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IL- ESTUDIO DE REFRACTARIOS USADOS EN LA LINEA DE ESCORIAS DE UNA CUCHARA ASEA-SKF J.M. SANTAMARÍA Procer sa RESUMEN En el trabajo presentado anteriormente se pasó revisión a una serie de sistemas de desgasificación a vacío mostrando sus características de funcionamiento y las formas de revestirlos con materiales re- fractarios. En esta segunda parte se va a estudiar un posible mecanismo de ataque de refractarios usa- dos en la línea de escorias en una cuchara ASEA-SKF. SUMMARY In the paper presented previously, a review was made of a series of vacuum degasifícation systems showing their working characteristics and the methods of lining them with refractories. In this second part, a study is to be made of a possible mechanism of attack of refractories used in the slag line of a ASEA - SKF ladle. RESUME Dan le travaü présente avant, on fit une révision à une série de systèmes de dègazifîcation au vide, en montrant leurs caractéristiques de fonctionnement et les façons de revêtement avec des matériels réfractaires. Dans cette deuxième partie, on va faire l'étude d'un possible mécanisme d'attaque des ré- fractaires utilisés dans la ligue de scories dans une cuiUère ASEA-SKF. ZUSAMMENFASSUNG In einer früheren Arbeit wurde eine Reihe von Vakuum-Entgasungssystemen vorgestellt xmd ihre Wirkungsweise und Modalitäten der Auskleidung mit feuerfesten Stoffen näher erläutert. Der vorlie- gende Aufsatz befasst sich mit den möglichen Angriffsmechanismen abgenutzter feuerfester Materia- lien im Schlackenstand einer ASEA-SKF-Giesspfanne. 1.- INTRODUCCIÓN De entre los sistemas descritos en la parte primera los que se utilizan en España son: B-V y su variante VOD y el ASEA-SKF. Salvo algunas diferencias, el refractario en estas dos instalaciones está sujeto a condiciones de trabajo muy similares, quizás en el ASEA-SKF las condiciones son más severas debido a un mayor movimiento del caldo. Debido a ésto se decidió realizar un estudio sobre el refractario del ASEA-SKF esnerando que las conclusiones que se sacaran para este sistema pudieran ser ampliables al B-V/VOD. 2.- INSTALACIÓN DONDE SE HAN REALIZADO LOS ENSAYOS. La cuchara de desgasificación a vacio utilizada es una ASEA-SKF de 35 Tms., la cual está provista de un tapón poroso de inyección de Ar que junto a la bobina de induc- ción permite agitar mejor el baño. Esta cuchara se utiliza para fabricar tanto aceros norma- les como inoxidables. Se va a describir brevemente la marcha que se sigue en la acería porque el conocer el proceso va a permitir sacar con- clusiones sobre los resultados obtenidos. En la fabricación de aceros normales se procede de acuerdo con las siguientes etapas: — Se carga la cuchara con la chatarra fundida procedente del homo eléctrico (H.E.) — Se lleva la cuchara a la estación de calentamiento con la bobina funcionando. Se toma la temperatura y se deci- de sobre la conveniencia de calentar el baño. — Se desoxida el baño y la escoria (que haya pasado del H. E.) con adiciones de silicio y aluminio en polvo e inme- diatamente a continuación se añade CaO para formar una escoria desulfurante. — Se añaden las aleaciones para acercarnos a la especifica- ción. — Se baja la campana de vacío y se baja la presión a 5 Tor. haciendo funcionar a bobina e inyectando Ar por la sole- ra. — Finalmente se hace el ajuste último de aleaciones. En la fabricación de aceros inoxidables la marcha es la si- guiente: — Una vez cargada la cuchara se baja la campana la cual lle- va un orificio para introducir la lanza de O2. Se sopla O2 a la vez que se inyecta Ar durante 45 minutos aproxima- damente. — Se añade una carga reductora a continuación para recu- perar el Cr que ha pasado a la escoria, que suele ser poca cantidad por las características del proceso y se desesco- ria. — Se añade una mezcla desulfurante junto con CaO y se ha- ce el vacío hasta alcanzar la presión de 5 Tor. e insuflan- do Ar. BOL.SOC.ESP.CERAM.VIDR.VOL.20 - NUM.5 303
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IL- ESTUDIO DE REFRACTARIOS USADOS EN LA LINEA DE ESCORIAS DE UNA CUCHARA ASEA-SKF

