cr y %C al rango superior, agregando
molibdeno y manteniendo el porcentaje de austenita retenida
inferior al %55.-ACEROS ALEADOS AL CROMO MOLIBDENO PARA FORROS DE
MOLINOS DE CEMENTOINTRODUCCIN
Gracias a sus propiedades mecnicas y fsicas excepcionales, estas
aleaciones presentan una resistencia al desgaste muy fuerte y casi
dos veces ms importante que los aceros tradicionales con 12% de
Cromo, utilizados en la industria del cemento en el mundo. Este
acero es indeformable, reduciendo el juego entre placas. Presentan
una dureza uniforme de superficie al centro de la pieza, con rangos
de 350 a 650 BHN, con aplicacin de tratamiento trmico de temple y
revenido, obtenindose una matriz martenstica y finos carburos
secundarios dispersos en esta matriz.
Aceros para forros de la industria del cemento
5.1. Composicin Qumica
La composicin qumica de los aceros para forros es como
sigue:
ElementoPorcentaje (%)
C0.02 1.2
Cr6 7
Mo0.00 1.10
5.2. VENTAJAS TECNOLGICAS
2.2 Gracias a sus propiedades mecnicas fsicas excepcionales,
esta aleacin presenta una resistencia al desgaste muy fuerte y casi
2 veces ms importante que los aceros con 12% de Cr utilizados en la
industria del cemento en el mundo.2.2 Este acero es indeformable
reduciendo as el juego entre placas.
2.3 Para poder comparar las propiedades mecnicas y fsicas de
esta aleacin frente al 12% de Cr, se deben examinar los diagramas
de Kutlner y Bullinghaus, donde se observa el comportamiento de
estos aceros con relacin al contenido de cromo y carbono durante el
tratamiento trmico.2.4 Desde los 850C hasta los 1090C esta aleacin
tiene todos sus carburos precipitados. Al contrario, la aleacin con
12% de Cr todava tendr carburos complejos en su estructura, los
cuales en lugar de precipitarse se colocan en los lmites de grano,
resultando una gran diferencias de durezas entre el corazn del
grano y el lmite de grano.2.5 Esta aleacin se define como una
matriz martenstica muy dura con la actitud de resistir a la abrasin
por molienda y rica en carburos de cromo y carburos complejos
distribuidos de manera muy fina y homognea de forma redonda en la
matriz.
2.6 Estas aleaciones pueden garantizar mas horas de trabajo y
asegura que el tiempo garantizado vale para un rendimiento mximo de
su molino, en la primera cmara entre 25 000 y 50 000 horas,
dependiendo de las condiciones de trabajo; en la segunda cmara la
duracin de vida resulta en general el doble de la primera
cmara.
5.3. Tratamiento trmico
3.2 Temple: a temperatura de austenizacin a 1000 C siendo el
medio de enfriamiento aire forzado, al medio ambiente.3.2 Revenido:
a temperatura de 220C
5.4. Caractersticas Mecnicas
4.1 De dureza uniforme en la pieza de superficie al centro, con
rangos de 350 a 600 BHN.
