Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas

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• E la b o ra c ión d e A c e ro s E sp ec ia les p a ­

ra la F ab rica c ión d e T u b os s in Costura.

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JOSE L.

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obtener el

O M E T A

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RODRIGUEZ

i s

título de:

L U R G I C O

t a :

ENRIQUEZ

M E X I C O , D . F. 1 9 6 2

Agradezco a ¡a Compañía Tubos de Acoro de (Tloxico, S A y en lo particular al Sr Ing. Lmgi B Urgnam ij al Sr Joan Uallomy la ayuda brindada para elaborar la presente tesis.

IN S T IT U T O P O L IT E C N IC O N A C IO N A L

Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas unidad de zacatenco n* 3 tels 17-61-85 y 17-61-89

México H, D F , a lo . do m a r z o de 1962,

DEPENDENCIA. SECRETARIA.

no db orrciot XPEDIENTE P A S A N T E S

ASUNTOs so le comunica tema de tesis.

AL C. JOSE LUIS RODRIGUEZ ENRIQUEZ, Flores Magon 189,VERACRUZ, VER.

Tengo e l agrado de dirigirme a usted, para mani­festarle que e l señor Ing. Fernando González Vargas. Profesor de esta Escuela ha propuesto a la Dirección de la misma el ma que habrá usted de desarrollar como prueba escrita en su - tesis profesional e l cual me permito transcribirles

"ELABORACION DE ACEROS ESPECIALES PARA LA FABRI­CACION DE TUBOS SIN COSTURA"

I . - Generalidades.I I . - Físico química del proceso de fabricación

de estos aceros.IH ,- Técnica seguida en la fabricación del ace­

ro.IV.- Técnica del vaciado.

En su oportunidad deberá usted presentar en la - Secretaría de la Escuela el borrador de su tesis en SIETE TAN TOS, con objeto de que los maestros designados craso Sinodales, lo revisen y gjf^casa^probatorio pueda vwted proceder a su in presión.

INDICE

Página

I.- Generalidades. 1

II.- Físico química del proceso de fabri

cación de los aceros especiales. 16

III,- Técnica seguida en la fabricación -

del acero. 88

IV,- Técnica del vaciado, 163

Bibliografía.

1

I . - G E N E R A L I D A D E S .

El desarrollo de los aceros^especiales, se inició a finales del siglo pasado, a los que, además de los elementos normalmente- presentes, se agregaban otros elementos en diversas medidas y pro porciones, ellos se han afirmado actualmente en todos los campos- de la técnica; permitieron resolver problemas considerados antes- como insolubles y superar graves dificultades las cuales no se hu bieran podido quizás allanarse con el solo empleo de los aceros - al carbono. Gracias a la vasta gama de materiales con caiacterís- ticas físicas, mecánicas o químicas particulares, se ha facilita­do el progreso de las construcciones modernas y permitido una n o­table reducción de sección y de peso a causa de la mayor resis---tencia y seguridad.

En los aceros especiales al lado de las elevadas caracterís ticas particulares que cada uno de ellos presentaren m o d o s a s ó - menos acentuado, deben ser puestas en consideración también sus - propiedades tecnológicas de laborabilidad, facilidad de fabrica—ción, de afinación,de colada; por ejemplo es inútil tener un ---acero de alto contenido de Tungsteno y por consiguiente resisten­te en caliente si el no es laborable o por lo menos lo es solo — con grandes dificultades y gasto, por la misma razón el acero aus tenítico al Manganeso es utilizable casi solamente para piezas -r fundidas, porque la maquinabilidad es m uy difícil y eso limita su uso a pesar de las elevadas propiedades mecánicas que presenta.

CLASIFICACION DE LOS ACEROS ESPECIALES.

Una clasificación de todos los tipos de aceros especiales - es muy difícil; posiblemente la clasificación siguiente sea la — mejor:

"Aceros para construcciones".- Aceros con pequeñas a d i d o — ncs de elementos especiales, particularmente caracterizados por— una elevada capacidad de temple y por otras notables característi cas mecánicas (tenacidad, elasticidad y resiliencia), tales ace-- ros se usan ya sea obteniendo las piezas mecánicas dé los produc­tos laminados (láminas, barras, etc.) y especialmente en partes - forjadas ó estampadas, y finalmente en piezas fundidas cuyas p ro­piedades son^mucho mejores que en el caso de las piezas fundidas- de acero común y que con^el tratamiento térmico sufren modifica­ciones y mejoramientos más profundos y completos,

"Aceros para aplicaciones especiales",- Ellos comprenden — los aceros de cementación con bajo contenido de Carbono para tener la máxima tenacidad del núcleo después de la cementación y el tem­ple; aceros de nitruración con elementos especiales como Cr,Mo,Al; Aceros inoxidables, constituyen una clase especial de aceros de — elevado contenido de Cr o de Cr Ni cuyo desarrollo ha alcanzado-­

- 2 -

grandes proporciones; A ceros resistentes al calor; aceros resis— tentes al choque; aceros para muelles, aquellos de elevado límite elástico; aceros para magnetos permanentes; aceros no magnéticos, no dilatables, etc.; aceros para dínamos y transformadores, etc.

"Aceros para herramientas".- En estos aceros las propieda— des mecánicas de resistencia, alargamiento, etc. significan poco- o nada mientras que las complejas características de dureza, de— dureza en caliente, tenacidad, tienen fundamental importancia.Las aplicaciones de los aceros para utensilios son numerosísimas.En esta misma clase, por la afinidad de la composición, se compren den también los aceros para magnetos, para matrices, punzones y — también muchos aceros usados para barrenas, fresas, cilindros de - laminación en frío, etc. cuyo uso es casi siempre limitado a la — temperatura ordinaria pero en los cuales, la presencia de elemen— tos especiales,^confiere una mayor resistencia o duración o ' bien— una tenacidad más elevada.

Otra subdivisión interesante, puede hacerse entre elementos- que alargan el campo del Fe gama y elementos que lo restringen.

- 3 -

He

Fig, 1.- Sistema periódico de los elementos, su comportamiento - respecto al Fe gama.

El Ki y el C son los prototipos del primer grupo, característico- para el Mn y los otros elementos a la derecha del Fe. El alarga— miento del campo de la austenita, conduce al abatimiento de la — transformación Aj.

Esta propiedad define en lineas generales, los aspectos de los — tratamientos térmicos. Los elementos a izquierda del Mn y aquello» de los grupos abajo del Si, P y S restringen el campo de la auste­nita, disminuyendo la transformación Ai*, y elevando la A3 . Un ejem-

- b -

pío característico es el Cr; la elevación del punto A^ tiene su - importancia en los tratamientos térmicos de los a ce ro s contenien­do elementos de este grupo, por otra parte, el efecto de esta ele vación es tal que al fin el punto A3 se reúne con el punto A^ ce­rrando el camro del Pe gama.

Con excepción del B, Zr y Ce todos los otros elementos a la- izquierda del Mn, dan origen con el Fe a un diagrama de estado, - con el campo de la austenita cerrado; sobrepasando un cierto li— mite^ se tendrá por consiguiente solo Fe alfa abajo del punto de fusión con ausencia de cualquier transformación.

los elementos del primer grugo, cristalizan principalmente - en el mismo sistema del Fe gama cubico centrado en las caras y — siendo isomorfos con la austenita, alargan el campo de estabili— dad. los elementos del 2o. grupo, son en cambio isomorfos con el- Fe alfa.

No es recomendable por sano criterio económico, el preten— der siempre u n enorme margen de seguridad, adoptando por ejemplo- un acero fuertemente ligado donde también un acero más modesto al Mn ó al Cr puede dar resultados tan buenos aunque sin embargo con tratamientos térmicos más cuidadosos.

Los tratamientos térmicos son de vital importancia en el em pleo racional de los aceros especiales y por consiguiente en el - ahorro de los elementos de aleación. Ante todo, es necesario re— cordar que a veces un buen acero al C de calidad (la calidad no - esta dada solamente por la presencia de elementos especiales, si­no también p o r la exactitud de las fabricaciones, de los con tro -- las, e t c . ) puede suministrar una vez tratado resultados óptimos - por lo menos en pequeños perfiles, resultados frecuentemente no - tan disimiles de aquellos obtenibles de aceros aleados. Es nece— sario hacer resaltar bien la necesidad absoluta de someter a tra­tamiento térmico los aceros especiales; sin tratamiento, los ele­mentos de liga no tienen algún efecto y son completamente desper­diciados. Las propiedades de los aceros especiales recocidos, no- difieren de aquellas de aceros comunes recocidos y son a veces — inferiores a aquellas de aceros al C bonificados. Asi también, el tratamiento térmico es escencial en los aceros destinados a resis tir en caliente, en los aceros inoxidables, en los aceros para -- herramientas, etc.

Las características mínimas, requeridas, dependen ante todo- del uso destinado. Frecuentemente no es necesario que todas las - características mecánicas, sean llevadas hasta el optimo obteni— ble^por ejemplo a veces el limite de fatiga a las solicitaciones-dinamicas es mucho más importante que la resiliencia y he a l l í ,que algunos aceros presentando sin embargo menores resilienciasy no acusen alguna disminución a las solicitaciones dinámicas res—pectivas, por ejemplo, los aceros al Cr-Ni. Otras veces es la ---dureza superficial la que interesa, se debe también recordar que- las solicitaciones de un eje, decrecen hacia el interior para ser nulas en correspondencia al eje neutro y una completa penetración de temple, aunque sea un dato muy importante en la elección de — aceros para piezas de fuertes espesores, a veces no es necesario- y este dato viene sobrevalorado.

- 5

ACEROS EMPLEADOS EN LA FABRICACION DE TOBOS SIN COSTURA.

