Fundición Por Haz De Elctrones
Páginas: 13 (3074 palabras)
Publicado: 29 de noviembre de 2012
I. Introducción
La fundición por haz de electrones se distingue por su capacidad superior de refinamiento y ofrece un alto grado de flexibilidad en el calentamiento de la superficie. Así, este proceso es ideal para refusión y refinamiento de metales y aleaciones bajo el alto vacío en crisoles de cobre enfriados en agua. Hoy en día el proceso es principalmente empleado para la producción demetales refractarios y metales reactivos (tantalio, niobio, molibdeno, tungsteno, vanadio, hafnio, zirconio, titanio) y sus aleaciones. Este juega un importante papel en la manufactura de pulverización ultra-pura de materiales y aleaciones para electrónica y el reciclamiento de chatarra de titanio.
II. Antecedentes
La tecnología de fundición por haz de electrones es aceptada en el mundo enteropara la producción de lingotes de niobio y tantalio con pesos de hasta 2,500 kg en hornos de haz de electrones de 200 a 1,500 kW. En un principio se tuvo otra aplicación en Alemania del Este y otros países del bloque soviético en la producción de lingotes de acero con pesos de 3.6 a 20 toneladas utilizando haz de electrones arriba de los 1,200 kW. Hornos arriba de los 2,400 kW en haz de electroneshan sido utilizados desde 1982 para reciclar chatarra de titanio, para producir 5.3 toneladas de planchas de 1,140 mm de ancho. Hornos de 200 a 1,200 kW fueron utilizados para refinar supe aleaciones a base de nickel. Otros metales, tales como vanadio y afnio, fueron fundidos y refinados en hornos entre 60 y 260 kW. Aproximadamente 150 hornos con pode de fundición de 20 a 300 kW estuvieron enoperación para alcanzar esos objetivos.
Esos hornos fueron utilizados en el desarrollo de nuevos grados de pureza de metales y aleaciones convencionales y exóticos, por ejemplo, uranio, cobre, metales preciosos, aleaciones de tierras raras, materiales intermetálicos y cerámicos.
El poder total de instalación en los hornos de fundición por haz de electrones era aproximadamente de 25,000 kW a finalesde 1987. La fundición por haz de electrones incluye, fundición, refinación y procesos de conversión de metales y aleaciones. En la fundición por haz de electrones, la material prima es fundida por incidencia de alta energía de electrones. El refinamiento por haz de electrones tiene lugar en el vacío en un crisol de cobre refrigerado por agua. En el refinamiento por haz de electrones el materialsolidifica en el crisol de cobre refrigerado por agua o en un molde cubierto de cerámico o grafito. Esta tecnología ha sido utilizada en materiales que no subliman en el vacío. Procesos competitivos incluye el sinterizado (por ejemplo, para metales refractarios).
III. Fundamento Teórico
Un horno eléctrico en que la energía eléctrica es transformada directamente en calor en un metal refundidocomo un resultado del bombardeo con electrones emitidos desde un cañón de electrones. Los electrones son acelerados por un campo de alto voltaje (10-35 kilo-volts) bajo condiciones de baja presión (menos de 10 milinewtons por m2).
El horno de haz de electrones utilizado en la metalurgia de metales puros y aleaciones consiste en los siguientes unidades y sistemas (Figura 1): un emisor (cañón deelectrones) con un cátodo, un ánodo acelerador, y un sistema de enfoque; una cámara de fusión con dispositivo de compuerta y un cristalizador (un molde o crisol) para el metal; un sistema de vacío; mecanismos para trasportar el metal para ser refundido; y un suministro de energía con un controlador automático. El metal que será refundido es introducido en un haz de electrones a través de un vacío enla forma de un electrodo consumible, lingote, cristal o polvo. El metal fundido corre en gotas dentro de un molde o crisol.
En la industria los hornos por haz de electrones con capacidades de 1 Mega Watt son utilizados para refundir lingotes de acero con diámetros superiores a 1000 mm, lingotes de aleación resistentes al calor con diámetros superiores a 500 mm, y lingotes de metales refractarios...
