ABSTRACT The feasibility of using refractory chromite as a source of Cr to the weld bead is evaluated from a lining composed of a mixture of rutile, refractory chromite, graphite and limestone. The proportions in the mixtures for the coatings were established based on an experimental design of the Mc Lean Anderson type, where the input variables are: X1- chromite, X2- graphite and X3- limestone. The coatings were applied to the electrodes by pressing in a manual press, with subsequent air drying and calcined in oven. The recharge deposits of seven coating compositions were evaluated from the standpoint of chemical composition and hardness. Finding that the composition of the coating exerts a marked influence on the chemical composition and hardness of the deposited metal. What's more, it was found that it is possible to allocate the weld bead with more than 2 % chromium by carbothermic reduction of the refractory chromite, from the heat provided by the electric arc during manual recharging by welding with coated electrodes. Finally, the possibility of substituting FeCr in the manufacture of consumables with low Cr contributions for recharging is demonstrated, using refractory chromites in the electrode coating.

RESUMEN En el trabajo se evalúa la factibilidad de utilizar la cromita refractaria como fuente de aporte de Cr al cordón de soldadura a partir de un revestimiento compuesto por mezcla de rutilo, cromita refractaria, grafito y caliza. Las proporciones en las mezclas para los revestimientos se establecieron con base en un diseño experimental de tipo Mc Lean Anderson, donde las variables de entrada son: X1- la cromita, X2- el grafito y X3- la caliza. A los electrodos, los revestimientos se aplicaron mediante prensado en una extrusora manual, con un posterior secado al aire y calcinado en horno. Se evaluaron los depósitos de recargue de siete composiciones de revestimientos desde el punto de vista de composición química y de dureza. Se constata que la composición del revestimiento ejerce una marcada influencia sobre la composición química y la dureza del metal depositado. Además, se comprueba que es posible alear el cordón de soldadura con más de 2 % de Cr mediante la reducción carbotérmica de la cromita refractaria, a partir del calor aportado por el arco eléctrico durante el recargue por soldadura manual con electrodos revestidos. Finalmente, se demuestra la posibilidad sustituir al FeCr en la fabricación de consumibles con aportes no elevados de Cr destinados al recargue, utilizando las cromitas refractarias en el revestimiento del electrodo.

Abstract The obtaining of a flux for hardfacing by Submerged Arc Welding (SAW), using ferrochrome-manganese and slag obtained from the simultaneous carbothermal reduction of chromite and pyrolusite is addressed. The ferrochrome-manganese and the slag were obtained, conceiving that both products satisfy the requirements of the components (alloy system and matrix) of an agglomerated flux for hardfacing. The fusion-reduction process to obtain the alloy and the slag was carried out in a direct current electric arc furnace. The pouring was carried out into water to facilitate the separation and grinding of the cast products. An experimental flux was manufactured, using the obtained alloy and slag. Deposits were obtained by SAW, which were characterized in terms of: chemical composition, microstructure and hardness. It was concluded that the flux obtained from ferrochrome-manganese and slag from the simultaneous carbothermal reduction of chromite and pyrolusite, allows to deposit an appropriate metal for work under abrasion conditions, characterized by significant carbon and chromium contents and a martensitic microstructure predominantly, with hardness of 63 HRc.

Resumen Se aborda la obtención de un fundente para recargue duro por Soldadura con Arco Sumergido (SAW), empleando ferrocromo-manganeso y escoria obtenidos de la reducción carbotérmica simultánea de cromita y pirolusita. El ferrocromo-manganeso y la escoria fueron obtenidos, concibiendo que ambos productos satisfagan los requisitos de los componentes (sistema de aleación y matriz) de un fundente aglomerado para el recargue. El proceso de fusión-reducción para la obtención de la aleación y la escoria fue realizado en horno de arco eléctrico de corriente continua. El vertido fue realizado en agua para facilitar la separación y molienda de los productos de colada. Fue elaborado un fundente experimental, empleando la aleación y escoria obtenida. Fueron obtenidos depósitos por SAW, los cuales fueron caracterizados en cuanto a: composición química, microestructura y dureza. Se concluyó que el fundente obtenido a partir de ferrocromo-manganeso y escoria de la reducción carbotérmica simultánea de cromita y pirolusita, permite depositar un metal apropiado para el trabajo en condiciones de abrasión, que se caracteriza por significativos contenidos de carbono y cromo y una microestructura predominantemente martensítica, con dureza de 63 HRc.