4.2 Cuando examinamos los blindajes de esta aleacin en un molino
la zona de trabajo es lisa y brillante; los blindajes con 12% de Cr
presentan un aspecto de piel de naranja.5.5. Costos
En cuanto a su costo, es menor que con 12% de cromo, pero
gracias a su duracin permite ms horas de trabajo y menos problemas
y costos de mantenimiento.6.- KNOW-HOW PARA PRACTICAS DE ACABADO
RPIDO, KONOW- HOW PARA MAQUINAR SIN REALIZAR EL TRATAMIENTO TRMICO
DE RECOCIDO ( A ALTA TEMPERATURA O SUBDRITCO):
Para un acabado rpido con piedras de esmeril es recomendable
realizarlo inmediatamente solo despus del tratamiento trmico de
revenido( son mas adecuadas las temperaturas en el rango de 100-150
C, se acelera el acabado por esmeril sin riesgo de de
rajaduras).Para el maquinada se debe balancear adecuadamente con
cobre el resultado del %Mn y %Ni con el fin que despus de desmoldeo
se obtenga 100% de matriz Perltica.- Si no se consigue el nivel de
perlita se debe evaluar el % de austerita retenida y definir que
tratamiento de recocido aplicar el de alta temperatura(1000 C) el
sub crtico de 740-780 CC O N C L U S I O N E S :
A.-FUNDICIN CENTRAL TIENE EL EQUIPO AUSTENITOSCOPIO(PERMASCOPE
FERRITESCOPIO) QUE ES IDEAL PARA EL CONTROL DEL PRECESO DE
FABRICACIN DE LOS FIERROS BLANCOS ALTO CROMO ( TAMBIEN TIL PARA
FIERROS AL CROMO-NIQUEL, ACEROS REFRACTARIOS INOXDIBALES , ACEROS
CROMO-SILICIO-MOLIBDENO TIPO TA-1),SOLO TIENE QUE ACTIVAR Y USARLO
EN EL CONTROL DEL PROCESO INCLUIR EL % DE AUSTENITA RETENIDA, LO
MISMO INDICARLOS EN LOS CERTIFICADOS DE CALIDAD.- EN EL PER SOLO
TIENEN EL AUSTENITOSCOPIO 3 FUNDICIONES: MEPSA ,CALLAO Y F.
CENTRAL, ES UNA VENTAJA TRABAJAR CON ELLO PORQUE ACORTA EL PROCESO
DE MAQUINADO, REDUCE A UNO EL PROCESO DE REVENIDO Y GARANTIZA LA
CALIDAD DEL PRODUCTO .B.-SEGN EL RESULTADO DEL PORCENTAJE DE
AUSTENITA EN AS CAST SE DECIDE SI UNA PIEZA SE DEBE MAQUINAR SIN
REQUERIR EL TRATAMIENTO TRMICO DE RECOCIDO CON VALORES MENORES AL
5% DE AUSTENITA RETENIDA NO REQUIEREN DE TRATAMIENTO TERMICO DE
RECOCIDO PARA SER MAQUINADO.
VALORES ALTOS AL 5% DE AUSTENITA REQUIERE DE TRATAMIENTO TRMICO,
EN ESTE CASO FUNDICION CENTRAL DEBE EVALUAR LA CONVENIENCIA DE
TRATAR EL RECOCIDO POR UNO DE LOS 2 METODOS EXISTENTES: RECOCIDO
SUB CRITICO A 740-780 C O EL RECOCIDO DE ALTA TEMPERATURA A 1000 C
Y ENFRIAMIENTO LENTO DENTRO DEL HORNO
.
C.-REDUCIR SOLO A UN TRATAMIENTO EL REVENIDO PARA ELLO EVALUAR
LA AUSTENITA EN EL PRIMER REVENIDO SEGN EL CASO PROLONGAR EL TIEMPO
DE REVENIDO.- EVALUAR LOS 2 REVENIDOS O REVENIDOS ESCALONADOS, LOS
CUALES SE USAN PARA LA FABRICACIN DE BOLAS PARA CEMENTO Y OTRAS
PIEZAS ESPECFICAS, F. CENTRA DEBE APLICAR LA CALIDAD DE
CONCORDANCIA.D.- EVALUAR REEMPLAZAR LOS MARTILLOS BIMETALICOS POR
UNA SOLA ALEACION EN ALTO CROMO CON TRATAMIENTO TERMICO
DIFERENCIAL, ESTO PERMITE AHORRO EN LOS COSTOS DE FABRICACIN Y SE
OBTIENE MEJOR CALIDAD QUE EL BIMETALICO.-SUGIERO FABRICAR 2 A 6
MARTILLOS JUNTO A UN JUEGO DE MARTILLOS BIMETALICOS Y SOMETERLO A
PRUEBA DE CAMPO EN COORDINACIN CON LAS CEMENTERAS. RUMALDO OLIVERA
GARAY
INGENIERA METALRGICA CONSULTORIA Y SERVICIOS S.R.L.
Av. Arenales 2357 Of. E. Lince
Lima 014 - Per
Telf.: 511 - 265 - 9692
Telefax: 511 - 470 - 4329
E-mail: [email protected]
Web: www.imcsperu.com
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