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SIDerurgia-METalurgia-MATeriales

 

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Equipo de investigación:                                                           

 

 

Reconocimiento del Grupo de Investigación como Unidad Asociada de I+D al CSIC a través del Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas (CENIM)

 

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Libros en formato electrónico:

¡¡NOVEDAD!!

Ya a la venta el libro Physical Metallurgy of Cast Irons (Springer, 2018), José Antonio Pero-Sanz, Daniel Fernández-González y Luis Felipe Verdeja. Para pedidos e información:

https://www.springer.com/us/book/9783319973128

This textbook focuses on cast irons, the second material in production and consumption after steel. The authors describe the Fe-C stable and metastable diagrams from the physical-chemical metallurgy point of view. The main properties of cast irons are presented and justified for all kinds of cast irons: low cost, excellent castability, mechanical properties depending on the graphite morphology (gray irons) and high wear resistance (white irons). The physical metallurgy of highly alloyed cast irons is also described, particularly that one of those used as a consequence of their abrasion, corrosion and heat resistance. The book presents exercises, problems and cases studies, with different sections dedicated to the molding practice. The book finishes with the production cast irons in the cupola furnace. This concise textbook is particularly of interest for students and engineers that work in industries related to cast irons.

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Ya a la venta la nueva edición de Materiales para la Ingeniería. Fundiciones Férreas (FUNDIPress, 2018), José Antonio Pero-Sanz, Daniel Fernández-González y Luis Felipe Verdeja. Para pedidos e información:

lfv@uniovi.es y fernandezgdaniel@uniovi.es

José Antonio Pero-Sanz Elorz, Catedrático de las Escuelas de Minas de Madrid y Oviedo, Daniel Fernández González y Luis Felipe Verdeja González son los autores del libro Materiales para Ingeniería. Fundiciones Férreas, editado por Pedeca Press Publicaciones S. L. U. (editor de la revista FUNDI Press) en Febrero de 2018. Es esta, la versión actualizada de la obra del mismo título publicada por el Profesor Pero-Sanz en 1994 (Editorial Dossat S. A., y que se encuentra agotado).

La monografía hace un barrido a lo largo de nueve capítulos con ejercicios resueltos de las fundiciones férreas, donde los cinco primeros capítulos se dedican a las fundiciones de media y baja aleación, los capítulos seis y siete se centran en las fundiciones maleables y las fundiciones dúctiles, y los capítulos ocho y nueve tratan las fundiciones altamente aleadas. Se finaliza el libro con un capítulo, el diez, totalmente dedicado a ejercicios, problemas y casos prácticos resueltos que servirán al autor para complementar los aspectos estudiados a lo largo de los capítulos anteriores, y acceder a otros menos detallados a lo largo del texto, como la práctica del moldeo.

La obra es concebida para cursos institucionales de Escuelas de Ingeniería o Facultades Universitarias, tratando de dar servicio a un amplio espectro de lectores: desde estudiantes hasta industriales interesados en disponer de un criterio racional para la elección racional de estos materiales metálicos, prestando atención a la metalurgia física. Es decir, a la relación existente entre composición, estructura metalográfica derivada de aquella y propiedades, así como a la posibilidad de modificar estructura y propiedades por tratamiento térmico.

Los capítulos en los que se encuentra estructurado el libro son:

1. Sistema Fe-C. Diagramas de equilibrio metaestable y estable.

2. Eutéctica estable y tipos de grafito de solidificación.

3. Compromiso entre solidificación estable y metaestable.

4. El compromiso entre enfriamiento estable y metaestable en estado sólido.

5. Propiedades generales de las fundiciones grises no aleadas (o de baja aleación) y grafito laminar.

6. Fundiciones maleables.

7. Fundiciones esferoidales (o dúctiles).

8. El sistema Fe-C-Cr.

9. Composición, estructura y propiedades de las fundiciones altamente aleadas.

10. Ejercicios, problemas y casos prácticos.

Autores: José Antonio Pero-Sanz Elorz, Daniel Fernández González y Luis Felipe Verdeja González

ISBN-13: 978-84-697-8834-9

Edita: Pedeca Press Publicaciones S. L. U.

Número de páginas: 306

Precio: 30 euros + gastos de envío (se puede recoger en la Escuela de Minas de Oviedo (Cátedra de Siderurgia) sin gastos de envío)

Reseña en Revista Fundipress (Febrero) página 37.

