Sumario:
Revista de Metalurgia
CSIC - Consejo Superior de Investigaciones Científicas
Vol 46, Nº 1 (2010) / doi:10.3989/revmetalm.2010.v46.i1 ISSN: 0034-8570
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Sumario
Artículos
CSIC - Revista de Metalurgia, Vol 46, Nº 1 (2010): 5-14 / doi:10.3989/revmetalm.0849
[en] The efficiency at industrial scale of a thermodynamic model for desulphurization of aluminium killed steels using slags in the system CaO-MgO-Al2O3-SiO2
P.S. Nita, I. Butnariu and N. Constantin
Abstract: In this paper are presented the results of some desulphurization trials in the ladle carried out at industrial scale for steels with low carbon, low alloyed and aluminum killed, using basic slag and argon bubbling. The main variables of treatment have been established on the basis of a thermodynamic model that includes parameters as sulphur capacity of the slag, optical basicity of oxides and of the slags, the activities of oxides in the slags and activities of elements in the liquid steel. Sulphur contents at the end of treatment, are close to the values predicted by the model. Low sulfur levels achieved in the process, facilitate the subsequent treatment with calcium to modify the inclusions. Finally an evaluation is presented concerning the effects resulting from the reoxidation of the melt on the main indicators, showing the efficiency of the applied treatment for desulphurization.
Keywords: Desulphurization; Slag; Thermodynamic model; Sulphur capacity; Reoxidization.
La eficiencia a escala industrial de un modelo termodinámico para eliminar el azufre en los aceros calmados con aluminio utilizando escorias del sistema CaO-MgO-Al2O3-SiO2
Resumen: En este trabajo se presentan los resultados de algunos ensayos de desulfuración en cuchara, llevados a cabo a escala industrial, para aceros con bajo contenido en carbono, de baja aleación y calmados con aluminio, utilizando escorias básicas y corriente de argón. Las principales variables del tratamiento se han establecido sobre la base de un modelo termodinámico que incluye parámetros como la capacitad de captación de azufre por las escorias, la basicidad óptica de los óxidos y de las escorias, las actividades de los óxidos en las escorias y las actividades de los elementos en el acero liquido. Los contenidos de azufre al final de tratamiento están cerca de los valores predichos por el modelo. Los bajos niveles de azufre alcanzados en el proceso, facilitan el posterior tratamiento con calcio para modificar las inclusiones. Se presenta, finalmente, una evaluación de los efectos derivados de la reoxidación del fundido sobre los principales indicadores que muestran la eficiencia del tratamiento de desulfuración aplicado.
Palabras clave: Desulfuración; Escoria; Modelo termodinámico; Capacidad de captación de azufre; Reoxidación.
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CSIC - Revista de Metalurgia, Vol 46, Nº 1 (2010): 15-21 / doi:10.3989/revmetalm.0850
[en] Neural network based prediction of roughing and finishing times in a hot strip
V. Colla, M. Vannucci and R. Valentini
Abstract: The paper presents a model based on neural networks which is able to predict the time required to pass the different gauges of a roughing and finishing mili as function of some slab features and process parameters. The final aim of the work is to increase the rolling efficiency while avoiding collisions and queues that cause time and energy losses. Neural networks are suitable to this prediction task as they are particularly able to cope with unknown non linear relationships between input and output variables. Moreover they can learn from real industrial data and therefore do not require prior assumptions or mathematical modelling of the process and transferability is ensured by the possibility to use different databases coming from different rolling milis. In the paper, two different kinds of neural network-based models have been proposed, their performances have been discussed and compared.
Keywords: Hot rolling Steel; Slab; Coil; Mili pacing; Neural networks.