J.M. SANTAMARÍA Procer sa

RESUMEN En el trabajo presentado anteriormente se pasó revisión a una serie de sistemas de desgasificación a

vacío mostrando sus características de funcionamiento y las formas de revestirlos con materiales re­fractarios. En esta segunda parte se va a estudiar un posible mecanismo de ataque de refractarios usa­dos en la línea de escorias en una cuchara ASEA-SKF.

SUMMARY In the paper presented previously, a review was made of a series of vacuum degasifícation systems

showing their working characteristics and the methods of lining them with refractories. In this second part, a study is to be made of a possible mechanism of attack of refractories used in the slag line of a ASEA - SKF ladle.

RESUME Dan le travaü présente avant, on fit une révision à une série de systèmes de dègazifîcation au vide,

en montrant leurs caractéristiques de fonctionnement et les façons de revêtement avec des matériels réfractaires. Dans cette deuxième partie, on va faire l'étude d'un possible mécanisme d'attaque des ré-fractaires utilisés dans la ligue de scories dans une cuiUère ASEA-SKF.

ZUSAMMENFASSUNG In einer früheren Arbeit wurde eine Reihe von Vakuum-Entgasungssystemen vorgestellt xmd ihre

Wirkungsweise und Modalitäten der Auskleidung mit feuerfesten Stoffen näher erläutert. Der vorlie­gende Aufsatz befasst sich mit den möglichen Angriffsmechanismen abgenutzter feuerfester Materia­lien im Schlackenstand einer ASEA-SKF-Giesspfanne.

1. - INTRODUCCIÓN De entre los sistemas descritos en la parte primera los

que se utilizan en España son: B-V y su variante VOD y el ASEA-SKF. Salvo algunas diferencias, el refractario en estas dos instalaciones está sujeto a condiciones de trabajo muy similares, quizás en el ASEA-SKF las condiciones son más severas debido a un mayor movimiento del caldo. Debido a ésto se decidió realizar un estudio sobre el refractario del ASEA-SKF esnerando que las conclusiones que se sacaran para este sistema pudieran ser ampliables al B-V/VOD.

2 . - INSTALACIÓN DONDE SE HAN REALIZADO LOS ENSAYOS.

La cuchara de desgasificación a vacio utilizada es una ASEA-SKF de 35 Tms., la cual está provista de un tapón poroso de inyección de Ar que junto a la bobina de induc­ción permite agitar mejor el baño.

Esta cuchara se utiliza para fabricar tanto aceros norma­les como inoxidables.

Se va a describir brevemente la marcha que se sigue en la acería porque el conocer el proceso va a permitir sacar con­clusiones sobre los resultados obtenidos.

En la fabricación de aceros normales se procede de acuerdo con las siguientes etapas: — Se carga la cuchara con la chatarra fundida procedente

del homo eléctrico (H.E.)

— Se lleva la cuchara a la estación de calentamiento con la bobina funcionando. Se toma la temperatura y se deci­de sobre la conveniencia de calentar el baño.

— Se desoxida el baño y la escoria (que haya pasado del H. E.) con adiciones de silicio y aluminio en polvo e inme­diatamente a continuación se añade CaO para formar una escoria desulfurante.

— Se añaden las aleaciones para acercarnos a la especifica­ción.

— Se baja la campana de vacío y se baja la presión a 5 Tor. haciendo funcionar a bobina e inyectando Ar por la sole­ra.

— Finalmente se hace el ajuste último de aleaciones.