R573IE--------- Contenidos en % xO. t)l "Ni Cr Mo Pmax.Smax.Acero Mn Si

al Mn 1330 28-33 160-1901335 13Í0 13 **5

160-190

i t i160-190160-190

al Ni 2317 15-20 40- 602515 1 2 -1 7 40- 602517 15-20 45- 60

al Ni 3120 17-22 60- 80Cr 3130 28-33 60- 80

31353140

33-3838-43

60- 8070- 90

3310 8-13 45- 603316

Mo 402314-19 45- 60

al 20-25 70- 904024 20-25 70- 90b02? 20-25 70- 904028 20-25 70- 904032

* 8 ? 45-50170- 90

‘tOS?4042

70- 90 70- 90

4047 50-56 75-1004053 56-60 75-1004063 60-67 75-1004068 63-70 7 5-10 0

al Cr 4-118 18-23 70- 904119 17-22 70- 904130 28-33 40- 60»*135 33-38 70- 90b l 37 4140 4142

35-40 70. pO

í S J75-10075-100

4145 43-48 75-1004147 45-50 7 5 -10 04150 W - 5 3 75-100

al Ni 4320 17-22 4 5- 65Cr 4337 Mo 434o

35-*+0 60- 8038-43 60- 80

al Ni 4608 6-11 25- b5Mo 46B12 10-15 b 5 -65

4615 13-18 45-654617 15-20 45-654620 17-28 45-65

X4620 18-23 50-704621 18-23 70 -904622 38-43 60-804812 10-15 40-604815 13-18 40-60

m 15-20 40-6018-23 50-70

2 0 -3520-3520-3520-3520-3520-3520-3520-352 0 -3520-3520-3520-3520-3520-3520-3520-3520-3520-3520-3520-3520-3520-3520-3520-3520-3520-3520-3520-3520-3520-3520-3520-3520-3520-3520-3520-3?20-35252 0 -35

20-3520-3520-3520-3520-3520-3520-3520-3520-3520-35

325-3754-75-525**75-525110-140110-140110-11*0110-140325-375325-375

55- 75 55- 75 55- 75 55- 75

140-175 l1+0-175

444441+

V4>+42.52.5

1+44bbb2.5 i*i*4b2.52.5

20-30 4 42 0 -30 4 3.5-1*20-30 4 42 0 -30 4 3 . 5 A2 0 -30 4 420-30 4 42 0 -30 4 42 0 -30 4 42 0 -30 4 42 0-30 4 420-30 4 4

40-60 8-15 b 440-60 2 0-30 4 480-110 15-25 J* 480-110 15-25 ** 48 0 -1 10 15-25 b 480-110 15-25 b 480-110 15-25 b 480-110 15-25 ^ 480-110 15-25 •* 48 0 -110 15-25 b 4

165-200 40- 60 20-30 4 4165-200 70- 90 20-30 4 4165-200 70- 90 20-30 2.5 ,2* 5140-175 15-25 |* 4165-200 20-30 4 4165-200 20-30 4 4165-200 20-30 4 4165-200 20-30 4 4165-200 20-30 4 4165-200 20-30 4 4165-200 20-30 4 4325-375 20-30 4 4325-375 20-30 4 4325-375 20-30 4 4325-375 20-30 4 4

- 6 -

Mo.SaST"' “ Contenidos en % x Ó. 61 1 "Acero C Ma Si Ni Cr Mo P. máx. S máx.

ai Cr í>Ol$ E F I T - 30-50 20-35 3C-50 4 4

5046 43-50 75-100 20-35 20-35 4 450B46 43-50 75-100 20-35 20-35 4 450B50 48-53 75-100 20-35 40-60 4 45CB60 55-65 75-100 2 0 -35 40-60 4 4

5115 13-18 70- 90 2 0 -35 70-90 4 4

5117 15-20 70- 90 20-35 70-90 4 45120 17-22 70- 90 20-35 70-90 4 45130 28-33 70- 90 ao-3? 80-110 4 45132 30-35 60- 80 20-35 75-100 4 4

5135140

60- 80 70- 90

20-3520-35

80-10570-90

44

44

5145 43-48 70- 90 20-35 70-90 4 4

5147 ¿5-52 70- 95 2 0 -35 85-115 4 45155 48 7 53 70- 90 20-3 70-90 4 45150 4 8 - á 70- 90 20-35 90 -12 0 4 4

51 50-60 70- 90 20-35 70- 90 4 45160 55-65 75-100 20-35 70- 90 4 4

51B60 55-65 7 5-10 0 2 0 -35 70-90 4 450100 95-110 25» 45 2 0 -35 40-60 4 451100 95-110 25- 45 20-35 90-115

Vm£n.4 4

52100 95-110 25- 45 20-35 130-160 4 4al Cr 6117 15-20 70- 90 20-35 70- 90 10 4 4

V 6120 17-22 70- 90 20-35 70- 90 10 4 46145 43-48 70- 90 20-35 8 0 -110 15 4 46150 48-53 70- 90 20-3? 8 0 -110 15 4 4

Nota-La letra B, Indica acero al Boro con B = 0.0005% min.• •al Ni

81365 43-48 75-10 0 20-35 20-40 35-55 8-15 4 48615 13-18 70- 90 20-35 40-70 40-60 15-25 4 48617 15-20 70- 90 20-35 40-70 40-60 15-25 4 48620 18-23 70-90 20-35 40-70 0-60 15-25 4 48622 20-25 70- 90 20-35 40-70 40--60 15-25 4 48625 23-28 70- 90 20-35 0-70 40-60 15-25 4 48627 25-30 70- 90 20-35 40-70 40-60 15-25 4 48630 28-33 70- 90 20-3: 40-70 40-60 15-25 4 b8635 33-38

35-4075-100 20-35 40-70 40-60 15-25 4 4

86378640

75-100 20-35 40-70 40-60 15-25 4 4

« S Ü75-100 20-35 40-70 40-60 15-25 4 4

8642 75-100 20-35 40-70 40-60 15-25 4 48645 43-48 75-100 20-35 40-70 40-60 15-25 4 4

86B45 43-48 75-100 20-35 40-70 40-60 15-25 4 486 0 48-53 •>5-100 20-35 40-70 40-60 15-25 4 48653 50-56 75-100 20-35 40-70 40-60 15-25 4 486 ¥5 50-60 75-100 20-35 40-70 40-60 15-25 4 48660 55-65 75-100 2 0 -35 40-70 40-60 15-25 4 48715 13-18 70- 90 20-35 40-70 40-60 20-30 4 48717 15-20 70- 90 2 0 -35 40-70 40-60 20-30 4 48720 18-23 70-90 20-35 40-70 40-60 20-30 4 48740 38-43 75-100 20-35 40-70 40-60 20-30 4 48742 4P-45 75-100 20-35 40-70 40-60 20-30 4 48750 48-53 75-100 2 0 -35 40-70 40-60 20-30 4 4

- 7 -No.SA5 Contenidos en % x 0.Ü1 ~

Acero C Mn Si Ni Cr Mo P máx.S máx

alSiCr

al Ni

955** 50-60 9255 50-609260 55-659261 55-659262 55-65 9310 8-13 931 5 13-18 9317 15-20

94B15 13-18 94B17 15-20 9840 38-43 9850 48-53

5Ó-8 0 12Ó-160 7 0 -9 5 180-220 70-100180-220 75-100 180-220 75-100 180-220 45-65 20- 3545-65 20- 3545-65 20- 357 5 -10 0 2 0 -3 575-10070- 90 70-90

20-3520-3520-35

50-80

10-2525-40

300-350 100-11*0 8-15 3 0 0 -350 100-11*0 8 -1 5 3 0 0 -3 5 0 100-11*0 8 -1 5 30- 60 3 0- 50 8 -1 5 30-60 30- 50 8 -1 58 5 - 1 1 5 70- 90 20-30 8 5 -1 1 5 70- 90 20-30

1*1*442 .52 .5

t 5441*

~ ¡r44442 .52 .5

444Aceros resistentes al calor y a la corrosión.

No.áAE Cont. en % x 0.OlíC M y Cr no) P. SAcero 9 Mn. Si Ni Cr otros •- max..máx

máx. máx. máx. 2, % lementosA 3 O30Í 2Ó0 100 6 -8 15-18 4 .? 3u 30302 15 200 100 8 -10 17-19 4.5s 15 200 2-3 8 -10 17-19

Mo óZr^O.ó4.5

t 3 0 303F 15 200 100 8 -10 17-19 2 .0 5=1.0

3030415 200 100 8 -10 17-19 S«^0.15 2 .0 6

n 8 200 100 8 -12 18-20 4.5 3i 3 200 100 8 -12 18-2 0 4.5 3t 30305 12 200 100 10-13 18 -2 0 4.5 3i 30308 8 200 100 10-12 17-19 4.5 3e 30309 20 200 100 12-15 1 9 -2 1 4.5 30 8 200 100 12-15 22-24 >+.5 330310 25 200 150 19-22 22-24 4.5 38 200 150 19-22 24-26 4.5 3

2Í 200 150 -300 19-22 23-26 M o=2-3/£ >t.5 330316 8 100 100 10- 11* 1 6 -1 8 Mo-2-3# 4.5 3200 100 10-14 1 6 .1 8 Mo»2-3£ 4.5 3303 17 8 200 100 11-15 18-20 5xC 4.5 330321 200 100 9 -12 17-19 00= 1-1 .5# 4.5 330325 25 60-90 100-200 7 -1 0 19-23 4.5 330330 25 200 150 33-37 14-17 4 .5 330330A30347

»*0 -50 200 150 33-37 14-17 Cb ó xail0XC4.0 48 200 100 9-13 17-19 Cb oTailOxC 4.5 38 200 100 9-13 17-19 Ta¿10 4.5 3

F«rrítico*51430 12 100 100 14-18 i* 351430F 12 125 100 14-18 Mo óZr-60 6 * 15

5141*212 125 100' 14-18 Se-15 6 620 100 100 18-23 4 3.

51446 20 150 100 23-27 N2-25 i* 3

(continuación)Wo .SAe "

Aceromáx.

Mn Si máx. mcix.

Análisis Químico en %Ni Cr Otros

elementos

PMáx.

smáx.

M 0.15 1.0 0.5 11.5-13.0 b .c h 0.03a 0.08 1.0 1.0 11.5-14.5 Al=0.1-0.3 0.04 0.03r 51410 0.15 1.0 1.0 11.5-13.0 o.ch 0.03t 51414 0 .1 5 1.0 1.0 1.25-2.5 11.5-13.5 0.04 0.03e ?1416F 0 .1 5 1.25 1.0 12.0-14.0 Mo óZr í 0.6 0.06 - 0 .0 15 1n 0.15 1.25 1.0 12.0-14.0 Se?= 0.15 0.06 0.03

1

8 51420 0.15 1.0 1.0 12.0-14.0 0.06 0.01503

i 51420F O • OJ 0 1 o • -r 1.25 1.0 12.0-1^.0 S e ^ 0.07 0.04 0.06 1t 51431 0. 20 1.0 1.0 1.25-2.5 15.0-17.0 Zr ó Mo í 0.06 0.07 0.031 51‘t40 0.60-0.75 1.0 1.0 16.0-18.0 Mo - 0.75 0.04 ^ 0.07c 5l*t40B 0.75-0.95 1.0 1.0 16.0-18.0 M o — 0.75 0.04 0.030 51M+0C 0.95-1.20 1.0 1.0 16.0-18.0 Mos? 0.75 o; o4 0.03

51M+0F 0.95-1.20 1.25 1.0 16.0- 1 8 .0 M o V Z r é O . 75 0.07 - 0.07y Se Mí. 07

51501 ^ 0.10 1.0 1.0 4.0- 6.0 Mo = O A O - O 65 0.04 0.030.10 1.0 1.0 4.0-6.0 Mo = 0.40-0.65 0.04 0.03

- 9 -

Aceros empleados en tubos para fines determinados.- Tubo para con ducir vapor, si la temperatura del vapor es mayor de ^ 50°C en r el campo de las presiones altas, se fabrica preferentemente de -- acero al Cr-Mo o solo al Mo aue tienen elevadas características - mecánicas en callente.

Los recipientes a presión obtenidos de tubo de acero sin eostura, como los recipientes de gas grandes y pequeños, sean de ---acero al C ó acero aleado, se exponen a oportunos tratamientos — térmicos de normalización ó de bonificación.

Ejemplo: Acero aleado ( bonificado )R = 80 Kg/mm2; Carga en el limite elástico = 68 Kg/mm2Ap? =El empleo de los aceros aleados, concede una mayor garantía-

de resistencia y durabilidad.Tubos que conducen fluidos a baja temperatura (para instala­

ciones frigoríficas). La baja temperatura actúa en la resiliencia acompañada de agentes corrosivos.

