Control del fósforo en la fabricación de acero

En la fabricación de acero, el fósforo normalmente se denomina [P].

Efectos del fósforo en las propiedades del acero

Efectos nocivos:

1. Reduce la soldabilidad del acero.
2. Disminuye la plasticidad y la tenacidad, lo que produce fragilidad en frío (una caída significativa de la tenacidad al impacto a bajas temperaturas).
3. Para la mayoría de los grados de acero, el fósforo se considera un elemento nocivo y debe minimizarse.

Efectos beneficiosos (en casos limitados):

1. Mejora la fluidez del acero fundido, ayudando en los procesos de fundición.
2. Mejora la resistencia a la corrosión en ciertos aceros aleados.
3. Mejora la permeabilidad magnética en aceros eléctricos al silicio.

Condiciones y métodos de desfosforización

La eliminación del fósforo es un proceso crítico en la fabricación de acero. Una desfosforación eficaz depende de varias condiciones clave:

1. Alcalinidad y fluidez de la escoria: La escoria debe tener una basicidad alta, típicamente alrededor de 2,5, para facilitar la captura de fósforo. Una fluidez adecuada de la escoria también es esencial para garantizar una transferencia de masa y una reacción eficientes con el fósforo.
2. Oxidación de escoria: Un entorno de escoria fuertemente oxidante promueve la formación de compuestos de fosfato estables, lo que ayuda a eliminar el fósforo del acero fundido.
3. Control de Temperatura: Si bien las temperaturas más bajas favorecen termodinámicamente la reacción de desfosforación, pueden dificultar la disolución de la cal y ralentizar la difusión. Por lo tanto, la temperatura de fusión debe controlarse cuidadosamente: ni excesivamente alta para evitar la inversión de la reacción, ni demasiado baja para evitar una reducción en la eficiencia de la reacción.
4. Volumen de escoria: Un gran volumen de escoria aumenta la capacidad de absorción de fósforo, mejorando el efecto general de desfosforación.

Rephosphorization

La refosforización se refiere al aumento indeseable del contenido de fósforo durante las últimas etapas del refinado del acero, lo que a menudo resulta en un producto final con niveles de fósforo más altos que en las etapas anteriores del acero fundido. Esto puede ocurrir por varias razones:

1. Temperatura excesiva del horno: Las temperaturas elevadas pueden revertir la reacción de desfosforación, provocando que el fósforo regrese de la escoria al acero.
2. Desoxidación durante el colado: La adición de aleaciones de hierro durante el colado puede reducir significativamente el contenido de FeO en la escoria. Esto, combinado con productos de desoxidación como el SiO₂, reduce la basicidad de la escoria y promueve la retrorreacción del fósforo en el acero fundido.
3. Fósforo en aleaciones: Algunas aleaciones de hierro introducidas durante la metalurgia secundaria pueden contener fósforo, lo que aumenta directamente el contenido de fósforo en el acero.