UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRESFACULTAD DE INGENIERIAINGENIERIA METALURGICA Y DE MATERIALES

FABRICACION DE ACEROS CON LA METALURGIA SECUNDARIASEGUNDO EXMANE PARCIAL MATERIALES METALICOS I

Alumno: DIEGO CHAVEZ JARA JOSE ADALID CONTRERAS GALLEGOSROBERTO MAMANI MAMANIDIEGO FLORES CUBADocente: ING. PINTOFecha:18 DE MAYO DEL 2012

FABRICACION DE ACEROS CON METALURGIA SECUNDARIA

Introduccion.-Antecedentes histricosLa segunda mitad del siglo XIX contempl el gran salto adelante del desarrollo de los mtodos y equipos de fabricacin de acero. Primero haba sido la optimizacin del horno alto, tanto del equipo en s como de la preparacin de cargas, aadida a la sustitucin que se haba producido del carbn vegetal por el coque; optimizacin que comenz a principios de ese mismo siglo.Casi simultneamente se produjo la aparicin de los convertidores, Bessemer primero y Thomas despus, que hicieron posible la fabricacin masiva de acero a partir del arrabio elaborado en los hornos altos. Esta pltora de acero gener, como es lgico suponer, grandes cantidades de chatarra. La aparicin casi simultnea de los hornos Siemens-Martin permiti reciclar esa chatarra, a la vez que podan actuar como unidades de conversin de arrabio en acero en serie con el horno alto. A comienzos del siglo XX se produjo el desarrollo y difusin de la electricidad industrial que propici la aparicin de los hornos elctricos como aparato de fusin, tanto los de arco como los de induccin. Durante la primera mitad de este siglo hubo un mejoramiento de estos equipos, junto con aumento de tamao de los mismos. As se lleg a hornos de arco de hasta 300 t de capacidad.El costo de fabricacin de acero en horno de arco era bastante elevado, lo que slo les haca adecuados para fabricacin de aceros aleados, de alto valor aadido. El perfeccionamiento que se produjo, tanto en los propios hornos como en su operacin, hizo que la acera elctrica llegara a competir con la siderurgia integral (horno alto-convertidor) no slo en calidad sino en costos. Y esto a pesar de la irrupcin en la dcada de los cincuenta de los oxiconvertidores (LD y sus derivados) desarrollados en Austria. Paralelamente a estos fenmenos se produjo, a mediados del siglo XX, la desaparicin paulatina de los hornos Siemens-Martin, que no podan competir en productividad con los convertidores ni en calidad con los hornos de arco. Por otro lado, los problemas medioambientales que generaban los hornos de llama (lluvia cida provocada por el SO2 derivado de combustibles de baja calidad), como es el caso del Siemens, aceleraron su desaparicin. Dando paso a la fabricacin de acero en hornos que funcionan con electricidad como el de arco y el de induccin.

Fabricacin de un Acero al Manganeso por el mtodo Clasico en un Horno de induccion.-

La fabricacin de acero en horno de induccin de crisol de frecuencia media alta es relativamente sencilla, ya que casi siempre se reduce a una simple refusin, aunque hay algunas diferencias derivadas de la agitacin inductiva del bao y la ausencia de carburacin. Se pueden fabricar aceros de muy bajo carbono, difciles de obtener en horno de arco.Como el calor se origina en el interior de la carga, la fusin es muy rpida y prcticamente no hay prdida de elementos oxidables como el cromo, molibdeno, etc. Generalmente se puede conocer con bastante exactitud la composicin del bao por anlisis previos de las materias cargadas.En los hornos de induccin de alta frecuencia el bao est mejor protegido contra la accin de la atmsfera exterior. La escoria que cubre superficialmente el bao est ms fra que el bao de acero al contrario de lo que sucede en el horno de arco, en que la escoria es calentada por el arco de los electrodos. Esta escoria fra del crisol constituye un perfecto protector del bao, casi incapaz de reaccionar con el metal, y no acta como elemento intermedio en la posible oxidacin del metal por la atmsfera, ni como agente de afino.Cuando el horno se ha llenado se hace pasar la corriente, y la carga metlica del crisol comienza a ser atravesada por corrientes de induccin que calientan primero la chatarra situada exteriormente, cerca de la pared del horno, y luego este calor se transmite por conduccin a la zona central. En un horno de 500 kg y 350 kWh la fusin tarda en realizarse una hora, aproximadamente. Una vez fundido, caliente y homogeneizado el bao metlico, se hacen adiciones de desoxidantes (ferromanganeso, ferrosilicio) se contina durante algn tiempo calentando el bao hasta ajustar la temperatura, que se verifica con pirmetro de inmersin. Despus se corta la corriente y se bascula el horno a la cuchara de colada.

BALANCE MASICO CLASICO

Queremos obtener 3000 kg de unos aceros al manganeso ASTM A-128-E-1ElementoKg que debo tenerKg que existeDif.Kg Fe-MoKg CuKg Fe-Cr ACKg Fe-SiKg Fe-MnKg Grafito

ASTM A-128-E-1SAE 1010601036,5323,6636,2227,73

C37,52,734,80,6611,4522,69

Mn42022,95397,05397,05

Si248,115,915,9

P1,51,20,3

S1,21,20

Cr181818

Cu999

Mo363636

RECETA: 3000 Kg de Chatarra SAE 1010 60 Kg de Fe-Mo 10 Kg de Cu electroltico 36.53 Kg Fe-Cr AC 23.6 Kg Fe-Si 636.22 Kg Fe-Mn 27.73Kg de Grafito escamaLa fabricacin clsica de un acero en un horno de induccin constaba de los siguientes pasos:

FUSIN EN EL HORNO DE INDUCCIN

DESGASIFICACIN CON ADITIVOS

AFINO CON LOS FERROALENTES

COLADA

Problemas que tiene la fabricacin de aceros por los mtodos clsicos.- Gases disueltos. Impurezas e Inclusiones.Gases disueltos en el Acero.Hidrgeno, nitrgeno y oxgeno son gases que estn frecuentemente en contacto con los aceros fundidos en diversas etapas de los procesos de fabricacin y, en ocasiones, son causa de importantes problemas en piezas moldeadas, forjadas o laminadas de acero.

Los principales problemas que se pueden derivar de la presencia de cada uno de estos gases en el acero son:

El hidrgeno da lugar a la formacin de las llamadas manchas brillantes o copos que reducen la tenacidad y ductilidad de los aceros. De los tres gases, hidrgeno, nitrgeno y oxgeno, que se disuelven en el acero a elevada temperatura luego, a la temperatura ambiente, slo el hidrgeno aparece libre en el acero slido.

El nitrgeno reduce la ductilidad y comunica fragilidad a los aceros. Se suele encontrar en forma combinada, formando nitruros.

El oxgeno origina porosidades en los aceros mal desoxidados y facilita la formacin de inclusiones no metlicas. En los aceros a temperatura ambiente el oxgeno siempre aparece combinado, formando xidos o silicatos. Se encuentra formando inclusiones no metlicas, excepto en el caso de aceros efervescentes, en que puede aparecer en pequeas cantidades en forma de CO en los poros o cavidades que hay en el material.