Para temperaturas entre -30°C y-75° C se usan aceros con bajo contenido de liga, particularmente aptos son los aceros al Ni, al- Cr-Ni-Mo y al Cr-Mo, bonificados, normalizados o' revenidos.

Para temperaturas inferiores a -75 C , es aconsejable recu— rrir a los aceros Inoxidables austeníticos de bajo contenido de c tipo SAE 3030!+ (Dalmine 913 ) y SAE 30316 (Dalmine 9^2).

- 10 -Características de los aceros de empleo normal en la fabricación de tubos para aplicaciones térmicas.

Grupo. Acero. C a racte rísticas .

Aceros “ ibal Mo C=0.08-0.16/5

Mo=0.20-0.V0#13 2D

0=0.11-0.19# M o = 0 A 5 - 0 . 6 5 #

222D 0=0.11-0.19#

Cr=0.55-0.80# Mo=0. *4-5-0.65£

223D 0=0.13-0.20#

Cr=0.75-0.95# Mo=0.l*5-0.65#

227D C = 0.1>+#Cr =1.00-1.1*5# Mo=0.tf5#-0.65#

231Dc = 0.15#Cr= 1.75-2.25# Mo= O.i+5-0.65#

La propiedad de resistencia en caliente,es superior a aquella de aceros al C. Para empleo^en calderas de vapor,1® tempera­tura máxima de ejercicio es de ^ O ^ C . Tratamiento térmicot Normalizado y re­venido.

Aceros aptos para condiciones de ejerci­cio que requieren características de re­sistencia en callente superior a aquella de los aceros al C o' al Mo, se asa sobre todo para sobre-calentadores, colectores o conductos de vapor. Son aceros relati­vamente económicos, con buena propiedad-de resistencia al escurrlmiento en ca---líente. Temperatura m á x i m a 550 C.Acero con buena propiedad de resistencia al escurrlmiento en caliente, temperatu­ra máxima de trabajo 570°C.

Este acero tiene buena resistencia a la- corrosión y h a encontrado extenso uso — como tipo económico en la caldera de va­por o' en la refinería. Tiene buena resis tencia al escurrlmiento en caliente jr en cuanto a la resistencia a la corrosion,- ofrece una gran ventaja respecto a los - aceros al C y los aceros al Mo. Tempera­tura de trabajo máxima 58o C.Acero con óptima resistencia al escurri- miento en caliente, semejante en las o— tras características al tipo 231D. El —elevado contenido de Mo tiene una in----fluencia favorable en las propiedades de este acero en callente (viscosidad y te­nacidad). encuentra vasta aplicación en- las plantas térmicas modernas y siempre- más extensamente en la industria quími­

ca por su resistencia a la corrosión.Ap-to gara temperaturas de empleo hasta ---600 C.

Acero con resistencia óptima a la corro­sión, tipo actualmente clásico, usado ex tensamente para sobre calentadores y en- la industria química por su resistencia- ai H2. Por el contenido de Cr, es apto-- donde se requiere ante todo resistencia- a la corrosión, además de una buena re—

Aceros al Cr

Mo

23 5D C = 0.15#Cr= 2.00-2.5# Mo= 0.90-1.1#

»*D23= o.i¡*:

C r= ^ . 5 - 6 . 0 # 0.45=0.Mo= 65#

sistencia al escurrimiento en caliente - y a la oxidación. Apto para temperaturas de trabajo que terminan en 6?0°C.Todos los aceros del grupo Cr-Mo se tra­tan térmicamente,

Aceros inoxidables.- Se emplean solo cuando las condiciones de - -trabajo son extremadamente graves (temperafu ras mayores a 6?0oC) o cuando se han previs­to acciones fuertemente corrosivas.

- 11 -

Grado de calidad y exigencias a las cuales debe responder el mate rial.

Gradode

Calidad

Condiciones de trabajo.

Tratamiento preliminar del material de parti­da.

Pruebasparticulares.

1 J>ara temperatu­ras del fluido-

Sin tratamiento preliminar es decir, en el caso de —

Sin la ba del

prueani-

conducido hasta cerca de lfOO°C o bien para pre siones de traba jo hasta 32 Kg7 cm2.

II Para temperatu­ras del fluido- conducido de —lf00->+50 C ó --bien para presio nes de trabajo ~ de 32 a 80 Kg/ cm2.

III Para temperatu­ras del fluido- conducido supe­riores a -50°C para presiones- superiores a 8 0 Kg/cm2.

lingotes, barras laminadas lio del tu- o' lingotes cuadrados, se-- bo. gun el procedimiento.

Material inicial como para Con prueba el grado I, dedicando s in- del a n illo - embargo un cuidado especial d e l tu b o , en la elección de la colada en la precisa eliminación - del rechupe, y de los defec tos superficiales;^los lin­gotes deberán además some— terse con mucho cuidado a - las varias fases de la p ro­ducción de tubo.Materiales de partida como- l& isayo a - para el grado II acondicio- mordiente- nados sin embargo (Torneado, de un lln-escarpado) o' en el caso de- gote y ---lingotes redondos, todavía- prueba del perforados. (1) anillo del

tu b o .

(1) Los aceros aleados, deberán ser tratados, siguiendo el grado- de calidad III.

Tubos para la industria del petróleo y química.La sustitución de la caldera cilindrica con modernos hornos (pipe stills), confirió al elemento tubular una importancia eminente, - obligando a recurrir a materiales de características mucho más — elevadas.

A continuación se indican las principales instalaciones de - elaboración del petróleo que emplean en los cambiadores de calor­

o en los reactores y en las tuberías de la zona de alta temperatu ra, tubos de acero especiales o aleados. Para un tipo de instala”

- 12 -

cd.n,horno

son indicadas las condiciones (Presión y temperatura).

de trabajo aproximadas del —

Destilación atmosférica(Topping) Destilación a bajo vacío (Vacuum) Reforming catalítico Cracking catalítico Reforming térmico.Cracking térmico.Viscoslty Breaking.Coklng.Polimerización térmica.Desulfuración catalítica. Hidrodesulfuración.Deshidrogenación.Desgasolinado del gas natural.Cracking^especial para petroquímica. Producción y refinación de lubricantes.

Temperatura del fluido Presidn en el tubo en C. Kg/cm2

300-350 1 0 -1 5350-Í-50 5-10■+50-53 0 20-60>*00-500 2- 5550-580 60-70500-550 30-50V80-520 15-30>+60-510 20-4-0»+8O_530 100-150>+80-500 5 -1 0>+50-500 50-80500 5300 10

650 1-3250-300 10TUBOS PARA APLICACIONES MECANICAS.

Se emplean para obtener algunas piezas partiendo de tubos de grue­so espesor.Acero al Cr s Para cojinetes de bolas o de rodillos.Acero al NiCr,SAE 3130 extensamente empleado en la industria aero­náutica.Acero al NiCr, SAE 31>*0 para empleos varios.Acero al CrMo, SAE M-130 para estructura soldada, cañones de fusil,•jes y pantógrafos.Acero al CrMo, SAE ^l^O para pantógrafos y construcciones aeronáu ticas.Acero al CrMo, 226D, para ejes muy solicitados, calabazos de dife­rencial, tanques de gas.Acero al CrMn 35C^+ para flechas huecas.Acero al CrMn 25MC6 para calabazos para puentes posteriores de autos.Acero al NiCrMo 38NCIÍ* muy usado en la industria aeronáutica y en la automovilística para ejes de motores, engranajes, cojinetes de rodillos.Acero al CrMo Al 3 8CAD7 , de nitruración para ejes porta hélices,- cilíndros de motor, flechas, engranajes, etc.

ACEROS INOXIDABLES.Los tubos y curvas de acero inoxidable, son normalmente usados en las más diversas aplicaciones,como por ejemplo en la industria — del Np, del petroleo, farmacéutica, alimenticia, tintorera, en — los equipos de uso sanitario, doméstico, científico, y también en aplicaciones térmicas, mecánicas, etc.*.

- 13 -

Clasificación y composición.

Grupos Designación tipo de acero DALMINE C%

Composición

G r % NiJ? Otros elemen­tos %

I 1 D912 =£0.2 0 24-26 l$-¿¿Austenitico D913 - 0 .0 8 18-2 0 8-11

D9V2 -0.08 16-18 10-14 Mo= 2-3D952 íSO.0 8 16-18 10-14 Mo= 2-3;Cb¿10xCD971 - 0.0 8 17-19 9-13 Tii 5xCD981 =0.08-0.15 17-19 8 -1 0 Si= 2-3

II D921 — 0.12 14-18Ferrítlco D927 — 0.25 23-30 N2¿ 0.25III D925 íO.15 11.5-13.5

MartensíticoEl contenido de C para el acero D913 y D942, no supera como m á —ximo «1 0,06%

CARACTERISTICAS MECANICAS.íipo A 20°C y al alto estado de Carga de escurrlmiento en -de endulzamlento. caliente (+)mínima.

Acero Carga Limite Alarga­ 54o0 c 595°c 650°c 705°C 8l5°Cde de miento.

rot. fluen- % Ap5Kg/mmS! cía.

Kg/mm2D912 =60 =25 =1*0 11.9 9.1 5.3 3.!? O.?D913 =53 =21 =40 12.8 8.0 4.6 2.5 0.6

=53 =21 =40 16.0 9.7 5.7 3.5 1.3D952 =53 =21 «40 18.6 12.0 7.2 3.8D971 =53 =21 =40 12.6 9.1 5.6 3.2 0.6D981 =53 =21 =40 4.9 3.2 0.7D921 =5° =30 =25 6.0 3 . 5 1.5 0.9 0.6D927 =42 =28 =18 4.2 2.1 1.0 0.5 0.2D925 =7? =60 =14 8.5 3.5 1.6 1.0 0.5(.+ ) Solicitación en Kg/mm2 necesaria para provocar el aiargamien- to del 1% en 1000 horas.

PROPIEDADES F I S I C A S . ________ ________Tipo de Conductividad térmica tíoet. de dilatación Temperat.acero. cal/cm.seg. C térmico-lineal x 10"° de forma­

ción de - escamas -

- 14 -

100°C 5oo°c 0-100°C 0-600°C 0-1000° C«5.

Serv.Cont.

óxido,

Serv.Interm

D$12 0.033 0.64$ 14.4 16. 2 16.$ 1150 1 1040"D913 0.039 0.052 16.0 17.1 18.4 900 820D942 0.039 0 .0 5 1 15.1 16.2 17.5 900 820D971 0.039 0.0 52 1 5 .8 16.9 18.4 900 820D98I 0.037 0 .0 5 1 16.2 17.6 19.5 930 870D921 0.082 0.062 9.0 10.5 11.2 900 900D927 0.050 0.058 10.6 11.2 11.5 1100 1150D925 0,059 0.068 . h 3 10.1 ...i i , 5 ... 650 760

APLICACIONES.

Tipo de acero Aplicaciones.Martensiticos .....

D912 Acero amagnético, particularmente apto para aplica­ciones que^requieren elevada resistencia mecánica 7

a la oxidación hasta cerca de 1150°C. Tienen buena — soldabilidad.