Predicción basada en redes neuronales del tiempo de procesamiento de los trenes desbastador y laminador en una instalación de laminación en caliente
Resumen: En este artículo se presenta un modelo basado en redes neuronales capaz de predecir el tiempo necesario para pasar las diferentes galgas de un tren desbastador y acabador en función de ciertas características del desbaste y parámetros de proceso. El objetivo final es aumentar la eficacia de la laminación evitando colisiones y colas que provoquen pérdidas de tiempo y energía. Se propone utilizar para esta tarea redes neuronales por su capacidad de predicción en aquellos casos en los que existen relaciones no lineales desconocidas entre las variables de entrada y las de salida. Además, son capaces de aprender de datos industriales reales y, por tanto, no requieren suposiciones previas o modelos matemáticos del proceso, estando la transferibilidad asegurada ya que es posible utilizar distintas bases de datos procedentes de diferentes trenes de laminación.
Palabras clave: Laminación en caliente; Desbaste; Bobina; Ritmo de laminado; Red neuronal.
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CSIC - Revista de Metalurgia, Vol 46, Nº 1 (2010): 22-36 / doi:10.3989/revmetalm.0852
[en] Some kinetics aspects of chlorine-solids reactions
N. Kanari, D. Mishra, J. Mochón, L.F. Verdeja, F. Diot and E. Allain
Abstract: The present paper describes detailed kinetics investigations on some selected chlorine-solid reactions through thenno-gravimetric measurements. The solids studied in this article include chemical pure oxides and sulfides as well as their natural bearing materials. The chlorinating agents employed are gaseous mixtures of Cl2+N2 (chlorination), Cl2+O2 (oxychlorination), and Cl2+CO (carbochlorination). Results are presented as effects of various parameters on the reaction rate of these solids with these chlorinating agents. It was obscrved that the reactivity of these solids towards different chlorinating agents varied widely. Sulfides could be chlorinated at room temperature, while carbochlorination of chromium (III) oxide was possible only above 500 °C. The variation of the chlorination rate of these complex materials with respcct to gas velocity, composition and temperature enabled us to focus some light on the plausible reaction mechanisms and stoichiometries. The obtained results were used for selective removal of iron from chromite concentrates, extraction of valuable metals from sulfide materials, purification of MgO samples, etc.
Keywords: Thermogravimetric analysis; Complex oxides; Sulfides; Chlorination; Oxychlorination; Carbochlorination; Kinetics.
Algunos aspectos cinéticos de las reacciones de sólidos con cloro
Resumen: Este trabajo describe detalladas investigaciones cinéticas en algunas reacciones seleccionadas de cloro-sólido a través de medidas termogravimétricas. Los sólidos estudiados en este artículo incluyen óxidos químicos puros y sulfuros, así como sus materiales naturales de soporte. Los agentes de cloración empleados son mezclas de gases de Cl2+N2 (cloración), Cl2+O2 (oxicloración) y Cl2+CO (carbocloración). Los resultados se presentan como efecto de varios parámetros en el porcentaje de reacción de estos sólidos con los agentes de cloración. Se ha observado que la reactividad de estos sólidos a través de diferentes agentes de cloración varía ampliamente. Los sulfuros se pudieron clorar a temperatura ambiente mientras que la carbocloración del óxido de cromo (III) sólo fue posible por encima de los 500 °C. La variación del porcentaje de cloración de estos materiales complejos con respecto a la velocidad del gas, composición y temperatura permitió arrojar alguna luz en los posibles mecanismos de reacción y estequiometrías. Los resultados obtenidos se han usado para la eliminación selectiva del hierro de concentrados de cromo, extracción de metales valiosos de materiales sulfhídricos, purificación de muestras de MgO, etc.
Palabras clave: Análisis termogravimétrico; Óxidos complejos; sulfuros; Cloración; Oxicloración; Carbocloración; Cinética.