Impurezas e Inclusiones en lo Aceros.

El hierro, el carbn y los metales o elementos no metlicos agregados o no intencionalmente, no son todos los componentes que entran en la constitucin de los productos siderrgicos. Se hallan otros cuerpos provenientes del revestimiento del horno de elaboracin, el proceso de obtencin, de las ferroaleaciones, del mineral y otras materias primas, de la atmosfera, etc. Las impurezas que, inevitablemente, se encuentran en el metal, estn constituidas por; manganeso, silicio, fosforo y azufre principalmente. Las partculas aisladas de los distintos compuestos (sulfuros, fosfuros, silicatos, xidos, nitruros, carburos, etc.) tambin constituyen impurezas, pero con ms propiedad se las designa con el nombre de inclusiones.

En forma general, las impurezas del acero se pueden clasificar de la siguiente manera:

a) Como inclusiones en forma de partculas independientes.b) Como constituyentes de un eutctico: fosfuro de hierro.c) Como soluciones solidas en el hierro (FeSi, Fe3P)

La accin de algunos de estos compuestos, como los carburos, se traduce en un aumento de determinadas caractersticas, tales como dureza, desgaste, etc. Ciertos sulfuros, por adicin adecuada de azufre y manganeso, favorecen el corte de la viruta.En general, desde otro punto de vista, las inclusiones tienen una accin nociva, ya que reducen la ductilidad, tensin de rotura, resilencia y el lmite de fatiga (de acuerdo con su ubicacin y sentido de la solicitacin).Las inclusiones se pueden observar luego del pulido, bajo distintas formas: puntos, masas redondeadas, reas alargadas en el sentido del laminado (a veces de formas irregulares). Si bien cuando se presentan en las bandas (que suelen estar agrupados), su efecto es muy perjudicial para la calidad del acero, debe tenerse en cuenta, como expresin general: tamao, forma, cantidad y distribucin de las mismas, para juzgar su accin en cada caso.Las impurezas disueltas y las inclusiones son menos nocivas para el metal cuando su distribucin es homognea y uniforme que, cuando estn segregados o agrupados, o en forma de redes continas o de largas hileras. Es bien evidente que las inclusiones crean una solucin de continuidad en el acero y que, al reemplazar sus pates resistentes y dctiles por otras frgiles y dbiles, reducen sus propiedades. Cabe hacer notar que su efecto es variable: una cantidad considerable de ellas, pero distribuidas en forma homognea, es menos perjudicial que otra de menor proporcin cuando estn concentradas en determinadas zonas, sobre todo si se tiene en cuenta que su presencia se asimila al efecto de una entalla.En sntesis, la reparticin de las inclusiones depende de factores tales como el proceso de solidificacin del lingote y los tratamientos mecnicos en caliente en las piezas forjadas y laminadas. Algunas inclusiones que son plsticas en caliente, como el sulfuro de manganeso pueden adquirir formas alargadas por el trabajo mecnico. Otras como la almina o slice no sufren modificaciones sustanciales. Las inclusiones que se comportan como estas ltimas y tienen partes salientes o agudas, obligan al acero a adaptarse a las mismas, llegando a lastimarlo y a provocar fenmenos que, si bien no se revelan de inmediato, durante el uso y con el tiempo pueden ocasionar el deterioro del hacer, ser el origen de las grietas que se producen en el temple o el comienzo del proceso de fatiga del metal.Adems de lo expuesto, las inclusiones juegan un papel muy importante en el proceso de separacin de la ferrita o cementita de la solucin solida, pues actan como partculas solidas en la cristalizacin del acero, ya que se dirigen la formacin de la red de ferrita. Por otra parte, como constituyentes son las lneas dbiles de las formaciones y del choque. Estas razones probablemente explicaran la propagacin de las fisuras a travs de la red de ferrita. En algunos casos se produce la segregacin de las inclusiones (tales como sulfuro de manganeso, oxido de hierro, etc.), que en solucin con la ferrita, dan lugar a la estructura en bandas. Este tipo de estructuras se hace ms evidente por la presencia de bandas ferrita y perlita. Se observa, por otra parte, que las bandas de perlita estn ms prximas de las inclusiones segregadas.Las inclusiones (MnS, FeS, SiO2, FeO, Al2O3). Se observan con el microscopio antes del ataque de la muestra, y los eutcticos, se pueden ver solo despus del taque. Para la identificacin de las inclusiones existen ataques especficos.Las que estn en solucin solida no se pueden determinar microscpicamente; vale decir, no se reconocen en una estructura granular homognea si los granos son de un metal puro o de solucin solida. Por este motivo, no se puede determinar el tenor de silicio, fosforo, manganeso, etc. Por anlisis microgrfico. Las determinaciones que se obtienen por anlisis qumico, si bien son correctas para satisfacer determinadas especificaciones, no satisfacen otras condiciones, que puedan originar, como consecuencia de las concentraciones de impurezas, zonas de menor resistencia. Si por cualquier circunstancia, las tenciones en esas regiones fueran mayores que en otra parte, pero sin superar a las mximas admisibles por el metal, podran producirse pequeas fisuras localizadas. Frente a esfuerzos repetidos, estas fisuras pueden propagarse, por lo que, con el tiempo, la seccin resistente sera insuficiente motivara la rotura de la pieza, sin que ningn vestigio externo ponga de manifiesto con antelacin el fenmeno que se desarrolla dentro del metal.De acuerdo con lo expuesto, surge claramente que las impurezas e inclusiones juegan un papel muy importante sobre la calidad del acero y a su vez, definen la fibrosidad del mismo, lo que, precisamente por la heterogeneidad de las propiedades, constituyen un ndice de su deficiente calidad.

Clasificacin de las inclusiones segn normas ASTM.

La clasificacin de las inclusiones se realiza de acuerdo con lo establecido por la Asociacin de Siderurgistas Suecos (adoptada por la ASTM), que divide las inclusiones en cuatro grupos:

1) A (tipo sulfuros).2) B (tipo almina).3) C (tipo silicatos).4) D (tipo xidos, globular).

Cada una de estas clases se subdivide en cinco grupos, numerados del 1 al 5, segn la cantidad de inclusiones que existen por unidad de superficie. La nmero 1 designa una pequea cantidad de inclusiones, mientras que la nmero 5 corresponde a la mayor cantidad. A fin de que resulten comparables, ambas se obtienen de una observacin realizada con 100 aumentos. Cada grupo admite dos modalidades: inclusiones finas e inclusiones gruesas.

Inclusiones Endgenas y Exgenas.

Desde el punto de vista de su origen, las inclusiones se clasifican en:

a) Inclusiones Endgenas.b) Inclusiones Exgenas.