D913 Acero amagnético resistente a la mayor parte de losagentes^químicos orgánicos e inorgánico*. Es el ti­po de mas vasto empleo, usado en la industria del - HNO3 , de. los explosivos, en la industria de las con servas, de^la leche, refinación del petróleo, etc.7 Se puede fácilmente doblar en frío y mandrinar. Es- perfectamente soldable.

D9*+2 Acero amagnético con adición de Mo, particularmenteresistente a la corrosión. Es usado en equipos para la industria textil, tintorería y lavandería, p ara­la industria de la seda artificial y en numerosas— aplicaciones en la industria química, sobre todo — donde este presente el H2SO4 , hipoc l<jr i to s y cloru­ros. Posee una buena resistencia mecanlca y a la — oxidacion hasta 900 C. Se puede doblar en frío, m^n drlnar 7 soldar.

D952 Análogo al 9*+2, estabilizado al Cb.D971 Acero amagnético, estabilizado al Ti 7 resistente-

a la corrosión como el D913. Particularmente apto — para el empleo en el cual el material es sometido a temperaturas entre 500 7 800°C largo tiempo. Maqui nabllidad 7 soldabilidad como el D913.

D981 Acero amagnético, con adiciones de Si, similar al -D913, particularmente apto para aplicaciones que — requieren resistencia al calor hasta cerca de 930°C como^por ejemplo partes de hornos, quemadores de — petroleo, cambiadores de calor, etc.

Tipo de Acero ........ ...... Aplicaciones.______________ (continuación)Buena soldabilidad. tAcero con óptima resistencia a la corrosion de nume» rosos agentes químicos como por ejemplo amoniaco,al­cohol etílico bencina, sulfato ferroso, nitrato d e- calcio, fenol, acetato de Na, bicarbonato de Na, ni­trato de Na,nafta, aceites vegetales. Presenta ópti­ma resistencia al HNCh en cuya industria encuentra— vastas posibilidades cíe empleo. Resiste a la oxida­ción hasta cerca de 900°C. Se puede doblar en frío- y mandrinar. Tiene buena soldabilidad.Acero particularmente apto para resistir a la oxida­ción hasta las más elevadas temperaturas (cerca de - 1100°C ) .La resistencia mecánica en caliente, es sin embargo- inferior a aquella de l o s ftipos austeníticos. Es a — veces preferible a estos últimos en presencia de — gases sulfurosos. Es el tipo de acero inoxidable al- solo Cr que posee la máxima resistencia a la corro­sión.

Martensiticos.D925 Acero con óptima resistencia a los agentes atmosfé—

ricos, agua, vapor, etc. y a algunos agentes quími­cos débiles, susceptible de modificaciones en las — características mecánicas por efecto del tratamiento térmico, Posee buena resistencia a la oxidación h as­ta cerca de 6?0°C.

Resistencia a la corrosión.- Los aceros inoxidables austeníticos,-son aquellos que poseen una mayor resistencia a la corrosión. ---

Ellos son resistentes a las soluciones salinas, a u n gran número - de ácidos, álcalis y compuestos químicos.

Los aceros martensiticos no son resistentes al HNO^ como los ferríticos, más en general, pueden ser usados^para resistir a Ios- agentes químicos atmosféricos, agua, ácidos, álcalis y zumos de — fruta.

Los aceros inoxidables ferríticos, tienen resistencia a la - corrosión intermedia a aquella de los otros dos tipos. Son resis­tentes al HNOo a varias concentraciones, sea en caliente o en frío y son aptos para resistir a los agentes"} "S'Órño también a los ácidos débiles, álcalis y zumos de fruta. Se debe tener presente que, p a­ra algunos agentes químicos, no existen actualmente aceros que — tengan una resistencia satisfactoria.

Tales agentes químicos, comprenden las altas concentraciones de ácidos halogenados, como el HC1,HF,HFSI, etc. y el HgSO^ a ele vadas temperaturas y en determinadas concentraciones.

Resistencia al calor.- Algunos de los aceros inoxidables son toda­vía muy resistentes a la oxidación en caliente, otros presentan - particulares ventajas para la resistencia mecánica a elevadas tem­peraturas y para la resistencia^al escurrlmiento.

El estudio de la producción de aceros especiales se ha divi­dido en la forma siguiente: Una parte té<frlca que se ocupa de las- reacciones más importantes que tienen lugar durante la fabricación.

Ferríticos.D921

D927

de dichos aceros, así como de los factores que influencian su de­sarrollo y una parte práctica que tiene por objeto dar una idea - de las consideraciones y cuidados que practicamentese deben obser var cuando se aspira a obtener un acero de la mejor calidad posir ble.

II.- FISICO QUIMICA DE LA FABRICACION DEL ACERO.

la afinación del acero, consta esencialmente de operaciones- de oxidacion y reducción efectuadas bajo una escoria de caracte­rísticas físicas y químicas determinadas. Durante tales operacio­nes, el acero liquido, está contenido en una solera refractarias- los refractarios también son parte del sistema y tienen frecuen— temente gran inportancia en la determinación de las característi­cas físico-químicas. La mutua interferencia de factores que in---fluyen la marcha de las diferentes reacciones importantes para el proceso industrial, la importancia de gases de difícil determina­ción química, la difícil determinación de las características fí­sicas de las escorias que influyen notablemente en la cinética de procesos como la descarburación, la desulfuración, producen un — cuadro de conjunto que en sus particulares no es siempre claro.

Debido a que el trabajo industrial, se realiza con gran — - abundancia de elementos y factores que a su vez varían de ace ría a otra, es difícil aplicar los^resultados de las i n v e s t i g a d o nes de laboratorio por realizarse éstas con el máximo rigor sim-~ plificativo y excluyendo todo factor de perturbación. Aunque se- han profundizado los estudios de los procesos metalúrgicos median te la físico-química y métodos termodlnámicos, queda mucho por — hacer principalmente en el campo de la correlación entre la prác­tica de fabricación y los resultados de calidad. Por tal motivo - ademas de la complejidad de los procedimientos industriales, no - parece posible actuar sin una parte de empirismo bien comprendido y guiado.

El estudio del equilibrio de las reacciones químicas q u e - - - pueden tener lugar durante la afinación de una colada de acero, - es importante dado que muchas alcanzan el equilibrio y en caso que no lo alcancen, indicará el sentido en que una reacción tienda a- desarrollarse, si es posible d no en determinadas condiciones y - hacia que estado límite (equilibrio) tiende el sistema.

Debido a que en dichas reacciones toman parte todos los com ponentes del sistema, acero, escoria, refractarios y atmósfera de T horno, su estudio experimental, sería una tarea muy vasta y qui— zas irrealizable por el número de variables que es necesario te­ner en cuenta, es decir, temperatura t composición de las varías- fases, etc. Mediante los métodos termodinámicos, se, simplifica di cho estudio, estudiando solo las variaciones energeticas de las - sustancias sin suposiciones o hipótesis sobre el estado íntimo de la materia. Tales métodos tienen algunas notables limitaciones — por los principios mismos de los que parten, pero por otro lado - peralten gran simplicidad expositiva y seguridad de resultados.Enlugar de analizar^una por una las Innumerables reacciones posi---bles, la termodinámica permite limitar el estudio a las sustan---cías que toman parte en las reacciones y que son un número reduci do» “

- 1 6 -

la constante de equilibrio de una reacción, se calcula f á cil­mente an base a las variaciones de energía libre de las sustancias que toman parte en la reacción misma. La afinación del acerofvie-

ne gobernada principalmente mediante el control de la escoria,te­niendo por consiguiente el e studio de las reacciones metal-escoria gran importancia y los equilibrios relativos también desde un punte de vista estrictamente tecnológico. Un sistema está en equilibrio»' cuando está en estado de reposo absoluto,es decir,cuando sus propio dades no varían en el tiempo ni siquiera con infinita lentitud

A cada va r ia c ión in f in ite s im a l de la s condiciones externas, corresponde una va r ia c ión en la s propiedades d e l sistema; s i es te está en e q u il ib r io elim inadas la s perturbaciones en la s con d ic io ­nes externas, recobra inmediatamente e l estado y la s propiedades- p r im itiva s .

Importante para el estudio de los equilibrios físlco-quími- co, como ya se mencionó, es la energía libre:

F = H - TSH es la entalpia o' contenido de calor, su variación A H mide el - calor cambiado por el sistema en una transformación isobárlca. Se conviene en considerar al calor cambiado positivo si el sistema - absorbe calor del ambiente, negativo si lo cede. En el caso de — reacciones químicas. A H representa la tonalidad térmica de la — reacción, T temperatura absoluta, S entropía, el producto TS v i e­ne fdenominado energía vinculada. La energía libre con su disminu- ción-AF, mide el máximo trabajo utilizable en una transformación- a temperatura y presión constantes y por consiguiente viene tam— bien llamado potencial termodinámico a temperatura y presión cons tantes. Como los otros potenciales termodinámicos, es también lar energía libre tina función de estado, definida por las propiedades del sistema y no depende de transformaciones anteriores que el -~ haya sufrido.

En particular la variación de F en una reacción química, — mide la tendencia de la reacción a desarrollarse á sea la afini­dad. ü n proceso isotermo e isóbaro como es una reacción metalúr­gica es termodinámicamente in^osible si es A F > 0, si es en cambio A F< 0 el proceso es posible y su tendencia a desarrollarse ex-

pontáneamente en aquel sentido es tanto mayor cuanto mayor es F en valor absoluto. El equilibrio es caracterizado por la relación A P=0 Los sistemas metalúrgicos pueden venir feeuentemente consi

derados sistemas de soluciones diluidas y tratarse como tales. — Para una solución diluida, la presión parcial de vapor, de una — sustancia en solución resulta proporcional a su concentración — (lay de Henry). üha solución se dice ideal o' perfecta, si a todas las concentraciones sigue la ley relativa a la presión de vapor - (Ley de Raoult):

Pi = P1 *1Ni fracciónfmolar de la sustancia en solución, pi su presión parcial de vapor.

pi° la presión de vapor de la sustancia pura a la misma temperatu ra. "■La actividad de una sustancia en un determinado estado respec

to a u n estado asumido convencionalmente como estado de referen­cia, es la relación entre la presión parcial de vapor e n aquel —

- 17 -

- 18 -

estado y aquella en el estado de referencia»

ai= P j / Pi°

La actividad en el estado de referencia,es por definición unitaria.Para un gas se asume como estado de referencia el gas a la pre----sión unitaria siempre que se le pueda considerar cono perfecto, — para un sólido ó liquido considerados como solventes, se asume co­mo estado de referencia el sólido o líquido puros para los cuales- la actividad resulta unitaria. Para una sustancia en solución, la- actividad resultará por consiguiente igual a la fracción molar pre sente si es que se trata de Soluciones que siguen la le7 de Raoultf de las soluciones perfectas.

En el caso de pequeños porcentajes de elementos disueltos — en el acero 7 que dan lugar a comportamiento ideal, se puede susti tuir directamente la actividad con la concentración en peso, 7 a -- que es despreciable la diferencia entre ésta y la fracción molar - o atómica. T a l aproximación no es mas admisible en el caso de las escorias.

