dpl4. defectos típicos en palanquillas
TRANSCRIPT
Curso de autoaprendizaje
DEFECTOS EN PRODUCTOS
LARGOS
Instructor: Ing. Jorge Madías
Versión 1.0 Abril 2012
Curso DEFECTOS EN PRODUCTOS LARGOS
2
Contenido
Introducción al estudio de defectos
Información y herramientas para el estudio de defectos
Repaso de colada continua de palanquillas
Defectos típicos en palanquillas, estudio de casos
Repaso de proceso de laminación de productos largos
Defectos típicos de barras, alambrón y perfiles; estudio de
casos
Defectos típicos en palanquillas,
estudio de casos 3
Defectos de forma
Romboidicidad (Ovalidad)
Abarrilamiento
Defectos superficiales
Poros superficiales (“pin holes”)
Nata atrapada
Gotas frías
Doble piel / miniperforaciones
Grietas longitudinales y depresiones
Grietas transversales
Defectos típicos en palanquillas,
estudio de casos 4
Defectos internos
Porosidad (“blow holes”)
Porosidad central
Segregación central
Grietas “off-corner”
Grietas de medio camino
Macroinclusiones
Romboidicidad (fuera de escuadra)
Cuando la diferencia entre
diagonales es de más de
6/8 mm o más de 1-2 %
Usualmente acompañada
por grietas diagonales en
los ángulos obtusos (>90oC)
Da lugar a problemas en el
desbastador
5
Romboidicidad 6
Capa “chill” irregular, reflejando enfriamiento no
uniforme en el molde
Más frecuente en aceros de medio carbono
Conicidad
Distorsión del molde a lo largo del uso
Centrado del tubo dentro de la camida de agua
(no es un problema en las máquinas nuevas)
Abarrilamiento
No tan común en
palanquillas pequeñas
7
Ovalidad 8
Hay influencia de la presión de los rodillos
extractores
También puede haber influencia de un enfriamiento
no homogéneo en el molde (las mismas causas que
dan origen a las grietas longitudinales y
depresiones)
Porosidad superficial 9
Frecuente en aceros calmados al silicio manganeso
colados con buza calibrada y lubricación con aceite
Podrían ser perjudiciales para el producto final si
Están concentrados en una zona (“nido”)
Son lo suficientemente profundos como para no
desaparecer en el horno de precalentamiento
En las primeras pasadas de laminación el material se
ensancha libremente (no está contenido)
Porosidad superficial
Pin holes en “cinturones” periódicos
10
Palanquilla de acero de bajo carbono, colada con buza calibrada
y lubricación con aceite
Porosidad superficial 11
Aspectos mensurables
Pin holes por dm2 (por ejemplo, en los 30 cm peores de
una palanquilla)
Distribución al zara, periódica o en nidos
Preferencia por cantos o caras
Profundidad
Porosidad superficial 12
Muestra pulida
Palanquilla de acero de bajo carbono, colada con buza calibrada y lubricación con aceite
Nital Detalle de la formación de
Cascarilla en el interior
Porosidad superficial 13
Palanquilla de acero para barras de refuerzo, 130 x 130 mm, precalentada pero no
Laminada, debido a un cobble en el laminador
Porosidad superficial 14
Ver el desarrollo de cascarilla en el interior del “pin hole”, comparado con la palanquilla
sin precalentar
Porosidad superficial 15
Trozo de corte de tijera de material para barra de refuerzo de hormigón
Porosidad superficial
Corte transversal
pulido de barra
Nital
16
Porosidad superficial 17
Humedad en el aceite o incorporada en el circuito de aceite
Demasiado caudal de aceite
Distribución inhomogénea en el molde
Ranura de lubricación de mucho espesor (más de 1 mm)
Ranura de lubricación parcialmente obstruida por
salpicaduras
Variación brusca del nivel de acero en el molde
Bomba pulsante
Acero insuficientemente desoxidado
Porosidad superficial
Caja compartimentada para control del aceite en
intersecuencia
18
Porosidad superficial 19
Distribución de aceite en cada compartimento de la caja (%)
Dis
trib
ució
n d
e p
inho
les
en
la z
ona
corr
esp
ond
ient
e a
ca
da
com
pa
rtim
ent
o
Porosidad superficial
Antes de la campaña Después de la campaña
