En la fabricación de acero, el proceso de desoxidación es crucial para determinar la limpieza del acero fundido y la calidad final del acero. El exceso de oxígeno en el acero fundido forma inclusiones, reduce la colabilidad y debilita sus propiedades mecánicas.
Para lograr una desoxidación eficiente y completa, es necesario cumplir con condiciones ambientales y de proceso específicas, además de seleccionar adecuadamente los agentes desoxidantes.
I. Requisitos ambientales básicos para la desoxidación del acero fundido
Para garantizar un rendimiento óptimo de la desoxidación, el proceso de fabricación de acero debe proporcionar las siguientes condiciones:
- Bajo contenido de inclusiones
La desoxidación debe realizarse en un entorno de acero fundido limpio. Las inclusiones existentes pueden actuar como núcleos de reacción para las reacciones de oxidación, dificultando la eliminación de los productos de desoxidación. - Alta afinidad entre el desoxidante y el oxígeno
El desoxidante debe tener una alta afinidad por el oxígeno. Incluso una pequeña adición debería reducir eficazmente el nivel de oxígeno residual en el acero, garantizando una alta eficiencia de desoxidación. - Productos de desoxidación de fácil flotación
Los óxidos que se forman durante la desoxidación deben aglomerarse, crecer y flotar rápidamente. De lo contrario, permanecen como inclusiones no metálicas, lo que reduce la limpieza y la colabilidad del acero. - Prevención de la oxidación secundaria
Tras la desoxidación, el acero fundido debe protegerse de la reoxidación mediante el uso de escoria de refinado o protección con gas inerte para mantener una atmósfera baja en oxígeno.
II. Ventajas del uso de aleación de Ba en la desoxidación
Entre los diversos métodos de desoxidación, la desoxidación con aleaciones que contienen Ba destaca por su mecanismo de desoxidación compuesto y su alta eficiencia en la eliminación de inclusiones.
Cuando se añade una aleación de bario al acero fundido, la solubilidad del bario es muy baja y solo se forma una pequeña cantidad de BaO al principio. Otros elementos de la aleación reaccionan primero con el oxígeno, produciendo sus respectivos óxidos. A medida que la reacción continúa, el bario se combina con estos óxidos para formar productos de desoxidación complejos, que proporcionan diversas ventajas:
- Flotación de inclusiones más rápida:
El bario tiene una masa atómica elevada, lo que produce partículas de óxido compuesto de mayor tamaño que flotan más rápidamente. - Acero fundido más limpio:
El proceso de desoxidación compuesta reduce significativamente las inclusiones, mejorando la limpieza y la colabilidad del acero. - Efecto desoxidante mejorado del calcio:
El bario reduce la presión de vapor del calcio, aumentando su solubilidad en el acero fundido. Esto mejora la capacidad desoxidante del calcio y favorece la modificación de las inclusiones.
Por lo tanto, las aleaciones compuestas de Ba-Ca se consideran desoxidantes altamente eficientes en la fabricación moderna de acero, ya que combinan una potente capacidad de desoxidación con un excelente control de inclusiones.
III. Características y limitaciones de la desoxidación del aluminio
El aluminio metálico se utiliza ampliamente en el refinado secundario debido a su gran capacidad desoxidante y su rápida velocidad de reacción. Sin embargo, en la producción de acero limpio, la desoxidación con aluminio presenta varios inconvenientes:
- Inclusiones de Al₂O₃ afectan la trabajabilidad
Las inclusiones de alúmina reducen considerablemente la capacidad de embutición del acero para muelles y del alambre duro, provocando a menudo la rotura del alambre. Para evitar inclusiones frágiles de Al₂O₃, se aplica el refinado en horno de baja temperatura con procesos de desoxidación sin aluminio o lavado de escoria, manteniendo el oxígeno total (T[O]) ≤ 0,003 %. - Resistencia reducida a la fatiga
Las partículas de Al₂O₃ suelen actuar como núcleos de grietas por fatiga, lo que resulta especialmente perjudicial para el acero de los rodamientos, el acero de los raíles y el acero de las ruedas. - Fragilidad por fluencia y menor resistencia a altas temperaturas
Los productos de desoxidación del aluminio y el aluminio residual pueden provocar fragilidad por fluencia en los aceros resistentes al calor, reduciendo la resistencia a altas temperaturas y la vida útil.
Riesgo de obstrucción de la boquilla durante la colada continua
A las temperaturas de fabricación de acero, las partículas de Al₂O₃ son sólidos de bordes afilados que tienden a acumularse en la boquilla del distribuidor, causando obstrucciones e interrupciones en la colada.
