Construcción y reparación de forjas

El revestimiento de una forja es un sistema térmico multicapa

La envolvente de acero, el aislamiento de respaldo, el material de la cara caliente, las juntas, las aberturas de los quemadores, el hogar, la puerta o abertura de acceso y la salida de gases funcionan como un único sistema. Sus funciones deben definirse antes de encargar los materiales. Los refractarios densos aportan resistencia mecánica y frente al desgaste localizado, pero absorben y acumulan más calor. Los ladrillos ligeros, las placas y las mantas reducen el flujo térmico y la masa térmica, aunque deben protegerse en las zonas donde las herramientas, el combustible, la cascarilla, el fundente o las llamas a alta velocidad puedan dañarlos.

Registre el tipo de forja, el combustible, la potencia de los quemadores, la geometría de la cámara, las temperaturas normales y máximas de funcionamiento, el ciclo de trabajo y el espesor de revestimiento previsto. En una forja existente, determine por qué falló el revestimiento anterior antes de repararlo. Las grietas junto a una boca de quemador, el material del hogar vitrificado o dañado por el fundente, la fibra erosionada, las juntas de ladrillo sueltas y una carcasa sobrecalentada tienen causas distintas y requieren reparaciones diferentes.

Funciones dentro del revestimiento

Materiales densos para la cara caliente y reparaciones

Los hormigones refractarios densos y los ladrillos refractarios soportan el calor, pero no constituyen un aislamiento de respaldo. Su masa puede prolongar el calentamiento y el enfriamiento, mientras que su resistencia los hace adecuados para zonas expuestas al combustible, la cascarilla, las piezas y las herramientas. Un revestimiento de hormigón refractario requiere un espesor mínimo definido, una estrategia de refuerzo o anclaje cuando corresponda, espacio para la dilatación y una vía de salida para la humedad. Nunca vierta material sobre una envolvente corroída o deformada, un componente de quemador dañado o un revestimiento deteriorado cuya composición no se haya identificado.

El mortero debe formar la junta especificada y no utilizarse para compensar ladrillos mal cortados o grandes diferencias dimensionales. Mantenga juntas uniformes y no introduzca a la fuerza un mortero de fraguado al aire en una junta de dilatación. Un revestimiento fino no puede reponer el espesor refractario perdido ni restaurar el soporte estructural, y su temperatura nominal publicada de 1750 °C no aumenta la temperatura de servicio del revestimiento subyacente.

Ladrillos refractarios aislantes

Los ladrillos refractarios aislantes se calientan rápidamente y reducen la energía acumulada gracias a su estructura porosa. Esa misma porosidad los hace más vulnerables que los ladrillos densos a los impactos, la abrasión y la penetración de fundentes. No coloque un ladrillo ligero en el suelo de una forja, en un lecho de combustible sólido o en una zona de contacto con herramientas solo porque su temperatura nominal sea suficiente. Utilice una capa de sacrificio o de cara caliente densa y químicamente compatible cuando las condiciones de servicio lo exijan.

Seleccione el grado a partir de la temperatura verificada de la cara caliente y de un margen de diseño adecuado, no únicamente según el tipo de combustible. No debe suponerse que la temperatura máxima o de clasificación publicada equivale al uso continuo recomendado en cualquier atmósfera. Obtenga los datos de conductividad térmica, variación lineal permanente y uso continuo al calcular el espesor del revestimiento o la temperatura de la carcasa.

Mantas y placas de fibra

La manta debe fijarse mecánicamente o adherirse mediante un método técnico y protegerse del contacto directo con herramientas, combustible suelto, cascarilla y velocidades de gas perjudiciales. Preste especial atención a los bordes cortados, las uniones, las bocas de los quemadores y el suelo. Una superficie rigidizada puede resistir una erosión limitada, pero no convierte la manta en un refractario denso ni hace que un suelo de fibra expuesto sea apto para el contacto con las piezas.

