Mineral de manganeso para la obtención de fundentes para la Soldadura Automática por Arco Sumergido

Resumen

Se realiza la caracterización química, el análisis térmico diferencial y termogravimétrico (ATD y TG), la determinación fásica por difractometría de rayos-X y el análisis granulométrico del mineral de manganeso del yacimiento "Margarita de Cambute", en la zona oriental de Cuba. Sobre la base de los resultados de caracterización se establece una estrategia de síntesis del fundente, consistente en definir como premisa básica el rango de valores de la relación MnO/SiO2. La estrategia planteada es corroborada al nivel de banco experimental mediante la obtención de un prototipo de fundente, en horno de arco eléctrico acoplado a una fuente de corriente continua y la realización de ensayos de comportamiento tecnológico del fundente en la soldadura.

Palabras claves: Mineral de manganeso. Soldadura por arco sumergido. Fundentes fundidos.

Manganese ore to the obtaining fluxes for Submerged Arc Welding (SAW)

Summary The chemical characterization, the thermal analysis (ATD and TG), the phases determination by X-ray diffraction and the granulometric analysis of the manganese ore from location "Margarita de Cambute" in the eastern part of Cuba are make. Under the basis of characterization results a flux synthesis strategy is set up. It consists of the definition of the range of values of the relation MnO/SiO2 as a basis principle. This strategy is corroborate by experimental means though the obtention of a prototype of the flux in an electric arc furnace connected to direct current and the trials about the technological behavior of the submerged arc welding.

Key words: Manganese ore. Submerged arc welding. Fused fluxes.

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(*) Centro de Investigaciones de la Soldadura, Universidad Central "Marta Abreu" de las Villas, Carretera a Camajuaní, km 5 ½, Santa Clara, Villa Clara, Cuba.

(**) Empresa de Transporte, Villa Clara, Cuba.

Introducción

Entre los fundentes fundidos más ampliamente utilizados en la soldadura de aceros al carbono se encuentran los relacionados al sistema de óxidos de alta sílice y alto manganeso, por considerarse éstos como poseedores de altas propiedades tecnológicas[1,2]. En Cuba, tradicionalmente, los fundentes de esta clasificación han sido los más utilizados en la industria metal-mecánica y en el sector agrícola. Hasta los años 90, se destacaba el empleo del fundente AH-348, de origen ucraniano, y en los últimos años el OK Flux-1040 y el F-103, suministrados por ESAB (Suecia) y UTP (Alemania), respectivamente[3]. El mayor campo de aplicación ha estado relacionado con la fabricación de domos de calderas de vapor, producción que aún demanda de un volumen apreciable de fundente, a la vez que se ha insertado la producción y reparación de balones para el almacenamiento de gas, constituyendo esta última una producción perspectiva con posibilidades de crecimiento[4].

Por otra parte, en Cuba existen yacimientos de minerales de manganeso, propios para el desarrollo de fundentes de los tipos mencionados y existen, además, minerales con contenidos apreciables de sílice, calcio, magnesio, alúmina, etc., todos ellos factibles de emplear como materias primas para la fabricación de fundentes[5-7].

Un aspecto a tener en cuenta, es que para la producción de estos fundentes no se requieren de altos costos de inversión, ya que con instalaciones de pequeña capacidad, de poca complejidad tecnológica, se puede satisfacer la demanda de una industria dada, o sea que es factible su aplicación en las condiciones de talleres convencionales[8,9].

Precisamente, una de las limitantes que ha encontrado el uso de los minerales de Mn en Cuba, aun cuando posee reservas significativas, ha sido que la mayor parte de los estudios han estado dirigidos hacia el sector siderúrgico, que demanda grandes volúmenes de producción en instalaciones de alta complejidad y, en consecuencia, altas inversiones de capital[10-13].

Potenciar procesos, sobre la base de conceptos de pequeña escala industrial, accesibles desde el punto de vista tecnológico y de inversión de capital, que permitan la obtención de nuevos materiales de ingeniería a partir de recursos naturales propios es una estrategia válida para países en desarrollo, por cuanto les permite acceder a tecnologías de avanzada, que suelen ser más productivas y humanizan el trabajo, como lo es la soldadura automática por arco sumergido.

El trabajo aborda, como objetivo básico, la caracterización del mineral de manganeso del yacimiento "Margarita de Cambute", para definir la estrategia de síntesis de fundentes del sistema de óxidos MnO-SiO2 para la soldadura por arco sumergido.

Caracterización del mineral de manganeso

Análisis Químico

Una muestra representativa de 800 g. de mineral de manganeso correspondiente al yacimiento "Margarita de Cambute" se sometió a un proceso de trituración, molienda y homogeneización hasta obtener un polvo (< 100 (m). De la muestra homogeneizada se seleccionó 200g para realizar determinaciones química, térmica y fásica.