En la fabricación de aceros inoxidables la marcha es la si­guiente: — Una vez cargada la cuchara se baja la campana la cual lle­

va un orificio para introducir la lanza de O2. Se sopla O2 a la vez que se inyecta Ar durante 45 minutos aproxima­damente.

— Se añade una carga reductora a continuación para recu­perar el Cr que ha pasado a la escoria, que suele ser poca cantidad por las características del proceso y se desesco­ria.

— Se añade una mezcla desulfurante junto con CaO y se ha­ce el vacío hasta alcanzar la presión de 5 Tor. e insuflan­do Ar.

BOL.SOC.ESP.CERAM.VIDR.VOL.20 - NUM.5 303

3 . - DISEÑO DEL REVESTIMIENTO

Debido a las características del proceso como son: eleva­das temperaturas de trabajo, abrasión de tipo mecánico ori­ginada por el movimiento del acero en la cuchara, tipos de escorias, cambios de temperatura, etc., se pensó en un reves­timiento como el representado en la fíg. 1 a), el cual consis­te en:

A) Revestimiento de Trabajo.

— Solera: Dos hiladas de material de 85^/o de AI2O3 quí­micamente aglomerado de 150 mm. de espesor cada una.

— Paredes: Magnesio—Cromo (spinel-bonded) excepto en las hiladas superiores que es material de 85^/o AI2O3 químicamente aglomerado, siendo el espesor de 155 mm. menos en la línea de escorias que es de 230 mm.

B) Revestimiento de Seguridad.

— Solera: Por debajo de las hiladas de 85^/o AI2O3 van colocadas dos capas de amianto de 10 mm. de espesor cada una. Las dos capas van cortadas en sectores circula­res separados unos centímetros entre sí y se colocan una encima de la otra tapando las juntas de la capa inferior.

— Paredes: Detrás de la cara de trabajo va colocado polvo de magnesita en unos 10 mm. de espesor con la misión de que asiente bien la cara de trabajo, y de absorber la dilatación dehrnaterial y evitar tensiones peligrosas. A continuación se coloca una capa de ladrillos de magnesi­ta de 92^/0 MgO con un espesor de 65 mm. y contra la chapa una capa de amianto de 10 mm. de espesor. Esta capa va cortada en paneles los cuales se colocan separa­dos entre sí unos centímetros y se hace coincidir esta operaciones con las de la solera.

85%Al203

85%Al203

Mag. Cro.

(DIRECT.-BONDED)

8 5 % A l 2 0 3

20 mm. DEAMIAfyrrO

10 mm. AMIANTO

65 mm MAGNESITA

IOmm.POLVO MAGNESITA

Fig. la

Esta colocación tan especial del amianto tiene como mi­sión el permitir durante el secado la eliminación de la hume­dad del revestimiento ya que al ser una cuchara que debe ser estanca no puede tener las perforaciones normales que cualquier cuchara tiene. De esta forma la humedad puede salir por la parte superior de la cuchara.

Puesta en funcionamiento la cuchara con este revesti­miento, se observó un desgaste mucho más acusado en la so­lera que en las paredes, por lo que se modificó la calidad del material de la solera, cambiándolo por Magnesio-Cromo (spinel-bonded) fig. 1 b).

Con este nuevo revestimiento la vida de la cuchara es de 18 coladas mientras que la línea de escorias se desgasta a las 8 - 1 0 coladas utilizando 3 niveles de escoria. Esto origina que a mitad de campaña sea necesario hacer una reparación intermedia de la línea de escorias, utilizándose para ello for­matos de menor espesor.

Por lo tanto el problema que existe actualmente en esta cuchara es la duración de la línea de escorias.

Mag. Crg (DIRECT-BONDED)

10 mm. AMIANTO

65 mm. MAGNESITA

10 mm. POLVO MAGNESITA

20mm. DE AMIANTO

Fig. 1 b

Observando el proceso vemos que la línea de escorias es­tá sujeta a ataques químicos ya solicitaciones de tipo mecá­nico a causa de la agitación del baño originada por la insu-flacción de Argón y por el efecto de la bobina.

