ES2270124T3 - Procedimiento de fabricacion de acero hierros fundidos resitentes a la corrosion, por medio de aplicacion de nueva aleacion de hierro-carbon. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la producción de aleaciones Fe-C, aceros y y hierros fundidos que se caracteriza por los siguientes: proporcionamos el 30-90% del contenido del carbón aleador de los productos en forma del carbón polimerizado fulerénico por medio de aleación realizada fuera del equipamiento de fundición (fabricador de acero-hierro fundido), es decir en un así llamado caldero de vacío, bajo una presión máxima de 17 kPa, y en función de la composición del producto, manteniendo la fusión durante la aleación en temperatura que ligeramente supera la temperatura liquidus, y máximo en 30 minutos, contados desde el comienzo del tratamiento, refrigeramos el acero líquido pronto a una temperatura solidus, característica para la composición del producto.
Description
Procedimiento de fabricación de acero hierros
fundidos resistentes a la corrosión, por medio de aplicación de
nueva aleación de hierro-carbón.
El objetivo de la invención es un procedimiento
de fabricación de acero, hierros fundidos resistentes a la
corrosión, procedimiento en el curso del cual la aleación de
hierro-carbón (Fe-C) producimos de
tal manera, que garantimos el contenido de carbón del acero fundible
y/o hierro fundido de propiedades mecánicas deseadas, y de
maleabilidad correspondiente, por medio de aleación del carbón de
carácter fulerénico parcialmente polimerizado. Tomando en
consideración el contenido C de la aleación (acero hierro fundido)
Fe-C de contenido reducido de carbón a medidas
diferentes en comparación con la proporción necesaria y prescrita,
aleamos el carbón polimerizado de carácter fulerénico en cantidad
adecuada, en temperatura que ligeramente ultrapasa la temperatura
liquidus en- comparación con el sobrecalentamiento habitual, fuera
de la instalación fabricante (fundería), en caldero y dosificando al
vacío, con la aleación líquida de Fe-C de contenido
reducido de C. La formación del grafito en el hierro fundido está
reseñada en la descripción número Offenbarung Acta metall.Vol. 43,
N° 6,pp. 2435-2442, 1995.
El acero constituye uno, tal vez el más
importante material estructural para la industria (la industria de
transporte, construcción, otros tipos de maquinaría e instalaciones,
etc.). Además lo utilizan en calidad del acero instrumental e
igualmente para otras finalidades. El acero estructural no aleado o
ligeramente aleado, que en general contienen menos de 0,6 % de
carbón, constituye la mayor cantidad utilizada de acero.
La corrosión es la destrucción acaecida en el
proceso electroquímico de los metales y aleaciones, y entre ellos
especialmente de las aleaciones de Fe-C (aceros,
hierros fundidos) y constituye uno de los factores más dañosos que
producen efectos en estos importantes materiales estructurales. La
corrosión, en el sentido justo de la palabra, constituye la reacción
del metal producida con elemento no metálico, que en temperatura
común o ligeramente alterada, en la presencia de agua, vapor, rocío
o agua de precipitación, acontece bajo los efectos de la solución
acuática de los elementos no metálicos. Este elemento no metálico
es, en general, el oxigeno. La causa más importante de la corrosión
de las aleaciones hierro-carbón es que a partir del
potencial electroquímico normal de Fe gran cantidad de iones Fe
pasan para la solución, que en forma de sus compuestos son más
propensos a dilución de que el hidrógeno.
El Fe, debido a su afinidad, en función de otros
factores, es muy propenso a la corrosión, la oxidación. La capa de
herrumbre aparecida en el hierro no tiene ningun efecto protectivo,
al contrario, favorece a la corrosión, porque es porosa y como tal
almacena la humedad necesaria para el proceso de oxidación.
El acero, las aleaciones Fe-C
son destruidas por la corrosión uniforme superficial a lo largo del
límite intergranular, debajo de la tensión, mientras el hierro
fundido es destruido principalmente por los dos tipos anteriores de
la corrosión. Bajo los efectos mencionados y en función del tiempo,
la sección, la consistencia, la distensión de los objetos de acero y
hierro fundido se disminuye que puede acontecer hasta bien
rápidamente.
En caso de aceros estructurales los métodos de
protección más usados contra la corrosión son la preparación de
coberturas de protección artificiales (por ejemplo, cobertura
metálica, pintura), o la aplicación de aleaciones multicomponentes
Fe-C, resistentes a la corrosión por su aleación
principalmente con Cr y Ni. Sin embargo estos métodos o solamente
son capaces de prevenir este proceso dañoso, o son extremamente
caros.