Las inclusiones endgenas o naturales (Fosfuros, xidos, Silicatos, almina, etc.) se forman por reaccin qumica (mientras el metal liquido enfria), por cristalizacin o durante la solidificacin. Las inclusiones exgenas o accidentales provienen por accin mecanica, arrastre accidental de escoria o refractario de revestimiento del horno durante la colada, adiciones de alto punto de fusin difcil de disolver, materiales de las lingoteras, etc. Sus dimensiones son mayores que las endgenas.Las inclusiones tambin pueden considerarse desde otro punto de vista y clasificarse en:

a) Inclusiones metlicas. Sulfuro de manganeso (MnS), sulfuro de Hierro (FeS), etc.b) Inclusiones no metlicas. Oxido de hierro (FeO), oxido de aluminio (Al2O3), oxido de silicio o slice (SiO2), silicatos, etc.

Con base en lo expuesto, el manganeso tiene una accin desoxidante y desulfurante que conduce a la formacin de xidos y sulfuros. El aluminio, por una accin desoxidante similar da lugar a la almina, en todo que el silicio, al oxidar, origina slice y silicatos con otros elementos.En general todos estos compuestos tienen un peso especfico menor que el metal, y por eso tienden a ascender hacia la parte superior del lingote. Es evidente que, de acuerdo con su dimensin, variara la posibilidad de su eliminacin segn el mecanismo descripto. Las inclusiones ms pequeas son susceptibles de quedar incorporadas a la masa de acero.Los elementos agregados intencionalmente al acero forman tambin un tipo de inclusin. Si bien los de menor tamao suelen permanecer dentro de aquel, puede suceder que la cantidad sea muy elevada, constituyendo un beneficio por la buena desoxidacin lograda, pero un perjuicio por su alto contenido.

Factores influyentes sobre las inclusiones.

Los factores que mayor influencia tienen sobre el tipo o naturaleza de las inclusiones (tamao, forma, cantidad y distribucin) son:

1. Proceso de fabricacin: comprende el tipo de horno, materia prima, marcha del proceso, ferroaleaciones, combustible, etc.2. Condicin y forma en que se realiza la solidificacin: incluye el tiempo en que el acero se mantiene lquido antes de solidificar, condiciones de enfriamiento, sistema de colada, dimensiones de la pieza, etc.3. Tratamiento de deformacin plstica: comprende a los que sufre el acero antes de su utilizacin final.

Efecto de las Inclusiones.

En forma general, las inclusiones producen un efecto nocivo sobre las distintas caractersticas de los aceros.

a) Deformacin plstica en caliente: algunas inclusiones, tales como sulfuros de hierro y ciertos eutcticos, poseen bajo punto de fusin. Por ello, el trabajo mecnico en caliente (forja o laminado), se ve notablemente afectado por la reduccin que dicha deformacin confiere al acero. Por otra parte si las inclusiones son duras e indeformables (como la slice, la almina, etc.), disminuye considerablemente la plasticidad del acero.Cuando se somete el metal a un trabajo de deformacin plstica a elevadas temperaturas (por ejemplo laminado), las inclusiones pueden presentar distinto comportamiento y aspecto.En la figura se esquematiza la variacin de aspecto que presentan las inclusiones luego que el metal ha sido deformado. En I se observa la forma de las inclusiones tal como se obtiene de fundicin. En II las inclusiones blandas y dctiles, luego de sufrir la accin del trabajo mecnico en caliente, adquieren forma alargada cuando se las observa sobre secciones longitudinales y tangenciales.En la seccin transversal (normal al laminado) su forma es, generalmente, globular.En III se observa la forma correspondiente a las inclusiones frgiles, pero susceptibles de deformacin y rotura, y en IV el aspecto que presentan las inclusiones cuando son demasiado duras y resistentes y no sufren deformacin alguna (como ocurre con la slice y la almina, aunque el tamao de esta ser menor al simbolizado en la figura).

b) Deformacin en frio: cuando el acero debe ser laminado en frio o trefilado hasta pequeos espesores o dimetros, las inclusiones duras e indeformables obstaculizan considerablemente estos trabajos.

c) Caractersticas mecnicas: la estructura fibrosa da lugar a propiedades unidireccionales, con lo que afecta grandemente las caractersticas del acero. Adems, de acuerdo al tamao, cantidad y distribucin de las inclusiones se reduce la tenacidad. Teniendo en cuenta el efecto de entalladura y su ubicacin con respecto a las solicitaciones, favorece el fallo del acero por el fenmeno de fatiga.Si se tiene en cuenta que la red de inclusiones dirige la formacin de la red de ferrita y constituye, por otra parte, las lneas de menor resistencia del metal, resulta justificado que, frente a acciones provenientes de deformaciones y choques, la propagacin de las fisuras se produzcan a travs de la citada red.

d) Grado de terminacin superficial: el trabajo de corte de la herramienta, as como el grado de terminacin, se ven muy afectados por la presencia de inclusiones. La herramienta encuentra un escollo en las inclusiones. Esto se traduce en un efecto abrasivo que por consiguiente, acelera el desgaste y, adems conduce a una terminacin deficiente.El corte por golpe (segn se efectu en sentido longitudinal o transversal con respecto a las fibras y, por ende, a la ubicacin de las inclusiones) se ve acrecentado por el desgaste prematuro de matrices y punzones.La presencia de inclusiones reduce sustancialmente el rendimiento de los cojinetes a bolilla. En efecto, el contacto de la bolilla que acta sobre las pistas con una presin especfica elevada, puede producir el desprendimiento de las inclusiones e iniciar el deterioro del conjunto. El pasaje de la bolilla por el lugar donde se ha desprendido las inclusiones produce un martilleo que genera calor y por ende, da lugar a un fenmeno que oxida y ablanda el acero, precipitando de esta forma la destruccin del rgano. Por estas razones, el acero para rodamiento debe ser de alta pureza.

e) Resistencia a la Corrosin: la presencia de inclusiones favorece la formacin del par que, con un electrolito, produce la pila que conduce al deterioro del metal por corrosin.Los aceros utilizados para rieles constituyen un caso tpico de lo expuesto, pues en la superficie de trabajo el metal sufre martilleo repetido y constante, a fuertes presiones, de las ruedas, produciendo en poco tiempo picaduras que se acrecientan por la accin corrosiva de la atmosfera.

f) Tratamientos trmicos: las inclusiones dispersas en la masa de acero en forma de partculas pequeas, retardan e crecimiento del grano del acero. Las leyes que lo regulan dependen, en gran proporcin, de la naturaleza y de la reparticin de las inclusiones ms finas. La presencia de inclusiones grandes, aunque son indeseables, ejercen una accin menos pronunciada sobre el crecimiento del grano. Teniendo en cuenta la accin inhibidora que ejercen las inclusiones, es necesario y conveniente hacer notar la importancia de las mismas cuando se consideran los tratamientos trmicos. La templabilidad o penetracin de temple del acero est estrechamente vinculada a la granulometra del mismo, tal como se ver en su oportunidad.

