Influence of the speed of downward semi-continuous casting on the crystal size and mechanical properties of recycled copper

Influencia de la velocidad de la fundición semicontinua descendente sobre el tamaño de los cristales y las propiedades mecánicas del cobre reciclado

En este estudio se investigó la influencia de la velocidad de colada semicontinua descendente sobre el tamaño de los cristales y las propiedades mecánicas del cobre reciclado tras su fundición y deformación en frío. Se demostró que el aumento de la velocidad de fundición de 0,09 m / min a 0,22 m / min resultó en el refinamiento de la macroestructura y la reducción del área de la sección transversal de cristal de 3,221 mm2 a 1,2 mm2, lo que resultó en un aumento de la microdureza después de la fundición en un 8 %, mientras que en el estado después del trabajo en frío, un aumento de la microdureza en un 3 % y la resistencia a la tracción última en un 2,5 %.

INTRODUCCIÓN

El cobre y sus aleaciones, debido a sus propiedades, se utilizan en muchas ramas de la industria, como la construcción, la energía, la electrónica, la industria marítima y la automoción. Las elevadas propiedades mecánicas del cobre y sus aleaciones pueden conseguirse mediante el uso de muchos mecanismos de refuerzo de los materiales metálicos, como el endurecimiento por disolución, el endurecimiento por precipitación, el endurecimiento por deformación y el refuerzo de los límites de grano y subgrano. Uno de los mecanismos más eficaces de refuerzo de materiales sin pérdida de ductilidad es el refinamiento de la microestructura. Además de aumentar las propiedades de resistencia del material, se obtiene homogeneidad de propiedades en todo el volumen, mejor susceptibilidad al trabajo en frío y mayor resistencia a la fatiga y al agrietamiento [1-4]. En el caso de los materiales de fundición, existen muchas posibilidades de refinamiento del grano. Una de las formas de refinar la microestructura de las piezas fundidas es la introducción de elementos de aleación en la composición química, que forman óxidos o fases intermetálicas y constituyen núcleos de cristalización durante la solidificación. El refinamiento efectivo del grano mediante adiciones de aleantes es difícil porque, además de garantizar una cantidad y tamaño suficientes de partículas altamente dispersas, deben cumplirse unas condiciones especiales de fusión y colada, incluyendo una temperatura de colada adecuada y un alto grado de subenfriamiento [5-7]. El refinamiento de la microestructura en el proceso de colada continua es posible principalmente mediante el control de los parámetros de colada, como la alimentación, las paradas y el flujo del medio refrigerante en el sistema de refrigeración primario y secundario. Además de los parámetros mencionados, las condiciones de cristalización están muy influidas por la rugosidad y la calidad de la superficie exterior de los cristalizadores en contacto con la superficie del enfriador. Una mayor rugosidad del cristalizador se traduce en una peor transferencia de calor. Garantizar un equilibrio térmico adecuado, tanto mediante la aceleración del proceso de colada como mediante una rápida disipación del calor, contribuye al refinamiento de la microestructura [8-9]. En el caso de los procesos de colada continua, se obtienen buenos resultados en términos de refinamiento de la microestructura utilizando un campo electromagnético mezclador en el sistema de cristalización.