Por medio de la formación del presente
procedimiento de invención yo seguía el siguiente objetivo:
aprovechando las propiedades polimorfos del carbón y valiéndose de
los novísimos respectivos resultados científicos referentes a los
fulerénicos, crear tal sistema hierro-carbón de
aleación, que debido a su estado esencialmente más pasivo en
comparación con los sistemas de aleación anteriores, en caso de
muchos géneros de acero o de hierro fundido disminuye vigorosamente,
o entonces prácticamente elimina los efectos de los procesos
corrosivos que en general prevalecen. Este objetivo está descrito en
el procedimiento que figura el punto primero de las reivindicaciones
de la
patente.
patente.
Todo lo dicho se fundamenta en el hecho de que
la modalidad del carbón polimerizado de carácter felurénico (el
carbón de aleación) origina enlaces complejos y estructura
microcristal que garantiza distribución uniforme y maciza, un
sistema de aleación Fe-C de carácter más pasivo.
La materia que deseamos obtener es un acero de
contenido mínimo de carbón hasta un contenido máximo 2% en masa - es
decir, aproximadamente hasta 8,75% en átomo - consecuentemente se
trata de una aleación Fe-C forjable, laminable, o de
un hierro fundido de contenido de carbón más de 2% en masa - en
principio hasta el contenido de carbón de 6,7% en masa -
consecuentemente se trata de una aleación Fe-C. De
acuerdo con la invención yo resolví la tarea proyectada de manera
que - diferentemente del proceso tradicional de producción de acero
o de hierro fundido - la parte de 30 hasta 90 % en masa del
contenido de carbón de la materia que deseamos obtener, aleo en
caldero en vacío mínimo de 17 kPa (170 mbar) en el metal liquido. El
carbón polimerizado de carácter fulerénico es microgranular, razón
por la cual yo lo dosifico junto con gas neutro introducido por
medio de insuflación por lanza sumergible y/o en forma briquetada,
aglomerada al baño previamente desoxidado, desazufrado y aleado
debidamente.
El movimiento de baño bajo el vacío garantiza la
distribución adecuada del carbón aleador. Fuero de esto, el vacío
contribuye a la prevención de la descomposición del carbón
polimerizado de carácter fulerénico. Como garantía adicional de la
prevención de la descomposición el sobrecalentamiento aplicado hasta
la fecha tendrá que ser disminuido en un 30% en comparación con la
temperatura liquidus y, en función de los tipos de acero, tendrá que
ser aplicado un sobrecalentamiento de 20-40°C,
40-80°C.
Durante la operación rápidamente ejecutada
(máximo 5-10 minutos) el sobrecalentamiento
disminuido en comparación con la temperatura liquidus, el efecto
refrigerante de la dosificación del carbón aleador, la perdida
térmica producida durante el tratamiento, la aleación, serán
contrabalanceados por la temperatura liquidus disminuyente originada
por el aumento del contenido de carbón de la aleación. De tal manera
se puede garantizar una temperatura adecuada de fundición. En
intereses de garantir la estabilidad de la modalidad adecuada de
carbón, en máximo 30 minutos contados desde el comienzo del
tratamiento, tendrá que ser asegurada la fundición del acero o del
hierro fundido, es decir su solidificación por bajo de la
temperatura solidus. Los otros elementos tecnológicos de la
producción de acero y hierro fundido quedan inalterados.
La ventaja del procedimiento de la invención
descrita consiste en que esencialmente aumenta la resistencia a la
corrosión de los aceros estructurales producidos masivamente e
igualmente de algunos tipos importantes de los hierros fundidos
(armadura de hormigón, aceros perfilados estructurales de
construcción, aceros y láminas perfilados para industria de
transporte, fundiciones para tubería de agua y canalización, etc.),
y es capaz de multiplicar su vida útil por 3-6
veces. En algunos casos resulta innecesaria la protección
anticorrosiva por coberturas superficiales o pinturas. El acero
producido por este procedimiento es capaz de sustituir los aceros
inoxidables de acabamiento simple, aleados con caros Cr, Ni.
Las instalaciones y equipos básicos necesarios
para el procedimiento descrito en la patente están en disposición en
la industria siderurgica, como son, por ejemplo, los equipamientos
de vacío, instalaciones insufladores de polvo. Las transformaciones
mínimas de los equipamientos mencionados, necesarias para la
ejecución perfecta del procedimiento se podrán realizarse
rápidamente y por gastos bajos.
