I. Selección científica de la temperatura de vertido: un parámetro clave para equilibrar el rendimiento

La temperatura de vertido es el principal factor de proceso que afecta la calidad de las piezas fundidas de acero. Temperaturas excesivamente altas o bajas causarán diversos problemas de calidad, que deben ajustarse con precisión según las características del grado de acero y la estructura de la pieza fundida.

En cuanto al ajuste de parámetros, la temperatura de vertido de las piezas fundidas de acero suele controlarse entre 40 y 80 °C por encima del punto de fusión del material. Asimismo, se debe seguir el principio de ajuste diferenciado: para aceros con alta viscosidad, piezas fundidas de bajo peso, de paredes delgadas y de estructura compleja, la temperatura de vertido debe aumentarse adecuadamente para asegurar un llenado completo. Por el contrario, para piezas fundidas de paredes gruesas, de gran tamaño y de estructura simple, la temperatura de vertido puede reducirse moderadamente para minimizar los defectos por contracción.

II. Control óptimo de la velocidad de colada: una estrategia dinámica que se adapta a las características de la colada

La velocidad de vertido debe evaluarse exhaustivamente en función de las características estructurales, el espesor de la pared y las propiedades del molde de la pieza fundida. Su objetivo principal es garantizar un llenado uniforme del acero fundido, evitando daños en el molde y defectos de fundición.

En cuanto a la selección de la velocidad, las piezas fundidas de paredes delgadas y de estructura compleja son adecuadas para el vertido rápido. Al acortar el tiempo de llenado, se evita que el acero fundido se enfríe demasiado durante el proceso, lo que puede causar el defecto de ""misrun"". Cuando el molde tiene una superficie superior grande, el vertido rápido puede reducir el descascarillado de la superficie del molde causado por la radiación prolongada y el horneado del acero fundido a alta temperatura, evitando así el defecto de inclusión de escoria en la pieza fundida. Para piezas fundidas de paredes gruesas y de gran tamaño, la velocidad de vertido puede reducirse adecuadamente para reservar tiempo suficiente para la flotación de gas y la separación de la inclusión de escoria en el acero fundido.

En cuanto a los métodos de control de velocidad, si bien la velocidad de vertido puede ajustarse con precisión mediante la experiencia del operador, esta se ve afectada principalmente por el diámetro de la salida de vertido. El caudal de acero fundido en la salida de vertido de la cuchara es proporcional al cuadrado del diámetro de la salida de vertido y a la raíz cuadrada de la altura del nivel de acero fundido en la cuchara, y disminuirá gradualmente a medida que este descienda. Para lograr una velocidad de vertido estable, es necesario configurar un bloque de salida de vertido con un diámetro adecuado según la capacidad de la cuchara, el volumen de acero fundido y los requisitos de la colada. Para vertidos en varias cajas o con gran demanda de caudal, también se puede adoptar un diseño de salida de vertido doble para mejorar el control de la velocidad.

III. Puntos de Operación de Todo el Proceso de Vertido: Control Estandarizado para Construir una Línea de Defensa de la Calidad

La operación de vertido estandarizada garantiza la correcta implementación de parámetros de proceso como la temperatura y la velocidad. Debe abarcar todo el proceso de preparación previa al vertido, el control del proceso de vertido y el tratamiento posterior, y cada etapa debe cumplir estrictamente las especificaciones.

1. Preparación previa al vertido: Inspección exhaustiva de peligros ocultos

La inspección del entorno y del equipo es la tarea principal. Es necesario verificar la calidad del acero de las piezas fundidas que se van a verter, ordenar las cajas de arena y asegurar que las compuertas de vertido estén distribuidas en línea recta para facilitar el manejo de la grúa y el vertido. Los moldes pequeños y medianos, o los moldes para vertido intermedio o tardío, deben ubicarse cerca del horno de fusión y clasificarse según su altura y hora de inicio. Los moldes para vertido temprano y los moldes grandes deben ubicarse en zonas alejadas. Al mismo tiempo, es necesario confirmar que el canal de vertido esté libre de obstrucciones, que el terreno de trabajo esté libre de acumulaciones de agua y zonas húmedas, y que no haya materiales inflamables ni explosivos, para garantizar que el canal de evacuación de emergencia esté libre de obstrucciones.

