En la siderurgia moderna, el control de los oligoelementos es esencial para garantizar la calidad de las palanquillas de acero y la estabilidad de los procesos de laminación posteriores. El estaño (Sn), una impureza común en la producción de acero a partir de chatarra, puede reducir drásticamente la ductilidad en caliente del acero cuando está presente en cantidades excesivas, lo que provoca fragilidad en caliente y agrietamiento durante el calentamiento o la deformación de la palanquilla.
1. Mecanismos de fragilidad en caliente causados por el estaño
(1) La segregación de los límites de grano debilita la cohesión
A altas temperaturas, el estaño tiende a segregarse a lo largo de los límites de grano de austenita. Esta segregación reduce la energía superficial y la cohesión entre los granos, acelerando la nucleación y el crecimiento de microhuecos. Como resultado, la palanquilla se vuelve más propensa al agrietamiento intergranular durante el trabajo en caliente.
(2) Supresión de la migración del límite de grano y recristalización dinámica
El estaño dificulta la migración de los límites de grano y retrasa la recristalización dinámica, dos procesos que normalmente ayudan a eliminar huecos y restaurar la ductilidad. Los datos experimentales muestran que los aceros con bajo contenido de estaño pueden recuperar la ductilidad en caliente alrededor de los 950 °C, mientras que los aceros con alto contenido de estaño requieren un calentamiento a unos 1000 °C debido al retraso en la recristalización causado por la segregación del estaño.
(3) Formación de aleaciones de Cu-Sn de bajo punto de fusión
El estaño también reduce la solubilidad del cobre en la austenita. Ambos elementos pueden segregarse en la interfaz entre la cascarilla de óxido y la matriz de acero, formando aleaciones de Cu-Sn de bajo punto de fusión. Estas fases líquidas penetran los límites de grano bajo tensión, lo que provoca agrietamiento intergranular y un mayor deterioro de la ductilidad en caliente.
2. ¿Se puede eliminar el estaño en la fabricación de acero en hornos eléctricos?
Actualmente, ni los hornos de oxígeno básico ni los hornos de arco eléctrico permiten eliminar eficazmente el estaño. El estaño es termodinámicamente estable y presenta una baja presión de vapor, lo que dificulta su oxidación, volatilización o transferencia a escoria a temperaturas de acería.
Por lo tanto, el enfoque más eficaz es el control de la materia prima: minimizar el uso de chatarra de acero con alto contenido de estaño y optimizar la mezcla de chatarra para evitar la acumulación excesiva de estaño durante la fusión.
3. Conclusión
El exceso de estaño es un factor importante que causa fragilidad en caliente en las palanquillas de acero. Mediante la segregación de los límites de grano, la inhibición de la recristalización y la formación de aleaciones de bajo punto de fusión, el estaño reduce significativamente la ductilidad del acero a alta temperatura.
Dado que la fabricación de acero en hornos eléctricos no puede eliminar el estaño de manera efectiva, un control estricto de las materias primas y de los parámetros del proceso sigue siendo la clave para garantizar la calidad de la palanquilla y un rendimiento de producción estable.