Este movimiento da lugar a un mayor ataque de tipo químico ya que la interfase de reacción escoria-refractario es continuamente renovada.

Para intentar dilucidar cual es el mecanismo que produce este fuerte desgaste de la línea de escorias se ha empezado por estudiar el ataque químico que se produce sobre el ma­terial. Para ello se han tomado 3 muestras de materiales de tres revestimientos diferentes utiHzados en la línea de esco­rias.

4 . - CARACTERÍSTICAS DE LOS REFRACTARIOS UTILIZADOS.

Las tres muestras tomadas correspondían a 3 tipos de re­fractarios de Magnesio-Cromo (spinel-bonded) cuyas carac­terísticas físicas y químicas vienen dadas en la tabla 1. Es­tos materiales están constituidos por Magnesiowustita (MgO FeO), soluciones sólidas de espinela y siHcatos cuya compo­sición y proporción variará según el contenido en MgO y la relación CaO/Si02.

TABLA -1 : Características de los materiales utilizados

M-1 M-2 M-3 Análisis Químico SÍO2 1,18 1,48 1,30 CaO 0,88 0,81 1,28 AI2O3 9,91 7,96 6,75 Fe203 13,9 13,6 4,35 Cr203 22,95 20,94 7,31 MgO . 50,95 54,92 78,24

Propiedades Físicas D.Apar. gr/cc . . . 3,17 3,29 3,> Por.Apar.(%) . . 16,4 13,7 16,6

La proporción y composición de los silicatos en los tres refractarios se puede estimar corresDondía á:

M-1 2,5^/0 Monticellita (C M SQQ) 0 , 4 % Forsterita (M2S)*

En realidad es una solución sóHda de Forsterita en Mon-ticelHta.

M-2 2 , 1 % MonticeUita (C M S^Q)* 1,4% Forsterita (M28^3)*

Igualmente se trata de soluciones sólidas de C M S y MoS.

304

Nota: M2S=2MgO.Si02 CMS=CaOMgO.Si02 C3MS2 =3CaO.Mg0.2Si02

M-3 - 2^/0 Monticellita (C M S)* - l,4%Merwinita(C3MS2)*

La muestra M-1 correspondía a un revestimiento con so­lera de alta alúmina y las muestras M-2 y M-3 con solera de Magnesio-Cromo (spinel-bonded).

5 . - RESULTADOS EXPERIMENTALES Y DISCUSIÓN

5.1. PERFILES QUÍMICOS DE ATAQUE. Se pudo apreciar que sobre la cara de trabajo dichas

muestras presentan diferentes espesores de escoria pegada, variando su aspecto de una a otra muestra. Ver fíg. 2.

Así la escoria de la muestra M-2 es ligeramente vitrea y estaba fuertemente pegada al refractario mientras que las de

las muestras M-1 y M-3 no presentan brillo vitreo y no for­man un cuerpo muy compacto con el refractario.

Los análisis químicos realizados sobre estas escorias se presentan en la tabla 2, donde se ouede anreciar nue las es­corias M-1 y M-3 tienen una composición química muy pa­recida con índices de basicidad de 3,13 y 3,24 respectiva­mente, mientras que la M-2 presenta un índice de basicidad de 2 y elevados contenidos de MgO, Cr203, AI2O3 y Fe2 O3 fundamentalmente MgO y Cr203. Esto parece indicar que esta zona exterior de la muestra M-2 puede ser en reali­dad la interfase de reacción entre la escoria y el refractario y que la escoria propiamente dicha se ha desprendido antes de la toma de muestra.

. Para el estudio de la profundidad y mecanismo de ataque se han realizado cortes de 5 mm. de espesor, mediante una sierra de discos de diamante embutido en cobre, a lo largo de cada muestra con objeto de establecer mediante análisis químicos la variación de las concentraciones de los diversos óxidos. Al mismo tiempo en cada sección se ha determina­do su densidad y porosidad. Los resultados obtenidos se ex­ponen en las fígs. 2, 3 y 4.