The production of chromium manganese ferroalloys for the use in the development of alloying loads of welding consumables is presented. On the basis of variations in the proportions of the chromium and manganese minerals in the loads, different combinations are established, which allow obtaining multicomponent ferroalloys with composition ranging from 9 to 32 % chromium and from 24 to 65 % manganese. The melting-reduction process is carried out in an electric arc furnace with a graphite crucible and with the presence of coke as a reducing component which guarantees the obtaining of high carbon alloys (5-6 %). The use of the multicomponent ferroalloy in the formulation of welding consumables simplifies and makes cheaper the obtaining of these materials. As result of metallurgical processing, slag formed by the silicon, aluminum, magnesium, manganese and calcium oxides are obtained, which are feasible to use in the production of flux matrices for submerged arc welding process.

Se presenta la obtención carbotérmica de ferroaleaciones al cromo manganeso para su uso en la preparación de cargas aleantes de consumibles de soldadura. Sobre la base de variaciones en las proporciones de los minerales de cromo y manganeso en las cargas metalúrgicas se establecen diferentes combinaciones que permiten obtener ferroaleaciones multicomponentes con rangos de composición para el cromo (9-32 %) y manganeso (24-65 %). El proceso de fusión-reducción se realiza en un horno de arco eléctrico con crisol de grafito y con la presencia de coque como reductor, lo que garantiza la obtención de aleaciones de alto contenido de carbono (5-6 %). El uso de la ferroaleación multicomponente, obtenida en la formulación de consumibles de soldadura, simplifica y abarata la fabricación de estos. Como resultado del procesamiento metalúrgico se obtienen escorias formadas por los óxidos de silicio, aluminio, magnesio, manganeso y calcio, factibles de utilizar en la obtención de matrices de fundentes para soldadura por arco sumergido.

ABSTRACT Rhenium is a metal that has different obtainment methods. The most used comes from molybdenite roasting. Traditional pyrometallurgical methods like oxidizing roasting are applied, but there are also innovative pyrometallurgical methods as is roasting with carbothermic reduction. This paper presents the behavior of rhenium onto two different roasting processes: oxidizing roasting and toasting with carbothermic reduction. The purpose is to compare both treatments discussing rhenium recovery values. Oxidizing roasting generates several SO2 emissions towards the environment when it is applied to metal sulphides. The carbothermal reduction is a process that uses CaO as sulfur capturer and C as a reductant agent, and eliminates the atmosphere pollution that would have been caused by SO2. Thus the optimum molar ratio of CaO with respect to Re and C, required to accelerate the reduction rate and control S emission to the atmosphere was studied in order to determinate metal sulfide dependence to operational factors of reduction temperature, molar concentrations, roasting times. Furthermore, the oxidizing roasting was worked out with the operating variables of temperature and roasting time for certain ambient conditions. Based on the current results for both roasting processes, the optimal operating conditions for the greatest rhenium recover were obtained.

