CAPÍTULOII: DESCRIPCIÓN DE LOS PROCESOS ANALIZADOS II-1. Introducción

Transcripción

1 CAPÍTULOII: DESCRIPCIÓN DE LOS PROCESOS ANALIZADOS II-1. Introducción En este Capítulo se van a describir con detalle los procesos de fabricación de los moldes y fabricación de los ánodos. Tal como se explicó en el Capítulo I, parece razonable admitir que el origen del agrietamiento de la cara de fuego se produce en el proceso de fabricación del propio molde. Por consiguiente es necesario conocer suficientemente bien las distintas Fases que conforman este proceso para poder realizar un modelo numérico adecuado. En ocasiones, tras el propio proceso de fabricación del molde se detectan grietas que obligan a reducir la unidad. No siempre se producen grietas que originan el rechazo. En la mayoría de los casos el molde es utilizado para fabricar ánodos hasta que el agrietamiento es tal que en los ánodos se da muy baja calidad. Por ello también resulta necesario conocer suficientemente bien las distintas Fases del proceso de fabricación de ánodos. II-2. Proceso de fabricación de moldes Los moldes de H=356 mm, de 3.8 T de peso, se fabrican de cobre anódico por vertido a 1200 ºC. El cobre fundido se transporta en unas cubas de capacidad máxima de 10 T. La cuba es transportada mediante una grúa hasta la zona de fabricación de moldes. El vertido, Fig II.1, se realiza sobre una plantilla que consta de un macho en su parte inferior, que reproduce la forma del ánodo que se obtendrá en el molde, y una parte lateral, cerrada con tornillos. Las superficies de la plantilla se sellan con pasta refractaria antes del vertido. 7

2 Fig II.1. Vertido del Cobre fundido sobre la plantilla Toda la superficie interior de la plantilla se recubre con desmoldeante aplicado mediante una pistola de aire comprimido. El desmoldeante empleado tradicionalmente era ceniza de hueso (carbonato cálcico) pero, paralelamente al desarrollo de este proyecto y durante el transcurso del mismo, la empresa ha ensayado la aplicación de nuevos desmoldeantes (sílice y caolín). El montaje de la plantilla se realiza sobre el suelo para posteriormente colocarla sobre una superficie de calentamiento. La temperatura en la base de la plantilla antes de fabricar el molde debe ser como mínimo de 250 ºC, para así evitar un gradiente térmico muy elevado en el momento del vertido. Por ello, la plantilla es colocada sobre una superficie de calentamiento denominada paellera que, mediante unas resistencias eléctricas conseguirá elevar la temperatura de la plantilla al nivel deseado. A continuación se coloca un bulón de sección circular sobre el macho, ver Fig II.2, que provocará la aparición de un orificio en el molde cuya función es servir de acceso al ánodo durante el proceso de fabricación del mismo para poder ser desmoldeado. En esta situación la grúa bascula la cuba directamente sobre la plantilla y se procede al vertido del cobre. El llenado del molde tarda aproximadamente unos 90 segundos. El impacto del chorro de cobre con el fondo de la plantilla es bastante violento. El cobre líquido arrastra y forma acumulaciones de desmoldeante en diversas zonas lo que, posteriormente provocará porosidades superficiales en el molde. En todo 8

3 caso, el ensayo de los nuevos desmoldeantes antes mencionados, parece solucionar en parte este tipo de problemas. Una vez llena la plantilla, comienza su proceso de solidificación y enfriamiento. La extracción del molde se realiza en tres Fases sucesivas, sin esperar a la completa solidificación y enfriamiento del molde. Fase I El molde permanece dentro de la plantilla en la misma posición de vertido durante 20 minutos. Ver Fig II.2 Fig II.2. Molde lleno Fase II Al comienzo de esta Fase el molde es levantado del suelo para evitar que se muerda el macho de la plantilla, dificultando la extracción, ver Fig II.3. Las superficies laterales de la plantilla no son desmontadas aún. El molde permanece en esta nueva posición, a 20 centímetros del suelo, hasta 10 horas después del vertido. Al levantar el molde, según informa la empresa, la superficie de la cara de fuego del molde se encuentra muy alta temperatura y se origina una fuerte reacción de oxidación, de tal manera que se incrementa en el contenido de oxígeno respecto a la zona del interior del molde. 9

4 Fig II. 3. Levantamiento del molde Fase III El molde es volteado y depositado en el suelo sobre su cara de apoyo. La plantilla de la zona perimetral es extraída, dejando al molde que se enfríe libremente hasta temperatura ambiente. A las 24 horas del vertido, el molde se considera listo para su utilización II-3.Proceso de fabricación de ánodos La fabricación de los ánodos de cobre se realiza por vertido del cobre fundido sobre los moldes. Los moldes se encuentran situados sobre una rueda de moldeo y reciben el vertido de cobre líquido desde una teja pesadora a la que llega la colada de forma continua mediante un canal. En la Fig II.4 se muestra un esquema del conjunto descrito. 10

5 Fig II. 4. Rueda de fabricación de ánodos Un ciclo de utilización del molde se corresponde con un giro completo de la rueda. Durante un giro el molde pasa por diferentes zonas. La primera es la de recepción del cobre. Es la zona de máximo estrés térmico, debido a que recibe el cobre líquido a 1200 ºC. Según medidas in situ de la empresa, los moldes tienen una temperatura residual superficial de aproximadamente de 90 ºC. La solidificación del ánodo de cobre se va produciendo conforme la rueda va girando. Cuatro posiciones posteriores al vertido, que equivalen a 45º, el molde, con el ánodo solidificando, entra en una zona de duchas de agua que inciden tanto en la cara de apoyo del molde como en las caras laterales. La extracción del ánodo se produce cuando el molde que ha recibido el Cobre ha girado 290º. La extracción es automática, es decir, el ánodo es empujado hacia fuera por el bulón de acero (introducido por el orificio del molde) y recogido por unas perchas. Finalmente se enfría en una balsa de agua y se recoge en una carretilla. El molde ya vacío, continúa girando hasta alcanzar su posición inicial para recibir un nuevo vertido, con una temperatura residual de 90 ºC. Antes de recibir el nuevo vertido de cobre, a la superficie del molde se la aplica una suspensión de barita en agua. La barita en un desmoldeante y previene de pegaduras entre el molde y el ánodo. 11