Carbothermic reduction of pirolusite to obtain carbon-bearing ferromanganese and slag suited to the development of welding materials

Abstract

This article examines the process for obtaining high carbon ferromanganese by means of carbothermic reduction in a direct current electric arc furnace. It establishes the ideal composition of slag oxides to make a flux for use in submerged arc welding (SAW). The charge components (pirolusite, coke, steel wool, lime, rutile and fluorite) are calculated for a flux-free technology to obtain FeMn taking into account the characteristics of welding fluxes under the SiO 2 -MnO-CaO system. Reduction experiments are applied to the charge materials so as to obtain FeMn and slag, which are then used to develop an SAW flux. Cruz-Crespo et al

Fundente para Recargue por Soldadura con Arco Sumergido a Partir de Ferrocromo-manganeso y Escoria de la Reducción Simultánea de Cromita y Pirolusita

“…La presencia de ferromanganeso de alto carbono en consumibles de recargue para enfrentar la abrasión con impacto, contribuye a aumentar la transferencia de los elementos formadores de carburo, como el cromo, y favorece la formación de la austenita residual que aumenta la capacidad de soportar impactos. Por su parte, el ferrocromo de alto carbono es de uso frecuente en la carga de aleación de consumibles para el recargue de piezas que trabajan en condiciones de desgaste abrasivo, ya que aumenta la templabilidad del acero y para altos contenidos de carbono propicia la formación de carburos de alta dureza [1][2][3]. En tal sentido, para la fabricación de consumibles de recargue por soldadura es favorable contar con una aleación de fecrrocromo-manganeso de alto carbono, ya que una sola aleación aportaría los tres elementos esenciales del sistema de aleación, el manganeso, el cromo y el carbono.…”

“…En tal sentido, para la fabricación de consumibles de recargue por soldadura es favorable contar con una aleación de fecrrocromo-manganeso de alto carbono, ya que una sola aleación aportaría los tres elementos esenciales del sistema de aleación, el manganeso, el cromo y el carbono. No obstante, la siderurgia a nivel comercial solo contempla la obtención de ferromanganeso y ferrocromo como aleaciones independientes, ya que el mayor interés está dirigido a la obtención de acero [2,4,5].…”

“…Para el empleo de las ferroaleaciones en la fabricación de consumibles de soldadura se requiere reducir el tamaño de grano hasta 0,1-0,25 mm, que incide sobre los costos por el alto gasto energético, a la vez que provoca pérdidas en forma de finos (≤ 0,1 mm). Los gastos y pérdidas en la trituración y molienda pueden ser disminuidos mediante el vertido en agua, que provoca la granulación y fragilización de la aleación, a la vez que se obtiene una escoria esponjosa de fácil trituración, lo cual facilita también la separación de ambos productos [2], [7][8][9]. Los gastos de procesamiento de materia prima se reducen si se procesa una sola aleación que contiene varios elementos, ferrocromo-manganeso en este caso.…”

“…El producto fundamental en la metalurgia ferrosa lo constituye por regla general la aleación, siendo considerada la escoria un residual o un producto intermedio en la obtención de una aleación en varias etapas, donde la escoria final termina siendo un residual [4,5]. Por ello, en los últimos tiempos se han desarrollado trabajos para preconcebir aplicaciones a las escorias procedentes de los procesos de obtención de ferroaleaciones [2], [7][8][9].…”

“…El hecho que se desarrolle un proceso que concibe el aprovechamiento del residual, reduce los costos a la par que, desde el punto de vista ambiental, se hace sustentable. Otro aspecto no menos importante es que, en la producción de materiales de recargue por soldadura los volúmenes de demanda de ferroaleaciones son sustancialmente pequeños frente a los de la siderurgia; por tanto, pequeños hornos eléctricos de arco de instalaciones experimentales pueden asumir producciones para satisfacer una demanda empresarial significativa [2].…”