Familia de componentes de sellado y desgaste

El costo energético para la operación del horno de induración es muy importante. Por consiguiente, los gerentes de operación de planta y del departamento de mantenimiento le ponen atención detenida al consumo energético.

El horno debe ser eficiente en su consumo de energía, y hay ciertas partes que están diseñadas precisamente para sellar el horno. Esto evita las pérdidas de calor. También evitan que aire frío del ambiente indeseado ingrese a las zonas de horneado. En ambas situaciones, el horno se vuelve menos eficiente. Se requerirá más energía para hornear los pellets. En caso que no sea posible compensar con un mayor insumo energético, se reducirá la velocidad de la rejilla, con la consecuente reducción de producción.

Ya que la rejilla está en movimiento, las partes de sellado están en contacto con las partes en movimiento, y por lo tanto sujetas a fricción y desgaste. El desgaste disminuye el sello progresivamente, y tendrá un impacto sobre la productividad del horno. 

Metal 7 se especializa en la protección contra el desgaste, y ha desarrollado soluciones de revestimientos protectores para partes sellantes, incluyendo su revestimiento I-19 para los rieles deslizantes (también llamados barras de sellado de la cámara de aire) y un revestimiento para las barras de descarga de (del horno). Ambos tipos de barras se ensamblan en los dos costados del horno, y están en contacto con los vagones de paletas en movimiento.   

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Challenge

En la última etapa del proceso de pelletizacion, los pellets se deben endurecer en un horno grande, llamado el horno de induración.  El endurecimiento se requiere para poder manipular y transportar los pellets a las operaciones de fabricación de acero. 

La energía requerida para hornear los pellets representa mucho dinero, y es el costo principal de la operación de peletiazción en la mayoría de las plantas, por lo que el horno debe estar bien mantenido para que tenga la mayor eficiencia energética posible.  Cualquier fuga reduciría esta eficiencia, pero también causaría perturbaciones en el proceso de horneado de los pellets.  Es obligatorio asegurar que los elementos de sellado del horno se mantengan en buenas condiciones en todo momento.

El deterioro de las partes de sellado del horno causa pérdidas de los gases calientes del proceso en las zonas de presión positiva, y la entrada de aire frío en las zonas de presión negativa resultando en una disminución de la eficiencia energética del proceso de induración de pellets.

El operador de planta o bien aumentaría el insumo energético, usualmente en forma de combustibles fósiles por los quemadores, para mantener la uniformidad del horneado.  En caso que no sea posible agregar más calor debido a limitaciones del horno, tendrían que reducir la velocidad de la rejilla móvil, con un impacto directo sobre la productividad de la planta.  Las pérdidas de energía tienen un impacto sobre la calidad de los pellets y la productividad.  En el proceso de rejilla recta móvil, los vagones de paletas se mueven lentamente dentro del horno. Las partes en movimiento presentan un verdadero desafío para el sellado del horno.   Las altas temperaturas, particularmente en las zonas de horneado, presentan un problema adicional para el sellado del horno.  También se requiere lubricación para reducir la fricción entre las partes fijas y móviles.

 

Encontramos cuatro partes principales en los vagones de paletas, cuyo propósito es asegurar el sellado: las dos barras de resortes que se encuentran debajo del vagón, y las dos barras de sellado montadas en ambos costados de los vagones.

 

1- Las barras de resorte: Se encuentran debajo del vagón de paleta y van montadas sobre resortes.  Los resortes le permiten a las barras moverse levemente hacia arriba y hacia abajo para seguir el perfil horizontal de la estructura del horno.  Para el sellado, las barras de resortes se deslizan contra rieles de acero ensamblas en la estructura de las cámaras de aire del horno (llamados los rieles deslizantes o barras de sellado de la cámara de aire).

 

2- Las barras de sellado lateral: están colocadas en ambos lados del vagón, y están fijas.  Para proveer el sellado, están en contacto constante con las barras de descarga montadas en las paredes del horno.  Los ajustes de altura con el movimiento de los vagones sobre los rieles viene del movimiento hacia arriba y hacia debajo de las barras de descarga.  Ranuras en las posiciones de fijación de las barras  de caída.