Voy a ilustrar el procedimiento descrito en la
invención por medio del ejemplo siguiente, sin que limite el círculo
de la protección:
Ejemplo
1
La composición química del acero de tipo
C60:
C 0,57-0,65% en masa, Mn
0,6-0,9% en masa, Si 0,2-0,4% en
masa, P máximo 0,03% en masa, S máximo 0,03% en masa.
El acero, por ejemplo, es producido en horno de
fusión de acero de arco eléctrico, de manera tradicional. El grado
de su resistencia a la corrosión es de "poco resistente".
(Capacidad de resistencia 3-10 años/mm).
De acuerdo con el procedimiento de invención en
cuestión el contenido de C del acero liquido hay que ajustar al
valor entre 0,1-0,2% en masa. La desoxidación y la
aleación hay que realizarlas de manera tradicional. La temperatura
de fusión (liquidus) del acero de 0,1-0,2% en masa
de contenido C es de 1525-1510°C. El
sobrecalentamiento del procedimiento tradicional para la temperatura
de colada, fundición acontece en + 50-60°C encima de
la temperatura liquidus. Es decir, la fundación se realiza en la
temperatura 1585-1550°C.
De acuerdo con el procedimiento descrito en la
invención el sobrecalentamiento que supera la temperatura liquidus
acaece en la temperatura de 35-40°C. Por
consecuencia, es en la temperatura de 1565-1545°C
que colamos el acero al caldero de vacío. La cantidad del acero
colado es de 60 toneladas. El contenido de carbón del acero tiene
que ser aumentado en 0,4-0,45% con el carbón
polimerizado aleador de carácter fulerénico. Lo que quiere decir que
teoréticamente hay que dosificar en vacío 320-360
Kg. carbón aleador y, tomando en cuenta las perdidas reales de
quemadura de 5-8% y otras perdidas, determinamos la
cantidad del carbón-aleador a ser dosificado
determinamos en 365 Kg. Las dimensiones de granos del carbón
aleador son de 0,2-0,7 mm.
Introducimos la aleación en el acero liquido
durante 5 minutos, en un vacío de 17 kPa (170 mbar) junto con gas
portador argón, por medio de equipamiento de insuflador de polvo de
lanza sumergible. La temperatura liquidus del tipo de acero de
contenido de C cerca de 0,6 en masa es de
1490-1475°C, consecuentemente la temperatura
excedente de 70-75°C medida entre la temperatura de
colada y la temperatura liquidus de la aleación pronta resulta
suficiente para suplementar las perdidas caloríficas relacionadas
con el tratamiento y para garantizar la buena fundibili-
dad.
dad.
Retiramos el caldero del equipamiento de vacío y
en máquina de colada continua colamos el acero pronto durante
18-22 minutos en forma de lingotes de 180 x 180
mm.
El acero obtenido de esta manera desde el punto
de los aspectos de capacidad de resistencia a la corrosión se
calificará de "resistente" (La capacidad de resistencia es de
10-30 años/mm).
\newpage
Ejemplo
2
El así llamado "acero al cromo" dispone de
capacidades aumentadas frente a la corrosión
/Sirve de materia prima para la fabricación de
cuchillos, tijeras/.
Su composición básica es:
C 0,3-0,5% en masa, Si\sim
0,5% en masa, Cr \sim 44% en masa, Ni\sim 0,3% en masa,
Mn<2,5 % en masa,
El acero es producido en horno de fusión de
acero de arco eléctrico.
El grado de su resistencia a la corrosión es de
"resistente". (Cerca de 30 años.)
De acuerdo con la descripción de la patente
aumentamos la capacidad de resistencia de este acero por medio de la
disminución del contenido de Cr al 2,5-3% en masa,
garantizamos el contenido de carbón en un rango más estrecho de
0,4-0,5 de tal manera que aleamos su 80 % con la
dosificación del carbón polimerizado del carácter fulerénico.
El acero, convenientemente, es producido en
horno de fusión de acero de arco eléctrico.
De acuerdo con la descripción de la patente en
la primera fase de la producción el contenido de C del acero tendrá
que ser ajustado al 0,05-1% en masa, su contenido de
Mn, Si se garantizará con aleación de
Fe-Si-Mn, su contenido de Cr con
aleación afinada de Fe Cr. El acero en la temperatura liquidus en
esta su composición antes de aleación tiene
1500-1485°C. Aplicando el procedimiento descrito en
la patente colamos el acero en la temperatura
1535-1525°C al caldero de vacío. La cantidad del
acero colado es de 50 toneladas.