Como solucionar los problemas que presenta en la fabricacin de Aceros Mediante la metalurgia secundaria que tienen como objetivo la desgasificacin del bao de acero en esta operacin de desgasificacin van involucradas las siguientes operaciones: 1. Eliminacin de Hidrogeno.2. Eliminacin de Nitrgeno.3. Eliminacin de Oxigeno.4. Eliminacin de Inclusiones.5. Descarburacin por desgasificado.

Gases disueltos en el Acero.La solubilidad de esos gases en los aceros aumenta con la temperatura, y esa solubilidad es mucho mayor en los aceros lquidos que en los aceros en estado slido. El hierro puro y los aceros llegan a contener importantes porcentajes de gases cuando el bao metlico alcanza las mayores temperaturas en los procesos de fabricacin. Al enfriarse el acero lquido en el horno, y en especial durante la colada, se van desprendiendo los gases, sobre todo en el momento de la solidificacin, en que disminuye mucho y muy bruscamente la solubilidad.Para disminuir la accin perjudicial de los gases se suele recomendar colar los aceros a la temperatura ms baja posible compatible con otras limitaciones, evitando siempre que quede algo de acero solidificado en el fondo de la cuchara.

El hidrgeno en los aceros

Este gas crea a veces problemas, sobre todo cuando se fabrican piezas moldeadas de acero de grandes dimensiones. En las piezas de gran dimetro y de responsabilidad, la presin de hidrgeno en el acero slido, an en pequeas cantidades, ocasiona defectos denominados flakes, hair lines, cracks, copos, manchas brillantes, o grietas internas, que son muy perjudiciales y obligan a realizar numerosas investigaciones para evitarlos. Estos defectos se manifiestan en las piezas rotas, donde aparecen en la superficie defectuosa, como indica su nombre, en forma de manchas brillantes.En la figura se aprecian los contenidos de hidrgeno en equilibrio con el hierro a diversas temperaturas. Se observa que el hierro puro fundido a 1539 C puede disolver 0,0025% de hidrgeno. La solubilidad aumenta al elevarse la temperatura del metal fundido. Al solidificarse el hierro a 1539 C disminuye bruscamente la solubilidad desde el 0,0025% en estado lquido hasta 0,0008% en estado slido. Si se sigue enfriando, disminuye an ms la solubilidad, que a la temperatura ambiente es de slo 0,00012 (1,2 ppm).Las grietas internas debidas al hidrgeno se forman o consolidan en el curso del enfriamiento, generalmente a unos 200 C, que es una temperatura ligeramente inferior a 290 C, que es la que corresponde al paso del hidrgeno atmico (que se difunde bien en el acero) a hidrgeno molecular que no se difunde y al no poder salir queda en el interior de las piezas o lingotes. La difusin del hidrgeno atmico en el acero es tanto mayor cuanta ms alta sea la temperatura.

En la prctica, por recocido con mantenimiento prolongado del acero a temperaturas de 600 oC o ligeramente ms elevadas, es posible reducir el hidrgeno por difusin y evitar en gran parte la formacin de grietas. A unos 600 C la mayor parte del hidrgeno que contena en solucin el metal se separa en forma gaseosa y se encuentra como gas, formando pequeas bolsadas en el interior de las piezas o lingotes. Con una permanencia prolongada a esa temperatura es posible hacer salir al gas por difusin a travs del metal.Las pequeas bolsadas que contenan el hidrgeno (ahora ya vacas) desaparecen luego en la forja o laminacin, porque al no estar oxidadas sus paredes sueldan sin dificultad por simple presin a las temperaturas de 1200 C a las que se realiza el trabajo en caliente de los lingotes o palanquillas.Este tratamiento tiene el inconveniente de ser bastante complicado y costoso (a veces 100 horas de duracin) y de reducir las propiedades mecnicas del material por aumento de fragilidad. Suele ser necesario, en ocasiones, regenerar posteriormente el acero, en especial cuando se trata de aceros cromo-nquel. El regenerado del material se consigue por un normalizado o temple en aceite, seguido de revenido. Hoy da, la eliminacin del hidrgeno se hace por desgasificado.

Eliminacin de hidrgeno

Ha sido el tema de mayor inters en los primeros aos de desarrollo del desgasificado. Actualmente la eliminacin del hidrgeno es muy uniforme en todos los procesos de desgasificado y se obtienen resultados muy regulares y satisfactorios. Por ello, a este problema se le dedica en los talleres menos atencin que antes y puede decirse que en la actualidad est prcticamente superado.La cantidad de hidrgeno que contienen los baos de acero depende de la presin parcial de hidrgeno en la atmsfera situada sobre el metal fundido. La concentracin de hidrgeno en los baos est regulada por la ley de Sievert que indica que es proporcional a la raz cuadrada de la presin parcial del hidrgeno y viene dada por la expresin:

La presin parcial del hidrgeno suele ser realmente del orden de 0,7 a 1 torr. Se comprende, por tanto, que en los diferentes casos que se puedan presentar el contenido de hidrgeno con que queda el acero es inferior al que corresponde tericamente a la presin del medio ambiente, que es la que generalmente se puede medir y se seala como alcanzada en los procesos de desgasificado.

El nitrgeno en los aceros

El nitrgeno crea en ocasiones dificultades en los aceros por comunicarles fragilidad y reducir la ductilidad. En el estado lquido el acero puede llegar a contener hasta 0,0450% de nitrgeno. El contenido de este gas, en equilibrio con el hierro lquido a 1539 C es de 0,0390% (figura). Al bajar la temperatura esta solubilidad pasa a ser de slo 0,0105%. A 1400 C es de 0,0080%. En el hierro gamma la solubilidad es bastante mayor que en el hierro delta; vara de 0,0210 a 0,0255%.

Como tambin ocurre con el oxgeno, el nitrgeno se puede fijar en forma de compuestos complejos por la accin de ciertos elementos como Al, Ti y Zr, que forman nitruros.

Eliminacin del nitrgeno

El contenido de nitrgeno viene tambin regulado por la ley de Sievert, y en el equilibrio es proporcional a la raz cuadrada de la presin de este gas en la atmsfera en contacto con el acero lquido. En el desgasificado, el nitrgeno es eliminado slo en un pequeo porcentaje, generalmente comprendido entre el 10 y el 25% de la cantidad que contiene el acero. En los aceros altos en nitrgeno la eliminacin puede llegar al 40%, pero eso ocurre slo en pocas ocasiones. En los aceros calmados con aluminio o titanio el nitrgeno est tan fuertemente combinado con estos elementos que su eliminacin es prcticamente nula.

La baja eliminacin del nitrgeno es probablemente debida a la menor velocidad de difusin del nitrgeno, que es mucho ms baja que la del hidrgeno. Contrariamente a lo que ocurre con este gas, no se puede conseguir la eliminacin del nitrgeno hasta lmites prximos a los sealados por la ley de Sievert.

