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3)QQIng. Tito Zegarra V.
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En primera instancia y como referencia de comparación analizaremos el sistema actualmente utilizado en la fundición Oruro de la COMIBOL.
Módulo de la pieza Mp 231.6 rcm3] 182,4 [cm2] Mp Volumen de la pieza Area de contacto Mp 1,269 [cm]
Módulo del cargador Mc
Mc 1075.4 rcm31
1082,1 [cm2]
Volumen del cargador Area de contacto
Mc 0.99; Me
=
1.0Vp 3242,4 [cm3]
Este módulo del cargador, significa que si la solidificación se produciría uniformemente, las piezas tendrían un rechupe interno por enfriamiento prematuro del cargador.
Sin embargo, analizando el enfriamiento tanto de las piezascomod~lcargador setiene: 1.ANAUSIS DE LA SOUDIFICACION DE LA PIEZA
La solidificación de la pieza'será normal en casi su totalidad, retardándose algo en las zonas adya-centes a las marcadas con (A) debido a que, en ese sector la arena será calentada simultáneamente por la pieza y por el alimentador.
Cabe hacer notar que toda la transferencia de calor se produce por conducción hacia la arena. Una representación aproximada del avance de la solidificación se ve en la figura anterior
El foco caliente quedará ubicado en el primer cuadrante y cualquier rechupe se encontrará en ese sector. Esto se demostró en pruebas efectuadas en la: fundición de Pulacayo (COMIBOL) durante la iniciación de la producción de bolas de molino.
2. ANAUSIS DE LA SOLIDIFICACION DEL AUMENTADOR
La solidificación del alimentador se producirá como en el caso de la pieza por conducción de calor hacia la arena,eliminándose la principal fuente de pérdida que significa la radiación(42% para aceros)
Las partes adyacentes a las zonas (A) tendrán una retardación en su velocidad de enfriamiento y por lo tanto en su solidificación, debido a que estas zonas son calentadas también por la pieza.
Este hecho que contribuye a retardar el tiempo de solidificación incrementa, como se dijo antes, la posibilidad de que este cargador sea suficiente para las piezas.
3.PRESION
Existe siempre una presión positiva del cargador a la pieza, suficiente para que el metal líquido fluya en ese sentido.
4. RENDIMIENTO MASICO
Se realizarán los cálculos en base a los volúmenes; los resultados son los mismos si se consideran los pesos.
Volumen de las piezas VP
4/3 rrR3 x 14[cm3] VpVp 231,6 x 14 [cm3]
Volumen del cargador
=
Vc
El volumen del cargador será la resultante de sumar, el que corresponde a la barra propiamente dicha y el de la bocina ycanal de colada, que representa aproximadamente el volumen de 2 bolas.
Entonces se tiene: Vc 63,5 x3,81 x4,445 +2 (231,6) [cm3] Vc
Rendimiento másico Rm
Rm 3242,4x
100 3242,4 + 1538,6 Rm 67,81%Luego para fundir una bola de molino de 3" que pesa aproximadamente 1.90 Kg se tiene que fundir
ycolar 2.80 Kg. de acero.
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1. VOLUMEN DE CONTRACCION DE LA PIEZA
La contracción que experimenta el acero tanto en estado líquido como en la transformación de fases es aproximadamente de 7%. Esto significa que cada bola de 3" requiere de una cantidad de metal, referida en volumen, de:
Volumen requerido 231.6 x0.07 16.2 [cm3l
.
o lo que es lo mismo 1.829 x 0.07 0.12 [Kg]Entonces cualquier alimentador debe tener una capacidad de proveer 16.2 (cm3) de metal por cada bola que se funda.
2. TIEMPO DE SOLIDIFICACION
Como el tiempo de solidificación está en directa proporción con el módulo, el cargador deberá tener el mínimo módulo que garantice una pieza completamente sólida.
2J. Factores que influeyen en el tiempo de solidificacíon
Se deberán aprovechar al máximo para minimizar el cargador, todos los factores que puedan favorecer a retardar la solidifiación del cargador en relación a la pieza, entre estos se deben analizar:
Forma del cargador
Propender durante la colada a generar gradientes de temperaturas favorables Disminuir o eliminar las pérdidas de calor por radiación del cargador.
Agilizar la solidificación de las piezas.
Partiendo de que el alimentador utilizado actualmente alimenta .adecuadametne; para los cálculos se tomarán como base el módulo de 1.0.
