En la fabricación de acero, los gases se encuentran entre las impurezas no metálicas más comunes. Aunque se encuentran en cantidades muy pequeñas, su impacto en la estructura y las propiedades del acero puede ser significativo. Generalmente, los principales gases presentes en el acero son el
1. Fuentes y efectos nocivos del hidrógeno en el acero
El hidrógeno es una de las impurezas gaseosas más peligrosas del acero. Se origina principalmente en los gases de horno, las materias primas, los refractarios y la humedad presente en los sistemas de fundición y colada. Durante todo el proceso de fabricación del acero, el hidrógeno puede ser absorbido por el acero fundido de diversas maneras.
Las principales fuentes de hidrógeno incluyen:
- Materias primas húmedas: chatarra húmeda, cal y carburo de calcio que pueden absorber agua.
- Chatarra aceitosa: la descomposición del petróleo a altas temperaturas libera hidrógeno en la masa fundida.
- Aleaciones que absorben hidrógeno: como el ferroníquel, que tienen una fuerte tendencia a absorber hidrógeno.
- Fugas de agua: del agua de enfriamiento de los electrodos o de los paneles del horno que se filtran al baño fundido.
- Chatarra oxidada: contiene hidróxido ferroso, que introduce hidrógeno cuando se funde.
Efectos nocivos del hidrógeno:
La solubilidad del hidrógeno en el acero fundido es mucho mayor que en el acero sólido. Durante la solidificación, el hidrógeno precipita junto con el CO y el N, formando ventiscas subsuperficiales, microporos o cavidades de contracción central. Esto produce manchas blancas, agrietamiento retardado y reducción de la densidad, lo que afecta gravemente la tenacidad y la fiabilidad del acero.
2. Fuentes y efectos nocivos del nitrógeno en el acero
El nitrógeno es otra impureza gaseosa común en el proceso de fabricación de acero. Se disuelve fácilmente en el acero fundido a altas temperaturas y puede entrar a través de los gases del horno, el aire, la carga metálica o las adiciones de aleación.
Las principales fuentes de nitrógeno incluyen:
- Metal caliente y arrabio: generalmente contienen entre 0,004 % y 0,01 % de nitrógeno debido a la alta presión parcial de nitrógeno y al bajo contenido de oxígeno en la parte superior del alto horno.
- Chatarra de acero: la chatarra sucia tiende a absorber nitrógeno de la atmósfera.
- Formadores de escoria y aleaciones: el aire atrapado en huecos y espacios puede introducir nitrógeno en la masa fundida.
- Coque: especialmente en hornos eléctricos donde se utiliza como carburante.
En comparación, el hierro de reducción directa y otras nuevas fuentes de hierro contienen niveles más bajos de nitrógeno, lo que las convierte en excelentes materiales de dilución para el control del nitrógeno. Además, el precalentamiento de la chatarra en hornos de arco eléctrico ayuda a eliminar los compuestos nitrogenados y la materia orgánica a 200–800 °C antes de la fusión, lo que reduce la absorción de nitrógeno.
Efectos nocivos del nitrógeno:
La solubilidad del nitrógeno en el acero fundido es mucho mayor que a temperatura ambiente. Al enfriarse el acero, el exceso de nitrógeno se sobresatura y precipita en forma de nitruros dispersos. Estos causan
