La agitación es una operación esencial en la siderurgia secundaria. Al generar una circulación controlada en el acero fundido, mejora la transferencia de calor y masa, lo que da lugar a una temperatura más uniforme, una composición química constante y una mayor limpieza del acero. Dependiendo del proceso de afino, la agitación puede lograrse de forma mecánica, por gravedad, mediante inyección de gas o por fuerza electromagnética.
Agitación mecánica
La agitación mecánica emplea impulsores giratorios o dispositivos similares para agitar el metal fundido. Aunque se utiliza ampliamente en industrias que operan a temperaturas más bajas, su aplicación en la fabricación de acero es limitada debido a las condiciones extremas del acero fundido. Actualmente, se emplea principalmente en el pretratamiento del arrabio más que en el refinado secundario del acero.
Agitación asistida por gravedad
Algunos procesos de afino generan circulación de forma natural mediante el flujo del acero fundido. Por ejemplo, los procesos de afino al vacío RH y DH hacen circular continuamente el acero entre la cuchara y la cámara de vacío, logrando la mezcla sin necesidad de equipos de agitación específicos. Si bien resultan eficaces para estos procesos concretos, la intensidad de la agitación viene determinada en gran medida por el propio proceso y no puede ajustarse de manera independiente.
Agitación por gas
La agitación con gas es el método de agitación más utilizado en el refinado secundario moderno. Se aplica comúnmente en procesos como VD, VOD, AOD, LOD y LRF.
En un sistema típico de afino en cuchara, se inyecta argón a través de tapones porosos o boquillas de fondo. A medida que las burbujas de gas ascienden, arrastran el acero fundido hacia arriba, mientras que el acero circundante desciende a lo largo de la pared de la cuchara para reemplazarlo. Esta circulación continua —a menudo denominada efecto de bomba de burbujas— genera una mezcla eficiente en todo el baño de metal fundido.
La circulación controlada proporciona varios beneficios metalúrgicos importantes:
- Promueve una temperatura y una composición química uniformes en toda la cuchara.
- Acelera las reacciones de afino y mejora la eficiencia de la desoxidación.
- Aumenta la flotación y la eliminación de inclusiones no metálicas.
- Mejora la recuperación de la aleación mediante una mejor mezcla.
- Reduce la segregación y los defectos de fundición, al tiempo que mejora la limpieza del acero.
- Ayuda a minimizar la oxidación secundaria en condiciones de refinado controladas.
Gracias a estas ventajas, la agitación con gas por el fondo se ha convertido en una característica estándar en la siderurgia secundaria moderna y es adecuada para la producción de acero estructural, acero para rodamientos, acero inoxidable, acero eléctrico y muchos otros grados de acero.
Solución de refinación secundaria IF + LOD + LRF de SME Group
SME Group ha desarrollado un proceso integrado de refinación secundaria IF + LOD + LRF para la fabricación de acero en hornos de inducción.
Una característica clave del proceso LOD (descarburación con oxígeno en cuchara) es su sistema flexible de inyección de gas por el fondo. Además de la agitación convencional con argón, el proceso permite utilizar gases industriales recuperados mediante la inyección de CO₂ por el fondo, siempre que se den las condiciones operativas adecuadas. Este enfoque favorece un refinado eficiente a la vez que mejora el aprovechamiento de los gases industriales.
En combinación con el afino en LRF, el proceso integrado contribuye a lograr un control estable de la temperatura, una mezcla eficaz y una mayor limpieza del acero para una amplia gama de productos siderúrgicos.
Agitación electromagnética
La agitación electromagnética genera un flujo de acero fundido mediante inducción electromagnética, en lugar de utilizar inyección de gas. Permite un control preciso de los patrones de flujo y también puede reducir la pérdida de calor durante la agitación. Esta técnica se emplea ampliamente en hornos de gran capacidad y en procesos de colada continua, donde el control preciso del flujo de acero fundido resulta especialmente importante.
Cómo elegir el método de agitación adecuado
Cada tecnología de agitación cumple una función distinta. La agitación mecánica y la asistida por gravedad se limitan a aplicaciones específicas, mientras que la agitación electromagnética suele elegirse para instalaciones a gran escala. Sin embargo, para la mayoría de las operaciones de afino en cuchara, la agitación con gas desde el fondo sigue siendo la solución preferida, ya que combina una excelente capacidad de mezcla, un control flexible del proceso y beneficios metalúrgicos demostrados.
Para las plantas siderúrgicas que utilizan hornos de inducción, SME Group ha desarrollado una solución de refinación integrada que combina las tecnologías IF, LOD y LRF. Dado que los hornos de inducción ofrecen una capacidad de refinación limitada, la calidad de la chatarra suele ser un factor crítico. La incorporación de un sistema LOD con agitación de gas por el fondo permite la descarburación y la desfosforación, ampliando considerablemente las opciones de selección de chatarra. En conjunto con el LRF, este proceso ofrece una solución práctica para producir acero de mayor calidad en operaciones basadas en hornos de inducción.