El oxgeno en los aceros

El oxgeno, al ponerse en contacto con el acero fundido, se combina con el hierro formando xido ferroso, FeO, que se disuelve en cantidades importantes en el bao metlico. La oxidacin del acero en estado lquido se produce principalmente en los hornos de fusin. Tambin puede oxidarse en la basculacin del horno a la cuchara y en el momento de colarse el acero de la cuchara a moldes o colada continua. La cantidad de oxgeno que pueden disolver los aceros aumenta con la temperatura (figura) y disminuye al aumentar el contenido de carbono.

El hierro en estado lquido a 1539 C y a la presin atmosfrica, puede contener hasta 0,1600% de oxgeno (figura). A 1600 C puede contener hasta 0,2200%. Se observa que al aumentar la temperatura aumenta la solubilidad y el hierro lquido puede contener tanto ms oxgeno en disolucin cuanta ms alta sea la temperatura.

Al solidificarse el hierro la solubilidad del oxgeno baja muy bruscamente desde 0,1600 hasta 0,0030% y no puede, por lo tanto, mantener en disolucin todo el oxgeno que disolva en estado lquido a la misma temperatura. A la temperatura ambiente la solubilidad se hace prcticamente nula. Resumiendo, la solubilidad del oxgeno en los baos de acero depende de:

Temperatura del bao.

Contenido de Carbono.

Presin del ambiente sobre el bao.

El oxgeno que en el enfriamiento se separa de la aleacin hierro-carbono lquido reacciona con el carbono de la misma. La reaccin que se produce en la solidificacin de los lingotes de acero durante los procesos de enfriamiento es la siguiente:

Ese xido de carbono que se forma puede dar lugar a porosidades en el acero.

Condiciones de equilibrio

En los aceros lquidos la relacin entre los contenidos de carbono y oxgeno est representada en la figura, que se refiere al equilibrio a 760 torr y 1600 C.Considerando constantes las temperaturas y la presin sobre el bao de acero, la ley que regula el contenido en oxgeno, en equilibrio con el carbono de los aceros fundidos, viene dada por la ecuacin:

El valor de la constante K vara con la temperatura y con la presin parcial del CO. Para 1600 C y a la presin atmosfrica, Vacher y Hamilton hallaron para la constante K el valor de 0,0025, es decir, que:

Otros investigadores han atribuido para K el valor 0,00202. Nielles obtuvo en sus experimentos el siguiente valor de K:

En general, el valor 0,0025 de Vacher y Hamilton es el ms utilizado en los estudios relacionados con la desoxidacin de los aceros. De acuerdo con esa ley, para una temperatura y presin determinadas, cuanto menor sea el contenido de carbono mayor ser la cantidad de oxgeno que normalmente contienen o pueden contener los aceros lquidos.

Influencia de la temperatura

Por otra parte, en la figura 4.4 se seala tambin la importancia que tiene la temperatura en el contenido de oxgeno en el acero lquido en el horno de fusin.

Para un contenido determinado de carbono, al pasar la temperatura desde 1600 a1650 C aumenta muy sensiblemente el contenido de oxgeno en equilibrio con el acero.Se observa y se comprende, por lo tanto, que en los hornos, al final del proceso oxidante, los aceros a muy elevada temperatura se encuentran sobreoxidados y contienen mucho ms oxgeno que el que corresponde al equilibrio.

En la figura se seala el contenido de oxgeno en los aceros en diferentes fases de fabricacin y se observa, por ejemplo, que para contenidos de 0,04, 0,10, 0,40 y 1,00% de carbono, los contenidos de oxgeno al final de la fase oxidante, cuando estn todava sin desoxidar, son del orden de 0,1000, 0,0550, 0,0120 y 0,0060%.

Eliminacin del oxgeno

Cuando el acero lquido se pone en presencia de atmsferas con presiones inferiores a la atmosfrica, disminuye su contenido de oxgeno. Se produce un desprendimiento de CO como consecuencia de la reaccin

pero antes de tratar esta nueva tcnica, que comenz a desarrollarse por el ao 1960, se revisarn ciertos detalles de la prctica corriente de la desoxidacin de los aceros, desarrollada principalmente a partir del descubrimiento de Sir Henry Bessemer en 1856.

Desoxidacin clsica

Al calmar o desoxidar los aceros por el procedimiento clsico con adiciones de pequeas cantidades de ferrosilicio, ferromanganeso, aluminio y otros reductores, se considera que la desoxidacin est bien realizada cuando despus de colado el acero no se produce en el lingote ninguna efervescencia y no hay desprendimiento de gases en el momento de la solidificacin. En ese caso, por contener el acero un bajo porcentaje de oxgeno, no se produce la reaccin:

En el enfriamiento y solidificacin, y al no haber desprendimiento de CO no se forman porosidades. En la prctica se ha visto que en la fabricacin de aceros de 0,40 a 0,90% de carbono, el acero est calmado cuando el contenido en oxgeno es inferior a 0,0030% y, en los aceros de 0,15 a 0,40% de carbono cuando es inferior a 0,0050%. Para terminar, los aceros de 0,08% de carbono estn calmados cuando es inferior a 0,0080%.

El poder desoxidante de los elementos ms utilizados en Siderurgia como desoxidantes (o aleantes) se indica en la figura.Se relacionan los valores de oxgeno y los elementos desoxidantes en equilibrio a1600 C y 760 torr. Se observa que el orden creciente de poder desoxidante de estos elementos es:

En la marcha normal o clsica de fabricacin, esos niveles de oxgeno se consiguen generalmente empleando para el calmado las siguientes cantidades de desoxidantes:

Al realizarse la desoxidacin de los aceros con esos desoxidantes slidos, las reacciones clsicas de desoxidacin son las siguientes:

Se forman pequeas partculas de xidos MnO, SiO2, Al2O3 y de silicatos complejos de esos metales (inclusiones no metlicas) y disminuye mucho el contenido de oxgeno del acero. Tambin se produce normalmente una cierta desoxidacin por la accin del carbono, con la ventaja de generar un producto gaseoso, el CO, de acuerdo con la siguiente reaccin:

pero, lamentablemente, su accin para bajos valores de carbono es poco enrgica.

En cambio, en el vaco o a bajas presiones, el carbono acta como un desoxidante muy enrgico y, en trminos generales, puede considerarse que la accin del carbono a muy bajas presiones (lneas de trazos) es parecida a la del aluminio con presin o atmsfera normal. Se comprende que, siempre que sea posible, se prefiera la desoxidacin por el carbono, ya que no deja residuos slidos no metlicos en la masa del acero.

Desoxidacin por desgasificacin

Como se ha visto anteriormente, el valor de la constante de equilibrio K de la reaccin entre carbono y oxgeno es de 0,0025 a presin atmosfrica de 760 torr. Sin embargo, a presin de 100 torr es 0,00025 y si la presin baja hasta ser 10 torr la constante queda reducida a 0,000035. En la figura 4.6 se muestran los contenidos de carbono y de oxgeno en equilibrio a 1600 C, con presiones de 760, 100 y 10 torr y tambin los contenidos en oxgeno con que quedan los aceros al final, despus de desgasificados con presiones de 1 a 10 torr.Si en el desgasificado de los aceros se llegara al equilibrio oxgeno-carbono, se llegara tericamente a porcentajes de oxgeno bajsimos (los correspondientes a presiones de 10 torr). En los procesos de fabricacin de acero no se llega a alcanzar las condiciones de equilibrio, y por ello se obtienen contenidos de oxgeno un poco ms elevados, que se indican en la figura, variables generalmente entre 0,0020 y 0,0100%.

