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J.J. J. K;. J. - rlmm.org Art-86V6N1-p81.pdf · LatinAmerican Journal 01 Metallurgy and Materials,...

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Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales, Vol. 6. Nos. 1 & 2 (1986) TOPICOS/TOPICS .1. Los sensores electro químicos permiten rápidos análisis de elementos en soluciones metálicas a temperaturas elevadas. Las aplicaciones posi- bles se extienden al análisis de oxígeno, hidró- geno, sodio, litio, fósforo y carbono'. Sensores de oxígeno han sido utilizados para medir la actividad del oxígeno en la mata y en la escoria de un horno flash-smelting para cobre. El sen- sor consiste en un electrodo de referencia Fe, FeO y un electrolito sólido Zr0 2 + MgO, la celda galvánica que se forma es: Fe, FeO/Zr0 2 + MgO/O (en mata o en escoria) Los sensores pueden tener incorporada una ter- mocupla Pt-13Rh-Pt para lectura simultánea de temperatura='. Los sensores electroquímicos han sido usados en estudios de cinética de reac- ciones escoria/metal; esto ha sido posible de- bido a que la reacción de transferencia de carga es rápida, lo que hace que siempre prevalezca equilibrio local en la interfase'. (1. Fray D. J. Use of electrolites in the analysis of molten metals. In: Extraction Metallurgy'81 held in London from 21 to 23 September 1981. The IMM. pp. 321-330. 2. Kemori N., Shibata Y. and Fukushima K. J.J. ofMetals. May 1985: 37,5 pp. pp. 24-29. 3. Kemori N., Shibata y. and Tomono M.Met. Trans. B. March 1986:17B. pp. 111-117. 4. Gota K;. S. A review of the electrolitic proper- ties of metallurgical slags. In: Second Interna- tional Symposium on Metallurgical Slags and Fluxes held in Nevada, November 11-14,1984. TMS-AIME. pp. 839-859). 2. La técnica levitación y fusión ha dejado de ser una técnica eminentemente de laboratorio para estudios físico-químicos y emética usando pe- queñas masas de metal, generalmente 19. Esto ha sido posible por el progreso en el diseño de generadores de alta frecuencia. En años recien- tes se han fabricado cantidades apreciables de aleaciones de alta pureza usando el proceso de levitación'. Más recientemente se ha desarro- llado un nuevo proceso: The General Electric Levitation Casting (GELEC) Process. Es un proceso de colada continua de bajo costo. Se obtiene excelente homogeneidad, estructura de grano, ausencia de imperfecciones o inclusiones en la superficie del metal y una más larga vida de operación de las partes en contacto con el metal fundido''. (1. Langeron J. P. and Bigot J. Preparation of perfectly controlled alloys by levitation melting. In: Proceedings of Sixth International Vacuum Metallurgy Conference on Special Melting, held in San Diego, Califor- nia, 23-27 Apri11979. pp. 443-449. 2. MurtyY. V. and Faunce J. P. J. of Metals. Dec. 1984: 1,7. .pp.48-51). 3. SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometer) y LIMA (Laser Induced Mass Analiser) pueden ser usados para análisis de películas delgadas, de pocos micrones de espesor, para obtenerper- files en profundidad de varios elementos simul- táneamente. LIMA es una técnica relativa- mente reciente que emplea láser y un "time-of- flight" espectrómetro de masa. Las áreas de muestra pueden ser de pocos micrones y la pro- fundidad de cerca de un micrón como mínimo en metales, aislantes y semiconductores. Un es- pectro de masa completo se obtiene con un solo pulso de láser en 100 us. (Dingle T., Griffiths B. W. and RuckmanJ. C. Vacuum. 1981: 31 (10-12). pp. 571-577). 4. La tecnología de fusión por plasma está, en forma creciente, siendo considerada para apli- caciones comerciales en las industrias ferrosa y no-ferrosa. Comparando con los hornos eléctri- cos los mayores costos cuando se utiliza plasma son los de gas, energía y el quemador de plasma mismo. Considerando rendimiento y calidad de producto la fusión por plasma es más ventajosa que el horno de arco'. Los recubrimientos apli- cados utilizando plasma se extiende al rociado de metales, cerámicas, plásticos y combinacio- nes de ellos. El recubrimiento mediante plasma spray no afecta al sustrato metalúrgicamente, la temperatura de sustratos ferrosos aumenta a 200-250 °F y de no-ferrosos a 150-175 °F durante el rociado, y la contaminación química es mí- nima" .. (1. Murty Y. V. and Faunce J. P. J. o) Metals. Dec. 1984: 1,7. pp. 48-51. 2. Sangam M. and Nikitich J. J. of Metals. Sept. 1985: 2,9. pp, 55-60). 5. La obtención de metales por electrólisis de sales fundidas comprende una parte importante de la industria electrolítica. Los siguientes metales se producen por esta vía (comercialmente); Al, Mg, Li, N a, Ca, Tay K. Los metales Sb, V y Nb entre otros son producidos a escalas piloto y laboratorio. La producción de aluminio por electrólisis de sales fundidas de alumina en crio- llita (el proceso Hall-Héroult) es la aplicación más importante y la industria electrolítica de mayor envergadura. (Minh N. Q. J. of Metals. Jan. 1985: 2,1. pp. 28-33). 6. La transmisión de potencia del arco a la chatarra (en hornos de arco eléctrico) de- pende principalmente de la morfología y carac- terística físicas de la chatarra alimentada al horno. La tendencia actual está dirigida a usar chatarra "preparada" a tamaños convenientes y compresión de la chatarra liviana directa- mente en la cesta. Adicionalmente puede reali- zarse clasificación de la chatarra mediante análisis espectro gráfico. Se puede optimizar la carga de chatarra mediante un modelo resuelto por computación. (Portanova V. J. of Metals. Dec. 1984: 1.7. pp. 37-38) . 7. Frecuentemente se ha usado agua como un aná- logo de metal fundido en modelación física de procesos metalúrgicos. Sin embargo; en muchos casos es necesario usar metal líquido, por ~jem- 81
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Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales, Vol. 6. Nos. 1 & 2 (1986)

