acería
En la figura 11 se presenta un esquema de los resultados obtenidos. La arena “A” es la que presentó el mayor espesor de capa
sinterizada (6,7 mm), prácticamente el doble de las arenas “B”
(3 mm) y “C” (2,6 mm).
Figura 11. Esquema de los crisoles según los resultados del ensayo
realizado.
DIScuSIÓN DE RESuLTADOS
El sinterizado es un proceso de consolidación de partículas en
polvo mediante un tratamiento térmico[5]. Las principales variables que influyen en el mecanismo de sinterización son la
composición química y mineralógica del material, el tamaño y
distribución de las partículas, la temperatura, tiempo y presión
aplicada. Para el caso de las arenas en servicio todas estas variables quedan sujetas a las condiciones de proceso de cada colada
y a la presión ferrostática dentro de la cuchara.
A partir de los resultados obtenidos en el ensayo cup test a 1600
C y relacionándolos con el ensayo de simulación y resistencia a la
compresión, se puede inferir que la arena “A”, posiblemente forme en servicio, una capa fundida y sinterizada de mayor espesor
que las arenas “B” y “C”, por otro lado debido a que la resistencia
a la compresión medida fue 10 veces mayor, dicha capa presentaría mayor dificultad para la apertura franca de cuchara.
Una de las razones para la justificación de dicho comportamiento, es que la aparición de fase líquida en el sistema acelera marcadamente el proceso de sinterización, conduciendo a la densificación del material[6, 5]. Por otro lado el tamaño de partícula tiene
una dependencia inversa con la velocidad de sinterizado para una
temperatura y composición química fija. Cuando el tamaño de
partícula es más fino se promueve un sinterizado más rápido y a
menor temperatura[5]. En correspondencia con lo antes mencionado, la arena “A” es la que presentó mayor formación de fase
líquida y porcentaje de finos.
Además la arena “A” presenta un rango de distribución de tamaños más amplio respecto de las arenas “B” y ”C” y el grado de
compactación de la arena está determinado por la distribución de
tamaños de partícula y la presión ferrostática. Una distribución
de partículas más amplia genera mayor densidad de empaquetamiento ya que las partículas más pequeñas se ubican en los espacios que forman las partículas de mayor tamaño, esto promueve
mayor velocidad de sinterizado. Finalmente la temperatura de
proceso determina no solo la velocidad de sinterizado sino también el mecanismo del mismo (densificación o crecimiento de
partícula).
La composición global de las arenas indica que presentan un mecanismo de sinterización en fase líquida (SiO2 mayor a 20 %), sin
embargo resulta interesante pensar que pasa localmente con los
finos. El bajo contenido de cuarzo de los finos de la arena “A”
(6%), podría promover además un mecanismo de sinterización en
fase sólida en las partículas de dicha fracción granulométrica, aumentando probablemente el espesor final de la capa sinterizada
de la arena, hecho que teóricamente no ocurriría con las arenas
“B” y “C” porque el porcentaje de sílice es mayor a 20%.
Respecto a la correlación con la performance de las arenas en
planta, si bien existen muchas variables que influyen sobre la
apertura, en general el índice de apertura espontánea de las cucharas utilizando arena “A” fue menor que con las arenas “B” y
“C”, que por otro lado fue el motivo que dio origen al presente
estudio[9].
cONcLuSIONES
Se llevó a cabo la caracterización granulométrica, química, mecánica y térmica de tres arenas de diferente procedencia, permitiendo evaluar las principales propiedades de estos materiales de
sello de válvula.
A partir de los resultados obtenidos se pudo determinar el efecto
de la composición química y la distribución granulométrica sobre el mecanismo de sinterización y a través de este, estimar las
propiedades de la capa sinterizada en la buza de cuchara. Este
hecho es muy importante debido a que de las características de
dicha capa dependerá el grado de dificultad presente para lograr
la apertura franca.
Los resultados fueron consistentes con los desempeños previos
de cada arena estudiada y permitieron tomar las acciones adecuadas respecto a la especificación y selección del material con vistas
a no perjudicar el índice de apertura espontánea de cuchara en
máquina de colada continua.
REFERENcIAS
Reporte interno PRO 06 008 – Instituto Argentino de Siderurgia, 2006.
[2]
Reporte interno PRO 06 113 – Instituto Argentino de Siderurgia, 2006.
[3]
Reporte interno PRO 07 354 – Instituto Argentino de Siderurgia, 2007.
[4]
Salgado, Medina, Galliano, “Mechanism of no opening and
performance of ladle seal sands”,16 Conferencia de Acería,
IAS 2007.
[5]
The Making, Shaping and Treating of Stee