FUNDICIONES NODULARES FALLIDAS

CONVERTIDAS A GRIS MUY FRGIL

Autor:Edson LisboaFecha:15/12/2013

Desde hace un tiempo las coladas haban resultado aceptables cumpliendo con los requerimientos de la empresa, sin embargo el mes de Julio hubo una cantidad anormal de 4 coladas nodulares que terminaron en fundiciones grises en menos de 1 mes, y se trataron especficamente de los discos prensa para Vulco 2159 y 2028, dos de cada una. Cabe mencionar que hubo rechazo de otras piezas para Vulco en el tiempo comprendido, pero no se tratarn al no ser parte del objetivo de este informe. Debido a lo sucedido se busca el origen de la falla en la fabricacin de fundicin nodular. El anlisis base utilizado es el de observar la composicin qumica y metalografas de algunas de las piezas mencionadas para poder resolver el origen de la falla en el proceso de fabricacin especficamente en el rea de fusin.Vale decir que el carbono no puede ser medido de una muestra ordinaria, por lo tanto no aparece en las tablas de composicin qumica.

Podemos observar un fierro nodular con una buena cantidad, tamao y distribucin de ndulos formados en el material (fig. 1.1 izquierda), esto permitido por la composicin qumica observada bajo dicha imagen.

Es de vital importancia observar el bajo contenido azufre (S) para la formacin de los ndulos en el material, ya que este en mnimas cantidades impide la formacin de los ndulos y tiende a forzar al grafito a formar lminas. El magnesio (Mg) es el principal agente nodulizante el cual debe ser mayor a 0,03% para producir los ndulos.En ocasiones la fundicin nodular no resulta (generalmente por magnesio insuficiente), y la aleacin queda como una fundicin gris con algunos ndulos o rosetas (ndulos disolvindose), tal como se muestra en la siguiente figura:

Figura 1.1 A la izquierda se observa una metalografa de fundicin nodular, a 100X sin ataque. Y a la derecha una metalografa de fundicin nodular convertida a gris, con magnesio insuficiente, adems se observan lminas de grafito, a 100X sin ataque.

Teniendo estos antecedentes prcticos podemos analizar las metalografas de los discos prensa de Vulco defectuosos por ser fundicin gris, y buscaremos en estas imgenes algn antecedente que nos guie para encontrar la causa del defecto.Podemos observar en las siguientes imgenes una estructura laminar de lminas gruesas sin prcticamente alguna otra forma de grafito, que muestre algn intento de formar ndulos.

Figura 1.1 A la izquierda y derecha se observa una metalografa de fundicin nodular fallida, a 100X sin ataque. Las dos con magnesio insuficiente, adems se observan lminas de grafito gruesas sin indicios de nodulizacin.

En la composicin qumica podemos observar la gran cantidad de azufre (us el azufre del metal base, en el metal ajustado promediaban el 0,07), elemento que impide la nodulizacin, adems este elemento reacciona con el Magnesio para formar escoria por la siguiente reaccin:

Mg + S = MgS

Al formarse escoria por la reaccin del bao con el nodulizante (FeSi30%Mg6%), se produca una especie de flotacin de este, motivo por el cual se observaban destellos de reaccin en la escoria luego de haberse llenado por completo la cuchara. Este fenmeno explica la baja presencia de nodulizante (Mg) siendo que este haba sido pesado antes de su adicin, tambin la baja de azufre en la fundicin final con respecto a su base, y adems explica la nula observacin de alguna intencin por formar ndulos.

El alto contenido de azufre y cromo debe ser otorgado por la carga, y las ms utilizadas frecuentemente deben ser:

chatarra de aceroretorno de nodularchatarra de fierroretorno de gris

nodular1200-600600-0gris1200-01200-0

Tabla 1.1 Los 1200 kilos de la colada se fabrican con la mezcla de carga entre los intervalos mostrados, tanto para nodular como para gris.

Pero ltimamente se estaban utilizando cargas distintas para la fabricacin de nodular, combinando entre 400-600 kilogramos de fundicin gris. La moda del porcentaje de azufre de los retornos de carga gris es de 0,25%, y algunas veces el bao ya contena alrededor del 0,06%, lo que daba como resultado un base de nodular con 0,175% de azufre, muy distinto a la composicin qumica final mostrada arriba. Esa diferencia en el contenido de azufre se explica por la reaccin de ste con el nodulizante escorificando al Mg, migrando desde el bao a la escoria. Adems se observa una pequea baja del Si desde [3,0 - 2,9] hasta [2,7 - 2,5], lo que refuerza esta explicacin.

En conclusin

No se compens el excedente de azufre agregado por las cargas de retorno de gris, perdiendo el nodulizante en la escoria.

Las fundiciones fueron totalmente grises sin indicios de nodulizacin, produciendo gruesas lminas de grafito por su alto contenido de carbono, resultando en una fundicin con propiedades mecnicas inservibles.%20Process.aspx