Soldadura electroescoria

ESR o refundición electro escoria (también conocida como la refundición de flujo electrotrico) es un proceso utilizado para la refundición y refinación de los aceros y aleaciones especiales que se utilizan para aplicaciones críticas en, la industria aérea aeroespacial, naval y biomédica.

Un electrodo que consiste en un acero de composición predeterminada es refundido  en un proceso de electroescoria-refundición. A slag composition is stored in a water-cooled mold and the electrode is inserted into this slag composition and an electric current is passed through the electrode thereby melting it. Una composición de la escoria se almacena en un molde refrigerado por agua y el electrodo se introduce en esta composición de la escoria y una corriente eléctrica pasa a través del electrodo de tal modo que se derrita. The molten metal settles in the mold and solidifies therein. El metal fundido se instala en el molde y se solidifica en él. A base plate supports the ingot formed by the solidification of the molten metal in the mold while the distance between the top of the slag layer and the top of the molten metal remains constant by increasing the distance between the mold and the base plate, thereby causing the solidified metal to exit from the mold as a solidified metal ingot. Una placa base soporta el lingote formada por la solidificación del metal fundido en el molde mientras que la distancia entre la parte superior de la capa de escoria y la parte superior del metal fundido permanece constante al aumentar la distancia entre el molde y la placa base, lo que provoca el metal solidificado para salir del molde como un lingote de metal solidificado. Means are provided for heating the exposed surfaces of the metal ingots exiting from their molds. Se dispone de medios para calentar las superficies expuestas de la salida de los  lingotes de metal de sus moldes...

Refundición electroescoria (ESR)

 ESR se conoce desde la década de 1930. Pero hasta hace  30 años antes se convirtió en un proceso de reconocido para la producción masiva de lingotes de alta calidad.  La tecnología del  ESR es de interés no sólo para la producción de lingotes de menor peso de los aceros de herramientas y super aleaciones, sino también de  pesados ​​lingotes de  hasta   165 toneladas.

 Tecnología de proceso y las características del proceso 
Considerando que el VAR necesidades de vacío para refinar, en ESR el electrodo consumible se sumerge en un charco de escoria en un molde refrigerado por agua.  Una corriente eléctrica (por lo general de CA) pasa a través de la escoria, entre el electrodo y el lingote, formando y recalentando la escoria para que las gotas de metal fundido del electrodo,  Viajan a través de la escoria hasta  el fondo del molde refrigerado por agua, donde se solidifican.  La  escoria se lleva hacia arriba.  El lingote del nuevo material refinado se acumula lentamente desde el fondo del molde.  Es homogéneo, y se  solidificada direccionalmente y libre de la falta de solidez central que puede ocurrir en lingotes de fundición convencional, ya que se solidifican a partir de la parte exterior hacia adentro.

En general, el proceso del ESR ofrece una calidad en el producto muy alta, consistente y predecible.  Finamente la solidificación controlada mejora la solidez y la integridad estructural. La  calidad de la superficie del lingote es mejorada y  la formación de una piel fina entre la escoria y el lingote, y la pared del molde durante la operación de refundición.  Esta es la razón por la que el ESR es reconocido como el método preferido para la producción de super aleaciones de alto rendimiento que se utilizan hoy en industrias como la aeroespacial y la ingeniería nuclear, así como para grandes piezas forjadas.  Lingotes se obtienen con altos niveles de pureza que eran impensables hace algunos años.  Otras ramas de la ingeniería están siguiendo los ejemplos de la "alta tecnología" marcar el paso e insistir en nuevos niveles, de alta pureza que se puede obtener del ESR con lo último, y equipos más sofisticados.

Metalurgia del proceso de refundición electroescoria 
Debido a la escoria que esta sobrecalentada y en continuo  contacto con la punta del electrodo, siempre hay una película líquida de metal en la punta del electrodo.  Como las gotas de metal fundido  pasan a través de la escoria, el metal se limpia de impurezas no metálicas que se eliminan por la reacción química con la escoria o por flotación física en  la parte superior del baño de la fusión.  Las inclusiones que quedan en ESR son muy pequeñas en tamaño y bien distribuida en el lingote refundido.