Siguen el comportamiento ideal, solo aquellos sistemas cuyos componentes no ejercen alguna influencia los unos sobre los otros, esto es cierto solo para sistemas que comprenden exclusivamente — gases ya que cada una de las moléculas de gas. está suficientemen­te distante de las circundantes#para no resultar influenciada por- ellas. En el caso de sistemas sólidos o líquidos (soluciones) ra — rámente se presenta el comportamiento ideal a causa de las inten—sas acciones eléctricas existentes entre los diversos átomos o" ---iones que hacen que los constituyentes se influencien los unos a— los otros en lo que respecta a su comportamiento fisico-quimico.

Uno de tales casos raros, se verifica para las soluciones — (FeO + MnO) y (Fe + Mn) donde los componentes tienen las propieda­des extremadamente similares, pesos y volúmenes atómicos y molecu­lares, fuerzas eléctricas interatómicas o' interiónicas. <

Pero en el caso general en elcual existen interacciones en— tre los diversos átomos, moléculas ó iones solutos, entonces el — átomo ó el compuesto, se comporta como si su concentración fuese - superior o' inferior a la real, en tal caso, ya no es válida la ley de Raoult y no hay identidad entre la fracción molar o' concentra— ción y actividad, es decir, en el momento que haya atracciones — entre solutoy solvente, una cierta cantidad de soluto se encontra­ra ligada y disminuirá por consiguiente la cantidad disponible que influye sobre el equilibrio con la restante fase vapor.

Tal atracción se manifiesta frecuentemente como tendencia a- la formación de un compuesto, si por el contrario, se tienen repul siones^entre soluto y solvente, el primero tiende a escapar de la- solucion de^modo que se comporta como si estuviera presente en — concentración superior a la real; los mismos fenómenos, se verifi­can en el caso que haya atracciones o repulsiones entre dos o más- solutos.

Cuando una solución es compleja como en el caso del acero lí­quido, es necesario tomar en consideración la influencia ejercida- por cada elemento en solución sobre la actividad de los restantes.El Oo por ejemplo en el Fe líquido sigue la ley de las soluciones- ideales, por lo menos a los bajos porcentajes generalmente presen-

tas en la fabricación del acero, pero si está presante a l mismo - tiempo también el C, se verifica una disminución de su actividad, por lo cual ésta no es más sustituíble por el porcentaje en peso.

Las desviaciones negativas de la ley de Raoult (disminución de la actividad) se encuentran en el caso que el sistema ceda ca­lor cuando se forma la solución (soluciones exotérmicas), caso de sistemas que forman compuestos al estado sólido, en cambio las — soluciones endotérmicas que absorben calor en su formación, man i­fiestan normalmente desviaciones positivas de la ley de Raoult —( aumento de actividad ).

Si la solución no sigue el comportamiento ideal, para poder expresar la actividad mediante la fracción molar, se hace uso de- u n coeficiente de correcdón denominado coeficiente de actividad»

f±= a± /

el cual dependa de todas las sustancias presentes en la solución- y de condiciones físicas como la temperatura, se determina experi mentalmente,su uso no obliga a hacer ninguna hipótesis sobre el - estado de interacción química de las sustancias presantes y por - tanto tal método de representación es de validez del todo general, en el caso de soluciones ideales será fi=l y por consiguiente - ai= Ni o bien aj[= [ij o a,.= (i)^cuando sea lícito sustituir con suficiente aproximación la fracción molar por el porcentaje en — peso ( en el acero y en la escoria respectivamente).

La mutua influencia de los coeficientes de actividad de los elementos en solución, puede expresarse mediante el parámetro si­guiente: .

•i*1 = 6 log fj/dfj]

siendo fj el coeficiente de actividad del elemento i y [j] la con-cantracion en el acero del elemento j del que se examina la in---fluencia sobre la actividad de i. El log t± en el caso de que es­tén presentes en la solución también los elementos j, k . .., pueda expresarse mediante los parámetros e^ del modo siguiente:

log fi( i,j,k...)=ei [i] + e£ p] + e| [k] + ...C. Wagner, ha demostrado la relación entre el efecto del componen te J sobre la actividad de aquel i y el efecto de i sobre la act f vidad de j mediante los parámetros »i ¡r e] :

«i3 = Mi. «j1/ Mj

donde % y M^ son los pesos atómicos de los dos elementos i y j - en solución. En la tabla I^se reportan los valores de eJ para di­versos elementos en solución en el Fe, recabados de u n estudio deChipman. La importancia de la actividad en el estudio de los ----equilibrios, deriva de una relación que la liga con la energía — libra.

Mientras que la fase vapor se comporte como un |as perfecto, el trabajo máximo cumplido en una transformación isotérmica rever sible entre la presión p^ y aquella P j° del estado de referencia, es»

W = RT ln P í /Pí 0

tal trabajo de transferencia isotérmica, es medido por la disminu ción de la energía libre:

- A F = Fi - F j°

- 19 -

Donde F^o es la F de la sustancia en e l estado de re fe ren c ia , de-

- 20 -nominada energía libre standard.

Fi-Fi°= RTln aiSustituyendo R en calorías y haciendo uso de los logaritmos deci­males quedas

Fi-FjCt 4.575 T log &1 Ecuación que liga la actividad a la variación de F respecto al — estado de referencia y por consiguiente al potencial de la sustan cia en u n determinado estado respecto a aquel de referencia. —

De interés particular para la fabricación del acero es el estudio de la repartición del FeO^entre escoria y metal. En base- a los principios expuestos, deberá tenerse igualdad de potencial- químico del oxido en las dos fases. La energía libre del FeO en -la escoria y en el acero, se expresará mediante la actividad en -las dos fases:

p (Fe0)=F°(Pe0) + RT ln a (Fe0)

F [FeO] = F° [Fe 0] + RT ln a ^La diferencia de F entre el FeO en la escoria y el metal es:

A F =AF° +RT ln a (p#0)/ a g¡.e0j

Al equilibrio debe ser A F=0 y por lo tanto:

111 a (FeO)/a [FeOj = - AF° / RTPor consiguiente a temperatura constante, será también:

a (fe0)/a [Fe 0] = constante Esta es la expresión del principio de repartición o principio de- Nernst.

Si es licito sustituir por aproximación, la actividad con -la fracción molar o con el porcentaje en peso, puede escribirse -también:

N(FeO)/ = K

_ _ _ t a b l a i _______________________________Valores del parámetro e¿J = ¿ iog f±/¿ n ] para a igunos"éI¿ men“

i C Mn Cr SiElemento agregado j

Al S P V Ni CuC + 0.20 -0.002 -0.020 +0.088 " L-,“0 - 0.41 0. -0.041 -0.02 - 12 + 1 -0.8 -0.27+0.005Si + 0.20 0. +0.085 + 0.0 05S + 0.11 -0.025 +0.065 +0.055 +0.042 0. -0.012H +0.027N + 0.13 -0.046 -0.038 -0.09

Mo 0-T5'.TO2 -0.31

0.

üálculo termodinámico de las constantes de equilibrio.En una reacción en la cual participan las sustancias A,B,C,D co n — un numero de moléculas m,n,p,q, respectivamente:

m A + nB = pC + qD La variación de energía libre de la reacción cuando cada una da las

sustancias participantes está en un determinado físico, será:

A ^ F = ( p F c + qFD ) - ( mP¿ + nFg)

La variación de F en el caso de encontrarse las sustancias en el - estado de referencia, se indica conAF° (variación de F standard)- y es»

A F° = ( pF c° + qFpO) - ( mF^o + n F B°)Para cada^una de las sustancias participantes en la reacción, vale la relación que liga la actividad a la F:

m (Fa -Fa°) = RT ln aAm

considerando las diversas relaciones análogas a la anterior, se — llega a:

A f -Af° = RT ln a c P. a Dq/ aA“. aBn

La relación que figura en el segundo miembro de la ecuación se lia ma cociente de actividad de la reacción conociendo tal cociente,- se'puede c a l c u l a r A F 0 si es c o n o c i d o A F y viceversa.

Si la reacción consiste en la formación de una sustancia a- partir de los elementos en su estado de referencia, entonces AF° - se denomina también F de formación del compuesto, por ej, la r eac­ción siguiente:

Fe(1 ) + 1 / 2 02 (g ) = FeO(1 )

Si una reacción alcanza el equilibrio, debe ser satisfecha la ecua ción: A F = 0Y por lo tanto es:

la acp . a Dq/aA m * as*1 =-AF° /RT La relación de actividad en el caso de equilibrio, recibe el n o m — bre de constante de equilibrio. Si es licito sustituir las concen­traciones en lugar de las actividades, entonces, la constante de - equilibrio asume la forma en la cual es más conocida:

K = C C P . C j f l / C f . C j ?

En el caso da reacciones de gases, en lugar de las concentraciones, figuran las presiones parciales de los gases, pudiéndose calcular- por consiguiente la constante de una reacción por la variación de­energía standard:

ln K =-AF° /RTempleando los logaritmos decimales y —

sustituyendo el valor de constante de los gases, se tiene:lo g K =-AF° A.575 X T = - A h A .575 T + A S A .575

Tal relación, vale dentro de un limitado intervalo de temperatura- ya que A H o' A S varían con la temperatura, pero ya que no se — trata^de variaciones notables, la precedente expresión es de empleo muy comodo. En el intervalo de temperatura de la fabricación del — acero generalmente A H yAs pueden considerarse constantes.

En vista de que log K es una función lineal del inverso de la temperatura absoluta, es cómoda y muy usada la representación grá— fica de log K en función de 1/T.

Se conocen con suficiente aproximación las entropías y el — - contenido de calor de todas las sustancias de interés para la fa­bricación del acero, hay tablas que dan la tonalidad térmica y la— variación d e entropía de algunas reacciones de gases importantes — para el estudio de los equilibrio metalúrgicos, la energía libre de sustancias disueltas en el Fe líquido y aquellas de formación de — óxidos, calculadas todas a la temperatura de fabricación del acero- (aproximadamente 1870°K).

■ 2 1 ■

- 2 2 -TABLA II

Calor de reacción, variación de en para algunas reacciones gaseosas, a la ción del acero (aproximadamente 1870° K)

trópía y de enetemperatura de

¡rgía líbre fabrica---

A H A S A F O

Reacción en cal/mol en cal/mol °K en cal/mol

C(gr)+ °2(g) “ C02(g) -9^590 + 0.10 -94800

C(gr)+ 1/2 02(g)= C 0 (g)-28070 +20.40 -66300

c (g r)+c02 (g)=2 c 0 (g) +38450 +40.70 -37650C0(g )+ 1/2 02 ( g )=C02 (g) -66520 + 2 0 .30 -28500

H2(g)+1/2 °2(g)= H 20 (g) -60180 -13.93 -34000

2(g)+ 2(g)”H 2° (g)+C0(g ) + 6380 + 6.22 - 5200

Cálculo de las constantes de equilibrio de las reacciones —c - ° 2.