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CSIC - Revista de Metalurgia, Vol 46, Nº 1 (2010): 37-51 / doi:10.3989/revmetalm.0910
[es] Efecto de la biopelícula en la corrosión de aceros inoxidables austeníticos en estaciones depuradoras de aguas residuales
M. Bethencourt, J. García de Lomas, A. Corzo, D. Villahermosa y V. Matres
Resumen: En este trabajo se ha estudiado la influencia de las biopelículas en los procesos de corrosión de diferentes aleaciones de acero inoxidable, situadas durante 4 años en dos puntos de una estación depuradora de aguas residuales. Se caracterizó el microambiente físico-químico en el interior de las biopelículas mediante microelectrodos de O2, H2S y pH, y se cuantificaron las tasas de corrosión a partir del número, diámetro y profundidad de picadura. Los resultados obtenidos muestran un desarrollo más notable de las biopelículas y un número de picaduras significativamente mayor en el canal de salida de desbastes que en el canal de recirculación de fangos. Con base en las características del agua sobrenadante y en las medidas realizadas con microelectrodos, se sugiere que la biopelícula induce la corrosión a través de tres posibles mecanismos: creación de celdas de aireación diferencial, zonas con diferente pH y zonas con elevada producción de sulfuro capaz de reaccionar con iones metálicos.
Palabras clave: Biopelículas; Biocorrosión; Acero inoxidable; Microelectrodos; Sulfuro.
Effect of biofilm in the corrosion of austenitic stainless steels in wastewater treatment plants
Abstract: In this work, the influence of the biofilms in the corrosion process of different alloys of stainless steel was studied in two sampling points in a wastewater treatment plant during 4 years. The physicochemical microenvironment within the biofilms was characterized through O2, H2S and pH microelectrodes. Corrosion rates were quantified from the number, diameter and depth of pits. The results show a remarkable development of the biofilm and a significantly greater number of pits in the grit removal channel than in the sludge recirculation channel. Based on the characteristics of the water phase and microelectrode measurements, our results suggest that biofilms induced corrosion throughout 3 mechanisms: creation of differential aeration cells, areas with different pH and areas having high sulphide production which may react with metal ions.
Keywords: Biofilms; Biocorrosión; Stainless steel; Microelectrodes; Sulphide.
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CSIC - Revista de Metalurgia, Vol 46, Nº 1 (2010): 52-68 / doi:10.3989/revmetalm.0915
[es] Resolución espacial en la ablación láser acoplada a la espectrometría de masas con fuente de plasma de acoplamiento inductivo
A. G.-Coedo y M.T. Dorado
Resumen: La ablación láser como sistema de introducción de muestra a la espectrometría de masas con fuente de plasma de acoplamiento inductivo (LA-ICP-MS) ofrece la posibilidad de conocer la distribución espacial de los elementos. Variando la posición del haz láser sobre la superficie, se obtiene el perfil de la distribución lateral de elementos y, haciendo incidir sucesivos pulsos sobre un punto fijo, se obtiene el perfil de concentraciones en profundidad. Después de optimizar los parámetros operatorios se ha aplicado la técnica a muestras con distintas composiciones tanto en superficie como en profundidad. Con relación a la resolución lateral se ha comprobado que en una longitud similar al diámetro del cráter del haz láser, las señales de los elementos presentes aparecen mezcladas lo que dificulta establecer con precisión la interfase. En cuanto a la resolución en profundidad se establece claramente la influencia de la abundancia natural de los isótopos medidos.
Palabras clave: Ablación láser; Espectrometría de masas con fuente de plasma de acoplamiento inductivo; Resolución espacial; Muestras soldadas; Muestras metálicas recubiertas.
Spatial resolution in laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry
Abstract: Laser ablation as sampling system in inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS) offers the possibility to know the spatial distribution of elements present in a solid sample. By varying the position of the laser beam on the sample surface, the profile of the lateral distribution of elements is obtained and, with successive pulses fired on a fixed point, profile in depth is achieved. After optimization of operating parameters the technique has been applied to samples with different compositions in both surface and depth. With regard to the latetal resolution has been found that in a length similar to the crater diameter of the laser beam, the signals of the elements appcar mixed, making difficult to accurately establish the interface. Regarding the resolution in depth is clearly established the influence of the natural abundance of the measured isotopes.
