Nuevo material con resistencia mejorada a altas temperaturas para fabricación de componentes de hornos de estampación en caliente
El horno de vigas rodantes combina movimientos horizontales y verticales de vigas para transportar piezas de acero a través del horno. La fatiga térmica de las vigas en la entrada del horno, la combinación de corrosión y fluencia en las vigas interiores y combinación de corrosión, fluencia y desgaste de los anillos son los modos de falla más habituales para estos componentes del hornos industriales.
La rotura de estas piezas (e incluso sus trabajos preventivos de reparación o sustitución) conlleva importantes repercusiones económicas y medioambientales relacionados con el consumo de energía y materiales.
Desarrollar materiales y componentes más duraderos capaces de soportar altas temperaturas continuas o ciclos térmicos es una oportunidad para lograr AHORRO DE ENERGÍA, CONSUMIR MENOS RECURSOS MINERALES Y MEJORAR LA PRODUCTIVIDAD Y LA EFICIENCIA del proceso de fabricación.
Esta experiencia se desarrolló junto con GHI Furnaces dentro del proyecto HiperMAT.
Punto de partida
Principales características
Principales componentes involucrados:
- Vigas metálicas apoyadas sobre rodillos con aros colocados a lo largo del horno. Se mueven mediante movimientos cíclicos.
- Vigas cerámicas y vigas de avance que ruedan hacia atrás hasta su posición original.
Duras condiciones de trabajo:
- Alta temperatura: cercana a los 1000ºC.
- Cargas elevadas por el propio peso de las vigas y la carga.
- Ambientes corrosivos debido a la alta temperatura del aire y la alta temperatura continua dentro del horno.
Objetivos
- Optimización del procesamiento industrial mediante la optimización del proceso de fabricación de componentes: reduciendo el uso de energía y materias primas y aumentando la eficiencia de la planta gracias a menos paradas por mantenimiento y recambios.
- Reducción del consumo de energía y recursos mediante tecnologías más eficientes para fabricar componentes y alargar su vida útil en equipos de trabajo a altas temperaturas cercanas a los 1000ºC.
- Minimización de residuos y consumo energético mediante el uso de tecnologías de procesamiento sostenibles. Integración de herramientas de modelado de última generación y más precisas en el diseño de procesos y materiales.
- Introducción de capas protectoras en componentes reduciendo elementos críticos en materiales a granel y alargando su vida útil.
- Introduction of protective layers in components reducing critical elements in bulk materials and extend their service life.
Abordaje
- Integración de herramientas avanzadas de diseño de materiales y componentes.
- Desarrollo de nuevas aleaciones de alta resistencia térmica y resistencia a la corrosión para su uso en la aplicación de capas protectoras.
- Uso de aleaciones de alto rendimiento para la fabricación de componentes finales mediante tecnologías de última generación.
- Integración de componentes en hornos de estampación en caliente industriales operativos junto con sensores de monitoreo desarrollados ad-hoc, combinando tecnologías de pulverización térmica y electrónica impresa, y herramientas avanzadas de procesamiento de datos.
- La tecnología desarrollada permitirá a las PYMES participantes resolver al menos dos problemas: eliminar las tecnologías peligrosas no seguras y saludables que se utilizan actualmente y mejorar la eficiencia de la desgasificación y la calidad del producto.
Resultados
- Se ha patentado una nueva familia de aceros refractarios resistentes a la corrosión y al desgaste a altas temperaturas.
- Se han introducido sensores impresos de alta precisión en áreas críticas del horno de estampación en caliente y están monitorizando las temperaturas de trabajo.
- Se ha validado un nuevo proceso de fundición por HidroSolidificación de alto rendimiento que conduce a una mayor resistencia a la fluencia.
- Las capas de alta resistencia al desgaste en componentes reales que utilizan LMD para capas metálicas y HVOF para las cerámicas están demostrando propiedades ventajosas de resistencia al desgaste a altas temperaturas.
- Modelos precisos respaldados por datos experimentales están acelerando el éxito de los desarrollos antes mencionados.