En el caso de piezas fundidas en foso, la superficie de separación no debe sobrepasar la superficie superior del foso; si es inevitable, se debe rellenar con arena de respaldo, apisonarla firmemente y soplar con fuerza después de presionar el peso para evitar que el acero fundido se derrame durante el vertido. El plano circundante de las piezas fundidas en foso (incluidas las piezas fundidas en foso de cemento) debe ser más alto que la superficie de separación de la pieza fundida que se va a verter; de lo contrario, se debe rellenar con arena, apisonar firmemente y presionar con suficiente peso para evitar que el acero fundido se derrame. En el caso de piezas fundidas en foso adyacentes, las piezas fundidas no deben extraerse del foso antes de verter las piezas pendientes, para evitar dañar el molde de estas últimas o que el acero fundido se derrame durante el vertido. Si se acumula agua en el suelo cerca de la pieza que se va a verter, lo que podría provocar su entrada, se prohíbe estrictamente el vertido para prevenir accidentes que afecten a la seguridad y la calidad.

La preparación de moldes y herramientas también es crucial. Media hora antes del vertido, es necesario volver a inspeccionar la arena flotante en la cavidad del molde y el canal de vertido, verificar si el tamaño de la compuerta de vertido cumple con los requisitos y el efecto de precalentamiento de la cavidad del molde que debe precalentarse; verificar si los pesos del molde son suficientes y si las abrazaderas de la caja están firmemente cerradas para evitar que el acero fundido se derrame durante el vertido. Al mismo tiempo, se deben preparar herramientas y materiales como palancas, cucharas de muestra, agentes exotérmicos y agentes de conservación del calor para las mazarotas, para garantizar una conexión fluida del vertido.

2. Control del proceso de vertido: Implementación precisa y ajuste dinámico

En términos de organización y gestión, se debe asignar una persona especial para dirigir uniformemente el vertido. El comandante debe conocer con antelación información clave, como el material del acero fundido en el horno, el peso bruto de la pieza fundida, la cantidad de acero fundido a verter, la altura de vertido de la mazarota, el número de moldes y la distribución de pesos. Para piezas fundidas de gran tamaño e importantes, se debe celebrar una reunión especial para determinar el plan de vertido antes del mismo. El responsable de seguridad debe supervisar la obra durante todo el proceso y controlar estrictamente el número de personas presentes.

Para garantizar la seguridad de la obra, se debe construir una plataforma de vertido adecuada según la posición del molde de arena, el estado de la mazarota y el tamaño de la cuchara. Si la altura supera los 1,5 metros, se deben instalar escaleras superiores e inferiores para asegurar un camino sin obstáculos y facilitar la evacuación rápida del operador en caso de emergencia. El operador de vertido debe preparar de 2 a 3 palas y suficiente arena de refuerzo y agente de recubrimiento, y usar equipo de protección laboral de acuerdo con la normativa.

Los puntos clave de la operación abarcan múltiples aspectos. En cuanto al control de temperatura, es necesario medir la temperatura del acero fundido antes del vertido y seguir estrictamente las normas del proceso. Normalmente, la temperatura de vertido en la etapa inicial es relativamente alta, adecuada para piezas de fundición complejas y de paredes delgadas, mientras que en la etapa posterior es relativamente baja, adecuada para piezas de fundición simples y de paredes gruesas. En cuanto al llenado, la salida de vertido de la cuchara debe estar alineada con precisión con la copa de vertido del molde para evitar que el acero fundido se derrame. La distancia entre la copa de vertido y el flujo de acero fundido no debe ser demasiado grande para reducir el tiempo de contacto entre el acero fundido y el aire y el riesgo de oxidación secundaria. En la etapa inicial del vertido, se debe utilizar un chorro fino para reducir la abrasión del molde y las salpicaduras de acero fundido, y posteriormente se debe aumentar gradualmente el caudal para mantener un flujo de acero fundido continuo, recto y uniforme durante el llenado.