RESUMEN El renio es un metal que presenta distintos métodos de obtención.El más utilizado es el que se lleva a cabo por la tostación de la molibdenita. En él se aplican métodos pirometalúrgicos tradicionales como es tostación oxidante, pero también existen métodos pirometalúrgicos innovadores como la tostación con reducción carbotérmica. En este trabajo se estudia el comportamiento que presenta el renio frente al uso de diferentes tostaciones, ellas son tostación oxidante y tostación con reducción carbotérmica. El objetivo es comparar ambos tratamientos discutiendo los valores de recuperación de renio. La tostación oxidante es un método que genera importantes emanaciones de SO2 al medio ambiente, cuando se aplica a sulfuros metálicos. En cambio, la reducción carbotérmica es un proceso que utiliza el CaO como agente captador de azufre y elC como reductor, junto al sulfuro metálico, eliminando de esta manera la contaminación de la atmósfera que había sido producida por el SO2. Con tal fin, se estudió la relación molar de CaO óptima con respecto al Re y C, requerida para acelerar la velocidad de reducción y controlar la emisión de S a la atmosfera. De esta manera se determinan la dependencia del sulfuro metálico con los factores operacionales de temperatura de tostación, concentraciones molares y tiempos de tostación. Por otro lado, en la tostación oxidante se trabajó con las variables operativas de temperatura y tiempos de tostación para determinadas condiciones atmosféricas. En base a los resultados obtenidos de ambas tostaciones se determinaron las condiciones óptimas de las operaciones para la mayor recuperación de Re.

En este trabajo se presenta el estudio de obtención simultánea de FeCr y escorias a partir del procesamiento carbotérmico de cromitas refractarias, para su uso como componentes fundamentales de fundentes para la soldadura por arco sumergido. Para la conformación de las mezclas, se utilizó un diseño de experimentos factorial con relaciones entre componentes. El ferrocromo obtenido contiene entre 50 y 54 % de cromo y entre 5 y 7 % de carbono y más del 95 % de las escorias están formadas por un sistema de óxidos del tipo MgO-Al2O3-SiO2, modificado con CaF2 and CaO. El procesamiento de las mezclas permite recuperar hasta el 76 % del ferrocromo y el 73 % de la escoria. Estos productos representan más del 90 % de los componentes de un fundente de soldadura destinado al relleno superficial.

In this paper, a study of the simultaneous obtaining of FeCr and slag from the carbothermic processing of refractory chromites is reported, both products are used as fundamentals components of fluxes for submerged arc welding. For the formulation of the mixtures is used an experiments factorial design with relationships between components. The obtained ferrochromium contain between 50 and 54 % of chromium and between 5 and 7 % of carbon and more than 95 % are represented by the oxides system MgO-Al2O3-SiO2, modified with CaF2 and CaO. The processing of the mixtures to recover up to 76 % of ferrochrome and 73 % of slag. These products represent more than 90 % of the welding flux components destined for hardfacing.

El proceso de reducción carbotérmica es una reducción directa de sulfuros. Permite realizar una tostación en donde se obtienen concentraciones mayores de metales como molibdeno, empleando un agente reductor (en este caso, el carbón C) y un captador de azufre como el CaO, evitando la contaminación del aire con gases tóxicos como el SO2. En este trabajo se analizan concentrados sulfurados ricos en cobre, hierro y molibdeno, obtenidos por flotación rougher y flotaciones diferenciales, dando origen a diferentes leyes. Los concentrados se sometieron al proceso de reducción carbotérmica en donde se estudiaron los parámetros de trabajo. Se ajustaron los valores del agente captador y reductor, para retener las mayores concentraciones de azufre. Analizando los resultados obtenidos se fijó la temperatura, el tiempo óptimo de trabajo y optimas relación molar del CaO y C para los cuales se alcanzó la mayor recuperación de metales como el molibdeno.

The carbothermic reduction process is a direct reduction of sulfides. It allows a roasting in which higher concentrations of metals such as molybdenum are obtained by using both a reducing agent (in this case, carbon C) and a sulfur scavenger, such as CaO so as to prevent air toxic gases pollution such as SO2. In this paper, we analyze sulfur concentrates rich in copper, iron, and molybdenum that are obtained through rougher flotation and differential floats, which give rise to different laws. The concentrates were subjected to a carbothermic reduction process in which the working parameters were studied. The values of both the capturing agent and the reducing agent were adjusted to retain higher concentrations of sulfur. Analyzing the results obtained, the temperature was set and we reached the optimal working time and optimum molar ratio of CaO and C for the greatest recovery of metals such as molybdenum.