Consulte la ficha de datos de seguridad vigente antes de cortar o retirar cualquier producto de fibra. Evite o controle adecuadamente la exposición al polvo, emplee métodos apropiados de extracción y limpieza y seleccione los equipos de protección individual conforme a la evaluación de riesgos específica de la tarea. No describa la fibra biosoluble como exenta de riesgos ni suponga que todos los productos de fibra cerámica tienen la misma clasificación reglamentaria.

Adhesivos para fibra y endurecimiento superficial

El adhesivo complementa la fijación mecánica especificada; no debe suponerse que puede soportar un revestimiento suspendido durante ciclos de calentamiento repetidos sin un diseño de fijación verificado. Prepare el sustrato, aplique el adhesivo sobre la superficie correcta, respete el tiempo de secado indicado e introduzca el calor gradualmente. El rigidizador es un tratamiento superficial poco profundo, no un aglutinante estructural, un sustituto de la cara caliente ni una autorización para superar los 1000 °C en la superficie tratada.

Consideraciones para forjas de gas, carbón y coque

• Forja de gas: determine el recorrido de la llama y evite que el quemador incida directamente sobre un borde vulnerable o una manta sin protección. Las bocas de los quemadores deben permanecer estables, tener la forma correcta y estar libres de fibras sueltas.
• Forja de combustible sólido: disponga un hogar y un lecho de combustible robustos, capaces de soportar el movimiento del coque o el carbón, el clínker, la cascarilla, las herramientas de manipulación y los gradientes térmicos locales.
• Cámara de tratamiento térmico: priorice la uniformidad de la temperatura, la circulación controlada, una baja masa térmica cuando se requieran ciclos rápidos y la protección de la carga frente a residuos sueltos del revestimiento.
• Exposición a fundentes: identifique la composición química del fundente y de la cascarilla metálica. Los fundentes de borato y los contaminantes fundidos pueden penetrar o atacar algunos refractarios de aluminosilicato; incorpore un hogar compatible y sustituible.
• Aberturas: dimensione la abertura de trabajo y la salida de gases de acuerdo con el sistema de combustión. Reducir una abertura para retener calor puede alterar la presión del quemador, la calidad de la combustión y la producción de monóxido de carbono.

Construcción, secado y puesta en marcha

Antes de instalar el revestimiento, inspeccione la envolvente para detectar corrosión, deformaciones, soldaduras defectuosas y soportes insuficientes. Determine la ubicación de las bocas de los quemadores, las puertas, las salidas de gases, los termopares, los aparejos de ladrillo, las juntas de dilatación y las transiciones entre capas. Mantenga los elementos de construcción combustibles, las mangueras, los reguladores, las botellas, los cables eléctricos y los materiales almacenados fuera de las distancias de seguridad y de la exposición al calor radiante exigidas.

Mida el agua del hormigón refractario por masa o mediante un volumen calibrado y no añada agua adicional solo para mejorar la trabajabilidad. Mezcle únicamente la cantidad que pueda colocarse dentro del tiempo de trabajo, compáctela sin segregación y siga el proceso de curado específico del producto. El hormigón refractario, el mortero y las reparaciones con masas moldeables nuevas retienen humedad incluso cuando la superficie parece seca. Realice un calentamiento controlado con periodos de mantenimiento adecuados antes de alcanzar la temperatura máxima; un calentamiento rápido puede generar presión interna de vapor, grietas y desconchados violentos.

Una forja de gas o GLP requiere un sistema de combustión y combustible diseñado, instalado y mantenido por una persona competente conforme a la normativa aplicable. Proporcione suficiente aire de combustión y extracción de los productos de combustión. Establezca procedimientos seguros de purga, encendido, detección de fallo de llama y apagado. El monóxido de carbono es incoloro e inodoro, por lo que el aspecto visible de la llama no constituye por sí solo un método para controlar la exposición; evalúe la ventilación y utilice sistemas de monitorización adecuados.

