PRODUCCIÓN DEL ACERO
Ademas del hierro como componente principal, el arrabio contiene alrededor de 4% en carbono y sustancias indeseables como es el silicio, manganeso, azufre y fósforo. Para producir acero del arrabio, el contenido en carbono debe ser reducido y las sustancias no deseadas casi deben ser eliminadas en su totalidad en un procesos de refinamiento. Uno de los métodos mas importantes para el refinamiento es el horno básico de oxígeno (BOF, por sus siglas en ingles) y el horno de arco eléctrico (EAF, por sus siglas en ingles).
BASIC OXYGEN PROCESS (BOF)
El proceso básico de oxígeno tiene lugar en un convertidor en donde ocurren las siguientes operaciones:
- El convertidor BOF se inclina hacia un lado y comúnmente recibe una carga de 80 toneladas de chatarra, scrap y arrabio en estado líquido proveniente del torpedo.
- En la operación una lanza de oxígeno sopla al interior del arrabio líquido con una presión entre 8 y 12 bar. La inyección de oxigeno provoca una fuerte reacción que libera una gran cantidad de calor que es capaz de fundir la mayor parte de las impurezas y que son agrupadas en forma de escoria por la adición de oxido de calcio. El oxígeno proveniente de la lanza extrae del arrabio grandes cantidades de carbono teniendo formando como residuo CO y CO2 que sale por la parte superior del convertidor. Dentro de la carga de agregados se adicionan elementos de aleación y agentes desoxidantes que evitan la formación de porosidad en procesos subsecuentes.
- El acero es inclinado para ser vaciado a través de una cuchara del convertidor.
- La escoria es vaciada sobre el borde del convertidor.
ELECTRIC ARC FURNACE (EAF)
El horno de arco eléctrico se carga principalmente con chatarra y/o scrap, se funde mediante la energía de los arcos eléctricos generados entre los electrodos de grafito y la carga metálica conductora. El calentamiento alcanza una temperatura de 3800 °C por lo que es posible agregar elementos de aleación de alto punto de fusión como el tungsteno y molibdeno.
TRATAMIENTOS SECUNDARIOS
Desoxidación: La desoxidación es una operación tecnológica con el cual el oxigeno disuelto en el metal se transforma en un compuesto insoluble que posteriormente es eliminado. Por tal razón el acero desoxidado no desprende grandes cantidades de gases y es denominado acero calmado (killed casting). Cuando un acero no es desoxidado (unkilled casting) el oxigeno disuelto reacciona con el carbono para desprender burbujas de CO durante la solidificación agitando enérgicamente el metal y dejando porosidad en el interior.
La desoxidación por precipitación (el método mas común) consiste en transformar el oxigeno disuelto en el acero en óxido insoluble agregando un elemento llamado desoxidante. El elemento desoxidante debe ser mas afín con el oxigeno que el hierro, como resultado de la reacción se forma un oxido poco soluble en el metal cuya densidad es menor que el acero y pasa a formar parte de la escoria que después es retirada. Como regla general los elementos desoxidantes se agregan después de la fusión en el BOF o EAF y los mas utilizados son aluminio, titanio, silicio, manganeso, etc.
Desgacificación al vacio: Una residual cantidad de gases permanecen en el acero incluso después de la desoxidación principalmente hidrógeno monoatomico (H), que después de la solidificación y por difusión atómica el hidrógeno ahora diatómico(H2 ) genera un alto estrés en la red cristalina causando pequeñas gritas en la microestructura. A estes fenomeno se le conoce como fisuración por hidrógeno.
Tratamiento de purga de gas: Este tratamiento involucra la inyección de gas Argón a través del metal fundido desde abajo. Este se mezcla a través de la fundición limpiando la impurezas e impulsándolas a la superficie. Dependiendo del grado de refinamiento este proceso puede remplazar o complementa el proceso de desgacificación al vacío.
Refinamiento por electroescoria: Particularmente los “aceros de alto grado” se producen usando este proceso. El bloque (electrodo) de acero de alto grado producido por el horno de arco eléctrico se sumerge en una escoria líquida y el calor producido funde el electrodo que cae a través de la escoria eliminando impurezas y posteriormente el metal solidifica en un molde de cobre enfriado por agua para formar un bloque con una composición química precisa y homogénea.
TECNOLOGÍAS DE COLADA
Colada semicontinua
La colada de lingotes es un proceso discontinuo en el que las lingoteras se llenan individualmente mediante colada por arriba o en lotes por medio de un alimentador central a través de agujeros de colada en la placa de base. Esta técnica de colada por el fondo se caracteriza por una ascensión lenta del acero al molde que reduce las fisuras y los defectos superficiales cuando se funden aceros de alto grado.
La colada de lingotes es muy flexible en lo que se refiere a las especificaciones de producto y a la fabricación de pequeños pedidos con plazos de entrega relativamente cortos. Resulta además indispensable en la conformación de perfiles de formas pesadas como vigas, chapas gruesas o piezas de gran forja.
Colada continua
La tecnología de colada continua hace que el proceso sea continuo, de manera que se moldean secuencialmente una serie de lotes de acero fundido. Para que el molde tenga un suministro continuo de acero, el acero del recipiente de colada transportable se vierte primero en una cuchara que actúa como recipiente durante el cambio y distribuye el acero a los diferentes moldes de la máquina. Estas cucharas están equipadas con elementos de retención o compuertas correderas para regular el caudal de acuerdo con la velocidad de colada proporcionando «hilos de laminación» de diferentes proporciones. Para evitar la oxidación por exposición al aire, las corrientes de cuchara y artesa están revestidas de tubos refractores.