The results of the application of the process of reduction by coal to the solid residuals of the company “Rene Ramos Latour”, belonging to the town of Nicaro in Cuba, for the obtaining of pig-iron nuggets, being the processes that use rotary heart furnace the most feasible from the economic and environmental technical point of view. The complete factorial experimental design is planned, introducing as independent variables the temperature, the basicity, the content of coal and the diameter of the pellet, to analyze its influences in the grade of reduction of the iron. It is demonstrated that it is possible to obtain for the first time in Cuba pig-iron nuggets starting from the residual one studied, with the presence of alloy elements such as: chrome, silicon, nickel, manganese, cobalt, vanadium, among other, which can be employees as matter prevail for the production of stainless steels as well as steels of low alloy to the chromium and nickel.

Se exponen los resultados de la aplicación del proceso de reducción carbotérmica a los residuos sólidos de la empresa niquelífera “René Ramos Latour”, perteneciente a la localidad de Nicaro en Cuba, para la obtención de lupias de arrabio, siendo los procesos que emplean hornos de hogares rotatorios los más factibles desde el punto de vista técnico económico y ambiental. Se planifica el diseño experimental factorial completo, introduciéndose como variables independientes la temperatura, la basicidad, el contenido de carbón y el diámetro del pelet, para analizar sus influencias en el grado de reducción del hierro. Se demuestra que es posible obtener por primera vez en Cuba lupias de arrabio a partir del residual estudiado, con la presencia de elementos aleantes tales como: cromo, silicio, níquel, manganeso, cobalto, vanadio, entre otros, las cuales pueden ser empleadas como materia prima para la fabricación de aceros inoxidables así como aceros de baja aleación al cromo y níquel.

Se sintetizó nitruro de vanadio (VN) mediante la reducción carbotérmica de mezclas de óxido de vanadio (ex vanadato de amonio) y carbón activado en atmósfera de N2. El método de disolución utilizado para la mezcla de los precursores NH4VO3 y C, permitió obtener VN de morfología uniforme con tamaño de cristalita submicrométrica, a temperaturas inferiores a aquellas utilizadas en procesos convencionales. El producto obtenido fue caracterizado por difracción de rayos X (DRX), microscopía electrónica de barrido (MEB), espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS) y área superficial-BET. Para posible aplicación en catálisis, el producto sintetizado fue evaluado en la hidrodesulfuración (HDS) de tiofeno a presión atmosférica y T = 400°C, encontrándose que la actividad catalítica de los sólidos sintetizados durante 120 min. a 1100ºC fue mayor a aquella de polvos de VN obtenidos con tratamientos térmicos más cortos.

It has been synthesized vanadium nitride (VN) by carbothermal reduction of vanadium oxide (ex ammonium vanadate) and activated carbon mixtures in a N2 atmosphere. The solution-derived precursor method used to mix NH4VO3 and C promoted the formation of submicrometer and morphologically uniform crystallites of VN at a lower temperature in comparison with conventional methods. The products were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and BET-surface area. In order to consider catalytic uses the synthesized product has been evaluated in the reaction of hydrodesulfuration of thiophene under atmospheric pressure and T = 400°C. It was found that the catalytic activity of the heat treated solids during 120 min. at 1100ºC was larger than those of VN powders obtained at shorter heat treatment times.