Eliminacin de inclusiones

En los primeros aos de utilizacin del desgasificado, en que slo interesaba disminuir el contenido de hidrgeno, se fabricaba el acero por los procedimientos clsicos.Al final del proceso de fabricacin se realizaba la desoxidacin con ferromanganeso, Ferrosilicio y aluminio, y a continuacin se haca el desgasificado. Cuando se vio que era posible desoxidar el acero en el desgasificado por la accin del carbono acelerada por el vaco se han complicado los procesos de trabajo y se han producido numerosas controversias sobre la mejor forma y momento de realizar el desgasificado. Se pueden seguir diferentes caminos, como los siguientes:

NABC

1CALENTAMIENTOCALENTAMIENTOCALENTAMIENTO

2OXIDACIONOXIDACIONOXIDACION

3DESOXIDACION CON DESOXIDANTES SOLIDOSDESOXIDACION POR DESGASIFICADODESOXIDACION PARCIAL CON DESOXIDANTES SOLIDOS

4DESGASIFICACIONDESGASIFICAION

5SE COMPLETA LA DESOXIDACION CON Mn, Al Y Si

En general, tericamente, parece que lo ms ventajoso y recomendable es el proceso B, haciendo la desgasificacin de un acero sin haberlo desoxidado antes con desoxidantes slidos, como el ferromanganeso, Ferrosilicio y aluminio, que dan lugar a la formacin de inclusiones.Este mtodo tiene la ventaja de que al no realizarse antes con desgasificantes slidos, como ferromanganeso, Ferrosilicio y aluminio tericamente no hay en la primera fase de la desoxidacin formacin de productos slidos (inclusiones) que rebajan la limpieza del acero y se obtiene una acero muy limpio de inclusiones, ya que el producto de la desoxidacin es ahora el CO gaseoso.Si despus del desgasificado se aade, como se indica en el proceso C, una pequea cantidad de los desoxidantes clsicos, para llegar a un calmado del acero ms completo, como entonces el contenido de oxgeno del acero es ya muy bajo e inferior al inicial del acero, no hay formacin de importantes cantidades de inclusiones y el acero ser ms limpio que desoxidando por el procedimiento clsico. Operando como se indica, y aadiendo luego al final slo una pequea cantidad de desoxidantes, los elementos manganeso, silicio y aluminio, que sirven para complementar la desoxidacin realizada por desgasificado, se incorporan al acero casi ms como elementos de aleacin que como desoxidantes (como elementos de aleacin se disuelven en el acero, como desoxidantes se hallan combinados con el oxgeno, formando inclusiones).Si se hace primero el desoxidado clsico, proceso A, y luego el desgasificado en la primera fase de desoxidado clsico se forman las inclusiones (xidos, silicatos de hierro, manganeso y aluminio) y luego el desgasificado, aunque disminuye un poco los xidos que ya contiene el acero, no mejora sensiblemente la limpieza. El acero obtenido no es tan limpio como el obtenido desoxidando primero por desgasificado y haciendo luego un calmado complementario al final del proceso.

Si se desgasifica un acero que ya tiene inclusiones, en esa operacin de desgasificado no se consigue ms que una ligera disminucin (5 al 10%) de las mismas.

Este es un problema que las operaciones en vacio no pueden solucionar por lo que se ha usado otro proceso que se realiza junto con l mismo y es la insuflacin de argn u otro gases inertes en el fondo de la cuchara mediante una lanza protegida o un tapn poroso.El barboteo de argn ya sea por lanza o por tapn poroso se realiza para garantizar las siguientes funciones:

1. Homogeneizacin y mezcla del bao para que la mayor cantidad de este entre en contacto con el vacio.2. Las burbujas de argn arrastran a la superficie los gases e inclusiones que nadan en el acero.

Desde el punto de vista prctico es aconsejable mantener un caudal de soplado relativamente alto durante la colada del horno a la cuchara para garantizar homogeneizacin y un caudal bajo despus de la colada para que floten las inclusiones formadas. A partir de ah, si el caudal es excesivo, las inclusiones podran volver a sumergirse en el bao; por otra parte, las salpicaduras podran reoxidar el acero. As, durante la basculacin se soplaran, a una cuchara de 200 t, 25-35 m3/h que despus se rebajaran hasta 5-8,5; subiendo a continuacin a 10-14.Por otro lado la zona de la superficie del bao donde aflora el chorro de gas inerte que hace resbalar la escoria hacia otras zonas de la superficie del bao. Esta zona libre de escoria es la que se llama calva. Sobre ella caen las ferroaleaciones y escorificantes los cuales gozan de garanta mxima de digestin por el acero lquido.

Ventajas de la Metalurgia secundaria.

1. En el desgasificado hay una eliminacin muy importante del contenido de hidrgeno, del orden del 50 al 70%. Con esto se suprimen los largos, engorrosos y caros recocidos que hay que dar a las piezas forjadas (o moldeadas) de gran espesor.

2. Se reduce el contenido de oxgeno de los aceros y esta reduccin es particularmente importante en los aceros que no hayan sido desoxidados previamente. En aceros calmados la disminucin viene a ser del 40%, en los semicalmados es el 60% y en los no calmados (efervescentes) el 75%.

3. Reduccin del contenido de nitrgeno en un 25 a 30% del inicial, con lo que se disminuye as la posibilidad de presencia de nitruros y acritud.

4. Se minimizan las inclusiones no metlicas, tanto en nmero como en tamao.

5. Al hacer las adiciones de ferroaleaciones en el bao de acero despus de la desgasificacin, por tener siempre un bao con muy bajo contenido de oxgeno, hay un rendimiento mucho mayor de las ferroaleaciones y se alcanza gran precisin en la especificacin deseada para cada elemento.

6. Mejora de las propiedades mecnicas, aumentando ductilidad y resistencia a la fatiga, calidad ms uniforme y empleo ms seguro.

7. Agitacin por gas. Va lanza o tapn poroso homogeneiza composicin y temperatura y provoca la flotacin de las inclusiones. Los beneficios de la agitacin con gas compensan sobradamente sus desventajas y deben ser tenidos en cuenta para la mayora de los aceros.