Keywords: Laser ablation; Inductively coypled plasma mass spectrometry; Spatial resolution; Welded samples; Coated metal samples
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CSIC - Revista de Metalurgia, Vol 46, Nº 1 (2010): 69-77 / doi:10.3989/revmetalm.0919
[es] Efecto de la recirculación de polvo de fundición de cobre de Chile con altos contenidos de impurezas en la distribución de impurezas durante el proceso de fusión
V. Montenegro, H. Sano y T. Fujisawa
Resumen: Usualmente, el polvo generado durante el proceso de fusión de concentrado de cobre por el Convertidor Teniente y el Horno Flash en Chile, contienen altos contenidos de cobre, zinc, arsénico y antimonio, entre otros metales. En general, el polvo se recircula al proceso de fusión o se envía a procesos hidrometalúrgicos para recuperación y estabilización. Sin embargo, en los años recientes, la generación de polvo ha aumentado debido a la baja en la calidad del concentrado. Adicionalmente, las normas ambientales se han vuelto más estrictas. Por lo tanto, es deseable entender el comportamiento de estos elementos cuando el proceso opera con recirculación de polvos. En este estudio, el efecto de la recirculación de polvo al proceso de fusión de cobre en la distribución entre la mata, escoria y gas fue evaluado como una función del grado de la mata, cantidad de polvo recirculado, enriquecimiento de oxígeno y temperatura. Se encontró que la concentración en el eje, de metales tales como, arsénico, antimonio y bismuto aumentaron levemente con el polvo recirculado. Por otro lado, la concentración de plomo y zinc depende fuertemente de la recirculación directa de polvo al proceso. Adicionalmente, se encontró que altos niveles de arsénico y antimonio en el polvo, pueden provocar formación y precipitación de arseniatos de cobre y otros metales (speiss), los cuales pueden provocar problemas operacionales de importancia.
Palabras clave: Distribución de elementos menores; Recirculación de polvo; Polvo fundición de cobre.
Recirculation effect of Chilean copper smelting dust with high impurities contents on the impurity distributions during smelting process
Abstract: Usually, dust generated during the copper smelting process by the Teniente Converter and the Flash Smelting Fumaces in Chile, contains high concentrations of copper, zinc, arsenic, antimony and other metáis. In general, the dust is recirculated to the smelting process or it is directed to hydrometallurgical process for recovery and stabilization. However, in recent years the generation of dust has increased because of the degradation of the quality of the concentrate. In addition, the environmental regulations have become stricter. It is therefore desirable to understand the behavior of those elements, when the smelting process operares with recirculation of dust. In this study, the effect of dust recirculation to smelting process on the distribution among the matte, slag and gas phases was evaluated, as a function of matte grade, amount of recirculated dust, oxygen enrichment and temperature. It was found that the concentration in the matte of the impurities such as arsenic, antimony and bismuth, increased slightly with recirculation of dust. On the other hand, the concentration of lead and zinc depend of the direct recirculation of dust to the process. Additionally, it was found that high concentrations of arsenic and antimony in the dust may lead to the formation and precipitation of copper arsenales and other metals (speiss), which may generares important operational problems.
Keywords: Minor elements distribution; Dust recirculation; Copper smelting dust.
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CSIC - Revista de Metalurgia, Vol 46, Nº 1 (2010): 78-85 / doi:10.3989/revmetalm.0938
[en] Effect of aluminum content on austenite-ferrite transformation temperature in low carbon (Si-Al) hot rolled GNO electrical steels
F. Equihua, A. Salinas and E. Nava
Abstract: The aim of the present study is to investigare the synergistic effect of silicon and aluminum content on the austenite-ferrite transformation temperaturcs on cooling (Ar3, Arl) in non-oriented (GNO) Al-Si-low carbon electrical steel strips. Two specimens with different Al contents: A=0.22 wt% and B=0.61 wt%Al, were analyzed by "in-situ" high temperature X-ray diffraction experiments. The samples were austenitized at 1050 °C fot 5 minutes and sequentially cooling in a stepwise manner by steps of 10 °C inside an environmental chamber installed in a Philips X'Pert multi-purpose diffractometer, X-ray diffraction patterns were recorded every 10 °C during cooling from 1000 to 720 °C. The austenite to ferrite transformation temperatures on cooling, Ar3 and Arl, were estimated from changes in the intensities of the (110)-a and (111)-y peaks as a function of temperature. The results of the experiments show that the transformation tempetatures increase with increasing aluminum content from 0.22 to 0.61 wt%. In addition, the two-phase field (austenite + ferrite in the system Fe-C decreases with incteasing silicon and aluminum contents for these GNO steels. X-Ray diffraction results were supported by microstructural observations of quenched samples of steel B which were subjected to similar heat treatment conditions than those applied in the X-ray diffractometer experiments. Thin ferrite films (~ 4'10 um) were observed in the microstructure of specimens of steel B quenched from temperatures close to the experimental Ar3.
