Proceso De Colado Y Preguntas 4e451q

Proceso de colado

La metalurgia del hierro en fase líquida finaliza cuando mediante los procesos de conformado por colada, moldeo o producción de polvos, se alcanzan las operaciones propias de la metalurgia del hierro en fase sólida. (Solidificación)

¿Qué es el proceso de colado? La colada o vaciado es uno de los procesos más antiguos que se conocen para trabajar los metales, es el proceso que da forma a un objeto al entrar material líquido en una cavidad formada que se llama molde y dejar que se solidifique.

La colada es el proceso de conformado más utilizado para el hierro líquido. Con datos del año 1995, 756 millones de toneladas por año se conforman por colada frente a 100 millones que lo hacen por moldeo. En casi todos los hogares y oficinas hay numerosas objetos hechos por colada o moldeo. El automóvil normal emplea una gran variedad de piezas de diferentes materiales, hechas con diversos procedimientos de colado o vaciado.

Tras la metalurgia secundaria*, el acero pasa a la etapa de solidificación, donde se obtienen generalmente semiproductos de sección constante que serán transformados posteriormente para darles la forma de la pieza final. *Conjunto de procesos y operaciones que tienen por objeto transformar el hierro liquido del convertidor o del horno, sin ningún tipo de ajuste térmico ni de composición, en un liquido calibrado preparado para pasar a la etapa de solidificación.

Los objetivos de la metalurgia secundaria son:

1. ENCAJE PRECISO DE LA COMPOSICION DEL ACERO. 2. EL CONTROL DE GASES: DESGASIFICACIÓN. 3. ALCANZAR BAJOS CONTENIDOS DE AZUFRE. 4. CONSEGUIR ACEROS MÁS LIMPIOS. 5. EL CONTROL DE LA MORFOLOGÍA DE LAS INCLUSIONES.

6. Calibrar la temperatura, de cuyo nivel depende la estructura de solidificación y las propiedades del acero.

Existen diferentes procesos de solidificación: • Colar el acero sobre moldes con la forma de la pieza final que se desea obtener (Moldeo).

• Colada convencional: el acero líquido se cuela sobre lingoteras para su transformación posterior por deformación en caliente mediante otros procesos conformando semiproductos o producto acabados. • Colada continua: el acero líquido se cuela directamente en un molde abierto y fuertemente refrigerado, obteniendo de forma continua el producto solidificado.

COLADA CONVENCIONAL Cuando la colada del acero en el molde se realiza de forma discontinua recibe el nombre de colada convencional o colada en lingotera. La lingotera tiene en la mayoría de los casos forma troncocónica, de sección cuadrada o rectangular y está fabricada en fundición.

El acero se trasvasa de la cuchara al molde a través de una boquilla o buza situada en la parte inferior de la misma. La buza se cierra con un tapón de refractario accionado por un vástago o mediante placas correderas. Existen dos formas de colar en lingotera:

• Colada directa • Colada en sifón

Colada directa En este caso el acero se vierte en la lingotera por la parte superior, situando la cuchara por encima del molde, de forma que la buza quede centrada sobre la boca de éste. Se debe tener especial cuidado con la velocidad de vertido y el centrado de la buza para evitar salpicaduras en las paredes de la lingotera que pueden originar defectos en el lingote.

Si una gota de acero líquido salta fuera del chorro, se solidifica antes que el resto del baño y no suelda con la masa de acero, quedando atrapada en ella como un elemento extraño, con junturas que afectarían a la homogeneidad del conjunto. Esto, en un producto acabado, es un defecto que perjudica las propiedades mecánicas de la pieza final, por lo que debe evitarse en lo posible.

Colada en sifón En la colada en sifón las lingoteras se llenan por el fondo. Se coloca la cuchara sobre un conducto central y vertical del que parten varios canales horizontales que distribuyen el acero liquido a distintos moldes. Este método es recomendable cuando se requiere una mayor calidad de la superficie del lingote, puesto que en este caso no hay riesgo de salpicaduras y se obtiene un lingote muy homogéneo. Se empleo mucho en la colada de aceros especiales.

El inconveniente de la colada en sifón es que requiere temperaturas mas altas que la colada directa para evitar obstrucciones en el llenado, puesto que existe riesgo de bloqueo por solidificación prematura. Si la temperatura no es suficientemente elevada, puede ocurrir que el acero en la lingotera solidifique antes de tiempo y no permita seguir llenando el molde.

PRODUCTOS Y DESLINGOTADO El producto de la colada convencional son lingotes de acero en forma de pirámide. Según la sección de la pirámide, se distinguen: • Tochos: de sección cuadrada, destinados a la fabricación de carriles, perfiles y redondos. • Petacas: de sección rectangular y destinadas a la fabricación de chapa.

El rendimiento de los procesos de colada convencional está entre un 75 % y un 85 %, debido principalmente al acero que se recorta de los lingotes en forma de mazarotas. Una vez solidificado el acero, se procede a su extracción del molde, es decir, deslingotado.

Para los aceros efervescentes y semicalmados, el deslingotado comienza una hora después de finalizar el llenado del molde. Para los aceros calmados hay que esperar alrededor de tres horas, aunque el tiempo exacto en cada caso es función de la composición del acero y del tamaño del lingote.

La operación debe realizarse con cuidado de no marcar la piel de los lingotes, pues se traduce en bajos rendimientos de material. A continuación se trasvasan los lingotes del arrastrador a los vagones, en los que se llevan a los hornos de fosa. Esto se hace inmediatamente después del deslingotado para evitar pérdidas de temperatura que perjudicarían la calidad de los aceros, en especial de los aceros calmados.