Criterios para seleccionar el mejor proceso.Existen muchos procesos del cual solo uno cumple con las exigencias puestas para lograr el objetivo puesto para la fabricacin del acero al manganeso.Esta sobradamente constatado que el problema con el que se encuentra una empresa acerista no es instalar o no un equipo y operativa de metalurgia en cuchara sino qu sistema implantar segn sus necesidades y objetivos.Para adoptar una decisin acertada de eleccin entre los diferentes procesos es preciso conocer los principios bsicos, ventajas, y limitaciones de todos y cada uno de ellos. Es decir, que antes de seleccionar el proceso deben ponderarse muchas circunstancias, entre los que se encuentran:1. Conocer los equipos de aceros que se estn fabricando normalmente en a acera en cuestin y discernir la influencia de cada proceso en la obtencin de ellos.2. Deben considerarse calidades normales de aceros que no se estn fabricando en esa planta pero que podran producirse si se instalara un equipo de metalurgia en cuchara.3. Hacer un estudio y previsin del desarrollo de nuevas calidades de acero. Por ejemplo, si aparece mercado para aceros de bajo fosforo o ultrabajo carbono ver que procesos podran fabricar esos aceros.4. Examinar los equipos y prcticas actuales y futuras de la planta en cuestin y discernir como se adaptara a ellas la metalurgia en cuchara. Por ejemplo, si se va a instalar una mquina de colada continua que proceso en cuchara sera el ms adecuado para ella.5. Como afectara la practica en cuchara al resto de las operaciones de acera. Por ejemplo, el efecto de aumentar la temperatura de colada en la acera, planificacin de coladas y posible necesidad de otros equipos tales como calentadores de cuchara o refractarios especiales.6. Finalmente, deben considerarse procedimientos metalrgicos alternativos. Por ejemplo, si se desea llegar a aceros con menos de 0.010% de azufre, este puede conseguirse por desulfuracin previa del metal liquido (arrabio) o seleccin de chatarras posiblemente a un costo menor que la desulfuracin en cuchara.Ahora bien el acerista y el cliente se plantean las exigencias que se tienen que tomar muy en cuenta ya que consta de pasos muy importantes en las cuales es primordial dar gran importancia a las exigencias.1. Exigencia: Ajuste de composicin.Propsito: Obtencin segura de un anlisis concreto. Garantizar intervalos ms estrechos de composicin. Mejorar rendimiento de adicin de ferroaleaciones.Operacin. Adicin exacta de ferroaleaciones. Mesclado y homogeneizacin correcta del caldo.1. Exigencia: Ajuste de Temperatura.Propsito: Garantizar la obtencin de la temperatura exigida.Operacin: Enfriamiento mediante chatarra o barboteo de gas. Caldeo elctrico o por oxgeno.1. Exigencia: Desoxidacin.Propsito: Eliminar el exceso de oxgeno disuelto en el bao. Obtener acero limpio de inclusiones de xidos.Operacin: Generacin de CO acelerada por vaco. Formacin turbulenta y barrido de xido de aluminio.1. Exigencia: eliminacin de inclusiones.Propsito: Alcanzar caractersticas estructurales y mecnicas.Operacin: Tratamiento eliminador al vaco. Adicin modificadora de Ca, Ti, Zr, tierras raras.1. Exigencia: Eliminacin de Hidrogeno y Nitrgeno disuelto en el acero.Propsito: Evitar la formacin de grietas en frio.Operacin: Tratamiento en vaco.Entonces estos son las exigencias que debemos cumplir.Aplicaciones especficasLas exigencias en aceros que justifiquen la desgasificacin en vaco comprendenlos siguientes tipos de productos o composiciones:1. Piezas forjadas de grandes dimensiones, an de aceros con carbono medio, y,con mayor motivo, cuando se emplean aceros aleados. Caso de cigeales paragrandes motores marinos o ferroviarios, ejes de rotor para alternadores, turbinasde vapor o hidrulicas, cilindros de laminacin, discos de turbina. No sloes necesario desgasificar para evitar la aparicin de grietas internas en grandesmasas de acero sino tambin para disminuir el peligro de inclusiones o rosariosde ellas que la forja habr alargado y que aparecen como grietas rellenasde un polvillo blanco. Este polvillo, recogido y analizado, ha demostrado serinclusiones que, en el caso de aceros calmados con aluminio, llega a un 80%de almina y un 20% de xidos y silicatos.1. Piezas de acero moldeado (al carbono y aleado) de alta calidad y gran espesorcomo chabotas para prensas y martillos, castilletes para trenes de laminacin,cilindros de apoyo moldeados, etc.. En el caso de grandes martillos de contragolpede 25000 a 32000 kgm se han encontrado en mazas de acero moldeado,de 25 a 32 t de peso, roturas prematuras por defectos internos, las cuales hanllegado a determinar la inutilizacin completa de la pieza.Investigando las causas en colaboracin con las plantas que las haban fabricado,se ha visto que las masas obtenidas con aceros sin desgasificar han sufridoroturas pocodespus de su puesta en servicio. Estas mismas piezas, fabricadasen Alemania con acero desgasificado, llevan aos trabajando sin que se hayanproducido averas.1. Bloques para estampas de matrices, en los que para garantizar vida en serviciose precisa tenacidad y ausencia de defectos. Son aceros aleados en piezas degran seccin; por ello es muy probable la formacin de copos que inutilizaranel bloque. Aunque se tomen medidas para evitarlo, como tratamiento trmicoanticopos, es indefectible que se produzcan roturas tempranas por grietas defatiga; estas grietas han podido iniciarse en inclusiones o rosarios de ellas.1. Piezas para automocin y reactores de aviacin, de gran responsabilidad, enaceros de media aleacin. An en el caso de partir de lingotes pequeos laminadoshastaredondos y cuadrados de 70 u 80 mm de lado o dimetro, existeriesgo de copos.1. Aceros para la fabricacin de rodamientos de bolas y rodillos. Disminuyendoel contenido de inclusiones se aumenta la resistencia a la fatiga y se triplica lavida en servicio. Hoy da, en caminos de rodadura partiendo de barra, chapagruesa o tubo, como tambin en barras o alambrn para construccin de bolasy rodillos, hay que eliminar por descortezado la piel de las barras, as como laparte descarburada.Pero tambin se exige mxima limpieza y eliminacin de inclusiones. Por elloen las especificaciones modernas figura la exigencia de haber desgasificado elacero en vaco.En aceros para rodamientos hay que minimizar los contenidos de fsforo yazufre. Para conseguir desulfuracin a fondo hay que mantener ms tiempouna escoria reductora durante la ltima parte de la colada del horno. Peroesta circunstancia, a su vez, promueve la absorcin de hidrgeno. La nicasolucin para disminuir el contenido de hidrgeno, como tambin el riesgo deinclusiones, es la desgasificacin en vaco.En las fbricas norteamericanas de rodamientos imponen como condicin indispensablela desgasificacin, como tambin lo hacen ya algunas marcas europeas.1. Chapa magntica, por la posibilidad de obtener carbonos mucho ms bajos ylimpieza mxima.1. Aceros de elevado contenido de carbono, aunque sean de seccin pequea,como carriles, herramientas, etc.1. Elementos y chapa para instalaciones nucleares. En los aceros para la industrianuclear, discos de turbinas, reactores de aviacin y en todos aquellos en quese exija el mantenimiento de una buena resistencia a temperaturas de 450 y550 oC . Tambin la desgasificacin en vaco mejora estas caractersticas.1. Chapa de alta resistencia para depsitos de presin, bastidores de locomotoras,etc..1. Hay referencias no confirmadas de que en aceros Hadfield (12% de manganeso)para cruzamientos de vas, revestimientos de hornos de cemento, molinos, etc. se disminuyen defectos.1. Para la obtencin de alambre de alta resistencia, cuerda de piano, muelles, oaquellos que han de sufrir un estirado prolongado hasta dimetros muy finos,como ocurre con algunos tipos de cablecillo para cubiertas de automvil. Enalambres de acero al carbono de alta resistencia, conseguida por sucesivosestiramientos y pasadas por hileras, sin tratamiento trmico intermedio, lamxima limpieza y disminucin de inclusiones en el acero, permite su estiradosin roturas hasta dimetros de 0,25 mm.Como es sabido, cada reduccin de seccin por estirado en fro eleva la resistenciaa la traccin de 5 a 6 kg/mm2 pudindose alcanzar as lmites de 180y hasta 250 kg/mm2 de modo que la presencia de alguna inclusin, aunquepequea, disminuye de manera importante la seccin til de trabajo del alambre,rompiendo ste, antes de alcanzar tan elevadas resistencias.