Keywords: GNO steel; In-situ X-ray diffraction; Austenite-ferrite transformation; Electrical steel; Thin ferrite film.
Efecto del contenido de aluminio sobre la temperatura de transformación austenita-ferrita en aceros de bajo carbono (Al-Si) eléctricos de grano no-orientado laminados en caliente
Resumen: El objetivo del presente trabajo es investigar el efecto del contenido de aluminio y silicio sobre la temperatura critica de transformación, durante el enfriamiento, en aceros eléctricos de grano no-orientado (GNO) de bajo carbono laminados en caliente. Dos muestras, con diferentes contenidos de aluminio: A=0,22 y B=0,61 % en peso, fueron analizadas mediante la técnica in-situ de difracción de rayos X a alta temperatura. Las muestras fueron austenizadas a 1.050 °C durante 5 min y, subsecuentemente, enfriadas de manera escalonada cada -10 °C dentro de la cámara de alta temperatura instalada en un difractometro Philips X'pert. Los patrones de difracción fueron registrados cada —10 °C durante el enfriamiento desde 1.000 hasta 720 °C. La temperatura de transformación austenita - ferrita, Ar3, fue estimada a partir de los cambios en la intensidad de los picos (110)-a y (111)-y en función de la temperatura. Los resultados de dichos experimentos mostraron que la temperatura de transformación, Ar3, aumenta con el incremento del contenido de aluminio, desde 0,22 a 0,61 % en peso. Adicionalmente, el rango bifásico (austenita + ferrita) en el sistema Fe-C disminuye con el incremento de aluminio y silicio en los aceros experimentales. Los resultados de difracción de rayos X fueron sustentados por observaciones microestructurales en muestras del acero B, el cual fue sometido tratamientos térmicos similares a los empleados en los experimentos de DR-X. Se observaron finas capas de ferrita a temperaturas cercanas a la temperatura Ar3 obtenida experimentalmente en el acero B.
Palabras clave: Acero GNO; Difracción de rayos X in-situ; Transformación austenita ferrita; Acero eléctrico; Capa fina de territa.
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CSIC - Revista de Metalurgia, Vol 46, Nº 1 (2010): 86-92 / doi:10.3989/revmetalm.0944
[es] Tratamientos químicos de conversión para la protección de magnesio biodegradable en aplicaciones temporales de reparación ósea
M. Carboneras, L.A. Hernández-Alvarado, Y.E. Mireles, L.S. Hernández, M.C. García-Alonso y M.L. Escudero
Resumen: El presente estudio se desarrolló para mejorar la resistencia a la corrosión del magnesio puro, modificando su superficie mediante recubrimientos de conversión química. Se generaron capas de carbonato y fluoruro por inmersión en soluciones de NaHCO3 al 9 % y de HF al 48 %, respectivamente. La resistencia a la corrosión de las muestras con recubrimiento se evaluó en comparación con la del sustrato desnudo mediante técnicas electroquímicas en una solución fisiológica (PBS). Los resultados obtenidos han mostrado que el recubrimiento de carbonato no es capaz de proteger de la degradación al sustrato de magnesio. Por el contrario, el recubrimiento de fluoruro ha demostrado aumentar, significativamente, la resistencia a la corrosión del magnesio en medio fisiológico. La alta compacidad y adherencia al sustrato metálico de la capa de MgF2 generada mediante este sencillo tratamiento de conversión química confieren al recubrimiento buenas propiedades protectoras.