Con el símbolo del elemento o’ de la sustancia química segui­do de (s), (1) o (g), se indica su estado f i s l e o : Solido, líquido y gaseoso respectivamente, C(g r j indica carbono sólido grafítico- como estado de referencia, paréntesis cuadrado, indica el elemen­to en solución en el acero o su concentración en peso. Se calcu— lan a continuación las constantes de equilibrio de las reacciones siguientes:

K3 + [0] = c o (g ) . . . (1 )03 + 2[CS=C02 ( ) . . (2)

C°(g)+ 83 = C02 (g) .. (3)

n + C02(g)= 2 CO (g). (4)

TABLA III

Calores de reacción,^variación de entropía y energía libre de -- formación de algunos óxidos a la temperatura de fabricación del -acero (aproximadamente l870°K)____________________________________________

A H A S A F°Reacción en cal/Mol. en cal/mol °K en cal/mol

*■•(1) + 1 /2 0 2(g)= F í O q \ -61960 -i4 .55 -34800

M n (i) + 1/2 °2(g)= »»0 (1) -92160 -19.9 -58800

^ ( g ) * 1/2 °2(g)= M g 0 (s) -176500 -^7.5 -87500

Ca(g ) + 1/2 °2(g)= Ca0(s ) -192000 -49.1 -1000002 A l a ) + 3/2 0 2 (g )= A12 03(s) -399800 -7^.8 -2598002<*(S )+ 3/2 02 ( g )= Cr203 (s ) -278190 -70.4 -146300

2V(S ) +3/2 °2(g)= V2°3(s) -277300 -4?.8 -187800S i (D + 02 (g )=S i02 (s ) -214300 -47.0 -126300

T i ( s ) + 02 (g )=Ti°2(s) -216720 -42.0 -138100

l s ) . *. 02(E)=Zr02 (s ) -234360 . . -35.6 -167800

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;--1—I i H-mf- T“1 ' Jim: A-Campo de U cromfot 4?m. O. C-Osnijo C

Ax . (A //A

: V -1V/> y\

- K j V. . •" . L-iít-

001 002 005 o 10 Mo 050 10 SO fOJD 2DJ3 500 100o%

nes de los coeficientes de actividad del carbono y del cromo, los resultados de tales cálculos son compatibles con los datos experi mentales de Hilty, en base a la interpretación dada por Dermis y- Rlchardson.

Crafts. Healy y Hilty, — h an extendido el estudio- del equilibrio Cr-C-0 en- el hierro líquido, a ba— jos contenidos de Cr y Z% en el campo de formación de la cromita, en tal ca­so la reacción de descar­buración seria la siguien te:Fe0. Cr203(s )+ 1* [cl=Fe+2 [Cr] + . . (>+)

Para una prisión de C0 igual' a 1 atm y suponiendo que a -

los bajos contenidos de C y-

Fig. 21. Isotermas de equilibrio de Cr-f® 1°s coeficientes de - C en el Fe líquido, en presencia d e - * ^ ^ aL pued?n consideJa r -varios óxidos de cromo libres, hasta- f unitarios, la constante -

contenidos bajos de cromo (campo de - e eqUv r£2pse/r ^ni4 existencia de la cromita). »■ * ' *• -I

log % / 2 = log [Cr] / [Cf=-21250/T + 13.88

Tal ecuación, puede^ser aplicada hasta tenores de cromo de 3 “ > « n el campo de formación de la cromita. En la figura 21 están traza— das las isotermas de equilibrio Cr-C hasta tales tenores de cromo.

Es siempre importante tener en cuenta ®1 manganeso presente- en el baño de acero, durante la descarburación. Segán Hilty y cola boradores, el Mn puede considerarse equivalente al cromo. Por lo - tanto en el calculo del metal oxidado durante la descarburación,-

para cargas, conteniendo hasta el 10$ Mn, es necesario tener en ---cuenta la cantidad total de cromo más el manganeso.

Tal equivalencia, es de particular interés en relación al de­sarrollo de los aceros al Cr-Mn resistentes a la corrosion, con - contenidos de Ni relativamente bajos. Es posible aplicar también a estos aceros, el mismo método de cálculo de los aceros al cromo,-- considerando la suma Cr+Mn en lugar del solo cromo.

Para poder aplicar todas estas formas de cálculo y proveer­las cantidades de metal oxidado, es necesario valorar la cantidad- de calor introducida (calor de oxidación) y las pérdidas de calor del horno.

De modo que, conocida la composición del baño de acero, la- temperatura una vez verificada la fusión y el gasto de oxígeno du­rante el sollado, será posible preveer en base a tal balance tér­mico, despues de haber llevado el soplado hasta un determinado con tenido de carbono, la temperatura final, el contenido de cromo ( c? en su defecto el Cr+Mn) y el peso de metal oxidado. Tales cálculos son poco precisos para poderlos aplicar sin más a la práctica de - fabricacloh. pero pueden servir óptimamente como base para una com paracion entre diferentes técnicas y prácticas.

- 55 -

- 56 -Las reacciones del manganeso

la actividad del MnO en las escorias.- El Mn está siempre conteni­do en un cierto porcentaje en la carga^metálica, viene en parte - oxidado en el curso de la descarburación y pasa a la escoria como- óxido. La reacción es la siguiente:

(FeO) + [%] = (ífoO) + FeEl equilibrio relativo puede representarse en su forma más simple, mediante los porcentajes de los reactantes presentes en las dos — fases en equilibrio;

K'Mn = (Mn?) / (FeO) [Mn]En realidad los dos oxidos metálicos MnO y FeO no siguen el comportamiento ideal ni en las escorias básicas y tanto menos en las ací das.

Por consiguiente la relación de equilibrio expresada median­te los porcentajes en peso, no se mantiene constante sino que varía con la composición de las escorias. La sustitución de las concentra ciones en peso por las actividades de los oxídulos de Fe y Mn que - es licita para las escorias o inclusiones formadas solamente de ta­les óxidos, lo es mucho menos para escorias de horno básico y no es admisible enteramente en el caso de escorias de horno ácido o de — inclusiones de silicatos.

Según Korber el valor de log K'j^ es:

log K ' ^ 596O/T - 2.877 y los valores de (FeO) y (MnO) son calculados en base al contenido-total de Fe y Mn en la escoria.

Schenck considera en cambio que los valores de (FeO) y - (MnO) por introducir en la ecuación de equilibrio deben ser aque— líos de los óxidos libres, eso conforme a su estudio de los equili­brios metal escoria. El log de K'w^ sería:

log K,Mn = 6232/T - 3.026

Otros investigadores tentaron de eliminar los inconvenientes deri— vados del uso de una*constante que no se mantiene enteramente cons­tante, recurriendo al empleo de fórmulas empíricas. Darken y Iarsen empleando la constante de repartición de Korber, calcularon el Mn-

residual en el acero y lo compararon con aquel real para un gran — numero descoladas de horno Siemens-Martin acido y básico. Expresa— ron despues la relación entre el valor observado y aquel calculado- teoricamente en función de la relación de basicidad molar»

C NcaO - ** Np205 ) / nSí02

Para valores de basicidad comprendidos entre 0.5 y 2.4 en base a — sus resultados experimentales, se puede escribir la siguiente rela­ción correctiva de la repartición del Mn deducida de la constante de Korber:

[Mn] real / [Mn] calc. =(0.43 (NCa0-l+Np205.)/NSi02 - 0.10

Para valores de la basicidad expresados como se indica arriba, igua les o superiores a 2.4, el Mn observado y aquel calculado practica”mente coinciden. Parecería por consiguiente posible expresar la ---constante de equilibrio mediante las concentraciones en peso en el- caso de escorias de elevada basicidad, en tal caso jio se notaría el efecto de la presencia de MnO ó de FeO combinado en la escoria.

Desde u n punto de vista riguroso parece sin embargo más ló­gico suponer que la constante de repartición determinada para es­corias de los oxidos de MnO y FeO permanezca constante e inalte—rada para una temperatura dada, también para otros sistemas más -complejos de escorias y que la presencia de SIO2, CaO etc. influ­ya sobre la actividad de los dos óxidos metálicos pero no sobre - el valor de la constante de equilibrio. La constante se escribirá entonces en su nueva forma:_ . , K Mn. ,= aunó/ apeo MPuesto que los 005 oxidos líquidos de Fe y Mn son miscibles en — todas las proporciones y se comportan uno junto al otro según las leyes de las soluciones ideales, será posible determinar experi— mentalmente la constante de equilibrio para el sistema binario de escorias FeO-MnO. para el cual es válida sin restricciones la » — ecuación siguiente:

K M n= 1 W , / % e o [Mn]

Para todos los otros sistemas de ^escorias, será necesario determi- nar las actividades ape0 y aMnO 0 l°s respectivos coeficientes de­actividad que serán en generar una función de la temperatura y de- toda la composicion de la escoria. La constante ha sido deter­

minada por Chipman basándose principalmente en los resultados e x — perimentales de Korber y Oelsen y mas recientemente de nuevo por - el mismo Chipman como consecuencia de sus trabajos experimentales, la «xpresión deducida es:

log KMn = 6MtO/T - 2.9?

que para una temperatura de 1600° C dá para Kj^ un valor cerca de- 3*1*

Conocida la constante de equilibrio, se puede determinar ex­perimentalmente para las diversas composiciones de escoria, la ac­tividad del ffaO ( o' su coeficiente de actividad), estudiando la — influencia de la composición de la escoria sobre el contenido de - Mn de la escoria y del metal. El valor de la actividad del MnO es­calculado con la siguiente relación:

aMnO = KMn aFeO [MnJ= ( KMn [°J [Ma] )/ [0 ] sa t.

siendo ap>eo = [0]/ [0] sa t.

El coeficiente de actividad del Mn O es:

fMnO = aMn0/ NMnCRecientemente un grupo de investigadores encabezado por Chipman, - ha conducido experiencias de laboratorio, con el f in de determinarfMnO para escorias de composición análoga a la del h o m o Siemens— Martin.

Para escorias del sistema ácido FeO-MnO-SiOo, se ha observado una disminución de actividad del MnO al aumentar el contenido de - Si02 de la escoria. Por ej. para una fracción molar 0.10, alpasar de la fracción molar de sílice del 0.45 al 0.52 (escorias — casi saturadas de sílice) la actividad del MnO, desciende del 0.10 al 0.03., Por consiguiente en la mayoría de los casos para las escorias acidas, se advierten notables desviaciones negativas respecto a la ley de las soluciones perfectas de Raoult, «s decir, para tales —

escorias el coeficiente de actividad resulta inferior a la unidad.Además la disminución de la actividad del MnO para concentra

ciones crecientes de sílice, es mucho mayor que la análoga disminu ción de actividad que se ha encontrado para el FeO.

Eso es principalmente de atribuir a la mayor estabilidad de - los silicatos de Mn respecto a los silicatos de Fe.

- 58 -

sMfc

MI Ott MO as 0.50 *1

6

fw«0 A3

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IB 20 S 30

Fig. 22.- Curva de isoactividad, del MnO válida en el intervalo— 1550-1750° C para Np *=0.10+0.015 (Según Turkdogan y PearsonT

Fig» 23.- Coeficiente de acti­vidad del MnO de las escorias- de horno básico en función del equivalente en sílice de los - componentes ácidos de la e sco­ria.