La fundición por haz de electrones se distingue por su capacidad superior de refinamiento y ofrece un alto grado de flexibilidad en el calentamiento de la superficie. Así, este proceso es ideal para refusión y refinamiento de metales y aleaciones bajo el alto vacío en crisoles de cobre enfriados en agua. Hoy en día el proceso es principalmente empleado para la producción demetales refractarios y metales reactivos (tantalio, niobio, molibdeno, tungsteno, vanadio, hafnio, zirconio, titanio) y sus aleaciones. Este juega un importante papel en la manufactura de pulverización ultra-pura de materiales y aleaciones para electrónica y el reciclamiento de chatarra de titanio.
II. Antecedentes
La tecnología de fundición por haz de electrones es aceptada en el mundo enteropara la producción de lingotes de niobio y tantalio con pesos de hasta 2,500 kg en hornos de haz de electrones de 200 a 1,500 kW. En un principio se tuvo otra aplicación en Alemania del Este y otros países del bloque soviético en la producción de lingotes de acero con pesos de 3.6 a 20 toneladas utilizando haz de electrones arriba de los 1,200 kW. Hornos arriba de los 2,400 kW en haz de electroneshan sido utilizados desde 1982 para reciclar chatarra de titanio, para producir 5.3 toneladas de planchas de 1,140 mm de ancho. Hornos de 200 a 1,200 kW fueron utilizados para refinar supe aleaciones a base de nickel. Otros metales, tales como vanadio y afnio, fueron fundidos y refinados en hornos entre 60 y 260 kW. Aproximadamente 150 hornos con pode de fundición de 20 a 300 kW estuvieron enoperación para alcanzar esos objetivos.
Esos hornos fueron utilizados en el desarrollo de nuevos grados de pureza de metales y aleaciones convencionales y exóticos, por ejemplo, uranio, cobre, metales preciosos, aleaciones de tierras raras, materiales intermetálicos y cerámicos.
El poder total de instalación en los hornos de fundición por haz de electrones era aproximadamente de 25,000 kW a finalesde 1987. La fundición por haz de electrones incluye, fundición, refinación y procesos de conversión de metales y aleaciones. En la fundición por haz de electrones, la material prima es fundida por incidencia de alta energía de electrones. El refinamiento por haz de electrones tiene lugar en el vacío en un crisol de cobre refrigerado por agua. En el refinamiento por haz de electrones el materialsolidifica en el crisol de cobre refrigerado por agua o en un molde cubierto de cerámico o grafito. Esta tecnología ha sido utilizada en materiales que no subliman en el vacío. Procesos competitivos incluye el sinterizado (por ejemplo, para metales refractarios).
III. Fundamento Teórico
Un horno eléctrico en que la energía eléctrica es transformada directamente en calor en un metal refundidocomo un resultado del bombardeo con electrones emitidos desde un cañón de electrones. Los electrones son acelerados por un campo de alto voltaje (10-35 kilo-volts) bajo condiciones de baja presión (menos de 10 milinewtons por m2).
El horno de haz de electrones utilizado en la metalurgia de metales puros y aleaciones consiste en los siguientes unidades y sistemas (Figura 1): un emisor (cañón deelectrones) con un cátodo, un ánodo acelerador, y un sistema de enfoque; una cámara de fusión con dispositivo de compuerta y un cristalizador (un molde o crisol) para el metal; un sistema de vacío; mecanismos para trasportar el metal para ser refundido; y un suministro de energía con un controlador automático. El metal que será refundido es introducido en un haz de electrones a través de un vacío enla forma de un electrodo consumible, lingote, cristal o polvo. El metal fundido corre en gotas dentro de un molde o crisol.
En la industria los hornos por haz de electrones con capacidades de 1 Mega Watt son utilizados para refundir lingotes de acero con diámetros superiores a 1000 mm, lingotes de aleación resistentes al calor con diámetros superiores a 500 mm, y lingotes de metales refractarios...
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