En este trabajo se expone una caracterización química y mineralógica de las arenas negras del placer Mejías de Sagua de Tánamo, el más importante placer litoral de playa del noroeste de Cuba oriental. A partir de estas caracterizaciones se desarrolla una estrategia de cálculo para la confección de la carga metalúrgica, que permite obtener simultáneamente, al ser procesada por reducción carbotérmica en un horno de arco eléctrico con crisol de grafito, una ferroaleación multicomponente y una escoria útil para la confección de consumibles de soldadura por arco eléctrico. El polvo de la escoria obtenida es aglomerado con vidrio líquido. Los pellets resultantes, debido a su comportamiento en la soldadura por arco sumergido (SAW), presentan propiedades metalúrgicas y tecnológicas que satisfacen los requisitos de una matriz de un fundente aglomerado. La composición química de la ferroaleación multicomponente está constituida por elementos metálicos (V, Cr, Mo, Ti, Nb) de alto valor metalúrgico y aleante, apropiada para la formulación de cargas aleantes de consumibles tanto para la soldadura manual (SMAW) y como para la SAW.

These work deals with the chemical and mineralogical characterizations of the black sands of the Mejías placer of Sagua de Tanamo (the most important beach littoral placer of the northwest of oriental Cuba). Starting from these characterizations a calculation strategy is developed for the making of the metallurgical load that allows to obtain simultaneously a multicomponent ferroalloy and a useful slag for the making of electric arch welding consumables, when being processed by carbothermic reduction in an electrical arc furnace with graphite crucible,. The powder of the obtained slag is agglomerated with liquid glass. The resulting pellets, due to their behavior on the submerged arc welding show technological and metallurgical properties that correspond with the requirements of an agglomerated flux matrix. The chemical composition of the multicomponent ferroalloy is constituted by metallic elements of high metallurgical and alloyed values (V, Cr, Mo, Ti, Nb). It is appropriate for the formulation of consumables for manual welding (SMAW) and SAW, as well.

En este trabajo se discute la obtención y caracterización de un producto prerreducido carbotérmicamente a partir de un concentrado de cromita refractaria cubana, con vistas a valorar las posibilidades de su utilización del producto reducido como componente alternativo de mezclas saturantes para la obtención de capas de carburos de cromo en aceros mediante un tratamiento termodifusivo. La reducción se lleva a cabo para mezclas con alto grado de compactación y a una temperatura de 1000 ° C. En la caracterización del concentrado mineral se hallo que este, por su composición química y fásica, puede actuar simultáneamente como elemento portador del componente activo y del aditivo termorrefractario en una mezcla termodifusiva, con una relación cromo / silicio dentro de los niveles recomendados para la saturación con cromo. En la caracterización de las mezclas reducidas mediante Espectroscopía Infrarroja, Espectroscopía Mössbauer y Difracción de Rayos-X, se encontró la presencia de varios carburos metálicos ( (Cr,Fe)23 C6 , (Cr,Fe)7 C3) capaces de actuar como difusores del elemento cromo, y característicos de una etapa avanzada del proceso reductivo. Se encontró que la adición de CaCO3 a la mezcla a reducir permite alcanzar mejores condiciones de reducción, a la temperatura establecida.

In this work is presented a method for the obtention and characterization of a carbothermical prereduced product, using as base material a concentrate of cuban refractory chromite. The study of the reduced mixture is carried out to explore the possibilities of use of the reduction products as suitable components of mixtures for the obtaining of chromium carbides layers in steels through the thermodifusion method. The reduction is carried out for a mixture with high compactation degree and to a temperature of 1000 ° C. In the characterization of the chromite concentrate it was found that by its chemical and structural composition it can act simultaneously as carrier of the active component and of the thermorefractory additives in the chromodifusive mixture, with a chromium / silicon relation in correspondence with the recomended values for chromodifusion mixtures. In the characterization of the prereduced mixtures by Infrared Spectroscopy, Mössbauer Spectroscopy and X-Ray Difraction techniques, the presence of metallic carbides ( (Cr,Fe)23 C6 , (Cr,Fe)7 C3 ) was detected, characteristic of advanced stages of the reduction process and with possibilities to act as chromium difusors. It was found tahat the addiction of CaCO3 to the mixture allow better reduction conditions.