Metal·lúrgia secundària: Ferro a partir de ferralla
Enviado por Chuletator online y clasificado en Tecnología Industrial
Escrito el en catalán con un tamaño de 7,48 KB
La fusió de la ferralla es pot produir amb o sense pellets, esponges, sínters,..., però sí que s'utilitzen additius, i no COC. Es produeix en forns elèctrics (amb elèctrodes de C grafit). Es redueix el volum de residus i el temps de procés i s’obté un producte de qualitat amb una composició química controlada. És un procés semblant al dels alts forns però amb més tractaments contra les impureses.
FASE DE FUSIÓ
Introduim la ferralla al forn amb agents reactius i escorificants. No cal reduir el ferro. Desplacem la tapa fins a tancar el forn i es baixen els electrodes a una distància apropiada fins a fondre completament els materials. El volum d’acer constitueix una colada.
FASE AFINAMENT
El primer afinament analitza la composició del bany fos i s’eliminen impureses injectant oxigen. Es realitza un primer reajustament de la composició química per addició de ferroaliatges. L’acer que s’obté es buida en una cullera de colada que fa la funció de cuba en el segon forn d’afinament, on s’acaba d’ajustar la composició de l’acer i es dona la temperatura adequada per la següent fase de fabricació.
COLADA CONTINUA
La cullera es porta fins el distribuidor que reparteix el fluid en diverses línies. És un procediment on l’acer s’aboca directament dins d’un motlle que es desplaça amb una secció transversal que té la forma geomètrica del semiproducte que volem fabricar.
SOLIDIFICACIÓ
A partir de l’element semielaborat podem obtenir:
- Estat líquid no cristal·lí.
- Lingots sòlids, en els qual es pot diferenciar la zona més externa amb estructura equiaxial, el mig on l'estructura és columnar i el centre és on hi ha les impureses perquè tarda en refredar-se, i els creixement dels nuclis és a la mateixa velocitat. Per nucleació es creen les zones on es generen els cristalls que poden ser microscopic o macroscopic. La cristlització s’acaba quan dos nuclis xoquen, en les seves fronteres, que són les zones menys cristalines. Quan la velocitat de cristal·lització és ràpida es generen molts nuclis però creixen poc; es potencia la nucliació quan hi ha poc líquid. Quan hi ha més líquid, la velocitat és lenta, es dissipa del centre a les parets, per tant es potencia el creixement. Podem modificar l’estructura del component per homogeneïtzar la forma i els components gràcies als TT.
Aliatges fèrrics
Es classifiquen en acers, de baix aliatge (alt C, mig C i baix C) o d’alt aliatge (eines, inoxidables), o en ferros colats (nodulars, mal·leable, gris, blancs). Es classifiquen els acers segons:
- La seva microestructura: No existeixen acers que superin 6% de C.
- Ferrítics: Ferrrita (Fe-BCC o Fe-α. Són tous, dúctils, poc resistents, poc tenaços i tenen solubilitat baixa.
- Austenítics: Austenita (Fe-FCC o Fe -ү. Són durs, resistents, dúctils, tenaços, de solubilitat elevada i no estables a T ambient.
- Martensítics: Martensita – Tremp. Són molt durs i molt fràgils, i poc dúctils i amb baixa tenacitat.
- Eutectoides: Perlita (α+Fe3C). Molt durs, molt resistents, poc dúctils, tenacitat elevada i solubilitat baixa.
- Hipoeutectoides: Ferrita + perlita
- Hipereutectoides: Cementita (Fe3C) + perlita.
La seva composició:
- Acers al carboni de baix C, mig C, alt C i ferro dolç. Element principal de l’aliatge és el C. Microestructura d’equilibri. Resistència a augmentar amb % C.
- Acers aleats de baix aliatge, mig aliatge o especials (inoxidables o acers d’eines). Millors propietats mecàniques que els acers al C, més cars. Efecte dels elements d’aliatge i) Cr: millora la resistència mecànica, la duresa, la resistència al desgast i la resistència a la corrosió. ii) Mn: millora la resistència, la duresa i la trempabilitat. iii) Mo: incrementa la tenacitat i la duresa en calent. iv) Ni: millora la resistència, tenacitat, trempabilitat i la resistència a la corrosió. v) V: limita el creixement de gra a T elevades, millora la resistència i la tenacitat.
Aplicacions
- Acers per tremp: de gran resistència, de cementació, per a motlles, indeformables.
- Acers de construcció: de gran resistència, de cementació, per a motlles, de nitruració, resistents al desgast, per a imants, per a xapa magnètica, inoxidables i resistents al calor.
- Acers d’eines: ràpids, de tall i no ràpids, indeformables, resistents al desgast, inoxidables i resistents a la calor.
FERROS COLATS
Són un primer producte dels alts forns, en una primera etapa de la producció de ferros i acers. Es poden obtenir també a partir de ferralla i arrabi als quals s'afegeixen les quantitats precises de ferroaliatges per ajustar la composició química final del producte. El contingut en C és molt elevat, són fràgils i no es poden deformar plàsticament, ni en fred ni en calent. Ductilitat baixa, per tant no es poden laminar, estirar o deformar a T ambient. Fonen a T inferiors a l’acer. Poden omplir motlles fàcilment (fluïts) i per tant permeten la fabricació de formes molt complicades en peces que usualment es mecanitzen després a les dimensions requerides. Són més maquinables que els acers. No requereixen equips ni forns costosos. Absorbeixen les vibracions i actuen com autolubricants.
Ferros colats blancs
Tot C està en forma de cementita i en trenca presenta fractura metàl·lica. Alta viscositat, alta duresa i fragilitat, baixa mal·leabilitat, baixa contracció per solidificació.
Ferros colats grisos
Tot C en forma de grafit i en trencar presenta fractura “grisa”. Baixa viscositat, dilatació per solidificar, menys fràgils i treballen millor.
Ferro colat dúctil (esferoidal o nodular)
Amb el carboni en forma esferoïdal (o nodular), la continuïtat de la matriu s'interromp molt menys que quan es troba en forma laminar; això dona lloc a una resistència a la tracció i tenacitat majors que en un ferro colat gris ordinari.
Ferro colat ADI
Si el refredament a la regió eutectoide no es realitza a la velocitat necessària perquè tot el carboni quedi en forma combinada (cementita), les zones que envolten els nòduls de carboni de revingut estaran totalment grafititzades mentre que les més distants presentaran una estructura totalment perlítica.
ALIATGES NO FÈRRICS
- Alumini: densitat baixa, molt abundant, ductilitat elevada, baix punt de fusió, elevada conductivitat, reciclable.
- Coure: molt resistent a la corrosió, molt bon conductor, es combina amb altres elements.
- Titani: molt lleuger, alta resistència a la corrosió, gran resistència mecànica, molt costós.
- Magnesi: baix punt de fusió, obtingut per deformació plàstica, molt inestable i susceptible a la corrosió en entorns marins.
- Níquel: densitat elevada, semblant en Fe a la rigidesa i resistència, resistent a la corrosió, estèticament agradables per recobriments, resistent a T elevades.
TT
Procés al que es sotmeten els metalls o altres tipus de materials sòlids, com x exemple els polímers, x millorar les seves prop. mecàniques: la duresa, la resistència, la tenacitat i l’elasticitat. És una successió d’etapes d’escalfament i de refredament controlades x modificar les prop. mecàniques del material, x tant no varien la comp. química de l’element, només l’estructura cristal·lina, els grans cristal·lins i la seva constitució.