Fig. 2.: Corte Longitudinal de los 3 refractarios estudiados.

TABLA-2: Escorias pegadas a ios refractarios

SÍO2 AI2O3 Fe203 CaO MgO Cr203 CaO/Si02

M-1 10,94 17,74 3,4 34,27 9,8 2,26 3,13

M-2 8,36 20,11 6,3 17,23 41,- 6,6 2,-

M-3 10,8 17,6 0,7 35,05 10,- 1,- 3,24

A la vista de dichos resultados se puede apreciar que los tres perfiles químicos tienen una forma muy parecida.Así el contenido en CaO va disminuyendo desde la cara de trabajo, mientras que la SÍO2 aumenta hasta un determinado valor para luego disminuir. Las máximas concentraciones de SÍO2 se encuentran a las siguientes distancias de la cara de traba­jo:

- M-1: 12,5 mm. - M-2: 17,5 mm. - M-3: 17,5 mm.

Esta elevada concentración de SÍO2 'en el interior del re­fractario puede ser debida al siguiente mecanismo:

La escoria que reacciona con el refractario, fundamental­mente con su matriz, produce en dicha reacción un silicato calcico magnésico líquido a las temperaturas del proceso. Dicho líquido por efecto del gradiente térmico que existe en el refractario, migra hacia la cara fría. Al ir penetrando hacia el interior el líquido va haciéndose más rico en SÍO2

ya que los silicatos más básicos (alta relación CaO/Si02)van soUdificando de la fase líquida al ir alcanzando sus isoter­mas de saturación. Por lo tanto el frente de avance de la fa­se líquida va adquiriendo la composición correspondiente a la M on tice Hita que es la fase que soHdifícará al alcanzar la isoterma de 1490^C.

Calculando las composiciones mineralógicas y en la pro­porción en la que se encuentran los sihcatos donde se pro­duce la máxima concentración de SÍO2 tenemos:

- M-1 - 8 , 8 % CM S - 2,6%C3MS2

- M-2 7,5%CMSgs 4 , -%M2Sss

M-3 9 , 8 % C M S 5 s

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I'O 15 20 25 30 35 mm. A LA CARA DE TRABAJO

Fig. 3-PERFILES QUÍMICO, DE DENSIDAD Y POROSIDAD EN EL REFRACTARIO M.l

Cao 10 15

mm. A LA CARA DE TRABAJO

10 15 20 25 30 35 mm. A LA CARA DE TRABAJO

Fig.4-PERFILES QUÍMICO, DE DENSIDAD Y POROSIDAD EN EL REFRACTARIO M.2

Así pues se observa que la composición de la fase silicato en esta zona en las muestras M-1 y M-3 es prácticamente la correspondiente a la Monticellita mientras que la de la M-2 es una mezcla de Monticellita-Fosterita.

Por otro lado se ha calculado teóricamente y sin tener en cuenta las soluciones sólidas, la evolución de las fases silica­to a lo largo de las tres muestras, teniendo en cuenta los re­sultados analíticos a diferentes profundidades expuestos en las figs., 2, 3 y 4. Los resultados se exponen en la siguiente tabla 3.

Se puede ver que en las muestras M-1 y M-3 la evolución de los silicatos en el interior del refractario es de mayor a menor basicidad. Pero en la muestra M-2 se puede ver un comportamiento muy diferente: al principio la basicidad de los silicatos va disminuyendo, luego aumenta y por fin dis­minuye. Una posible explicación de este proceso tan extra­ño que sucede en la muestra M-2 es que el material ha esta­do sujeto a escorias muy altas en SÍO2 en los primeros mo­mentos de la colada lo cual ha producido una fuerte impreg­nación de un fundido de alto contenido en SÍO2. A conti­nuación en el proceso metalúrgico las escorias han sido bási­cas y estas han atacado al refractario produciéndose una mi­

gración muy parecida a la que ocurre en los refractarios M-1 y M-3, pero por el efecto del primer ataque el perfil quími­co se ha distorsionado.