DESCRIPCION DE LOS PROCESOS

PROCESO VD

Es el sistema ms sencillo y que primero se emple.

Primero se realiza la fusin de la chatarra en un horno de Induccin y luego se hace la colada a una cuchara, se debe retirar toda la escoria posible en esta etapa para que cuando se haga el vaco el acero est recubierto por una capa muy delgada de escoria que no dificulte el escape de los gases

La cuchara llenada en el horno se introduce en una cmara en la que se hace el vaco de unos 30 torr durante 10 minutos. Se origina una fuerte ebullicin que eleva el nivel del acero en la cuchara 300 o 400 mm de altura, por lo tanto se debe usar cucharas relativamente altas. Es en esta etapa que se realiza la desgasificacin y para que exista agitacin del metal se introduce de manera forzada un gas inerte como ser el Argn

Luego del desgasificacin se realiza la adiccin de los Ferroaleantes, esta etapa es conocida como afino y se aade segn los resultados de nuestro balance msico

Al final se realiza la colada a molde, lingotera o a mquina de colada continua

PROCESO VDVENTAJAS DE DESVENTAJAS DEL PROCESO VD

Las ventajas del proceso VD son las siguientes:

Adiciones de ferroaleaciones con muy altos rendimientos El sistema de operacin es sencillo Buena difusin y buena homogeneizacin En cinco minutos alcanza una efectiva desgasificacin El precio del equipo es relativamente bajo Las desventajas del proceso VD son las siguientes: El nivel del acero en la cuchara alcanza de 300 a 400 mm de altura El proceso debe ser corto para evitar excesiva prdida de temperatura que dificultara la colada No desulfura No elimina y modifica inclusiones

PROCESO VAD

El proceso comienza con la fusin de la chatarra en el horno de induccion,y luego colar el acero a la cuchara, donde el bao de acero ha de quedar recubierto por slo una pequesima cantidad de escoria.es decir se debe retirar la escoria

Se introduce la cucharra a una cmara de vacio como se ve en la siguiente figura y se realiza el desgasificado, en la cual se realiza la desgasificacin en vaco con movimiento simultneo del bao por medio de la introduccin forzada de un gas inerte

PROCESO VAD

Despus del des gasificado se realiza el calentamiento del acero, para alcanzar la temperatura adecuada de colada, ya que debido al proceso de desgasificado anterior se ha producido una importante prdida de temperatura.Paralelamente al calentamiento se hace la adicin automtica de ferroaleaciones, reductores y escorificantes. Se forma una escoria sinttica que cubre el bao y envuelve a los electrodos. Con ello, stos trabajan segn sistema de arco sumergido, evitndose prdidas trmicas, oxidacin y ataque a los refractarios.

Finalmente, cuando se han alcanzado y verificado las magnitudes prefijadas, se elevan los electrodos y bveda, se extrae la cuchara del conjunto de equipos instalados y se va con la cuchara a colar en la mquina de colada continua.VENTAJAS DE DESVENTAJAS DEL PROCESO VAD

Las ventajas del proceso VAD son las siguientes: Adiciones de ferroaleaciones con muy altos rendimientos Buena difusin y homogenizacin Tiene elevado grado de desgasificacin Elimina inclusiones Desulfura hasta un 0.005% de S No tiene dificultad para la colada

Las desventajas del proceso VAD son las siguientes:

El sistema de operacin no es sencillo Alto consumo de energa elctrica El precio del equipo integrado es relativamente alto

ELECCIN DEL MEJOR PROCESO

Para elegir el mejor proceso debemos tomar en cuenta dos aspectos: Planta en Bolivia Fabricacin de aceroY en funcin a los requerimientos que necesitamos elegir el mejor proceso, el cual cumplir con el requerimiento de estos dos aspectos

PLANTA EN BOLIVIALas consideraciones que se deben tomar en cuenta son:

La obtencin del equipo sea viable y la operacin del equipo sea sencillo Obtencin de un buen producto de calidad para tener alta demanda Optimizacin de las operaciones de la acera clsica en Bolivia Disminucin de los tiempos de colada y mayor productividad Si partimos de chatarra no necesitamos desulfurar hasta 0.05%

FABRICACIN DE ACERO AL MANGANESOLas consideraciones que se deben tomar en cuenta son:

Mayor recuperacin de ferroaleaciones por su alto rendimiento Buena difusin y homogenizacin de la aleacin Obtencin de un acero de alta calidad para que cumpla con sus aplicaciones Cumpla con las normas de calidad No exista inclusiones que reduzcan las propiedades mecnicas

En funcin a los requerimientos y parmetros indicados el mejor proceso sera:

PROCESO VD Porque este proceso cumple con todos los requerimientos necesitados tomando en cuenta que la fabrica ser en Bolivia y que se fabricara un acero al manganeso 6. DESCRIPCIN DE LA FABRICACIN DE ACERO AL Mn CON METALURGIA SECUNDARIA

BALANCE MSICO

Queremos obtener 3000 kg de unos aceros al manganeso ASTM A-128-E-1

RECETA

3000 Kg de Chatarra SAE 1010 60 Kg de Fe-Mo 9 Kg de Cu electroltico 32.14 Kg Fe-Cr AC 21.2 Kg Fe-Si 496.25 Kg Fe-Mn 29.28 Kg de Grafito escama

PROPIEDADES

Resistencia a la traccinPunto de fluenciaElongacinDureza

Kg/mm2MpaKg/mm2Mpa%BHN 3000

8482730200

9896540230

APLICACIONES

Tiene las siguientes aplicaciones:

Resistencia a la corrosin. Resistencia al calor. Aceros de herramientas. Impacto, recargue y reparaciones.