20
Porosidad superficial 21
Colado con polvo colador
Humedad en el polvo colador (debería ser menor que
0,5%)
No deberían reutilizarse bolsas ya abiertas
Cuidado con operaciones de limpieza en la plataforma
Porosidad interna 22
Pueden estar presentes en todos los grados de acero y todas las técnicas de
colada
Poros por CO + N2 + H2 comunes en aceros calmados al Si-Mn; poros por Ar
comunes en aceros calmados al aluminio
Ar es insoluble en el acero líquido
Palanquilla
de120 x 120 mm
de acero de bajo
carbono
Planchón de ace-
ro de bajo C,
colado con inyec-
ción de Ar por
la barra tapón
Burbuja de argón
atrapada por el
gancho
Porosidad interna 23
Localización dependiente del origen
Poros por pérdida de solubilidad de CO + H2 + N2:
después de la capa “chill”, en la zona columnar
Poros de argón: generalmente cerca de la superficie
Porosidad interna 24
Evaluación
Macroataque con HCl sobre el corte transversal, con
pulido grueso
Conteo de poros por dm2
Muestreo dependiendo del grado de acero
Normas internas basadas en la experiencia propia
(rechazos de laminación o en clientes)
Estudio de caso: poros por hidrógeno
Planta: Reducción Directa; HEA 110 t x 3; HC x 2; MCC x 2, seis líneas cada una, 120 x 120 mm
Lubricación con aceite, colado con buzas calibradas
Acero de bajo carbono
Hervido en los moldes
Alto nivel de acero detectado por control automático de nivel
Aumento en velocidad de colada, hasta 4 m/min
Cierre de cuchara y fin de colada en las seis líneas
25
Porosidad interna 26
Superficie de la palanquilla
Interior de la palanquilla
Superficie de la
palanquilla
Interior de la palanquilla
Porosidad interna 27
Comienzan después de la capa chill, cuando a
medida que solidifican los granos columnares, los
gases pierden solubilidad y superan la presión
ferrostática
Finalizan cuando la presion ferrostática es mayor
que la presión de CO, N2 y H2
No presentan formación de cascarilla
Algunas veces están asociados a segregación en la
dirección de solidificación
Porosidad interna 28
Evolución en la laminación
Si sueldan durante la laminación, puede quedar una
línea de segregación (“ghost line”)
Esto es usual en aceros con altos contenidos de
elementos segregables como S o P
Se ha informado que se producen desgarros de
esquina en la laminación a dos calores
Porosidad interna 29
pH2 + pN2 + pCO > Ps + Pf + 2/r
donde
Ps = presión atmosférica sobre la superficie del acero
líquido
Pf = presión ferrostática en donde está el poro
= tensión superficial del acero líquido en contacto con una
burbuja de gas de radio r
Porosidad interna 30
0
5
10
15
20
25
30
35
40
50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190
N2 (ppm)
aO
(p
pm
)
H = 2 ppm H = 4 ppm H = 6 ppm
C 0,10%
Mn 0,59%
Porosidad interna 31
Minimización
Suficiente desoxidación como para evitar
desprendimiento de CO sin llegar a tener clogging por
inclusiones parcialmente sólidas
Precauciones con cal húmeda y cucharas y repartidores
con revestimiento nuevo
Tener presente que la absorción del nitrógeno del aire
o del gas de agitado es más fuerte cuando el acero
está desoxidado y desulfurado
Estudio de caso: escamas y grietas en
alambrón de acero de corte libre
ArcelorMittal Ruhrort
1,3 Mt arrabio líquido
22% aceros de corte libre
Alto horno – Acería LD -
Horno cuchara – Colada
Continua de Tochos 385 x
265 mm – Colada Continua
de Palanquillas 130 x
130mm
Escamas y grietas en
alambrón de ese acero
32
Estudio de caso: escamas y grietas en
alambrón de acero de corte libre
Corte transversal
Reactivo no revelado
Límite entre zona chille y
granos columnares (“línea
de primera solidificación”)
Antiguo canto de la
palanquilla
Capa “chill” delgada em el
canto
“Ghost lines” (poros
soldados)
33
Estudio de caso: desgarro en los cantos 34
Estudio de caso: desgarro en los cantos 35
Planta: ISCOR Newcastle (hoy ArcelorMittal Newcastle)