Estas escorias muy altas en SÍO2 se pueden producir en los primeros momentos de estancia del caldo en la cuchara^ al desoxidar el baño con silicio y aluminio. Así que si el proceso que sucede es el que se ha supuesto sería muy nor­mal encontrar también niveles de AI2O3 más altos que los normales. Observando los perfiles químicos se puede ver que el contenido en AI2O3 en la muestra M-2 es superior al del refractario original. Por lo tanto parece lógico pensar que esta escoria ha estado actuando más tiempo del normal sobre el refractario. Además si tenemos en cuenta que la presencia de alúmina en esta escoria produce una disminu­ción en la temperatura de líquidos y que rebaja el ángulo de contacto escoria-refractario y como la profundidad a la que penetra un líquido por capilaridad en el interior de un re­fractario a una temperatura dada es proporcional a

[- • COS. e 1 1/2

306

siendo 3 = la tensión superficial. e = ángulo de contacto escoria-refractario. Tí = viscosidad del líquido.

M I C.S

O - 5 m/m 5-10

10-15 15-20 20-25 25-30 30-35

M-2

O - 5 m/m 5-10 10-15 15-20 20-25 25-30 30-35 35-40

M-3 O - 5 m/m 5-10

10-15 15-20 20-25 25-30 30-35 35-40 40-45 45-50

Por lo tanto si se rebaja la viscosidad del líquido y/o se disminuye el ángulo de contacto la penetración de la fase si­licato será en mayor profundidad. Esta puede ser la razón de una rápida impregnación de este tipo de escorias.

En los perfiles de densidad y porosidad se encuentra así mismo una diferencia en el comportamiento en las muestras M-1 y M-3 y en la M-2. En esta última la densificación va disminuyendo gradualmente hacia la cara fría, mientras que en las muestras M-1 y M-3 la densificación disminuye de una forma constante hasta una distancia determinada aprox. 25 mm; a partir de esta distancia se produce un cam­bio brusco de pendiente.

Por lo tanto hay que tener en cuenta que modificaciones involuntarias en el proceso metalúrgico pueden afectar grandemente a la duración del revestimiento.

5.2. DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS De los perfiles de ataque químico vemos que se produ­

cen una fuerte penetración de los productos de reacción es­coria-refractario. Al enfriarse la cuchara se produce la crista­lización de estos silicatos líquidos originándose tensiones más o menos fuertes por el incremento de volumen que se produce en el paso del líquido a sóHdo. Esto hace que el re­fractario se debilite por aparición de microfisuras haciéndo­lo muy poco resistente a acciones mecánicas.

Por lo tanto un factor que parece ser controla la veloci­dad de desgaste del material es la profundidad de penetra­ción de estos silicatos y de su cantidad. Esto es función: del

TABLA • 3

C3MS2 CMS MjS C/S

-- - -- 3,44 2,6 - - 1,07 2,6 8,8 - 1,11 3,1 5,- - 1,19 - 3,7 0,28 0,92 " 2,5 0,43 0,84

C3MS2 CMS M2S C/S

6fi - - 1,59 " 8,7 0,4 0,95 - 7,4 2,8 0,70 - 7,5 4,- 0,63 - 6,3 - 1,07 - 5,2 - 1,08 - 3,7 0,5 0,86 -- 2,1 1,3 0,58

C3MS2 CMS M2S C/S

-- -- -- 3,41 2,-1,11 2,3 7,7 -

3,41 2,-1,11

" 9,8 - 1,-3,4 3,2 - 1,24 4,3 0,2 - 1,48 1,4 2,- -- 1,2

gradiente térmico existente en el refractario ya que condi­ciona la posición de la isoterma de los 1490^C, de la porosi­dad y tipo de porosidad y del grado de direct-bonded del material.