 Solidification and Solid-State Transformations of Metals and Alloys  (2017) José Antonio Pero-Sanz, María José Quintana, Luis Felipe Verdeja

Solidification and Solid-State Transformations of Metals and Alloys - 1st Edition - ISBN: 9780128126073

Disponible en formato electrónico

Description:

Solidification and Solid-State Transformations of Metals and Alloys describes solidification and the industrial problems presented when manufacturing structural parts by casting, or semi-products for forging, in order to obtain large, flat or specifically shaped parts. Solidification follows the nucleation and growth model, which will also be applied in solid-state transformations, such as those taking place because of changes in solubility and allotropy or changes produced by recrystallization. It also explains the heat treatments that, through controlled heating, holding and cooling, allow the metals to have specific structures and properties. It also describes the correct interpretation of phase diagrams so the reader can comprehend the behaviour of iron, aluminium, copper, lead, tin, nickel, titanium, etc. and the alloys between them or with other metallic or metalloid elements.

This book can be used by graduate and undergraduate students, as well as physicists, chemists and engineers who wish to study the subject of Metallic Materials and Physical Metallurgy, specifically industrial applications where casting of metals and alloys, as well as heat treatments are relevant to the quality assurance of manufacturing processes. It will be especially useful for readers with little to no knowledge on the subject, and who are looking for a book that addresses the fundamentals of manufacturing, treatment and properties of metals and alloys.

Solidification and Solid-State Transformations of Metals and Alloys describe la solidificación y los problemas industriales que se presentan cuando se fabrican pieza estructurales por colada, o productos por forja, para obtener largos, planos o piezas con formas. La solidificación sigue el modelo de nucleación y crecimiento, el cual es también aplicado a transformaciones en estado sólido, como son aquellas que tienen lugar por cambios de solubilidad y alotrópicos o cambios producidos por recristalización. También explica los tratamientos térmicos que, a través de calentamientos controlados, mantenimiento y enfriamiento, permiten a los metales tener estructuras y propiedades específicas. También describe la correcta intepretación de los diagramas de fases con lo que el lector podrá entender el comportamiento del hierro, aluminio, cobre, plomo, estaño, níquel, titanio, etc., y las aleaciones entre ellos o con otros elementos metálicos o metaloides.

Este libro puede ser empleado por estudiantes graduados o de pregrado, así como físicos, químicos e ingenieros que deseen estudiar el tema de los Materiales Metálicos y la Metalurgia Física, especialmente aplicaciones industriales donde la colada de metales y aleaciones, así como los tratamientos térmicos son importantes para asegurar la calidad de los procesos de fabricación. Será especialmente útil para los lectores con poco o nulo conocimiento del tema y para aquellos que buscan un libro que se acerque a los fundamentos de la fabricación, tratamiento y propiedades de los metales y aleaciones.

Reseña en Materials World (IOM3, Agosto, página 26):

PARA MÁS INFORMACIÓN: Descripción

Refractory and Ceramic Materials   Luis Felipe Verdeja, José Pedro Sancho, Antonio Ballester, Roberto González     

      

Disponible en formato electrónico

Crítica: Materials World-IOM-Febrero 2016

Este trabajo se encuentra dirigido a científicos e ingenieros que quieren adquirir un mejor conocimiento de los materiales de naturaleza refractaria o cerámica.

Todos los capítulos se caracterizan por numerosos ejemplos de las formulas y ecuaciones trabajadas, que dan al lector un muy buen entendimiento del tema estudiado.

Descripciones claras y precisas asociadas a ejemplos del mundo son un aspecto común de todos los temas. Dependiendo de las capacidades matemáticas del lector, algunos de los ejemplos trabajados pueden parecer a simple vista complicados, sin embargo, los autores detallan racionalmente y por pasos todos los cálculos para hacerlos completamente entendibles.

Una característica común del libro es cada sección introductoria – son informativas, breves y fácilmente leíbles. Toda la distribución del libro sigue una ruta lógica que explica que son los materiales refractarios y cerámicos. La manera en que los capítulos se encuentran distribuidos indica que el libro puede ser leído de principio a fin proveyendo un gran entendimiento de la materia. Alternativamente, el lector puede utilizar cada sección solamente como una fuente de investigación y referencia.

Frecuentemente me encuentro a mí mismo en los años 80 mientras leo esta publicación, observando los diagramas de fase cerámicos de materiales arcillosos, diagramas ternarios del sistema SiO2-Al2O3-K2O. Una parte importante del contenido de este libro formaba parte de los contenidos básicos de los licenciados del Instituto de Cerámica, y revisé algunos aspectos con cierta nostalgia.

El libro no es solamente un retrabajo de antiguos estudios –es más una compilación del conocimiento y la práctica existente, así como modernas interpretaciones y aplicaciones. Por ejemplo, “biocerámicas” aparecen comúnmente, y el libro detalla varios usos modernos de los cerámicos y de los materiales de base cerámica en este campo.

Encontré el capítulo siete (Criterios de Diseño para Materiales Cerámicos) una fuente muy útil de información para comparar materiales. Detalla las propiedades de los cerámicos y cruza referencias de ellos con otros materiales. Aunque breve, esta sección será de gran importancia para estudiantes e ingenieros que miran a las cerámicas como materiales para materiales compuestos de usos específicos, como por ejemplo, cerámicas reforzadas con carburo de silicio.