El control de la secuencia de vertido y del tubo ascendente tampoco debe ignorarse. Generalmente, se debe seguir el principio de "piezas pequeñas primero, piezas grandes después; piezas de paredes delgadas primero, piezas de paredes gruesas después; piezas complejas primero, piezas simples después". Si la cuchara no está completamente cocida, considerando que la temperatura del acero fundido en el fondo puede ser baja, se puede verter primero una pieza ligeramente más grande. Cuando el acero fundido sube al tubo ascendente, se debe reducir el caudal y verter lentamente hasta la altura especificada para evitar que el acero fundido se desborde, que la caja se eleve o que el acero fundido se derrame, y al mismo tiempo ayudar a compensar la contracción líquida y de solidificación del acero fundido. Para piezas fundidas con tubos ascendentes abiertos, después de que el acero fundido suba, se debe reducir la velocidad de vertido y se debe agregar el agente de cobertura inmediatamente; para piezas fundidas con tubos ascendentes ciegos o piezas fundidas de acero con alto contenido de manganeso, después de que se llenen completamente, se deben realizar de 1 a 3 vertidos puntuales en la compuerta de vertido. Después de verter, se deben agregar 1 o 2 agentes de cobertura más para conservar el calor para garantizar que el tubo ascendente no se enrojezca.

El manejo de escenarios especiales debe ser estandarizado y ordenado. Durante el vertido de varias cajas, si cada cuchara de acero fundido se utiliza para verter tres o más cajas, se debe detectar la cantidad restante de acero fundido mediante soldadura fuerte antes de verter la tercera caja; si se vierten dos o más cajas y la cantidad de acero fundido vertido supera el 80%, también se requiere la detección de la soldadura fuerte antes del vertido posterior. Para garantizar un vertido de flujo completo de las piezas fundidas posteriormente, se deben preparar herramientas de combustión con oxígeno y se debe soplar y quemar la salida de vertido de manera oportuna cuando sea necesario. Cuando se utilizan varios hornos para el vertido combinado de piezas fundidas de acero de gran tamaño, es necesario coordinar la secuencia de sangrado de cada horno, la distribución de las grúas, la posición de las cucharas y la secuencia de vertido, y procurar abrir todas las salidas de vertido simultáneamente. La temperatura de vertido del acero fundido utilizado para la alimentación de la mazarota debe ser entre 30 y 50 °C superior a la del acero fundido utilizado para el vertido combinado.

Además, se debe realizar una inducción de aire inmediatamente al inicio del vertido para reducir el defecto de soplado en la pieza fundida. Se debe asignar una persona especial para supervisar el proceso de vertido y evitar que entre escoria en la cavidad del molde. Si se produce una fuga de acero fundido del molde, se deben tomar medidas para bloquearla, manteniendo un flujo fluido y lento, y no se debe interrumpir el flujo para evitar cierres fríos en la pieza fundida. Si el proceso requiere la toma de muestras para el análisis de la composición durante el vertido, se debe utilizar una cuchara de muestra para tomar muestras de acero fundido y se debe marcar claramente el número del horno.

3. Tratamiento post-vertido: mejora de la trazabilidad de la calidad y garantía de seguridad

Tras finalizar el vertido, el tiempo de vertido y el tiempo de conservación del calor deben marcarse claramente en la caja de arena para facilitar la conexión de los procesos posteriores. Para piezas fundidas con un peso superior a 500 kg, piezas de acero aleado, piezas de prueba y piezas clave, la marca del número de horno debe insertarse en el tubo ascendente. Se debe verter una barra de prueba por cada horno de acero fundido para facilitar la inspección de calidad y la trazabilidad.

El acero fundido restante debe verterse en el molde de mezcla de materiales o en el pozo seco preparado con antelación en un punto fijo. Tras el vertido, no se debe espolvorear arena sobre la superficie para evitar que el personal la pise por error y provoque accidentes.

Conclusión

La clave del proceso de colada de acero reside en la precisión y la estandarización. Desde el ajuste científico de parámetros como la temperatura y la velocidad hasta la operación estandarizada de todo el proceso, cada detalle está relacionado con la calidad de la fundición. Solo combinando a fondo la teoría del proceso con la experiencia práctica y controlando estrictamente los aspectos técnicos de cada eslabón, se pueden evitar eficazmente diversos defectos de fundición y producir piezas fundidas de acero de alta calidad que cumplan con los estándares de la industria y los requisitos de aplicación.