Respecto a las escorias más complejas de h o m o básico, Turkdo gan considera que el C aO y el MgO son molarmente equivalentes res pecto a los efectos de su influencia sobre la actividad del MnO. -Análogamente se,equiyalen SiOo y PoO'í» Por lo menos hasta un conten ido máximo de este ultimo de 0.1 fracciones molares. De eso des-”ciende la posibilidad de representar en un sistema cuaternario ---(Ca0-KMg0 )-Fe0-Mn0-(Si02+P2 0 5), la actividad del MnO mediante cur— vas de isoactividad.De tal diagrama cuaternario, se pueden tomar secciones para Hpen= constante* se pueden trazar entonces en diagramas pseudo ternario-las curvas de iso-actividad del .MnO. E n la figura 22 se reporta -una de tales secciones para NpQo = 0.10

De tales secciones efectuadas sobre el diagrama pseudocuater—nario citado, se observa una disminución de la actividad del MnO -al a u m entarrel contenido de Fe en la escoria, a igualdad de bases.Parece además que la temperatura no ajerce alguna influencia apre- ciable sobre tal actividad en todo el intervalo normal de fabrica- c i ó n #de acero. El empleo de tales diagramas pseudoternarios no es- de fácil uso práctico,

ü n poco más simple, es la representación adoptada por Chipman que ha trazado en base a sus experiencias de laboratorio, curvas - de igual coeficiente de actividad del MnO sobre un diagrama pseudo ternario (Ca0+Mg0)-(Si02+Al20j+P20j)-(Fe0+Mn0). La marcha de talesr curvas a igoal fjfoo es sensiblemente rectilínea y ellas tienden —

El cálculo se efectúa mediante la F standard a la temperatura de-fabricación del acero (1870° K) a p ^ x i m a d a m e n t e . El carbono grafi­tico y el 0 2 gaseoso van en solucion en el Fe líquido con las — - variaciones de entropía siguientes (tabla IV)s

c (gr) = 03AF° = 8910-12.1+6 T

1 /2 ° 2 (g ) = CCO A F o =-28470-0.42 T

_______________________________ TABLA IV._________________________

Calor de solución A H y variación de entropía A S para algunos - elementos en solución en el Fe a la temperatura de 1 8 7 0 ^ . ________

A H (cal^nol) AS(cal/mol° K)

- 23 -

+ 8910 + 12 A ót /o 1/2 °2(¿) = [0] - 28470 + 0.421/2 H 2 (g) = m + 7640 - 7.681/2 N2(g) = M +2580 - 5.021/2 S 2(g) = E] -42410 - 12.35

S 1 (l) = [Si] -29000 + 0.36^ ( 1 ) = [Al] -16000 + 3 ATi(s) = [Ti] +12500 + 17.5? ( s ) = [Cr] + 4350 + 11.11

? ( . ) = [Mo] + 6280 + 12 .32W (s) = M + 7640 + 13.62

, ..y ÍB ) , = m . + 4200 + 11.07

reacciones siguientes las otras dos; análogamente, se opera alge­braicamente con A H y A S que pueden tomarse de la tabla II por cuanto se refiere a la reacción gaseosa. La reacción (1) y el equi librio relativo^ son fundamentales para el estudio de la marcha de" la descarburaclon en el periodo oxidante de la afinación cualquie­ra que sea el proceso de fabricación del acero que se emplea»

c (gr) + 1/2 °2(g) = c o (g)

c (gr) = 83

M a Q =JS_______P J ? EJ = C0(g )

AF° =- 28070-20.40T A 00= + 8910-12.46 T A F o = - 28470- 0.42T

A FO =- 8?10- 7.52 T

*1= PC0 /ac.a0 . log k 1= - A F° A . 5 7 5 T = 1860/T + 1.64

En forma análoga se calculan las constantes de equilibrio de las - reacciones siguientes»

C (gr) + °2(g) = C02 (g)

c (gr) = 621

- , _ - = 2 E l --------ICl + 2 [O] = d02(g)

AF° =- 9^590-0.10TAF° =+ 8910-12.46TAF° =, 569^0-0.84 T_______________

a j ?,°2=- 46560+13.20T

f 2=í’OD2/«C.ao2 ; log Kg=10200/T - 2.88Reacción (3).

C0(g )+ 1/2 0 2(g) = C02(g)

1/2 ° 2 { g ) = [0|______________G Ó (g) + m = co2(g)

A F° =-66520 + 20.30T A F Q =-28740 - 0.42TA P O =-38050 + 20.72T

*3= P c02 /Pc 0 ,a0 ; log k 3= 8330/T - 4.5^

Reacción (4).

c (gr) + C02(g) = 2 C0(g)

c (gr) = [Cj

O +' CB2(g) s 2 C ó (g)

AF° =+38450 - 40.70T A F Q =+ 8910 - 12.46T A F o = +2954o - 28.2*4 T

p^ =p CO/ P C02*a C 5 l°g K^r-6540/T + 6 .1 8

Tomando como base la constante de equilibrio de la reacción (3),— es posible calcular el orden de magnitud de la relación PC02/PC0 ~delgas que se desarrolla del baño de acero durante la descarbura—cion en un horno de solera. Ppr ejemplos si T=l870° K, K3=0.8l, p a­ra un tenor de 02 en el acero deo.o4jC, haciendo ao= |pf= 0.04 se- tienex

p C02 /pCo = *2 [0] = 0 .8 1 x 0.04 = 0.032

Se deduce de eso, que en la mezcla de CO y C0~ que se desarrolla - por la reacción de descarburación del acero, %1 C09 está presenteen cantidades Insignificantes del orden de 2-4$.

Coeficientes de actividad y energía libre de algunos elemen­tos en solucion en el Fe.

Muchos de los elementos presentes en el acero, son completa-

- 24 -

Reacción(2).

mente solubles en todas proporciones y no dan lugar a compuestos - con él, en tal caso el comportamiento de la solución es casi ideal, es decir, la actividad del elemento disuelto, puede suponerse p r o­porcional a su fracción molar. Se puede obtener entonces^una expre sión sencilla de la energía libre del elemento en solución en p e — quefias proporciones.

Si M es un elemento que forma solución^ideal con el Fe^ W - su peso atómico, C su porcentaje en la solución y N su fracción — molar, se tiene:

*T _ C/WN - C/W + (ióo-C)/5!>.84

Siendo 55.84 el peso atómico del Fe. Para pequeños porcentajes del elemento, la precedente relación se puede simplificar del modo si­guiente:

#N = 0.5584 C/WA la concentración unitaria (C=l$) es N = 0. 5584/W; la variación - de F que se tiene diluyendo el elemento puro al estado líquido, de la fracción inorar 1 a una fracción molar N es:

AF° = 4.575T log N Diluyendo por lo tanto a una fracción molar 0.558^/W (Solución a n­al Fe del 1% del elemento considerado), se tiene:

A F O = 4.575T log 0.5584/W Ecuación aplicable a muchos elementos en solución en el Fe como — por ejemplo: V, Cr,Mn.,Ni,Co para los cuales se puede considerar muy precisa.

Con menor seguridad, se puede usar también para el W y al Mo y en general como primera aproximación para todos los metales que- son solubles en todas proporciones en el Fe líquido. Además dado -que tales elementos tienen pesos atómicos no muy diferentes de ---aquel del Fe, se puede sustituir con discreta aproximación la frac ción atómica N con la concentración en peso y aplicar las ecuacio nes precedentes también a cálculos relativos a aceros fuertemente- ligados. De norma sin embargo la ecuación es completamente válida- solo para concentraciones bajas.

Cuando^el elemento de liga puro es sólido a la temperatura— de fabricación del acero, es necesario tomar en cuenta la v a r ia c ió n total de energía libre en el pasaje del metal sólido a la solución- diluida en el Fe. Examinando por ej. el caso del Cr que al estado- puro funde a 1800°C. se puede usar la siguiente expresión aproximada de la variación de F relacionada con el pasaje del metal del estado solido al líquido (deducido de su calor de flasión):

Cr(s)= c r n j í a f o =43 5 o -2.i o t La variación de F en relación con la solución del metal en el Fe — hasta una concentración del 1¡£, puede calcularse con la expresión - anterior.

Cr(i)= N

A F° = 4.575T l o g 0.56/M =- 9.01 T Sumando esta con la anterior, se obtiene:

^ ( s F [Cr] ; AF° =4350-11.11T En todos estos ejemplos^de cálculo, se supone que el elemento f o r­ma con el Pe una solución ideal. No se puede sin embargo suponer - que elementos decididamente diferentes del Fe en comportamiento —

químico y de solubilidad limitada en él, sigan también aproximada-

_ 25 -

- 26 -mente las leyes de las soluciones ideales.

Las variaciones de F que tienen lugar cuando estos elementos van en solución, deben obtenerse experimental o indirectamente.

Eii la tabla IV, se reproducen el calor de solución A H y la- variación de entropía A S para algunos elementos en solución en el Fe, valores válidos para temperaturas alrededor de 1870°K. La v a — riación de F puede calcularse en base a laAF° = A H - T A S , siempre - para temperaturas próximas a 1870°K.

El oxígeno en el Fe líquido.El Og está siempre presente en solución en el acero liquido, tam— bién en los aceros^calmados a fondo, la gran importancia del oxíge no en la fabricación del acero, deriva del hecho que todo el p ro­ceso de afinación, está basado^en reacciones de oxidación y reduc­ción. en particular la oxidación de C, acompañada de ebullición;— ademas el oxígeno residual que se separa con las inclusiones no — metalicas durante la desoxidación por precipitación, ejercita una- influencia tal vez decisiva en la calidad del producto.

Ha sido demostrada experimentalmente la validez de la ley- de masas aplicada al CU en solución en acero líquido, contemporá— neamente, se ha establ&cido que el 02 va en solución como Feg. La- actividad del C>2 en el Fe liquido, es por tanto proporcional a su- concentración, por lo menos a los porcentajes bajos.

La solubilidad del 02 , depende de la temperatura en base a- la siguiente relación;

log P sat =-6320/T + 2 . 7 3 la solubilidad del 02 en el Fe según Korber, según Herty y según - Chipman es reportada en la flg. 2 en función de la temperatura.

Carbono y oxígeno en el hierro líquido.El equilibrio C-02 en el Fe líquido, es de fundamental importancia para el estu dio del proceso de descarburación y pa­ra el controltdel tenor de 02 en el ace ro. La reacción principal carbono-oxíge no en la afinación del acero es la si­guientes

[C] + (0] = C0 ( g )

K'= pCO / Id [0]

K'varía poco con la temperatura, el pro ducto M x [0] para una presión Pco=l aíx fue determinado por primera vez por Va- cher y Hamilton y encontrado igual a —0.0025,pero mediante estudios experimen tales, se encontró que el C y 02 presen tes conjuntamente en el Fe liquido, no-

.2.-Solubilidad del O2 siguen las leyes de las soluciones ideaen^el Fe en fun— les y aue la relación de equilibrio K'-cion dé la tempe- varía con el tenor de carbono.Marshall-ratura. y Chipman efectuaron experiencias sobre

tal equilibrio a la temperatura de — 1540°C para un extenso intervalo de con centraciones de C (hasta 2.3$) y con --

presiones de CO hasta de 20 atm..Los resultados de tales experiaen tos, se reproducen en las figuras 3 y k .