1. MANTENER SISTEMA ACTVAL, VARIANDO LA FORMA DEL CARGADOR
Como el tiempo de solidificación varia con la forma se puede mejorar el rendimiento másico, buscando formas más eficientes.
IJ. Medio cilíndrico
Volumen V
V V 112[rt R2 L]; siendo L 99,74r2 63,5 [cm]Area A
A 112[2nR.L.]+rt R2+2 R.L A R [326,49+3.14 R]Módulo M
M 99,74 R 326,49+3,14 R R 326.49 102,88 R 3,17 [cm] V 112rt (3,170)263,5 [cm3] V 1004,5 [cm3] RmRendimiento másico
Rm x 100REPORTI! MET ALURGIOJ N' 2 ENERO·MARZO 1987
3242.4 3242,4+1004,5+2 (231,6) __ ~3",,2,.2.••.•-4,4...•. x 100 4710,1 Rm 68.84% Rm
Con esta modificación se nota un incremento del 1% respecto al anterior, si bien no es signi-ficativo, muestra claramente que "matando" los ángulos en el sistema actual en la parte superior se mejo-raría el módulo de la pieza garantizando una mejor alimentación.
12. Cargador Cilíndrico Volumen V
Area, A
A 21tR.L + 21tR2 Módulo M M 21tR (L+R) 63.5R 127 + 2 R 1 M R 2,06 [cm] V 846,56 [cm3] RendimientoMásico
Rm Rm 32424 x 100 4551,76 [ Rm 71,2%--Aunque en forma inicial, por la altura del cargador frente al de la pieza, se vea un,inconveniente al no existir una presión del cargador a la pieza, por el sistema utilizado que presenta su sistema de colada encima del cargador y por haberse visto en la práctica que éste suplemento es el que aporta el metal, ésta alternativa de mejoramiento inmediato es factible, previa realización de algunas pruebas preliminares.
.
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Por simetría y dimensiones de las bolas, en esta opción se fundirían solamente 8 bolas con cada alimentador.Existen para éste caso dos alternativas que se las analiza luego.
1. VENTAJA
Con este sistema se obtiene la ventaja de que la solidificación del alimentador se ve más retardado que en el anterior caso, lo que garantiza una mejor eficacia del cargador y por lo tanto un mejor ren-dimientomásico.
2. VOLUMEN NECESARIO PARA LA ALIMENTACION
Volumen por bola Vu
Vu 16,2 [cm3]
Volumen Total Vt
Vt
3[cm]
3. ESQUEMATIZACION
La distribución se puede observar en el anexo Nº 1.
4. CARGADOR CILINDRICO
Módulo del cargador Me.
M lOrcR2± 112 r4/3rcR3
L
1O.2rcR± 112 4rcR2 ±rcR2 M 10R2 ±4/6 R3_ 20R ± 3R2 M 10R ±213 R2 20 ±3 R Considerando M=
1 10R ±213 2 20 ± 3 R 20 ±3R lOR ±213 R2 1 2 R ±21 R - 60 O R 2,335 [cm]Volumen del Cargador, Ve.
Vc lOrcR2± 112 [4/3 rcR3] Vc 198 [cm3]
Rendimiento Másico, Rm
Rm 231.5 x 8 231,6 x 9± 198±231* Rm 81,2 %*Material para el bacin
Se tendría que esperar que todo el metal pase a la pieza lo que no es cierto, por lo tanto esto no es
aplicable.
-4J. Cargador Cillndrico
Suponiendo un cargado con un módulo igual al de la pieza M
=
1.271.27 lOR±2/3 R2 20 ± 3R
2R2 ±18.57R - 76,2 O
R
Volumen del cargador Ve
Vc 282,74 +56,54 Vc 340 [cm3]Rendimiento Másico Rm
Rm ___ ....1"•"8"-'52=,8"-- x 100 1852,8 +340 - 231 Rm 76 %que conlleva un mejor rendimiento másico y mayor garantía de buena alimentación, 42, Cargador Esférico
Como la esfera es la forma geométrica que tarda más en su enfriamiento, realizaremos unos cálculos para aprovechar esa propiedad.
Para no realizar conjeturas que arrojarían resultados bastante buenos pero que son casi inaplicab1es, basaremos los cálculos en esferas con diámetro mayor a 3" que tendra una presión positiva y además un módulo mayor
o
3,5" 8,g9 [cm] R 4,445 [cm]Volumen Ve
Vc A 367,87 [cm3] 248,28 [cm2]Módulo Me
M 1.48 [cm]Rendimiento Másico Rm
Rm 1852.8 x 100 1852,8 +367,87 +231 Rm 75,5 %El rendimiento es óptimo y además la garantía de buena alimentación es muy favorable.
