Optimization of manufacturing process in smelters furnaces

1. 1

2. 2
Optimización de procesos
de manufactura en hornos
de fundición
Alexis Tejedor De León, PhD
www.AlexisTejedor.org

3. 3
FIM:
Centro Regional de
Veraguas
Lic. en Tec. de Mecánica
Industrial: Metalurgia Aplicada
Julio - Septiembre 2003

4. 4
Procesos de fundición
Metal en estado líquido
Metal en estado líquido
Vaciado en molde con forma de
Vaciado en molde con forma de
la pieza deseada
la pieza deseada

5. 5
Fundición
en Panamá
Época pre-
colombina

6. 6
Obtención de piezas de formas y
tamaños variados

7. 7
Metal en fase líquida

8. 8
Vaciado en moldes

9. 9
Caja superior
Caja superior
Cajas de moldeo
Caja inferior
Caja inferior
Vista superior
Vista superior

10. 10
Disposición de las cajas de moldeo
Línea de
Línea de
separación
separación Sección
Sección
superior
superior Tiradero
Tiradero
Tragadero
Tragadero
Modelo
Modelo
Sección
Sección Tablero de
Tablero de
inferior
inferior soporte
soporte

11. 11
Antecedentes
Trabajo de graduación
Etapas anteriores del
Tec. de hojalatería
horno
Tec. en programación
Reparación y Equipo Confección de los moldes
Preparación del metal Moldes terminados
de alimentación

12. 12
Horno activo
OPTEX Thermo-
Hunter 5140
Verificación del metal
Medición
en fase liquida
Vaciado del metal
Acabado final
Pieza fundida

13. 13
Laboratorio de fundición

14. 14
88 cm
88 cm
56 cm 56 cm
Piedra
Cámara de lechos
Malla filtrantes para
133 cm
133 cm Hilo suelto 133 cm
133 cm combustible
Malla
reciclado
Poliestireno
Malla
Salida para el aceite filtrado
88 cm
70 cm
100 cm
100 cm

15. 15
Salida del aceite Entrada del aire
Manómetro
Entrada del aceite Cámara de
presurización del
combustible
49 cm
49 cm 49 cm
49 cm filtrado
27 cm
27 cm 0.03 m3 de
capacidad

16. 16
Horno vasculante
5cm
5 cm
5 cm
34cm
34 cm
34 cm
Salida de 72cm
11 cm
11 cm
metal
55cm
55 cm
55 cm fundido
72cm
72 cm
72 cm
72cm
72 cm
72 cm

17. 17
Horno vasculante
0.29 m3 del hogar de combustión
Características Ladrillos refractarios
Aislante térmico
Protección de cubierta metálica

18. 18
Vista completa del sistema de fundición desarrollado
Palanca Horno Filtro Horno vasculante
Horno de fundición Filtro para aceite
Inyector
Compresor
Compresor
Reservorio
Aceite
Medidor
Aceite
Entrada
Salida
Aceite Depósito de combustible filtrado
Depósito de combustible filtrado
Cámara bajo presión

19. 19
Estado inicial de equipos

20. 20
Estado inicial de equipos

21. 21
Fase de reparación

22. 22
Accesorios
Compresor Campbell Hausfeld
modelo KK380700 AV 9.8 E-2 m3 y
4.5 HP
Aceite residual
Crisol 15 Kg Erie Tools
Works, Hollands 15

23. 23
Fase de encendido preliminar

24. 24
Ajuste de las presiones de inyección
Combustible: 3.45 E4 Pa (5 psi)
Aire: 6.9 E4 Pa (10 psi)
Cubierta superior abierta

25. 25
Medición de la temperatura
Cubierta superior cerrada

26. 26
Medición de parámetros
1422 °C Relación
combustible:
aire = 1:2

27. 27
Combustión completa

28. 28
Metales reciclados
Pistones de autos
Latas de bebidas

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Metal fundido

30. 30
Preparación de cajas

31. 31
Preparación de cajas

32. 32
Retirada del crisol
Remoción de escorias

33. 33
Vertido del metal en moldes
Molde cilíndrico

34. 34
Separación de cajas
Piezas fundidas

35. 35
Resultados:
Posibilidad de utilizar mezclas
combustibles
Presión de inyección de
combustible 2.4 E5 Pa (35 psi)
Temperatura en el hogar del
horno 1422 °C

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Resultados:
Fundición de metales
reciclados: 50 minutos de
operación
Consumo de combustible: 4
L*h-1
Fundición de arenas
metalíferas: 2.5 h

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Resultados:
Utilización de fundentes:
reducir temperatura de fusión
de la carga.
Fundentes oxidantes
utilizados
C + 0.5 O2 = CO
CO + 0.5 O2 = CO2
Descarburización del crisol

38. 38
Conclusiones
Se lograron optimizar las
condiciones operacionales del
horno
Se fundieron metales
reciclados con consumo
mínimo de material
combustible reciclado

39. 39
Conclusiones
Se fundieron arenas
metalíferas
La utilización de fundentes
oxidantes, produjo la rajadura
del crisol

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Recomendaciones
Fundición de arenas
metalíferas: composiciones
ternarias cercas al punto
peritéctico
Evaluar parámetros en las
escorias: acidez, viscosidad,
estructuras internas

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