acería
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Desgaste en Recubrimientos Duros
en el Transporte Neumático
de Hierro de Reducción Directa
Dora Martínez1, Alberto Pérez1, Abraham Velasco2 y Ricardo Viramontes3.
Doctorado en Ingeniería de Materiales, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica,
Universidad Autónoma de Nuevo León. A. P. 074F C. U. San Nicolás de los Garza 66450 N. L. México.
2 Corporativo Nemak, S. A. de C. V., N. L., México.
3 HyL, División de Tecnología de HyLSA, S.A. de C. V., N. L., México.
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M
uestras de recubrimientos duros (alto cromo-alto
carbono) fueron ensayadas separadamente para determinar la resistencia a la erosión por múltiples impactos de
pelets de hierro de reducción directa (HRD) en una máquina de erosión a alta temperatura. El volumen de desgaste y observaciones microscópicas fueron utilizadas
para evaluar el mecanismo de erosión a diferentes ángulos de impacto. Como resultado de esta experimentación,
se obtuvieron correlaciones de los parámetros microestructurales con la resistencia al desgaste. Esto deberá
ayudar para evaluar los principales mecanismos del daño
de la tubería empleada en el transporte neumático a alta
temperatura de pelets de HRD en condiciones de operación industrial en diferentes direcciones y determinar
la resistencia al desgaste de nuevas aleaciones de recubrimientos.
Palabras clave: Desgaste, Erosión a Alta Temperatura,
Transporte Neumático, Recubrimientos Metálicos.
INTRODUCCIÓN
El fierro esponja o hierro de reducción directa (HRD) es
obtenido por la reducción del mineral de hierro en reactores con atmósferas de hidrógeno y monóxido de carbono. La composición típica del HRD es 90% mínimo
de hierro. El resto está formado por residuos como silicio,
calcio y carbono. Actualmente el fierro esponja necesita
ser transportado de los reactores de reducción directa
a los hornos de acería. La transportación puede ser por
tren, camiones o bandas transportadoras. Una alternativa
es el transporte neumático de las partículas en caliente
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a los hornos de acería, esto significa ahorro en tiempo y
energía, de otra manera tendría que esperarse al enfriamiento de las partículas para después ser transportadas y
después calentarse en los hornos. Para que este proceso
se justifique, en ahorro de energía, la transportación deberá realizarse a temperaturas alrededor de 400 a 800
°C. Las partículas transportadas son formadas por pelets
de fierro esponja arriba de 12 mm en diámetro y partículas de polvo menores de 2µm. de diámetro. La razón de
transporte se espera que esté en el orden de 100 a 400
tons. por hora y las distancias son de 60 a 600 metros
[1, 2].
El transporte neumático de fierro esponja en caliente a
altas temperaturas y dentro de atmósferas reductoras es
una tarea difícil. La tubería está sujeta a esfuerzos térmicos, ataque por corrosión, desgaste erosivo y desgaste
abrasivo [3, 4]. El carbono contenido en el HRD, ya sea
en forma libre o combinado formando carburo de hierro
(Fe3C) tiende a reaccionar con el aire, generando calor en
una reacción exotérmica donde las temperaturas pueden
alcanzar temperaturas hasta 1600 °C. Por lo anterior, es
necesario utilizar una atmósfera inerte o reductora [5]. El
principal requerimiento del transporte no es únicamente
el transportar entre dos puntos, sino preservar el valor intrínseco asociado con el contenido metálico, temperatura
y tamaño de partícula del fierro esponja.
Los materiales a ser seleccionados para la línea de transporte deberán resistir primero la corrosión por el gas de
transporte. Así mismo, los materiales deberán ser resistentes a la erosión producida por las partículas, y a los esfuerzos térmicos asociados con los cambios de temperatura. Existe un número limitado de aleaciones que puedan