Colada continua La idea inicial de colar de forma continua metales líquidos surge durante la primera mitad del siglo XIX. Los primeros proyectos ya incluían moldes refrigerados por agua, refrigeración secundaria, falso lingote, rodillos extractores y una máquina de corte de la línea. En 1933 Junghans desarrolla y patenta su sistema de oscilación del molde, lo que constituye un importante pilar para la aplicación de la colada continua a escala industrial. A partir de 1950 el desarrollo de la colada continua va a marcar una nueva era en el diseño de las nuevas acerías.

Las máquinas de colada continua han ido evolucionando, pasando de las completamente verticales a las actuales, de menor altura, en las que el acero se solidifica con cierto grado de curvatura. Una vez en la zona horizontal de la línea, se endereza el desbaste y se corta a la medida.

Se llama continua porque el acero líquido llega sin interrupción al molde, obteniéndose un desbaste tras otro sin detenerse la línea.

A diferencia de la colada convencional, de este procedimiento se obtienen directamente los desbastes, sin necesidad de pasar de nuevo por un horno de fosa y un tren desbastador.

La colada continua es un proceso de solidificación de metales mediante el cual el fundido se vierte directamente en un molde sin fondo cuya sección transversal tiene la forma geométrica del semiproducto que se desea fabricar.

Los formatos más comunes de la colada continua son:

• Productos planos rectangulares de 150 a 300 mm de espesor (slabs o planchones).

• Productos planos rectangulares de espesor mediano: 80-100 mm (slabs medianos, tecnología Sumitomo o Conroll).

• Productos planos rectangulares de espesores delgados: 40-60 mm (slabs delgados, tecnología Siemag CSP, Mannesmann Demag ISP o Danieli FTSR).

• Productos largos cuadrados—rectangulares (blooms). • Productos largos con sección de hueso de perro (beam blank). • Palanquilla.

Elementos

1. Torre giratoria: Una plataforma giratoria para alojar la cuchara procedente del horno BOF, horno eléctrico o instalaciones de la metalurgia secundaria. 2. Cuchara de acero: Cada torre tiene capacidad para dos cucharas (situadas opuestas una a la otra), cada una de ellas sostenida con dos brazos que la sujetan con firmeza y con un dispositivo de fijación que evita cualquier movimiento durante la colada.

3. Tundish o artesa: recipiente que recibe el acero líquido de la cuchara y lo distribuye por medio de las buzas a las líneas de colada, que generalmente son dos en las máquinas de slabs, tres o cuatro en las de blooms y de seis a ocho en las de palanquilla. 4. Molde: La lingotera o molde de cobre (o de aleaciones de cobre-níquel) que, con la forma del producto final, sirve para solidificar las primeras proporciones de líquido (piel de colada).

5. Refrigeración secundaria: Considerando el molde como la zona de refrigeración primaria, la refrigeración secundaria es la que comienza en cuanto el lingote sale de él. En ese momento, la piel sólida exterior tiene justamente la fuerza necesaria para retener las tensiones combinadas del falso lingote (que se estira constantemente hacia abajo) y la presión ferrostática del interior, aún líquido.

6. Rodillos-guía Cuando el lingote abandona el molde, la piel está solidificada hasta un cierto espesor, existiendo en el corazón del lingote acero aún líquido que somete la piel exterior a una presión ferrostática. Por tanto, a la salida del molde es necesario que la piel soporte la presión, además de mantener la forma dada por el mismo. En las máquinas de colada continua esto se logra mediante un soporte de rodillos que se extiende a mayor o menor longitud.

7. Falso lingote: El falso lingote es una cabeza de arrastre sujeta por su parte delantera a una cadena o bien a una estructura rígida en las máquinas pequeñas. Se emplea para arrancar la colada continua cuando la línea está parada. 8. Oxicorte: Se trata de un sistema de corte del lingote a la salida de la colada continua, para darle la longitud deseada para su posterior laminación, mecanización o toma de muestras.

Es importante señalar que se debe calmar el acero en la metalurgia secundaria antes de ser llevado a la colada continua, puesto que en el caso de los aceros efervescentes la salida masiva de los gases ocluidos provocaría grandes vibraciones en la máquina y perforación del acero. No fue hasta que se desarrollaron suficientemente las técnicas de calmado del acero cuando se hizo posible aplicar la colada continua de forma generalizada. El rendimiento de los procesos de colada continua está en torno al 95%, mucho mayor que el de la colada convencional o en lingotera, ya que en este caso no hay mazarotas que se deban recortar.

Puntos importantes • Hoy en día la colada continua ha desbancado al resto de procesos, representando la casi totalidad del acero colado actualmente.

• El moldeo es un proceso de solidificación en el que, a diferencia de la colada en lingotera o la colada continua, no se obtiene un semiproducto, sino el producto final.

• El rendimiento de los procesos de colada convencional está entre un 75 % y un 85 %

• El rendimiento de los procesos de colada continua está en torno al 95%

Preguntas

• ¿Qué es el proceso de colado? es el proceso que da forma a un objeto al entrar material líquido en un molde y dejar que solidifique.

• Menciona los tipos de colado y sus rendimientos: Colada convencional, rendimiento de 75 a 85%, Colada continua, rendimiento de 95%

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¿Cual es la diferencia entre colado y moldeo? En la colada se obtiene un semiproducto y en el moldeo el producto final.

• Menciona el inconveniente de la colada convencional en sifón: Requiere elevadas temperaturas, ya que el acero puede solidificar y obstruir el canal del molde.

• Menciona 4 partes de la maquina de colada continua: Torre giratoria, cuchara, artesa, molde, refrigeración secundaria, rodillos, falso lingote, oxicorte.