TOPICOS/TOPICS

. 1. Los sensores electro químicos permiten rápidosanálisis de elementos en soluciones metálicas atemperaturas elevadas. Las aplicaciones posi-bles se extienden al análisis de oxígeno, hidró-geno, sodio, litio, fósforo y carbono'. Sensoresde oxígeno han sido utilizados para medir laactividad del oxígeno en la mata y en la escoriade un horno flash-smelting para cobre. El sen-sor consiste en un electrodo de referencia Fe,FeO y un electrolito sólido Zr02 +MgO, la celdagalvánica que se forma es:Fe, FeO/Zr02 + MgO/O (en mata o en escoria)Los sensores pueden tener incorporada una ter-mocupla Pt-13Rh-Pt para lectura simultáneade temperatura='. Los sensores electroquímicoshan sido usados en estudios de cinética de reac-ciones escoria/metal; esto ha sido posible de-bido a que la reacción de transferencia de cargaes rápida, lo que hace que siempre prevalezcaequilibrio local en la interfase'. (1. Fray D. J.Use of electrolites in the analysis of moltenmetals. In: Extraction Metallurgy'81 held inLondon from 21 to 23 September 1981. TheIMM. pp. 321-330. 2. Kemori N., Shibata Y. andFukushima K. J.J. ofMetals. May 1985: 37,5 pp.pp. 24-29. 3. Kemori N., Shibata y. and TomonoM.Met. Trans. B. March 1986:17B. pp. 111-117.4. Gota K;. S. A review of the electrolitic proper-ties of metallurgical slags. In: Second Interna-tional Symposium on Metallurgical Slags andFluxes held in Nevada, November 11-14,1984.TMS-AIME. pp. 839-859).

2. La técnica levitación y fusión ha dejado de seruna técnica eminentemente de laboratorio paraestudios físico-químicos y emética usando pe-queñas masas de metal, generalmente 19. Estoha sido posible por el progreso en el diseño degeneradores de alta frecuencia. En años recien-tes se han fabricado cantidades apreciables dealeaciones de alta pureza usando el proceso delevitación'. Más recientemente se ha desarro-llado un nuevo proceso: The General ElectricLevitation Casting (GELEC) Process. Es unproceso de colada continua de bajo costo. Seobtiene excelente homogeneidad, estructura degrano, ausencia de imperfecciones o inclusionesen la superficie del metal y una más larga vidade operación de las partes en contacto con elmetal fundido''. (1. Langeron J. P. and Bigot J.Preparation of perfectly controlled alloys bylevitation melting. In: Proceedings of SixthInternational Vacuum Metallurgy Conferenceon Special Melting, held in San Diego, Califor-nia, 23-27 Apri11979. pp. 443-449. 2. MurtyY. V.and Faunce J. P. J. of Metals. Dec. 1984: 1,7..pp.48-51).

3. SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometer) yLIMA (Laser Induced Mass Analiser) puedenser usados para análisis de películas delgadas,

de pocos micrones de espesor, para obtenerper-files en profundidad de varios elementos simul-táneamente. LIMA es una técnica relativa-mente reciente que emplea láser y un "time-of-flight" espectrómetro de masa. Las áreas demuestra pueden ser de pocos micrones y la pro-fundidad de cerca de un micrón como mínimo enmetales, aislantes y semiconductores. Un es-pectro de masa completo se obtiene con un solopulso de láser en 100 us. (Dingle T., Griffiths B.W. and RuckmanJ. C. Vacuum. 1981: 31 (10-12).pp. 571-577).