Durante la puesta en marcha, registre las temperaturas de la cámara, la cara caliente y la envolvente en puntos representativos. Compruebe si existen fugas de llama, puntos calientes anómalos, revestimiento suelto, grietas, erosión de la fibra y movimientos alrededor de las bocas de los quemadores. Detenga el equipo e investigue cualquier temperatura de la carcasa que siga aumentando por encima de lo previsto en el diseño. Tras el enfriamiento, inspeccione el primer ciclo térmico y repare los defectos antes del uso habitual.

Preguntas frecuentes

¿Qué diferencia hay entre un refractario denso y el aislamiento para forjas?

Los ladrillos densos y los hormigones refractarios aportan resistencia mecánica, resistencia al desgaste y una cara caliente duradera, pero acumulan más calor. Los ladrillos aislantes, las placas y las mantas reducen el flujo térmico y la energía necesaria para el calentamiento, aunque por lo general resisten peor las herramientas, el combustible, la cascarilla y el fundente. Muchas forjas requieren ambas funciones en capas separadas.

¿Cómo debe seleccionarse la temperatura nominal de un revestimiento para forjas?

Utilice la temperatura máxima verosímil del material, no solo la lectura media de la cámara, y aplique después las indicaciones del fabricante para el uso continuo y un margen de diseño adecuado. Tenga en cuenta la incidencia de la llama, la atmósfera, la contracción, el fundente y el adhesivo, rigidizador o revestimiento con la menor temperatura nominal del conjunto.

¿Qué materiales de revestimiento son adecuados para una forja de gas?

El diseño puede combinar fibra fijada de forma segura o ladrillo aislante con una cara caliente protegida y compatible, además de refractario denso en el suelo y la boca del quemador. La configuración correcta depende de la velocidad del quemador, el recorrido de la llama, la temperatura de la cámara, la manipulación de las piezas y la temperatura requerida de la envolvente.

¿Qué refractario es adecuado para una forja de carbón o coque?

El hogar y el lecho de combustible suelen requerir un material denso seleccionado por su resistencia a la abrasión, el clínker, la cascarilla, la exposición química y el calor localizado. Los ladrillos ligeros o las mantas pueden utilizarse como aislamiento de respaldo protegido, pero no deben quedar expuestos donde puedan sufrir daños por el combustible y las herramientas.

¿Puede dejarse expuesta una manta de fibra cerámica dentro de una forja?

No dé por hecho que una manta expuesta es aceptable. La llama directa, la alta velocidad de los gases, las herramientas y las piezas pueden erosionarla. Utilice un sistema técnico de fijación y protección superficial, mantenga las fibras sueltas fuera de la zona de trabajo y siga la ficha de datos de seguridad vigente.

¿El rigidizador convierte la manta de fibra en un revestimiento refractario duro?

No. Solo endurece la superficie tratada y tiene un límite publicado de 1000 °C. No proporciona a la manta la resistencia mecánica ni la resistencia al desgaste de un refractario denso, ni sustituye la fijación mecánica o una capa de cara caliente compatible.

¿Puede el revestimiento refractario de circón aumentar la temperatura nominal de un revestimiento?

No. Los ladrillos, el hormigón refractario, la fibra, el adhesivo y la envolvente subyacentes siguen estando limitados por sus propias propiedades. Utilice el revestimiento únicamente sobre un sustrato compatible y para una función química o de protección superficial verificada.

¿Qué grado de ladrillo refractario aislante debo utilizar?

Los grados 23, 26, 28 y 30 tienen temperaturas nominales publicadas de 1260 °C, 1430 °C, 1530 °C y 1650 °C, respectivamente. Elija en función de la exposición calculada, los datos de uso continuo, la conductividad térmica, la atmósfera y las exigencias mecánicas, en lugar de seleccionar automáticamente el grado más alto.

¿Debe utilizarse Vitset 45 o Silcas M con ladrillos aislantes?