Alto horno – BOF – MCC de tochos de 305 x 215 mm
Laminación a palanquillas de 115 x 115 mm
Desgarro en los cantos
<0,20 %C: Hidrógeno (contenido de humedad de adiciones)
>0,60 %C: Nitrógeno (resoplos, aporte de recarburantes, chorro abierto)
Estudio de caso: desgarro en los
cantos
Estación
lluviosa y
rechazos en
laminador de
palanquillas
36
Estudio de caso: desgarro en los
cantos
Humedad en
las adiciones
(%) y
rechazos de
palanquillas
laminadas
debido a
desgarros en
los cantos (%),
día a día
37
Estudio de caso: desgarro en los cantos
Contribución de cada adición a la humedad agregada al acero (promedio
semanal) para tres grupos de aceros
38
Grado de
acero
Recarbu-
rante
FeMn AC FeMn BC SiMn FeSi Al
C<0,2 2,2 50,3 3,1 34,2 5,3 4,9
0,2-0,6 C 5,9 76,9 0 10,2 5,2 1,8
C>0,6 43,6 2,3 0 50,7 3,4 0
Grietas transversales
Usualmente en o cerca de los
cantos de las palanquillas
En o cerca de una marca de
oscilación
Ubicación aleatoria o en los
cantos correspondientes al
radio interno de la máquina
Generalmente no son visibles,
a menos que la palanquilla
sea granallada, arenada o
decapada
39
Grietas transversales
Palanquilla de 130 x 130 mm para barra de refuerzo de hormigón,
colada con buza calibrada y lubricación con aceite, luego de arenado
40
Grietas transversales
Palanquilla de acero de
corte libre SAE 12L14
Grieta transversal
intergranular en
marca de oscilación
41
Grietas transversales
Barra redonda de acero de corte libre SAE 12L14
42
Evolución de las grietas transversales durante la laminación
Grietas transversales 43
Barra redonda de acero de corte libre SAE 12L14
Corte transversal; ataque con reactivo de Oberhofer; evolución de grieta transversal
Grietas transversales 44
Observación de palanquillas decapadas, arenadas o
granalladas
Localización preferencial (radio interno o aleatoria)
Radio interno: enderezado a temperatura demasiado baja
Aleatoria: originada en el molde, puede ser fricción
Estudio completo, si es necesario:
Fractura enfriando la muestra con nitrógeno líquido
Observación de la superficie de fractura a simple vista, con
lupa estereoscópica y en microscopio electrónico de barrido
Estudio metalográfico
Grietas transversales 45
Estudio de caso: palanquillas de acero
de bajo carbono con boro 46
Planta:
Reducción directa, Horno eléctrico de arco, MCC de
palanquillas de cinco líneas
Colado con buza calibrada y lubricación con aceite
Barras de refuerzo de hormigón y alambrón
Desarrollo de alambrón de alta trefilabilidad con
boro, aprovechando el bajo tenor de N2 debido a
uso de hierro esponja en la carga
Problema de grietas transversales
Estudio de caso: palanquillas de acero
de bajo carbono con boro 47
Maquina de colada continua
5 líneas, 120 x 120 mm, radio 6,7 m
Molde: 800 mm largo, cobre cromado; triple conicidad
Oscilación mecánica
Lubricación con aceite
Separación entre marcas de oscilación: 16 mm
Estudio de caso: palanquillas de acero
de bajo carbono con boro 48
Enfriamiento secundario: tres zonas
Zona 1: comienza 60 mm por debajo del molde; largo 300
mm
Zona 2: largo 2.200 mm
Zona 3: largo 1500 mm; 6 rocidadores en cada cara
Condiciones de enfriamiento para aceros al boro:
1 l/kg distribuido entre las zonas 1 y 2
Zona 3 eliminada luego de reducir velocidad de colada a
2 m/min (estándar 2,6 m/min)
Estudio de caso: palanquillas de acero
de bajo carbono con boro 49
Grietas transversales:
En marcas de oscilación profundas
Cuando se colaba el mismo acero sin boro, había
marcas de oscilación profundas pero no se veían
grietas
Aparación aleatoria, mayoritariamente en las caras
laterales
Sin signos de fricción, pegado o miniperforaciones en
la superficie de la palanquilla
Estudio de caso: palanquillas de acero
de bajo carbono con boro 50
Metodología
Estudio de palanquillas con grietas
Revisión de literatura pertinente
Modelado matemático