Si nos fijamos en los revestimientos de las figs. 1 a) y 1 b) tenemos que detrás del revestimiento de seguridad lleva una capa de amianto la cual actúa como aislante. Si elimina­mos este aislamiento desplazamos la isoterma de los 1490^ C hacia la cara caliente con lo que reducimos la banda de penetración de estos siHcatos.

Al aumentar el grado de uniones directas en el refracta­rio ya sean (periclasa-periclasa), (periclasa-espinela prima­ria), (periclasa-espinela secundaria), retardamos la penetra­ción de estos siHcatos a través de la matriz.

Uno de los ensayos que nos da una idea de la calidad del direct-bonded a alta temperatura es el valor del módulo de rotura en caliente.

Hay que hacer notar que frente a escorias de tan elevada basicidad es más estable el direct-bonded que el espinel-bon-ded ya que los componentes de la cromita reaccionan con estas escorias, produciendo compuestos de bajo punto de fusión. Por lo tanto parecería obvio utilizar un material a base de magnesita de elevada pureza, pero este tipo de cu­charas tienen problemas de choques térmicos que los mate­riales de magnesita no son capaces de aguantarlos y se fisu-ran.

Esta menor estabilidad de las espinelas frente a este tipo de escorias se puede observar en el perfil químico del re­fractario M-1 en el que existe una disolución y eliminación de Cr203 en la cara de trabajo.

Por lo tanto las características que se deben de buscar en un material para la línea de escorias son:

— Resistencia a cambios de temperatura. — Baja porosidad y baja permeabiHdad, lo cual nos da una

idea del tipo de porosidad del material si es de poros in-terconectados ó no.

— Un direct-bonded y espinel-bonded en el refractario lo más estable posible a elevadas temperaturas para asegu­rarnos un mínimo de contactos sólido-sólido en impure­zas en el refractario y de la temperatura de cocción y el enlace de espinela secundaria lo es del tipo y cantidad de cromita y así mismo de la temperatura de cocción.

— El contenido en espinela del refractario no debe ser ele­vado por otra parte ya que esta fase como se ha visto es la menos estable frente a escorias de alta basicidad.

— Otro factor importante es la composición de la fase sili­cato en el refractario. Sobre este punto existen dudas so­bre si es preferible una relación CaO/Si02 próxima a 1,5 ó del orden de 0,5. Siendo la fase siUcato en la primera de tipo Merwinita y en la segunda una solución sólida de Monticellita en Forsterita. Sobre este punto se están haciendo estudios cuyos resul­tados se publicarán próximamente.

Estos son los medios que el refractarista puede poner a punto para mejorar la vida de la línea de escorias, pero hay otros muchos que dependen del acerista que muchas veces con pequeños controles en las composiciones de las escorias pueden conseguir resultados insospechados.

Así como se puede ver en la fíg. 5 a) tenemos la capaci­dad de disolución de MgO del refractario por escorias de di­ferente basicidad y varía desde 22 a lO^/o. Si se sustituye parte de la cal de la escoria por dolomía, se puede ver en la fíg. 5 b) que la capacidad de disolución de MgO disminuye grandemente. Esta modificación en la composición de la es­coria se lleva realizando desde hace años en convertidores LD consiguiéndose grandes mejoras en el número de coladas

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p

(%)

15 20 2'5 3b 35 40 mm. A LA CARA DE TRABAJO

16-

12-

8- r f — ' * — 4-

0-D

(gr/cc) 3,4-

3,2-

3,0-

2,8 — 1 — 1 — 1 — \ — 1 — 1 0 5 10 15 20 25

mm. A LA CARA DE TRABAJO 30

Fig. 5-PERFILES QUÍMICO, DE DENSIDAD Y POROSIDAD EN EL REFRACTARIO M.3

l.'l 1:3 CaO/SI02

a) Solubilidad de MgO en escorias basadas en CaO

30f

20 f

Z)

a o

lOf-

1:1 1:3 CaO+MgO/Si02

b)Solubilidad del MgO en escorias basadas en Dolomía

Fig. 6-SOLUBILIDAD DEL MgO EN ESCORIAS EN FUNCIÓN DE SU RELACIÓN CaO/SiO? A I600°C (SEGUN LANKIN)

por revestimiento. Mr. Lakin hace referencia en una comu­nicación presentada en Aachen en 1977 alas mejoras obte­nidas en la vida de revestimientos utilizados en procesos VAD reemplazando parte de la cal por dolomía.