Silcas M está indicado para ladrillos aislantes ligeros, especialmente los de grado 23, y tiene una temperatura nominal de 1430 °C. Vitset 45 está clasificado para 1700 °C y se describe como adecuado para productos refractarios densos y aislantes compatibles. Antes de la instalación, confirme la compatibilidad con el ladrillo, el espesor de la junta y la temperatura máxima de servicio.

¿Cuándo debe utilizarse hormigón refractario en lugar de ladrillo refractario?

El hormigón refractario resulta útil para formas monolíticas, bloques de quemador y reparaciones en las que la geometría de los ladrillos no sea práctica. Los ladrillos refractarios proporcionan unidades sustituibles y juntas previsibles. La decisión también depende de los anclajes, la geometría de la envolvente, el espesor de instalación, el curado, el secado y el acceso para futuros trabajos de mantenimiento.

¿Para qué se utiliza una masa refractaria plástica apisonable?

VITPLAST 45AB se compacta mediante apisonado manual o martillo neumático en reparaciones localizadas compatibles. No es un hormigón refractario vertible y no debe extenderse sin compactar ni utilizarse para ocultar una envolvente deteriorada, un sistema de anclaje defectuoso o un revestimiento ampliamente desprendido.

¿Por qué debe secarse gradualmente un refractario nuevo para forjas?

Los hormigones refractarios, los morteros y las masas moldeables retienen agua de instalación. Si el calor se aplica demasiado rápido, la presión del vapor puede superar la resistencia inicial o la permeabilidad del revestimiento y provocar grietas o desconchados. Siga el programa de curado y calentamiento específico del material.

¿El hormigón refractario es un material aislante?

No en este contexto. Los hormigones refractarios de grado 1600 y 1700 indicados son materiales densos para la cara caliente. Si debe alcanzarse una temperatura objetivo de la carcasa, calcule una capa independiente de aislamiento de respaldo y tenga en cuenta todos los puentes térmicos y aberturas.

¿Por qué daña el fundente el suelo de una forja?

Algunos fundentes para soldadura de forja se funden y penetran en el refractario poroso, tras lo cual reaccionan con el revestimiento durante los calentamientos repetidos. Identifique la composición química del fundente y utilice un hogar o una capa de sacrificio compatible y fácil de mantener, en lugar de confiar únicamente en la resistencia térmica.

¿Cómo puede controlarse la temperatura exterior de una forja?

Calcule el revestimiento a partir de la temperatura de la cara caliente, la conductividad térmica a la temperatura media correspondiente, el espesor de las capas, la resistencia de contacto, la envolvente de acero y las condiciones ambientales. Valide el resultado mediante mediciones de temperatura durante la puesta en marcha; la temperatura nominal del material por sí sola no permite predecir la temperatura de la carcasa.

¿Qué diferencia hay entre el aislamiento de fibra biosoluble y el de fibra cerámica?

Difieren en la composición química de las fibras, la biopersistencia, la capacidad térmica y la clasificación reglamentaria. Consulte la ficha de datos de seguridad y la ficha técnica vigentes correspondientes al grado exacto. Aplique medidas de control del polvo durante el corte, la instalación y la retirada, independientemente de la terminología comercial.

¿Son intercambiables los adhesivos CFA en cartucho y en bote?

No dé por hecho que lo sean. La página del cartucho no muestra ninguna temperatura en los atributos del producto, mientras que la página del envase CFA de mayor tamaño indica 1260 °C en los atributos y 1400 °C en el texto. Confirme el envase, el método de aplicación, el rendimiento y el límite de servicio documentado antes de especificarlo.

¿Qué información se necesita para especificar un revestimiento para forjas?

Indique el tipo de forja, el combustible, los datos de los quemadores, las dimensiones de la cámara, la abertura de trabajo y la salida de gases, las temperaturas normales y máximas, el ciclo de trabajo, las piezas y el fundente, el material de la envolvente, la temperatura exterior requerida, el espesor de revestimiento disponible, la exposición mecánica, los daños existentes, los controles eléctricos o de combustible y el método de instalación.