Estudio de caso: palanquillas de acero
de bajo carbono con boro
Analisis químico de una muestra con grieta
51
C(%) Mn(%) Si(%) P(%) S(%) Cu(%) Sn(%) As(%) Al(ppm) N(ppm) Nb
(ppm)
V
(ppm)
Ti
(ppm)
B
(ppm)
0,056 0,35 0,09 0,008 0,011 0,019 0,007 0,011 < 5 78 20 40 < 5 52
N2: combustometría; Al, Ti: Espectrómetro de absorción atómica
Otros elementos: Espectrómetro de emisión óptica
Estudio de caso: palanquillas de acero
de bajo carbono con boro 52
Marca de oscilación
Grieta transversal
Cascarilla
Ataque con Nital
Estudio de caso: palanquillas de acero
de bajo carbono con boro
Oxidación interna en el extremo de la grieta
53
Ataque con Nital Análisis EDS de óxidos globulares
Estudio de caso: palanquillas de acero
de bajo carbono con boro
Aspecto en el microscopio electrónico de barrido
54
Segunda fase no identificada en
algunos bordes de grano
Estudio de caso: palanquillas de acero
de bajo carbono con boro
Ataque con reactivo de Béchet Beaujard
55
Profundidad de grieta: 2.7 mm
Capa chill: más delgada marca de oscilación
Estudio de caso: palanquillas de acero
de bajo carbono con boro
Análisis EDS de algunas microinclusiones
seleccionadas al azar
56
Normal para aceros calmados al Si-Mn-Al y tratados con Ca
Microinclusion MgO Al2O3 SiO2 S CaO TiO2 MnO
1 7 45 25 24
2 8 36 1 24 30
3 8 39 26 27
4 7 39 24 30
5 8 39 28 25
6 7 30 3 25 2 32
7 3 7 34 1 29 3 24
8 2 7 35 1 24 2 28
9 3 10 42 29 2 15
10 3 8 34 29 2 23
11 2 8 36 3 25 2 23
12 2 9 38 1 29 2 20
Estudio de caso: palanquillas de acero
de bajo carbono con boro 57
Curvas de ductilidad – este estudio
Simulador termomecánico Gleebe
Ensayos de tracción en caliente
Precalentamiento de las probetas
a 1350 oC
Estudio de caso: palanquillas de acero
de bajo carbono con boro 58
Yamamoto et alii.
Acero B: sin boro
Acero C: con boro
Chown et alii.
Gleeble
B 40 ppm
N 90 ppm
Estudio de caso: palanquillas de acero
de bajo carbono con boro 59
Las grietas transversales han sido relacionadas con granos austeníticos grandes (“blown grains”), con propagación de la grieta a lo largo de los brodes de los granos
El grano es mayor en la base de las marcas de oscilación y de las depresiones, debido a las temperaturas más elevadas por causa de la pérdida de contacto con el molde
Marcas de oscilación menos profundas son preferibles
Estudio de caso: palanquillas de acero
de bajo carbono con boro 60
Pasos desde el crecimiento anormal de los granos hasta el agrietamiento: Crecimiento anormal de los granos, temperatura superficial
de la linea 1350 ºC
Precipitación de sulfuros en borde de grano
Cuando la temperatura bajó lo suficiente, precipitación de nitruros [AlN, BN, Nb (C, N)]
Luego, o simultáneamente, nucleación y crecimiento de ferrita proeutectoide, con pérdida de ductilidad
Si eI tamaño de grano austenítico es grande, la ferrita proeutectoide es laminar (la grieta propaga más fácil)
La temperatura de precipitación de BN depende de los contenidos de B y N
Estudio de caso: palanquillas de acero
de bajo carbono con boro
K=[%X] x [%Y] (producto de solubilidad)
[ ] elementos disueltos en el acero, en equilibrio con nitruros o
carburos, X elemento metalico; Y: C o N
Para B = 41 ppm y N2 = 78 ppm
61
544 102,310781041 K
Estudio de caso: palanquillas de acero
de bajo carbono con boro 62
Estudio de caso: palanquillas de acero
de bajo carbono con boro
Curvas de ductilidad: Diferencia
entre superficie y centro de la
palanquilla
Efecto de la velocidad de
enfriamiento sobre la
precipitación de nitruro de boro
63
Estudio de caso: palanquillas de acero
de bajo carbono con boro 64
P4P3P1 P2
P5
Identificación de puntos graficados
2 ZONAS DE ENFRIAMIENTO SECUNDARIO
970
770
Temperatura [ºC]
700 2500 4500 6500 8500 10500
1170
1370
1570
Avance [mm]
P1 ( 0, 60) P2 (20, 60) P3 (40, 60) P4 (60, 60) P5 ( 0, 0)
P4
1050 ºC
P1
P2
P5
Velocidad de colada 2,1 m/min
