Estudio de la microporosidad en aceros al manganeso mediante la aplicación de la técnica del diseño de experimentos

Abstract

En la Memoria de esta Tesis Doctoral se presentan los resultados de un proyecto de investigación cuyo principal objetivo es identificar, cuantificar, y controlar el efecto de variables del proceso de fabricación mediante horno de inducción de aceros C-Mn Hadfield, empleados para cruzamientos de vías férreas. Para ello se plantearon distintos escenarios, que darán lugar a distintos resultados en la investigación. Por un lado, se deseaba fabricar el material fuera del entorno habitual de para poder acometer sin riesgo los objetivos de composición fijados por el Diseño de Experimentos de Fusión. Se perseguía determinar el rol de, tanto parámetros de la colada, como composicionales, en las respuestas metalográfica y mecánica de los productos. Por otro, estaba el estudio de los parámetros de moldeo que afectan a la microporosidad superficial que supone el empleo de horas de soldadura para su recuperación. La estrategia de investigación seguida para la adquisición de este conocimiento fue secuencial, y el método seguido fue la aplicación de un DOE factorial fraccionado de resolución III, que dio lugar a 8 probetas de perfil UIC-60 y donde se analizó la influencia de 5 factores en el caso del DOE de fusión; y de dos DOE factoriales, donde se analizó la influencia en cada uno de tres factores, dando lugar a un total de 16 probetas. Se analizó así mismo, la soldadura disimilar Acero al Mn (cruzamiento) - Acero al C (carril), con el fin de caracterizar dicha unión y así mismo cómo se ven afectadas las áreas adyacentes. El método de experimentación estadística llevado a cabo ha dado lugar a conclusiones que desde el punto de vista del proceso de moldeo además de ser beneficiosos, pues reducen la microporosidad, ayudan a la empresa a reducir costes. En dos de los factores analizados (porcentaje de aglomerante y tipo de pintura) los resultados son ambiguos y por tanto a los hora de tener que decidir, se podría atender a otro tipo de criterios, como pueden ser los económicos y para el caso de la Tª de colada, el resultado obtenido actúa en detrimento de las propiedades mecánicas del material y de la rentabilidad del proceso de colada. Los factores considerados desde el punto de vista metalúrgico, no han revelado ninguna mejora para la microporosidad en los niveles estudiados y pero sí en el caso de las propiedades mecánicas, donde se ha observado que un valor final de 0.75-0.85% de Si en el caldo mejora éstas, así como adición de Cerio en cuchara.