 

En ambos casos, nos encontramos con fricción de metal contra metal, altas temperaturas, y un entorno sumamente abrasivo con todo el polvo del mineral.  Las barras de acero se van desgastando progresivamente y pierden su función, que es sellar el horno.  El desafío fue desarrollar soluciones que mejoran la resistencia al desgaste de las barras de acero para el sellado y mantener el sellado del horno por un periodo mucho más largo.

Solution

La experiencia de Metal 7 en ingeniería de superficies y sellado una vez más fue la clave para el desarrollo de soluciones para estos componentes de sellado.

Al estudiar los patrones de deterioración y condiciones de abrasión, se decidió realizar dos proyectos diferentes de Investigación y Desarrollo, uno para las barras de resorte/rieles deslizantes y uno para los rieles deslizantes/barras guía de alimentación .  Encontramos que era probable que la solución sería diferente para ambas aplicaciones, y este supuesto resultó ser correcta.

 

A- Barras de resorte y rieles deslizantes (o barras de sellado de cámara de aire):  Las barras de resorte van montadas sobre los vagones de paletas.  Los vagones de paletas se remueven del horno periódicamente para mantenimiento.  Las barras de resorte fácilmente podrían ser sustituidas durante estos mantenimientos.  Sin embargo, los rieles de resorte están fijados con tuercas a la estructura del horno encima de las cámaras de aire.  Se requiere una parada en frío para sustituirlas.  En vista de su ubicación, no es fácil alcanzarlos.

Por consiguiente, se decidió concentrarse sobre el diseño de un revestimiento protector para la parte fija, los rieles deslizantes.  Un número de opciones de revestimientos fueron considerados, pero las pruebas de evaluación de revestimiento y de laboratorio, demostraron que la base de carburo M7-I19 era la solución más costo-efectiva para mejorar la resistencia al desgaste de los rieles deslizantes.

El revestimiento M7-110 aplicado a las barras de acero al carbono poseen las siguientes propiedades;

- Menor coeficiente de fricción que otros materiales resistente al desgaste usados para la fabricación del deslizador;

- Sumamente alta resistencia al desgaste.  Se encuentra entre los materiales más duros que Metal 7 haya manipulado.  Las pruebas de abrasión en el laboratorio mostraron una resistencia al desgaste 98 veces superior que el CHT400 (placas 400 Brinell).

- Sumamente alta adhesión al substrato de acero;

- Al ser rociado, una superficie lisa y libre de grietas.  El revestimiento de los rieles ni siguiera requiere ser amolado o pulido.

B- Barras laterales de sellado y barras de descarga del horno.  Discusiones entre Metal 7 y los usuarios finales llevaron a la decisión de enfocarse sobre una solución para las barras de descarga.  Tienen una vida más corta, y causan inquietudes particulares para la operación.

Entre los revestimiento considerados, el revestimiento M7-A29 con base de carburo fue uno el seleccionado para esta aplicación en particular.  En su superficie, tiene similitudes con los otros revestimiento aplicados a los rieles deslizantes (ver arriba) pero es un poco más denso.  La adhesión obtenida también es superior, al saber que las barras de descarga del horno están en constante movimiento hacia arriba y hacia abajo, y que potencialmente está sujeto a más choques mecánicos.

Benefit

- Disminución del consumo de combustible fósil gracias a un horno más hermético;

- Aumento en la capacidad de producción del horno;

- Los usuarios reportan ahorros en el consumo energético del sistemas que impulsa la rejilla (superficie lisa de las barras con coeficiente de fricción más reducido);

- Alta durabilidad de las partes, lo cual resulta en menos tiempo fuera de servicio y aumentos en la disponibilidad del horno;

- Menos horas-hombre para reemplazar las partes desgastadas;

- Partes revestidas rápidamente disponibles de Metal 7;

- Excelente cociente calidad-precio;

- Disminución en grases invernadero;

- Mejoras en estabilidad de operación del horno, con mejoras consiguientes en la calidad de los pellets;

- Mejoras en salud y seguridad con fugas reducidas de gas caliente y polvo fino alrededor del horno.