Estudio de caso: palanquillas de acero
de bajo carbono con boro 65
Velocidad de colada 2,1 m/min
Estudio de caso: palanquillas de acero
de bajo carbono con boro 66
Velocidad de colada 2,6 m/min
Estudio de caso: palanquillas de
acero de bajo carbono con boro 67
Conclusiones
Las grietas se produjeron a alta temperatura en las
marcas de oscilación
Se generan por la falta de ductilidad debajo de los
1050 oC (precipitación temprana de BN debido al alto
contenido de nitrógeno)
Zonas críticas: a la salida del molde y a la salida de la
segunda zona de enfriamiento secundario (baja
ductilidad y alta velocidad de deformación plástica)
Estudio de caso: palanquillas de
acero de bajo carbono con boro 68
Recomendaciones
Bajar el contenido de nitrógeno (menor temperatura de
precipitación del BN)
Bajar profundidad de marcas de oscilación (menos
amplitud, tiempo negativo menor)
Tres zonas: zona crítica a la salida del molde
Alta velocidad de colada: menor longitud de línea
bajo condiciones críticas
Doble piel /miniperforaciones
Falta de lubricación,
general o localizada
Pegado de la piel
solidificada al molde
Sangrado
Pinchadura
69
Doble piel / miniperforaciones
Palanquilla de 130 x 130 mm para barras de refuerzo de
hormigón Ø 25 mm
70
Doble piel / miniperforaciones
Palanquilla de 100 x 100 mm de acero de corte libre, colada con buza
calibrada y lubricación con aceite a 4 metros/min
71
Doble piel
Palanquilla de acero de bajo carbono, colada con buza calibrada
y lubricación con aceite
72
Corte longitudinal
Muestra
pulida
Ataque con
reactivo de
Oberhofer
Formación
de
escama
durante
laminación
Doble piel 73
Evolución durante la laminación
Formación de escamas; puede haber cascarilla entre la
escama y el metal base
Decarburación debido a la cascarilla y al pequeño
espesor
Cierta penetración de oxígeno
Doble piel 74
Soluciones
Relación con la distribución de aceite, la calidad del
mismo, etc.
Casi las mismas recomendaciones que para los pin
holes
Miniperforaciones: mecanismo 75
Miniperforaciones: soluciones 76
Soluciones
Sobrecalentamiento
Velocidad de colada
Parámetros de oscilación
Caso palanquillas de 100 x 100
para velocidades de colada de 2,9 a 3,2 m/min (2007) los
conteos de doble piel dan 0 a 10 por palanquilla
para velocidades 3,8 a 4,5 m/min (2008) dan 88 a 445
por palanquilla
Macroinclusiones 77
Frecuentes en el colado con buza calibrada
La adaptación de tubo cuchara-repartidor en
máquinas viejas no es simple
La protección con gas inerte entre el repartidor y el
molde muchas veces es mas simbólica que efectiva
Se requieren buenos materiaels, buen diseño, pocas
salpicaduras, como para soportar secuencias largas
sin perder efectividad
Macroinclusiones 78
También es malo: apertura de la válvula de
cuchara mediante lanceo; turbulencia en la zona de
impacto
Las macroinclusiones no son críticas en muchos
productos largos, pero reflejan la calidad de la
operación
Son críticas en alambrón para trefilación, aceros
para resortes, aceros para construcción mecánica
Macroinclusiones 79
Evaluación
Macroataque con 50% HCl en caliente sobre corte
transversal con pulido intermedio
Conteo de macroinclusiones por dm2
Muestreo dependiente del grado de acero
Norma interna basada en la experiencia propia
Esta evaluación no tiene mayor sentido en el colado con
buza sumergida (salvo una situación de crisis)
Macroinclusiones
Observación en microscopio óptico, bajo luz polarizada
80
Silicato de manganeso, for mado por reoxidación del acero
Macroinclusiones
Separación de inclusiones mediante ataque electrolítico del acero
(slime method)
81
Aluminatos de calcio y magnesio originados por emulsificación
de escoria en el repartidor. Seserva el rechupe, reflejando que
las macroinclusiones solidificaron después que el acero
Macroinclusiones
Palanquilla de acero de medio carbono para perfiles.