Palabras clave: Magnesio; Corrosión; Conversión química; Biomateriales.
Chemical conversión treatments to protect biodegradable magnesium in applications as temporary implants for bone repair
Abstract: The present study was developed to improvc thc corrosión resistance of pure magnesium by applying chemical conversion coatings. Carbonate and fluoride layers were generated by immersion in solutions of NaHCO, of concentration 9 wt.% and HF of concentration 48 wt.%, respectively. Corrosion resistance of the coated samples was evaluated in comparison with that of the uncoated substrate by electrochemical techniques in a physiological solution (PBS). Results have shown that the carbonate coating is not viable to be used for protecting magnesium against corrosion. On the contrary, the fluoride magnesium coating significantly increases the corrosion resistance of magnesium in physiological medium. The high compactness and adherence to the base metal of the MgF2 layer produced by this simple chemical conversion treatment confer the protective properties to the coating.
Keywords: Magnesium; Corrosion; Chemical conversion; Biomaterials.
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INDICE
Revista de Metalurgia
CSIC - Consejo Superior de Investigaciones Científicas
Vol 46, Nº 1 (2010) / doi:10.3989/revmetalm.2010.v46.i1 ISSN: 0034-8570
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Artículos
[en] The efficiency at industrial scale of a thermodynamic model for desulphurization of aluminium killed steels using slags in the system CaO-MgO-Al2O3-SiO2 / La eficiencia a escala industrial de un modelo termodinámico para eliminar el azufre en los aceros calmados con aluminio utilizando escorias del sistema CaO-MgO-Al2O3-SiO2. 5-14
P. S. Nita, I. Butnariu, N. Constantin
[en] Neural network based prediction of roughing and finishing times in a hot strip / Predicción basada en redes neuronales del tiempo de procesamiento de los trenes desbastador y laminador en una instalación de laminación en caliente. 15-21
V. Colla, M. Vannucci, R. Valentini
[en] Some kinetics aspects of chlorine-solids reactions / Algunos aspectos cinéticos de las reacciones de sólidos con cloro. 22-36
N. Kanari, D. Mishra, J. Mochón, L. F. Verdeja, F. Diot, E. Allain
[es] Efecto de la biopelícula en la corrosión de aceros inoxidables / Effect of biofilm in the corrosion of austenitic stainless steels in wastewater treatment plants. 37-51
M. Bethencourt, J. García de Lomas, A. Corzo, D. Villahermosa, V. Matres
[es] Resolución espacial en la ablación láser acoplada a la espectrometría de masas con fuente de plasma de acoplamiento inductivo / Spatial resolution in laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry. 52-68
A. G. Coedo, M. T. Dorado
[es] Efecto de la recirculación de polvo de fundición de cobre de Chile con altos contenidos de impurezas en la distribución de impurezas durante el proceso de fusión / Recirculation effect of Chilean copper smelting dust with high impurities contents on the impurity distributions during smelting process. 69-77
V. Montenegro, H. Sano, T. Fujisawa
[en] Efecto del contenido de aluminio sobre la temperatura de transformación austenita-ferrita en aceros de bajo carbono (Al-Si) eléctricos de grano no-orientado laminados en caliente / Effect of aluminum content on austenite-ferrite transformation temperature in low carbon (Si-Al) hot rolled GNO electrical steels. 78-85
F. Equihua, A. Salinas, E. Nava
[es] Tratamientos químicos de conversión para la protección de magnesio biodegradable en aplicaciones temporales de reparación ósea / Chemical conversión treatments to protect biodegradable magnesium in applications as temporary implants for bone repair. 86-92
M. Carboneras, L. A. Hernández-Alvarado, Y. E. Mireles, L. S. Hernández, M. C. García-Alonso, M. L. Escudero
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