Caracterización química mecánica y microestructural de las bandas utilizadas en el proceso de colada continua del aluminio Hazelett

Abstract

[ES] El desarrollo de técnicas adecuadas para caracterizar el espesor del recubrimiento de las bandas utilizadas en el proceso de colada continua de aluminio Hazelett, busca determinar el grado de desgaste en continuo, de modo que pueda establecerse un cambio predictivo de las bandas, soslayando las para-das productivas que tantos costes económicos acarrean.

Otro problema asociado a la medición del espesor (y por ende al desgaste) está relacionado con el tipo de serie de aleación que sea colada, pues en base a la cantidad y contenido de los elementos aleantes presentes en la aleación de aluminio, la humectabilidad y posterior cohesión de la aleación será distinta sobre el recubrimiento cerámico. Éste hecho conduce a grados de desgaste variables dependiendo de las series de aleación que se estén colando durante la vida útil de una banda.

Lo que se pretende en un futuro próximo es desarrollar una técnica de medición en continuo y que además, mediante la caracterización de un parámetro, pueda determinarse el grado de desgaste real del recubrimiento.

La rugosidad fue planteada como parámetro para caracterizar el grado de des-gaste del recubrimiento, debido a que la superficie del recubrimiento experi-menta una gran degradación y además la técnica en si misma resulta sencilla y rápida.

En la presente Tesis de Máster se ha caracterizado composicional y microes-tructuralmente el recubrimiento cerámico, la capa de anclaje y acero sustrato utilizados como materiales de construcción de la banda Hazelett. Por otro lado se estudió el tipo de desgaste presente a través de la rugosidad y del espesor del recubrimiento. Finalmente se determinó la microdureza de los tres materia-les presentes en la banda y mediante ensayos de tracción, las propiedades mecánicas del acero.

Los resultados obtenidos revelan que el recubrimiento cerámico está compuesto por Titania y Alúmina, que el tipo de desgaste presente en las bandas es claramente aleatorio siendo la rugosidad un parámetro no apto para cuantificar el grado de desgaste del recubrimiento.

[EN] The development of suitable techniques of the thickness thermal protective coating characterization in the belts used for the continuous casting Hazelett process are desired in order to determine the level of wearing in a continuous monitored way, providing in this way a mean to set up a predictive change of belts, avoiding undesirable productive stops which cause high economic costs.

Another problem linked with the thickness measurements (and consequently with the wearing) is related to the kind of alloy series which have been cast, so based on the amount and content of the alloy elements into the aluminum alloy the expected wettability and subsequent cohesion will be different on the ceramic coating. This latter fact leads to a variable wearing level depending on the aluminum alloy series which have been cast during the belt¿s period life.

What is desired in a near future is to develop measurements techniques by continuous means, identifying in this way a characteristic parameter, with the aim of determine the real level of wearing in the coating.

Roughness was considered as a parameter able to characterize the level of coating wearing due to the fact that the coating surface undergoes a huge wearing and furthermore the roughness measurement technique itself is easy and fast to carry out supplying real information of the uneven surface coating.

The current work has characterized the composition and the microstructure of the ceramic coating, of the anchorage layer, and of the substrate steel used (all of them) as materials to manufacture the Hazelett belt. On another hand, the kind of wearing was studied through the roughness and thickness coating pa-rameters. Finally, microhardness was obtained for each material (ceramic coat-ing, anchorage layer and substrate steel) and by means of tensile tests me-chanical properties of steel were determined.

The obtained results show the ceramic coating is composed by Titania and Alumina, the kind of wearing revealed is clearly random, being the roughness parameter not suitable for quantify the coating wearing level.

[CA] El desenvolupament de tècniques adients per a caracteritzar l¿espessor del recobriment de les bandes utilitzades al procés de colada continua de alumini Hazelett, busca esbrinar el nivell desgast mitjançat mesures en temps real, de forma que es puga establir un canvi predictiu de les bandes, evitant d¿aquesta manera les parades productives que tantes despeses econòmiques provoquen.

Un altre problema associat a la mesura de l¿espessor (i en conseqüència al desgast) està relacionat amb el tipus de sèries d¿aliatges que es colen, doncs en base a la quantitat i contingut dels elements aliats presents en l¿aliatge d¿alumini, l¿humectabilitat i posterior cohesió de l¿aliatge serà diferent sobre el recobriment ceràmic. Aquest fet, condueix a nivells de desgast variables depe-nent de les sèries d¿aliatges que s¿estiguin colant durant la vida útil de la banda.

El que es pretén en un futur pròxim és desenvolupar una tècnica de mesura en línea, i que a més a més mitjançant la caracterització d¿un paràmetre, es puga determinar el nivell de desgast real del recobriment.

La rugositat fou plantejada com un paràmetre per caracteritzar el nivell de desgast del recobriment, ja que la superfície del recobriment experimenta una gran degradació i a més a més la tècnica per a mesurar aquesta és fàcil i ràpida.

En el present treball s¿ha caracteritzat la composició i microestructura del recobriment ceràmic, de la capa d¿ancoratge i de l¿acer substrat utilitzats tots ells com a materials de construcció de la banda Hazelett. Per una altra banda va ser estudiat el tipus de desgast present mitjançant la rugositat i l¿espessor del recobriment. Finalment es va determinar la micro-duresa dels tres materials presents a la banda i mitjançant assajos de tracció es van esbrinar les propie-tats mecàniques de l¿acer.

Els resultats obtinguts mostren que el recobriment està compost per Titania i Alúmina, que el tipus de desgast present en les bandes és clarament aleatori sent la rugositat un paràmetre no adient per quantificar el nivell de desgast del recobriment ceràmic.