Colado con buza calibrada y lubricación con aceite
82
Macroinclusión de silicato de manganeso con precipitación de agujas de rodonita
Origen probable: reoxidación. Micorscopio óptico, ataque con nital
Campo brillante Campo oscuro Luz polarizada
Macroinclusiones
Palanquilla de acero de
medio carbono para
perfiles; colado con buza
calibrada y lubricación
con aceite
83
Macroinclusión de silicato de manganeso con precipitados de cristobalita
Probable origen: reoxidación. Observación en MEB
Mapeo de sílice Mapeo de manganeso Mapeo de hierro
Macroinclusiones
Alambrón de acero de bajo carbono, corte longitudinal pulido
84
Silicato de manganeso, alargado durante la laminación
Macroinclusiones
Alambrón de acero de bajo carbono, Ø 5,5 mm
85
Silicato de manganeso, alargado durante la laminación
Macroinclusiones 86
Corte transversal pulido de alambrón de acero de bajo carbono, sin ataque
Macroinclusión emergiendo a la superficie del alambrón, dando lugar
a un defecto superficial
Macroinclusiones 87
Minimización
Tomar muestras de la banda de inclusiones
Caracterizar las macroinclusiones de acuerdo a su
forma, precipitados, aspecto bajo luz polarizada
Análisis EDS
Definición del origen, teniendo en cuenta datos de
proceso, antecedentes, literatura
Definir programa de acciones
Evaluar resultados
Macroinclusiones 88
Formación
Las macroinclusiones se pueden formar en todas las
etapas de la producción del acero líquido: horno,
cuchara, repartidor y molde
Pero las que aparecen en las palanquillas
generalmente se forman en el repartidor o en el molde
Macroinclusiones 89
Reoxidación
En los aceros calmados al Si-Mn, se trata usualmente
de silicatos de manganeso vítreos, homogéneos o con
precipitados
Comparadas con las microinclusiones del mismo acero,
tienen mayor proporción de los desoxidantes débiles
(Si, Mn) y menor proporción de los desoxidantes fuertes
(Al,Ca)
Macroinclusiones
Reoxidación
Modelo de Farrell y Hilty
90
Macroinclusiones
Reoxidación
Si el chorro es uniforme, lo
más crítico es lo que sucede
por debajo del menisco
91
Macroinclusiones 92
Emulsificación de escoria
Formación en la zona de impacto del chorro, favorecida
por
Pasaje de escoria colada tras colada
Descenso de nivel de acero en el repartidor
Baja inmersión del tubo cerámico
Turbulencia
Macroinclusiones 93
Emulsificación de escoria
Se puede reproducir el fenómeno en modelos
hidráulicos, con agua y querosén o aceite
Se pueden probar de esta forma cambios de diseño
para minimizar la emulsificación
Los inhibidores de turbulencia buscan eliminar el
problema
Los diques y tabiques no impiden la emulsificación
Macroinclusiones
Emulsificación de escoria: Modelo de agua, efecto inhibidor de
turbulencia
94
Macroinclusiones
Emulsificación
Modelo de agua: Cambio de cuchara
95
Macroinclusiones
Emulsificación de escoria
Caja de colada para máquina de colada continua de palanquillas
de 6 líneas
96
Macroinclusiones 97
Macroinclusiones 98
En colado con buza sumergida
No se encuentran macroinclusiones al azar en cualquier
corte transversal
No son tan usuales las macroinclusiones de reoxidación
Juega un papel el desprendimiento espontáneo o
inducido de depósitos en el asiento de la buza o la
cabeza de la barra tapón
Común en aceros calmados al aluminio con rango de azufre
Macroinclusiones 99
Nata atrapada
El atrape de escoria es un defecto superficial (a veces también subsuperficial)
Las consecuencias son
Necesidad de acondicionamiento
Chatarreo de la palanquilla afectada
Defectos en el laminado
Rotura en últimas pasadas (alambrón)
100
Nata atrapada
Si la reoxidación es muy
grande, las
macroinclusiones que se
reúnen en la superfice del
menisco forman una nata
La nata si es líquida
trabaja como un polvo
colador
Pero si precipita una fase
sólida, es propensa al
atrape
101
Nata atrapada
La composición de la nata
depende de la composición
del acero y de la inyección
de aluminio, si existe
Hay una relación entre
Mn/Si en el acero y
MnO/SiO2 en la nata
Esta relación más el