Esta publicación sería adecuada para científicos, ingenieros o estudiantes que necesiten un conocimiento profundo de los materiales refractarios y cerámicos.

Mr. IK Richards CEnv RSci AIMMM

Rating:9/10

 

 

Publicaciones Revistas:

2019

Revista: Solar Energy, 184 (2019) 148-152. DOI: https://doi.org/10.1016/j.solener.2019.04.004

 

Transformations in the Mn-O-Si system using concentrated solar energy.

Daniel Fernández-González, Janusz Prazuch, Íñigo Ruiz-Bustinza, Carmen González-Gasca, Juan Piñuela-Noval y Luis Felipe Verdeja González
 

Resumen:

Energy consumption and carbon dioxide emissions are a problem in the metallurgical industries. The synthesis of manganese and silicomanganese using concentrated solar energy is proposed in this paper. Mixtures of oxide of manganese (IV) and silicon (50 wt. % and 75 wt. %) were treated in a 1.5 kW solar furnace located in Odeillo. Results demonstrated that mixtures of manganese and silicon, but also silicomanganese, are obtained after treatment even in the less favorable situation: without iron, which reduces the liquidus temperature, and without slag-forming reagents.

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Revista: Solar Energy, 180 (2019) 414-423. DOI: https://doi.org/10.1016/j.solener.2019.02.026

 

Transformations in the Si-O-Ca system: Silicon-calcium via solar energy.

Daniel Fernández-González, Janusz Prazuch, Íñigo Ruiz-Bustinza, Carmen González-Gasca, Juan Piñuela-Noval y Luis Felipe Verdeja González
 

Resumen:

The production of silicon-calcium alloy is energy intensive (>10000 kWh/t). This means that energy cost has a relevant influence in the price of the alloy. The utilization of concentrated solar energy in the synthesis of silicon-calcium alloy is proposed in this paper. Metallurgical quality silicon and limestone are used as starting materials (25 wt. %, 50 wt. % and 75 wt. % Si). After 12 min treatment under power values of 1 kW and without using special atmosphere, silicon-calcium was detected in all samples, although mixed with the products of reaction (Ca3Si2O7, Ca10O25Si6, SiO2). This last question means that there was not proper separation metal-slag, and it should be improved in future investigations. However, the basic knowledge presented in this paper could be of great interest for an industrial process based on the solar energy. This way, the energy costs could be reduced, the pollutant emissions could be minimized, and the competitiveness of the ferroalloys industry could be increased.

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Revista: Solar Energy, 180 (2019) 372-382. DOI: https://doi.org/10.1016/j.solener.2019.01.055

 

The treatment of Basic Oxygen Furnace (BOF) slag with concentrated solar
energy
.

Daniel Fernández-González, Janusz Prazuch, Íñigo Ruiz-Bustinza, Carmen González-Gasca, Juan Piñuela-Noval y Luis Felipe Verdeja González
 

Resumen:

Basic Oxygen Furnace (BOF) slag is one of the sub-products generated in the steelmaking process. This waste is characterized by its free lime and free magnesia contents that limit its application in construction. Moreover, the iron content in BOF slag of 14–30 wt% is a quantity which is problematic in the manufacture of cements. On the other hand, BOF slag is a source of available iron in the steelmaking industry. Concentrated solar energy offers a great potential in high temperature applications, so we used it to treat BOF slag. In this way, the slag was treated to stabilize it combining the free lime and free magnesia to give other phases (silicates, aluminates, and complex oxides), but also to transform iron into a magnetic phase that could be recovered through magnetic methods. The results demonstrate that the free lime and free magnesia reacted with silicates, aluminates, and ferrites to form stable phases which are not hydrated in the presence of water. Due to this, the treated BOF slag might find application in the construction industry. Furthermore, the iron was transformed into magnetite/maghemite, i.e. phases with magnetic properties.

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2018

Revista: Metals, 8 (2018) 873. DOI: doi:10.3390/met8110873

 

Iron Metallurgy via Concentrated Solar Energy.

Daniel Fernández-González, Janusz Prazuch, Íñigo Ruiz-Bustinza, Carmen González-Gasca, Juan Piñuela-Noval y Luis Felipe Verdeja González
 

Resumen:

Environmental protection is deeply rooted in current societies. In this context, searching for new environmentally friendly energy sources is one of the objectives of industrial policies in general, and of the metallurgical industries in particular. One of these energy sources is solar energy, which offers a great potential in high temperature applications, such as those required in metallurgy processes, when properly concentrated. In this paper, we propose the utilization of concentrated solar energy in ironmaking. We have studied the utilization of concentrated solar thermal in the agglomeration of iron ore mixtures and in the obtaining of iron via reduction with carbon (and coke breeze). The results from the experiments show the typical phases of the iron ore sinters and the presence of iron through smelting reduction.

