En la fabricación de acero, el azufre se considera una de las impurezas más dañinas. Si bien el azufre puede disolverse infinitamente en acero líquido, su solubilidad en hierro sólido es extremadamente baja, de tan solo entre el 0,015 % y el 0,020 %. Durante la solidificación del acero fundido, el azufre precipita como FeS (sulfuro de hierro), que se combina con el hierro para formar un compuesto eutéctico Fe-FeS de bajo punto de fusión. Estos compuestos se distribuyen a lo largo de los límites de grano en una red continua o discontinua, lo que hace que el acero sea vulnerable al agrietamiento durante el trabajo en caliente.
Si el acero fundido contiene altos niveles de FeO, el FeS puede combinarse con FeO para formar otro compuesto eutéctico con un punto de fusión aún más bajo, de 940 °C, lo que aumenta el riesgo de fragilidad en caliente. Dado que el azufre tiende a segregarse en la etapa final de solidificación, la formación de estos compuestos se acentúa, lo que reduce significativamente la calidad del acero.
Los efectos nocivos del azufre en el acero
El azufre puede causar múltiples problemas en los productos de acero, entre ellos:
- Propiedades mecánicas reducidas: Las inclusiones de azufre y sulfuro debilitan el rendimiento mecánico transversal del acero, reduciendo particularmente la tenacidad al impacto.
- Corrosión acelerada: En el acero resistente a la intemperie y a la corrosión, los sulfuros son la causa principal de la corrosión por picaduras localizada.
- Propiedades magnéticas deterioradas: en materiales ferromagnéticos, el azufre aumenta la pérdida de hierro y disminuye la permeabilidad magnética.
- Mala soldabilidad: las inclusiones de sulfuro de manganeso pueden provocar desgarros por calor en la zona de las soldaduras afectada por el calor, lo que reduce la soldabilidad del acero.
En la colada continua, un alto contenido de azufre también puede provocar directamente grietas transversales en las palanquillas, lo que plantea serios desafíos para la estabilidad de la producción.
Fuentes de azufre en el acero
El azufre ingresa al acero principalmente a través de las materias primas, entre ellas:
- Metal caliente (arrabio)
- Coque
- ferroaleaciones
- materiales de escoria
- Chatarra de acero
Por lo tanto, un control eficaz del azufre en las materias primas es esencial para producir acero de alta calidad.
¿Por qué es imposible la desulfuración sin escoria?
En la fabricación de acero en hornos eléctricos y la refinación secundaria, la mayoría de las reacciones de desulfuración se producen mediante la interacción entre el acero fundido y la escoria. La escoria de acero absorbe azufre y reacciona con los agentes desulfurantes inyectados, formando gotitas ricas en sulfuros que se separan del acero. Una porción menor de azufre se elimina en forma de sulfuros gaseosos.
Esto significa que la escoria desempeña un papel fundamental en el proceso de desulfuración. Sin ella, sería extremadamente difícil lograr una eliminación eficaz del azufre durante la fabricación de acero.