Las  escorias del proceso ESR son por lo general a base de fluoruro de calcio (CaF2), cal (CaO) y alúmina (Al2O3).  Magnesia (MgO), dióxido de titanio (TiO2) y sílice (SiO2),  Para llevar a cabo las funciones previstas, la escoria debe tener algunas propiedades bien definidas, tales como:

• Su punto de fusión debe ser inferior a la del metal que se va a fundir;
• Debe ser eléctricamente eficiente;
• Su composición debe ser seleccionada para asegurar  las reacciones químicas que se deseen;
• Se debe tener una viscosidad adecuada a la refundición de la temperatura.

A pesar de la solidificación direccional dendrítica, varios defectos se pueden presentar en este proceso de refinación, tales como la formación de patrones de anillos, de árboles y  pecas, todos estos defectos se pueden  producir en lingotes refundidos por esta técnica.  Las razones para la ocurrencia de estos defectos son los mismos que en un (VAR).  Es importante señalar que los puntos blancos normalmente no se producen en un lingote de ESR.  Los esqueletos de las dendritas o pequeños pedazos del electrodo deben  pasar por la escoria sobrecalentada  y tener un  tiempo suficiente para convertirse en líquido antes de llegar al fondo del frente de solidificación.  Esto evita  las manchas blancas.

La superficie del  lingote esta  cubierta  por una piel fina de escoria y no necesitan  de acondicionamiento previo a la forja.  Los electrodos para la refundición se pueden  utilizar en la condición de piezas  en bruto.

Electro escoria Hornos de Refusión 
Avances significativos se han hecho en los últimos años en el diseño de las plantas, de  alimentación de corriente coaxial y en particular en el control por computadora y la regulación con el objetivo de lograr un proceso de refusión completamente automática.  Esto a su vez se ha traducido en mejores propiedades metalúrgicas de los productos.  Es necesario un diseño totalmente automatizado del  horno coaxial  para la refundición de las aleaciones sensibles a  segregación, con el fin de evitar la fusión y la  agitación por campos magnéticos.

Refusión bajo una gran presión para aumentar el contenido de nitrógeno en el lingote es otra variación de la VSG.  Hornos de ESR se pueden diseñar para la refundición de lingotes   redondos, cuadrados y rectangulares (losas).



También para ESR se puede afirmar que la fusión automática de ALD sistema de control (AMC) es sin igual en el mundo por sus características inherentes, la facilidad de operación y por último pero no menos importante su precisión y repetibilidad de control, producción de lingotes, con excelentes propiedades, entre ellas:

• homogeneidad, el sentido de  la estructura de solidificación direccional;
• Alto grado de limpieza;
• Libre de defectos internos (por ejemplo, copos de hidrógeno);
• Libre de macro-segregación;
• La superficie lisa del  lingote es el resultando de  una producción de lingotes de alta calidad.

 Refusión debajo escoria de pesados lingotes de forja 
A finales de la década de 1960, el concepto y  uso de plantas para la fabricación por ESR de grandes lingotes de forja de gran aceptación.  La creciente demanda de grandes unidades de generación de energía eléctrica requeria lingotes de forjar con  pesos de 100 toneladas o más para la fabricación de ejes para generadores y turbinas.  El horno ALD más grande de ESR, construido en la década de 1970, permite la fabricación de lingotes de 2.300 mm de diámetro y 5.000 mm de longitud un peso de hasta 165 toneladas.  El horno opera con la retirada del lingote que emplean cuatro electrodos consumibles refundidos  simultáneamente en el molde de gran diámetro y la sustitución de los electrodos consumidos por otras posteriores y otros tantos como sea necesario para producir los lingotes de peso deseada.

La solidificación direccional debe garantizarse en el lingote en toda la sección transversal y la longitud para evitar defectos interiores, como macro-segregación, las cavidades de contracción y la distribución no uniforme de las inclusiones.  Al mantener la tasa de refundición correcta y la escoria a determinada  temperatura, la solidificación direccional se puede lograr para los diámetros de  lingotes del tamaño de 2.300 mm.  En consecuencia, el lingote ESR es libre de macro-segregación, a pesar del  gran diámetro.  La limpieza y la homogeneidad de ESR resulta en  lingotes de excelentes propiedades mecánicas en comparación con los lingotes de acero fundido convencional.

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