4. La tecnología de fusión por plasma está, enforma creciente, siendo considerada para apli-caciones comerciales en las industrias ferrosa yno-ferrosa. Comparando con los hornos eléctri-cos los mayores costos cuando se utiliza plasmason los de gas, energía y el quemador de plasmamismo. Considerando rendimiento y calidad deproducto la fusión por plasma es más ventajosaque el horno de arco'. Los recubrimientos apli-cados utilizando plasma se extiende al rociadode metales, cerámicas, plásticos y combinacio-nes de ellos. El recubrimiento mediante plasmaspray no afecta al sustrato metalúrgicamente,la temperatura de sustratos ferrosos aumenta a200-250 °F y de no-ferrosos a 150-175 °F duranteel rociado, y la contaminación química es mí-nima" .. (1. Murty Y. V. and Faunce J. P. J. o)Metals. Dec. 1984: 1,7. pp. 48-51. 2. Sangam M.and Nikitich J. J. of Metals. Sept. 1985: 2,9. pp,55-60).

5. La obtención de metales por electrólisis de salesfundidas comprende una parte importante de laindustria electrolítica. Los siguientes metalesse producen por esta vía (comercialmente); Al,Mg, Li, N a, Ca, Tay K. Los metales Sb, V y Nbentre otros son producidos a escalas piloto ylaboratorio. La producción de aluminio porelectrólisis de sales fundidas de alumina en crio-llita (el proceso Hall-Héroult) es la aplicaciónmás importante y la industria electrolítica demayor envergadura. (Minh N. Q. J. of Metals.Jan. 1985: 2,1. pp. 28-33).

6. La transmisión de potencia del arco ala chatarra (en hornos de arco eléctrico) de-pende principalmente de la morfología y carac-terística físicas de la chatarra alimentada alhorno. La tendencia actual está dirigida a usarchatarra "preparada" a tamaños convenientesy compresión de la chatarra liviana directa-mente en la cesta. Adicionalmente puede reali-zarse clasificación de la chatarra medianteanálisis espectro gráfico. Se puede optimizar lacarga de chatarra mediante un modelo resueltopor computación. (Portanova V. J. of Metals.Dec. 1984: 1.7. pp. 37-38) .

7. Frecuentemente se ha usado agua como un aná-logo de metal fundido en modelación física deprocesos metalúrgicos. Sin embargo; en muchoscasos es necesario usar metal líquido, por ~jem-

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LatinAmerican Journal 01 Metallurgy and Materials, Vol. 6, Nos. 1 & 2 (1986)

plo cuando la densidad del análogo es crítica ocuando el líquido debe tener alta conductividadeléctrica. Bajo estas circunstancias la elecciónobvia es mercurio o metal Wood (bi 50%, Pb26,7%,Sn 13,3%,Cd 10%.Punto de fusión 70°C).Este último es más barato que-el Hg y de menortoxicidad. Además puede ser usado en experi-mentos defusión y solidificación. Metal Wood seha usado para modelacion física de la celdaHall-Héroult'. Otra aleación similar a metalWood ha sido desarrollada por Indium Corpora-tion of América (Utica, New York), está com-puesta de bi 44,7%,Pb 22,6%,Sn 8,3%,Cd 5,3%eIn 19%; punto de fusión 47°C 2(1. Lee H-C.,Evans J. W. and Vives C. Met. Trans. B. Dec.1984: 15B, 4. pp. 734-736. 2. New Products andProcesses. J. of Meiale. Jan. 1986: 38,1. p. 12).

8. El único elemento de punto de fusión sobre 3500°C es el carbono. Entre los compuestos conpunto de fusión sobre el señalado sólo hay car-buros: ZrC, NbC, TaC y HfC. Alrededor de 235materiales refractarios tienen punto de fusiónsobre 2000 °C,de los cuales 38 son óxidos. (Fleis-cher R. L. J. of Metals. Dec. 1985: 37,12. pp. 16-20).

9. Para enfrentar los cambios tecnológicos nece-sarios para mejorar la eficiencia de las indus-trias metalúrgicas se debe interrelacionar lasescuelas de ingeniería, las escuelas de adminis-tración de empresas, departamentos de cien-cias sociales y economía'. La producción y em-pleo en las industrias de metales primarios enpaíses desarrollados tenderán a disminiuir den-tro de los próximos diez años, en cambio, ocu-rrirá lo contrario en las industrias de altatecnología (corporaciones de materiales electró-nicos/semiconductores). Sin embargo la indus-tria tradicional seguirá teniendo un mayor im-pacto económico". (1.Queneau, P. B. Innovationand the futureof amerícan primary metal sindustry. J. of Metals. Feb. 1985: 2,2. pp. 59-64.2. Evans J. W. Szekely J. Newer vs TraditionalIndustrias: A materials perspective.J. ofMetaie.Dec. 1985: 37,12. pp. 40-44).

p_orManuel E. Guzmán

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