Análisis del mecanismo de desgaste de tres materiales de Recubrimiento en cámara de molienda de un molino vertical para cemento

Abstract

A lo largo de este trabajo de investigación se pudo evidenciar el comportamiento de dos materiales comúnmente utilizados a nivel industrial como recubrimientos antidesgaste, lámina recubierta con soldadura, lámina termotratada y uno que no es utilizado para este tipo de aplicaciones como lo es la silicona RTV (seleccionada por su comportamiento a altas temperaturas) y su mecanismo de desgaste predominante. Todos ellos fueron sometidos a un ambiente real y continuo de alta exigencia y bajo condiciones físicas de temperatura (90°C - 220°C), velocidad (desde 4,1m/s hasta 47m/s) y erosión agresivas, siendo la variable de respuesta principal para evaluar el desgaste, la pérdida de peso, cuyos valores fueron utilizados para realizar análisis estadísticos mediante los cuales se pudieron establecer las similitudes y/o diferencias entre la utilización de uno u otro material considerando la ubicación dentro de la cámara del molino. Sumado a ello, mediciones como la dureza permitieron determinar la condición del material posterior al paso de muchos ciclos de trabajo. Así mismo se utilizaron las técnicas de caracterización SEM y estereoscopía para evidenciar la condición superficial de los materiales y la metalografía para poder visualizar las diferentes fases de las aleaciones y así se pudo interrelacionar su comportamiento con la química y metalurgia de su composición. Todo lo anterior para definir adecuadamente el mecanismo de desgaste predominante. En términos generales se observó que existen diferencias significativas en cuanto al desempeño de todos los materiales en una posición ó zona determinada dentro del molino, aun cuando entre diferentes posiciones o zonas no hubo mayores diferencias. Sin embargo, fue importante encontrar que para una de las zonas cualquiera de los tres materiales podría utilizarse indistintamente, el cual fue un hallazgo significativo en términos de los objetivos propuestos en principio. Se apreció también que aun cuando la composición química y metalurgia de las láminas recubiertas parece ser igual a simple vista, la microestructura no es uniforme y por tanto pudiera llegar a ser un punto de mejora significativo dentro del proceso de fabricación respectivo. Los mecanismos de desgaste fueron correspondientes con los descritos en la literatura para cada uno de los materiales presentándose deformación plástica evidenciada con arado superficial, formación de labios alrededor de los surcos y finalmente desprendimiento de material por fatiga. Se pudo apreciar que para la generalidad del análisis experimental que se realizó, la lámina recubierta tuvo el mejor desempeño, aun cuando en algunos casos se pudo establecer que puede llegar a ser reemplazada por lámina termotratada ó silicona con posibilidad de tener desempeños similares a menores costos y menos dificultades para la instalación.

Abstract: Throughout this research work it was possible to demonstrate the behavior of two materials commonly used at an industrial level such as wear coatings, coated plate with welding, heat-treated plate and one that is not used for this type of applications as is the RTV silicone ( selected for its behavior at high temperatures) and its predominant wear mechanism. All of them were subjected to a real and continuous environment of high demand and under physical conditions of temperature (90 ° C - 220 ° C), speed (from 4.1m / s to 47m / s) and aggressive erosion, being the variable of main response to assess the wear, weight loss, whose values were used to perform statistical analyzes by which they could establish the similarities and / or differences between the use of one or another material considering the location within the chamber of the mill. Added to this, measurements such as hardness allowed to determine the condition of the material after the passage of many work cycles Likewise, SEM and stereoscopy characterization techniques were used to demonstrate the surface condition of the materials and the metallography in order to visualize the different phases of the alloys and thus their behavior could be interrelated with the chemistry and metallurgy of their composition. All of the above to properly define the predominant wear mechanism. In general terms, it was observed that there are significant differences in the performance of all the materials in a certain position or area within the mill, even though between different positions or zones there were no major differences. However, it was important to find that for one specific zone any of the three materials could be used interchangeably, which was a significant finding in terms of the objectives proposed in principle. It was also appreciated that even though the chemical composition and metallurgy of the coated plates seems to be the same with the naked eye, the microstructure is not uniform and therefore could become a significant improvement point within the respective manufacturing process. The wear mechanisms were corresponding to those described in the literature for each of the materials, with plastic deformation evidenced by surface plowing, lip formation around the grooves and finally material detachment due to fatigue. . It was possible to appreciate that for the generality of the experimental analysis that was carried out, the coated sheet had the best performance, even though in some cases it could be established that it could be replaced by heat-treated sheet or silicone with the possibility of having similar performances at lower costs and less difficulties for the installation.