En la fabricación de acero mediante horno de arco eléctrico, controlar el contenido de fósforo en el acero fundido es esencial para garantizar la calidad del producto. El exceso de fósforo reduce la tenacidad y la ductilidad, lo que hace que la desfosforación eficaz sea un paso crucial en el proceso. La reacción de desfosforación se produce principalmente mediante la interacción entre el fósforo del acero y los componentes oxidantes de la escoria. Por lo tanto, la clave está en crear un sistema de escoria con alta capacidad oxidante, basicidad adecuada y buena fluidez.
Condiciones favorables para la desfosforación en la fabricación de acero con horno eléctrico de arco
Para lograr una desfosforación eficiente, se deben cumplir las condiciones termodinámicas y cinéticas. Los principales factores incluyen:
- Temperatura de reacción más baja
Una temperatura más baja favorece la eliminación del fósforo. Alrededor de 1300 °C se considera el rango más efectivo para la reacción de desfosforación. - Composición optimizada de la escoria
La escoria fuertemente oxidante con un contenido de FeO entre 12% y 20%, una basicidad adecuada (R = 2-3) y una buena fluidez proporciona las condiciones ideales para la transferencia de fósforo del acero a la escoria. - Aumento de la cantidad de escoria y su sustitución
Mejorar la actividad del fósforo en el acero y aplicar operaciones de cambio de escoria o de escoria fluida puede mejorar significativamente la eficiencia de la desfosforación. - Agitación Intensificada
La agitación intensa del baño de fusión mejora las reacciones interfaciales entre el acero y la escoria. Durante la etapa de fusión, las operaciones correctas pueden eliminar entre el 50 % y el 70 % del fósforo. El fósforo restante puede eliminarse aún más en la etapa de oxidación mediante la formación de nueva escoria, la escorificación automática o la inyección de polvo. - Selección adecuada del sistema de escoria
La elección de un sistema de escoria razonable garantiza condiciones termodinámicas favorables para la eliminación de fósforo.
Reversión del fósforo en la fabricación de acero con horno eléctrico de arco y su prevención
- Si no se controla adecuadamente, el fósforo ya eliminado puede reingresar al acero fundido, un fenómeno conocido como reversión del fósforo. Esto suele ocurrir en los siguientes casos:
- Eliminación incompleta de escoria en hornos eléctricos de arco tradicionales, lo que permite que escoria rica en fósforo ingrese a la cuchara.
- Arrastre de escoria durante el sangrado en la fabricación de acero con horno de arco eléctrico moderno.
- En el horno de refinación, los compuestos inestables de fosfato de calcio en la escoria se descomponen en condiciones reductoras, liberando fósforo nuevamente al acero.
Principales medidas para prevenir la reversión del fósforo
- Minimizar el arrastre de escoria: Incline el horno antes y reduzca la viga de golpeteo para minimizar la entrada de escoria en la cuchara.
- Aumentar la adición de cal: cuando el arrastre de escoria es inevitable debido a los grandes orificios de colada, agregar cal adicional ayuda a estabilizar la escoria.
- Eliminación oportuna de escoria: después de la sangría, las cucharas deben desescoriarse rápidamente para reducir la reversión del fósforo.
- Mejorar la basicidad de la escoria: Cuando la desescoriación sea difícil, aumente el aporte de cal durante la refinación. Una mayor basicidad ayuda a suprimir la reversión del fósforo y, en condiciones reductoras, la escoria puede eliminar pequeñas cantidades de fósforo.
- Desfosforación profunda en horno de arco eléctrico: si el contenido de fósforo al final del proceso del horno de arco eléctrico está lejos del objetivo, se debe realizar una desfosforación más profunda para minimizar el impacto negativo de la reversión del fósforo en el control de la composición final del acero.
