Por qué la desoxidación es esencial
Cuando las reacciones de fabricación de acero reducen el carbono y el manganeso a niveles bajos, el acero fundido todavía contiene una cantidad significativa de oxígeno disuelto (normalmente entre 0,02% y 0,08%).
Si no se elimina, este oxígeno puede causar graves problemas de calidad durante la solidificación:
- Formación de FeO y FeO–FeS en los límites de grano, lo que conduce a fragilidad en caliente y menor ductilidad.
- Generación de burbujas de gas CO a medida que el oxígeno disuelto reacciona con el carbono durante el enfriamiento.
- Creación de lingotes de acero porosos o sueltos, lo que reduce la densidad y la resistencia del producto.
Para evitar estos problemas, es necesario reducir el oxígeno antes del moldeo.
Los objetivos típicos son:
- Acero con borde: oxígeno < 0,03%;
- Acero desoxidado: oxígeno <0,005%.
¿Qué son la desoxidación y la aleación?
- La desoxidación es el proceso de añadir elementos con mayor afinidad por el oxígeno que el hierro, formando óxidos estables que se separan del acero fundido.
- La aleación ajusta la composición química del acero mediante la adición de ferroaleaciones o metales para lograr la calidad deseada.
En la fabricación moderna de acero, la desoxidación y la aleación suelen ocurrir simultáneamente.
Ejemplos comunes:
- Se utilizan tanto para la desoxidación como para la aleación: ferrosilicio (FeSi), ferromanganeso (FeMn).
- Utilizado únicamente para desoxidación: aleaciones de calcio-silicio, aluminio o silicio-aluminio.
- Se utilizan principalmente para aleaciones de: ferrocromo, ferromolibdeno, ferroniobio, ferrovanadio y ferrotungsteno.
Objetivos principales de la desoxidación
- Reducir el oxígeno disuelto en el acero fundido para cumplir con los requisitos de calidad del acero.
- Elimine eficazmente los productos de desoxidación para garantizar la limpieza del acero.
- Controlar la morfología y distribución de las inclusiones, mejorando las propiedades mecánicas.
Principio de desoxidación
La desoxidación se basa en la afinidad química entre el oxígeno y los elementos desoxidantes.
Cuando se añaden desoxidantes fuertes (Al, Si, Mn, etc.) al acero fundido, reaccionan con el FeO y el oxígeno libre para formar óxidos, que flotan hacia la capa de escoria.
Sin embargo, parte de estos óxidos pueden permanecer en el acero como inclusiones no metálicas, lo que podría afectar la tenacidad y la resistencia a la fatiga si no se controlan.
Métodos comunes de desoxidación
En función del mecanismo de eliminación de oxígeno, en la fabricación de acero se utilizan cuatro métodos principales de desoxidación:
- Desoxidación por precipitación
El método más utilizado. Los desoxidantes reaccionan con el oxígeno disuelto para formar óxidos que flotan en la superficie o son eliminados por convección. - Desoxidación por difusión
Utiliza escorias con bajo contenido de FeO que absorben el oxígeno del acero fundido mediante difusión. - Desoxidación al vacío
Se realiza al vacío para reducir la presión parcial de CO, lo que permite que el oxígeno y el carbono se combinen y escapen como gas CO.
→ Ideal para aceros de alta pureza o especiales. - Desoxidación combinada
Un enfoque híbrido que integra mecanismos de precipitación y difusión para lograr mejores resultados y un mayor control de las inclusiones.