El carbón aleador polimerizado de carácter
fulerénico será dosificado en forma briquetada. Las dimensiones
volumétricas de las briquetas son de 30 x 20 x 15 mm, con lados
redondeados y son producidas con 1-3% en masa de
sustancia aglutinante.
Realizamos la aleación en un vacío de 17 kPa
(170 mbar) de tal manera que dosificamos las briquetas colocadas en
la tapa de vacío, en la llamada cámara de esclusa, al acero liquido.
Las cantidades de la briqueta y del carbón aleador son calculadas.
La aleación se puede realizarla en 3-5 minutos. La
distribución uniforme se garantiza por el movimiento de mezcla del
baño liquido de acero ejecutado al vacío.
La composición de las briquetas es: C 97,5% en
masa, sustancia aglutinante 2% en masa, y otros 0,5% en masa.
La cantidad calculada de la briqueta de carbón
polimerizado aleador del tipo fulerénico es de 250 Kg.
En el proceso de la aleación la temperatura
liquidas disminuye en cerca de 70°C, lo que es suficiente para
complementar las perdidas caloríficas y garantizar la buena
fundibilidad.
En la máquina de colada continua, durante
18-22 minutos, fundimos el acero aleado preparado -
que antes había estado en el caldero de aleación - en forma de
lingotes de 180 x 180 mm y, de esta manera, recibimos un acero
completamente resistente a la corrosión.
A partir del ejemplo anteriormente citado, la
alteración (el mejoramiento) de la capacidad de resistencia a la
corrosión del acero producido según el procedimiento de la
invención, es ilustrada a continuación.
\vskip1.000000\baselineskip
Tipo de acero: | Acero tradicional | Acero según la invención |
capacidad de resistencia | capacidad de resistencia | |
(año/mm) | (año/mm) | |
Ej. 1. C 60 | 10 | 25 |
Ej. 2. acero al cromo | <30 | >30 |
Claims (7)
1. Procedimiento para la producción de
aleaciones Fe-C, aceros y hierros fundidos que se
caracteriza por los siguientes: proporcionamos el
30-90% del contenido del carbón aleador de los
productos en forma del carbón polimerizado fulerénico por medio de
aleación realizada fuera del equipamiento de fundición (fabricador
de acero-hierro fundido), es decir en un así llamado
caldero de vacío, bajo una presión máxima de 17 kPa, y en función de
la composición del producto, manteniendo la fusión durante la
aleación en temperatura que ligeramente supera la temperatura
liquidus, y máximo en 30 minutos, contados desde el comienzo del
tratamiento, refrigeramos el acero liquido pronto a una temperatura
solidus, característica para la composición del producto.
2. El procedimiento de acuerdo con el 1. punto
de reivindicación, con tal característica que introducimos en la
fusión el carbón aleador de dimensiones de granos menos de 1 mm, en
forma de polvo por medio de un equipamiento insuflador de polvo de
lanza sumergible, aplicando un gas neutro portador.
3. El procedimiento de acuerdo con el 1. punto
de reivindicación con la característica de que introducimos en la
fusión el carbón aleador en forma briquetada.
4. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de
los puntos de reivindicación 1-3, con la
característica de que solidificando, endureciendo el acero liquido
pronto en una máquina de colada continua, producimos lingotes de
acero.
5. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de
los puntos de reivindicación 1-3, con la
característica de que solidificando, endureciendo el acero liquido
pronto en forma de coquilla, producimos lingote de acero.
6. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de
los puntos de reivindicación 1-3, con la
característica de que fundimos la aleación liquida pronta del acero
en molde adecuado, produciendo de esta manera fundición de
acero.
7. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de
los puntos de reivindicación 1-3, con la
característica de que fundiendo el hierro fundido liquido pronto de
contenido de carbón de 2 a 6,7% en masa en molde adecuado,
producimos una fundición de hierro.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
HU0203770A HU225376B1 (en) | 2002-11-04 | 2002-11-04 | Method for producing corrosion resistant steel and cast-iron by new iron-carbon alloy |
HU0203770 | 2002-11-04 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ES2270124T3 true ES2270124T3 (es) | 2007-04-01 |
Family
ID=89980903
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ES03773877T Expired - Lifetime ES2270124T3 (es) | 2002-11-04 | 2003-10-29 | Procedimiento de fabricacion de acero hierros fundidos resitentes a la corrosion, por medio de aplicacion de nueva aleacion de hierro-carbon. |
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Country | Link |
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AU (1) | AU2003282258A1 (es) |
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DK (1) | DK1558768T3 (es) |
ES (1) | ES2270124T3 (es) |
HU (1) | HU225376B1 (es) |
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