Oxígeno en el acero fundido: Las formas básicas
El oxígeno es uno de los elementos más influyentes en la fabricación de acero. Su comportamiento afecta directamente la pureza, la estructura y el rendimiento del acero final. En el acero fundido, el oxígeno se encuentra principalmente en las siguientes formas:
- Como óxido ferroso (FeO), el oxígeno se combina con el hierro.
- Como complejos iónicos, el oxígeno interactúa con los cúmulos de FeO.
- Como película de óxido superficial: cuando la concentración de FeO aumenta, los óxidos migran a la superficie, formando una fina capa de FeO.
En general, la solubilidad del oxígeno tanto en el hierro líquido como en el sólido es extremadamente baja, y resulta aún menor en el hierro sólido que en el acero líquido.
Cómo afecta la temperatura a la solubilidad del oxígeno
La temperatura juega un papel fundamental a la hora de determinar la cantidad de oxígeno que se puede disolver en el acero fundido.
En las mismas condiciones:
- Mayor temperatura → mayor solubilidad del oxígeno.
- Menor temperatura → menor solubilidad.
Por lo tanto, un control preciso de la temperatura durante la fabricación del acero es esencial para lograr el nivel de oxígeno deseado y resultados de desoxidación eficaces.
Principio de medición de oxígeno en acero fundido
El contenido de oxígeno en el acero fundido se mide comúnmente utilizando el método de la celda de concentración de electrolito sólido.
Este dispositivo consta de dos “semiceldas”:
- Uno de ellos es un electrodo de referencia con una presión parcial de oxígeno conocida.
- El otro se inserta en el acero fundido para medir el oxígeno.
Un electrolito conductor de iones de oxígeno conecta las dos semiceldas, formando una celda de concentración de oxígeno.
Mediante la medición de la fuerza electromotriz y la temperatura, se puede determinar con precisión el contenido de oxígeno disuelto en el acero fundido.
Factores que afectan el contenido de oxígeno en el acero
La naturaleza oxidante del acero fundido —a menudo expresada por su contenido de oxígeno— influye notablemente en la calidad del acero, la absorción de aleaciones y la eficacia de la desoxidación. Los principales factores que influyen son:
- Contenido de carbono: Sigue el equilibrio carbono-oxígeno. Mayor contenido de carbono → menor contenido de oxígeno; menor contenido de carbono → mayor contenido de oxígeno.
- Contenido de manganeso: Un mayor contenido residual de Mn reduce el contenido de oxígeno, mejorando la pureza del acero.
- Temperatura: Las temperaturas más elevadas aumentan la solubilidad del oxígeno en el acero fundido.