contenido en Al2O3 definen
las propiedades de la nata
102
Nata atrapada 103
Nata atrapada 104
Estudio de caso 105
BOF x 2 – MCC de tochos de 6 líneas, 190 x 190
mm
Lubricación con aceite, buzas calibradas
Inyección de aluminio en el molde
Estudio de caso 106
Estudio de caso 107
Estudio de caso 108
Atrape de polvo colador 109
Para el atrape de polvo colador pueden jugar
Las propiedades del polvo
La modificación de esas propiedades por cambios en la composición química del polvo por interacción con el acero o la buza o en la temperatura a nivel del menisco
Ejemplo: formación de perovskita en aceros al titanio, menisco frío
Turbulencia (baja inmersión de la buza, rotura de buza, alta velocidad de colada, agitado electromagnético excesivo)
Atrape de polvo colador
Las propiedades interfaciales (por ejemplo, un elevado tenor
de azufre o de oxígeno en el acero líquido disminuye la
tensión interfacial con el polvo fundido)
110
Gotas frías
Cantos, caras
Aisladas / abundantes
Laminadas / chatarreadas
Escamas
Se ha informado de roturas en
últimas pasadas en laminación
de alambrón de 5,5 mm
atribuidas a gotas frías
No es común en colado con buza
sumergida
111
Gotas frías: estudio de caso 112
Planta basada en HBI – HEA – CCM de
palanquillas de 150 x 150 mm
Colado con buza calibrada y lubricación con aceite
Laminación en otras plantas y en terceros
Defecto catalogado como “atrape de escoria”
Todos los grados de acero afectados
Las medidas clásicas contra el atrape de escoria no
dieron resultados
Gotas frías: estudio de caso 113
Gotas frías: estudio de caso 114
Gotas frías: estudio de caso 115
Posible mechanismo (sugestión de Dr. Schwerdtfeger):
Formación de salpicaduras a nivel del menisco
Acumulación en los ángulos del molde o adhesión a las paredes
Atrape de aceite en las acumulaciones de gotas
El conjunto de gotas, con algo de aceite, se cae por su propio
peso, por el movimiento del molde o por operaciones de limpieza
Se incorpora eventualmente a la cáscara que esta solidificando
El aceite atrapado explota
Gotas frías: estudio de caso 116
Porosidad Central / segregación central 117
Porosidad Central / segregación central 118
Porosidad Central / segregación
central
Estructura columnar Estructura columnar equixiada
119
Porosidad Central / segregación central 120
Ejercicio
Explique el mecanismo de formación de los poros
internos y las razones para que nazcan y mueran a
una distancia definida de la piel de colada
Remita la respuetsa a
121
Lecturas adicionales
Chaos at the meniscus - the genesis of defects in continuously cast steel billets
Chapter 21 - Surface defects on continuously cast strands
Continuous casting of clean steel billets for high carbon wire rod
Continuous casting of leaded steel by bloom caster
Effect of some technological factors of continuous casting process on quality steel
billets
Eliminación de atrape de escoria y gotas frías en colada continua de palanquillas
de acero
Formación y atrape de escoria en el molde en colada continua de tochos
How the rhomboidity problem was solved at DDS
Inclusions originating from reoxidation of liquid steel
Influence of the mold wear on the quality of continuously cast specialty steel billets
Investigation of strand surface defects using mould instrumentation and modeling
122
Lecturas adicionales
Macrosegregation behavior in continuously cast high carbon steel blooms and billets
at the final stage of solidification in combination stirring
Macrosegregation in continuously cast high carbon PC 115 steel billets
Mejoras en la limpieza macroinclusionaria de aceros calmados al silicio –
manganeso
Modelling of tundish slag entrainment during ladle changes
Mould - strand interaction in continuous casting of steel billets. Part II Lubrication and
oscillation mark formation
Optimization of a five-strand billet caster with an unshrouded tundish-to-mould
stream
The cause and improvement of longitudinal cracks on continuously cast blooms of
welding rod steel
123