Otro de los problemas que pueden existir y que es solu­cionaba desde el punto de vista metalúrgico es la velocidad de paso de la CaO a la escoria, ya que controla el tiempo que está actuando sobre el refractario escorias de baja basi-cidad.

Esto se ha logrado sustituyendo parte ó todo el F2Ca, que es un compuesto que acelera esta velocidad pero que produce una escoria muy agresiva, por alúmina. La AI2O3 que queda en la escoria también la hace muy agresiva, pero si ésta tiene un cierto nivel de MgO se consigue eliminar el ataque sobre refractarios de base magnesita.

Un factor importante si se desea alargar la vida del re­fractario es el de proporcionar a la cuchara un buen sistema de precalentamiento para evitar caldas por spalling ó slab­bing de la superficie del refractario al llenar la cuchara. Un

precalentamiento a lOOO^C es suficiente pero hay que tener en cuenta que una vez alcanzada esta temperatura en la cara de trabajo se debe seguir calentando la cuchara para que la parte interna del revestimiento se caliente. Este precalenta­miento es importante también ya que permite que se cie­rren las juntas del revestimiento antes de llenar la cuchara.

Otro punto importante es el del formato de las piezas utilizadas en la línea de escorias pues se ha podido compro­bar que el ataque por las juntas es muy importante en este tipo de cucharas. Esto se debe al movimiento ascendente y descendente que tiene el caldo a causa de la bobina, el cual origina un efecto de lavado sobre las juntas verticales. Debi­do a esta causa se modificó el formato de la línea de esco­rias que era de: 250 x 230 x 73/58 por los siguientes: 233 x 117/91 X 75 y 233 y 117/94 x 75.

6.- CONCLUSIONES Después de esta discusión sobre los resultados parece cla­

ro exponer que:

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El control metalúrgico del proceso puede decidir el buen ó mal resultado de un revestimiento. Las escorias que se manejan en este acería son de muy alta basicidad y ha­bría que preguntarse si son necesarios estos niveles de ba­sicidad para el proceso. Dentro de las condiciones de trabajo de esta cuchara el refractario que cubrirá las necesidades de funcionamien­to es un Magnesio-Cromo spinel-bonded con un elevado M.O.R. a ISOO^C y baja porosidad y con un contenido en MgO del 60^/o. Se están realizando ensayos en esta acería con refractarios de Magnesio-Cromo fabricados a partir de granos de mezclas de magnesita y cromitas pu­ras prereaccionadas. Los resultados pueden ser esperan-zadores pero todavía no se han confirmado. El gradiente térmico en la línea de escorias es un punto fundamental para una buena duración del refractario co­mo se puede desprender del estudio. Así un sistema de enfriamiento exterior de la carcasa aumentará el gradien­te térmico, de esta forma se rebaja la profundidad de pe­netración de los productos de reacción. Por lo tanto^ cualquier sistema de aislamiento de la línea de escorias disminuirá la vida del refractario. / Un buen sistema de precalentamiento es fundamental pa­ra la vida del refractario, permitiendo además que las cu­charas nuevas entren en servicio sin rastros de humedad.

AGRADECIMIENTO Deseo agradecer a la S.A. Echevarría y al Doctor Aza del Instituto de Cerámica y Vidrio las ayudas prestadas para la elaboración de este trabajo.

BIBLIOGRAFÍA Esta bibliografía corresponde a los trabajos I y II.

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