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Revista: Solar Energy, 171 (2018) 658-666. DOI: https://doi.org/10.1016/j.solener.2018.07.012

 

Solar Synthesis of Calcium Aluminates.

D. Fernández-Gonzáleza, J. Prazuchb, I. Ruiz-Bustinza, C. González-Gasca, J. Piñuela-Noval y L. F. Verdeja


 

Resumen:

The production of high alumina refractory cements (> 75% Al2O3) is traditionally carried out in furnaces heated with both electric power (submerged arc furnaces) and fossil fuels (coke, natural gas). This heating system has several disadvantages: electricity price, contamination of the cement or greenhouse gases emissions. Solar energy, when properly concentrated, offers a great potential in high temperature applications, as those required in the manufacture of refractory and ceramic materials. In this paper we propose the synthesis of calcium aluminate compounds using concentrated solar energy. The results obtained prove the feasibility of the solar obtaining of the calcium aluminate compounds and could be useful for future development of this solar process in a larger scale.

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Revista: Solar Energy, 170 (2018), 520-540. DOI: https://doi.org/10.1016/j.solener.2018.05.065

Concentrated Solar Energy Applications in Materials Science and Metallurgy.

Daniel Fernández-Gonzáleza, I. Ruiz-Bustinza, Carmen González-Gasca, Juan Piñuela Noval, Javier Mochón-Castaños, José Sancho-Gorostiaga y Luis Felipe Verdeja


Resumen:

New energy sources have been researched with the objective of achieving a reduction in the emissions of greenhouse gases as well as other polluting gases. Solar energy is one of the options as when properly concentrated offers a great potential in high temperature applications. This paper offers a review on all fields connected with materials where concentrated solar energy has been applied. These applications include metallurgy, materials processing (welding and cladding; surface treatments; coatings and surface hardening; and, powder metallurgy), and non-metallic materials (ceramics, fullerenes, carbon nanotubes, and production of lime).

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Capítulo: en Iron Ores and Iron Oxide Materials, Capítulo 4, páginas 61-80 (2018). DOI: http://dx.doi.org/10.5772/intechopen.72546

 

Iron Ore Agglomeration Technologies

Daniel Fernández-González, Juan Piñuela-Noval y Luis Felipe Verdeja

 
Resumen:

Until the 1950s of the last century, the oxidized iron ores that were loaded into the blast furnace had granulometries within 10 and 120 mm. However, the depletion of high-grade iron ore sources has made necessary the utilization of concentration processes with the purpose of enriching the iron ore. Because of these processes, a fine granulometry is produced, and thus iron agglomeration process is necessary. There are several agglomeration processes including: briquetting, extrusion, nodulization, pelletizing and sintering, although pelletizing and sintering are the most widely used, and especially sintering process (70% blast furnace load). Apart from obtaining an agglomerated product, the objective is reaching the suitable characteristics (thermal, mechanical, physical, and chemical) in a product that is then fed into the blast furnace, achieving a homogenousand stable operation in this furnace with economical profitability.

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Revista: Metals, 8 (2018) No. 3, 162. DOI: 10.3390/met8030162

 

Anodic Lodes and Scrapings as a Source of Electrolytic Manganese.

D. Fernández-González, J. Sancho-Gorostiaga, J. Piñuela-Noval y Luis Felipe Verdeja
 

Resumen:

Manganese is an element of interest in metallurgy, especially in ironmaking and steel making, but also in copper and aluminum industries. The depletion of manganese high grade sources and the environmental awareness have led to search for new manganese sources, such as wastes/by-products of other metallurgies. In this way, we propose the recovery of manganese from anodic lodes and scrapings of the zinc electrolysis process because of their high Mn content (>30%). The proposed process is based on a mixed leaching: a lixiviation-neutralization at low temperature (50 °C, reached due to the exothermic reactions involved in the process) and a lixiviation with sulfuric acid at high temperature (150–200 °C, in heated reactor). The obtained solution after the combined process is mainly composed by manganese sulphate. This solution is then neutralized with CaO (or manganese carbonate) as a first purification stage, removing H2SO4 and those impurities that are easily removable by controlling pH. Then, the purification of nobler elements than manganese is performed by their precipitation as sulphides. The purified solution is sent to electrolysis where electrolytic manganese is obtained (99.9% Mn). The versatility of the proposed process allows for obtaining electrolytic manganese, oxide of manganese (IV), oxide of manganese (II), or manganese sulphate.

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Noticias:

 

OBITUARIO: El día 19 de enero de 2012 ha fallecido el Catedrático de Metalotecnia, Prof. José Antonio Pero-Sanz Elorz. 

   

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