Se debe aclarar que si se toma como referencia el módulo del cargador como 1, el rendimiento másico sería de alrededor del 90%.
Como en el trabajo industrial, lo que interesa aparte de obtener mejores rendimientos másicos, es elevar o no disminuir la productividad de la planta, a continuación analizaremos las alternativas de incrementar esa productividad en lo referente a la producción de bolas de molino utiliz.ando la forma de círculos.
1. SISTEMA ACfUAL
La diferencia entre los sistemas de producción, básicamente se notarán en la preparación de los moldes. Actualmente se utiliza un moldeador para cada caja (14 bolsas), produciendo diariamente entre 15-16 cajas (210-224 bolsas). Por cada hornada se'funden 8 cajas d6 moldeo en aproximadamente 2 ho-ras.
Estas 8 cajas representan 112bolas
El peso de metal necesario para caja es, de acuerdo a los anteriores cálculos, de aproximadamente 38 Kg Y el total de las ocho cajas 302 Kg.
Caba hacer notar que siempre queda algo de metal que no se vierte en moldes sino en el piso. 2. SISTEMA EN CIRCULO
Por cada 8 bolas se tendrán que fundir (de acuerdo al análisis 4.5) 19.370 Kg.
Luego con 300 Kg de cada hornada se podrán fundir 15.5 cajas o mejor 16 si se aprovecha el metal siempre sobrante, lo que equivale a 128bolsas por hornada.
Sin embargo inicialmente se encontraría el inconveniente de que se requerirían el doble de cajas de moldeo o lo que es lo mismo de mano de obra en sector de moldeo.
Aunque inicialmente esto representa un escollo, si analizamos algunas alternativas de solución podremos encontrar soluciones.
2J. Moldeo de dos grupos por caja
Las cajas de moldeo utilizados actualmente miden aproximadamente 80 x 35 x 10 (cm) con un área útil de 2.400 cm3.
El sistema propuestodemandará un espacio de aproximadamente, según esquema, 30.5 x 30.5.
Esto equivale a decir que en una misma caja pueden colocarse dos grupos de bolas o lo que es lo mismo 16 bolas en lugar de 14. .'
Como en el caso anterior, el metal de una hornada alcanzará para fundir 8 cajas.
Por lo tanto con el mismo personal y al mismo ritmo de trabajo se puede mejorar la productividad de la planta en: 2~ x caja 8 cajas x hornadas 10 hornada x día 25 días mes 4000~ mes equivalentes a 7320 Kg.
Considerando valores actuales (0.85 Sus/Kg) se tieneque por caja, con el sistema actual se gastan.
0.85 ~ x Kg
x
14 bolas 21.77 $us 1.83Kg
bola
Con el sistema propuesto, considerando un costo en el que lo único que varía, es que no recirculará la misma cantidad de metal siendo menor en 3.66 Kg (equivalente a dos bolas), se tendrá:
21.77 $us + 2 Kg x 0.1 $us* Kg .$!!.S. x Kg 1.83
K
g
x 16 bolas bolax
x
21.77 +0.2 1.83 x 16 21.97 29,28x
0.75.$!!.S. Kg *Precio de la chatarraEquivalente al 13.3 %menos, obteniéndose un ahorro de 100$usJ ton. de bolas fundidas
Del análisis anterior se puede concluir en que existe la posibilidad de optimizar la elaboración de bolas de molino en Fundición Oruro, tanto técnica como económicamente, siendo necesario realizar estu-dios tendientes a encontrar estas alternativas.
Un ahorro de 100 $us/ton. creemos que es interesante para continuar con las primeras pruebas en planta a fin de conseguir los propósitos buscados, más aún cuando no se requieren realizar inversiones adicionales.
Se recomienda de una manera general que a-la brevedad posible se implemente el sistema en círculo con dos grupos por las ventajas que ofrece, tales como:
a. Una mejor relación de módulos que garantiza una mejor alimentación b. Una utilización más eficaz del metal
c. Un mejor rendimiento másico d. Mejor productividad
e. Menor costo de producción
Sin embargo en la aplicación práctica, es posible que se encuentren varios problemas, por lo que es conveniente realizarlo en forma conjunta como hasta la fecha.
ANEXO 1
ESQUEMA DE DISTRlBUCION DEL SISTEMA EN CIRCULO
Escala: 1 cm: 1 puLg ada