- 27 -

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Fig.3. Resultados de los experimentos efectuados por Marshall y Chip­man sobre el equilibrio C-0p en el Fe liquido a 1540°C a diver sas presiones.

Fig.4 . -Relación entre el- producto [C] x B3 y £3 a - diversas presiones.

Si la solucion de carbono y oxigeno en al Fe líquido se comportas*como ideal, las rectas de la figura 4 debían ser horizontales. ---siendo la constante de equilibrio de una reacción función de la — sola temperatura.

A bajos tenores de C, el producto KJx CPl para p co= l atm a s u­me valores de 0.0018 a 0.002?. A presión constante de C0, la K* — disminuye al crecer la concentración de carbono, mientras «1 p r o — ducto 63. [CÜ aumenta. K ’ puede expresarse según Marshall y Chin—

man como sigue:log K *=2.67-0.22 [C]

Esta,evidentemente no es la verdadera constante de equilibrio que- debe depender solo de la temperatura. Dado que en tal caso la solu cion no tiene el comportamiento de las soluciones ideales, la con ? tante de equilibrio se escribe haciendo u so de las actividades d é­los dos elementos en solución y de los coeficientes de actividad:

K = Peo/ a c.ao= p co /fc fc] f 0 fc)JTodo elemento en solución, ejerce su influencia sobre f c y f0 in­teresa sin embargo conocer en primer lugar la influencia mutua del C y del 0o. Los dos coeficientes de actividad, se expresan enton­

ces mediante los coeficientes de actividad parcial:

f C^f¿ • f0C ? f 0 =f'o • fC 0

El oxigeno en solución en el Fe cuando no hay C presente, sigue - la ley de las soluciones ideales como ya se indico antes. Por lo -tanto es; f ’ n = 1La influencia del C sobre la actividad del O2, determinada por — -

- 28 -

Chipman y Marshall mediante los estudios de equilibrio- citados, conduce a la s i — • guiente expresión del coefi ciente de actividad parcial dal 0 o :

log f°0 *-0.41 CCJ-0.4l es el valor del pará-

a c0 reportado en la-metrotabla I . '[el

Fig. 5»-Isotermas de la relación log

Peo /PcOo* determinada por Ri---chardson f Dermis,

La influencia del 02 sobre la actividad del C es generalmente in­significante, excepto, para bajisimos tenores de C y puede calcu­larse en base a la relación de Wagners

log f O ^ e0c< (pj = ^ e C0< j-ol / Mq = _12x0.4lx WfLb

=-0.31 0Turkdogan y colaboradores han estudiado también el equilibrio C-0 en el Fe líquido, determinando el coeficiente de actividad - del C en el intervalo de temperaturas 1540-1640°C para porcenta­jes de C hasta el 1%,

tlog f ' c = 0.22 [C]Han determinado también la influencia del C sobre la actividad - del 0g que para las condiciones experimentales precedentes puede- expresarse así: „

log f o =- 0.49 [C]Expresión en buen acuerdo con la deducida por Chipman y Marshall.

El coeficiente de actividad f« ai variar el C , ha sido de terminado,también por Richardson y Dermis mediante el estudio der la reacción siguiente:

[C] + C02(g)= 2 C 0 (g) . K = P 2C0 /PC02 ,f .[C]

Ellos determinaron experimentalmente para diversas c o n c e n t r a d o — nes de C la relación siguiente:

K " = p2 C0/PC02 . [cj I/3S valores de log K" por ellos encontrados a las diversas tempe­raturas, dan origen a las rectas de la fig. ?. Extrapolando tales rectas para C = 0, donde es f'c = i, se tiene el valor de log.K, valor que se puede comparar con el obtenido mediante el cálculo— basado en la variación de energía libre de la reacción. De acuer- do a el, la expresión de la constante de equilibrio en cuestión - as :

log P 2C0/PC02 • f'c. P 3 = - 6540/T + 6 .1 8 que a las diversas temperaturas, dá los siguientes valores:

log K = 2.8b t = 1560°C log K = 2.6?

Valores en buena concordancia con los datos experimentales de De- nnis y Richardson (fig.5). El coeficiente de actividad f'^ a los- diversos contenidos de C puede calcularse asis

f ' ^ K»/K ; log f*c= log K" - log K A 1?60°K, log f'c= 0.19? [Cj 0 Expresando f'c también en función ~ de la temperatura, se obtiene la expresión:

log f' c = 358 [C] /T válida en el intervalo de temperaturas pussto en consideración — por Dennis y Richardson.

Influencia del Cr sobre la actividad del 0„ y del C.Chen y Chipman, h an estudiado experimentalmente el equilibrio ero mo"oxigeno en el hierro líquido. Las ligas ferro-cromo, fueron — fundidas en una atmósfera de conocido,poder oxidante consistente- en tina mezcla de vapor de agua e hidrógeno, determinando el dia­grama de la figura 6.

A cada relación H2O/H2 de la, fase gaseosa, corresponde — una determinada presión de oxígeno o en otras palabras un determi nado potencial de y poder oxidante. Si Kj^q indica la constan­

te de disociación del vapor de ---agua, se tiene:

P02 = kH2° * PH2C/PH2Cada recta corresponde a u n d e ter­minado porcentaje de Cr en la liga y termina a la saturación con la - formación de una fase separada d e­óxidos de Cr y Fe. 'De la figura se deduce que, para una relación dada de H2O/H2. es decir, para un deter minado potencial de 0p> el p o rcen­taje de 02 en el metaí, aumenta — con el aumento de Cr. Significa — eso <jue el Cr determina una dismi­nución,de la actividad del 02 en- solucion, por lo cual a igualdad- de otras condiciones, debe aumen­tar el porcentaje presente.De estos datos experimentales, se

tenor de 02,en las ligas Fe-Cr puede deducir la influencia del - y la relación H2O/H2 del gas,- Cr sobre la actividad del 02» a diversos porcentajes de Cr.- El coeficiente de actividad— para una temperatura de 1595 C del O2, será igual a la relación- (Chen y Chipman). entre el O2 presente en el Fe —

puro y el correspondiente porcen­taje de 02 presente en la liga —

Fe-Cr para cada 1% de Cr, por ej. la presencia de cerca de r, reduce la actividad del 62 a la mitad, teniéndose un coeficiente de actividad: cr

3 0.010/0.020 = 0.50 leído en correspondencia a la relación de composición del gas:

Fig.6- Relación entre el ----

Dado lo lineal de la relación entre el C>2 en el metal ^ c o m ­posición de la fase gaseosa, para cada tener de Cr tal relación — permanece invariable al variar la composición del gas, lo cual es­una confirmación posterior del hecho que el 0 2 solo en el Fe se — comporta según las leyes de las soluciones ideales. El resultado - de estas experiencias1 ha sido resumido en la siguiente relación,— válida para tenores de Cr hasta cerca de 10$:

e0 Cr =-0.041

- 3 0 -

h 2 o /h 2 = 0 . 0 ^ 5

Carbono en pcrccriaiS atowco

Fig. 7.-Actividad del C en el Fe liquido a di­versas temperaturas y - para tenores de Cr h as­ta el 75%, en función - del porcentaje atómico- de C, asumiendo como — estado de referencia el grafito ñ (Según Richard son y Dennis).

La actividad del C es

Turkdogan en una serie de experiencias- análogas a las de Chen y Chipman ha es­tablecido u n valor un poco diferente — par. , 0Cr . „Cr „ 0 M kEl observo ademas que ese valor no v a — ria en forma apreciable con la tempera­tura en el intervalo 1?80-1660°C.La influencia del 02 sobre la actividad del Cr puede calcularse mediante la re­lación de Wagner.

e Cr = M Cr.e o1’/ ^ =- 5 2 . 0 . 0 6 W 1 6 =-0,208 La sobresaliente afinidad química del - Cr por el C, sugiere que la actividad - del C en solucion en el Fe liquido deba ser notablemente disminuida por adicio­nes de Cr. Richardson y Dennis mediante el estudio del equilibrio de una mezcla gaseosa de C0 y C02 con una liga Fe-Cr- C han determinado el efecto del Cr so­bre la actividad del C. La reacción pa­ra el estudio del equilibrio es la si­guiente:

U + C02 (g)= 2 C 0 (g)

Su estudio se extiende a ligas conte— niendo hasta el 80$ de Cr y al interva lo de temperaturas 1 % 0 C-1660 C. La - figura 7 resume los resultados de sus- experiencias. dada con referencia al porcentaje ---

atomico de C y para diversos contenidos de Cr y temperaturas. Uh- aumento de temperatura, disminuye ligeramente la actividad del C- en ligas que contienen hasta el 23.3$ de Cr, pero la aumenta a — contenidos de Cr del 4-5$.

Se puede expresar así el coeficiente de actividad del C en­tina liga Fe-Cr-C:

log log + log f c Cr

- 31-Para tenores de Cr hasta cerca del diente del porcentaje de C y de la

o

-02

y-04

' -C6í-08-10

-12

c*

.

Cr10$, el f c es casi indepen— temperatura y puede escribirse:

eg1, =- 0.020

Para porcentajes de Cr todavía más altos, es necesario tomar­en cuenta el C presente y la- temperatura, de modo que v a l o­res de jCr expresados en fun­ción sol» del porcentaje de — Cr, cubren una zona, pero de - limitada amplitud.En la figura 8 se ilustra el - log fCr en función del conteni

do de Cr para dos porcentajes- de C y para una temperatura deaproximadamente 1600°C.

o w ?o 30 40 w[cr]

Fig. 8- Coeficiente de actividad- del C en una liga Fe-Cr en fun­ción del porcentaje de Cr y par a­dos niveles de C (Richardson y —Dennis).

Bosquejo de la físico-química de las escorias.

Las bases del estudio de las escorias han sido establecidas— por diversos medios, directamente mediante las enseñanzas prácticas suministradas por la experiencia técnica, mediante trabajo de inves tigación químico Inorgánico ó mediante la investigación y estudios- de carácter geoquímico y mineralógico.

Todo este trabajo, ha permitido el establecimiento y desarro­llo de diagramas de estado de las mezclas de óxidos, especialmente- de sistemas de silicatos en un amplio intervalo de temperaturas, — hasta el punto de fusión de compuestos más refractarios, sin embar­go todavía, tales desarrollos han estado dirigidos frecuentemente— hacia fines particulares alejados de los problemas específicos de - la metalurgia de modo que existen todavía notables lagunas por col­mar a causa de la extensión solo aproximativa de los diagramas da-

estado mencionados. Por otro lado los diagramas de estado, son esencialmente un instrumento descriptivo para indicar los varios — campos de existencia de las sustancias en solución al estado líqui­do y la composición de los cristales al estado solido.

Por el contrario lo que más interesa al metalurgista es el — potencial químico y la actividad de los varios componentes de la — escoria líquida en relación al estudio del equilibrio de las reac­ciones metal-escoria. Las numerosas indicaciones que se pueden sa— car de un breve uso de los diagramas de estado, son de guía y auxi­lio en tal estudio pero no se puede suponer de adelantar mucho por­tal medio en el conocimiento de las reacciones metalúrgicas.

Partiendo del conocimiento mineralógico de las escorias a la temperatura ambiente, s e busca de indagar por tal medio, la tenden­cia de varios compuestos conocidos a formarse y por el contrario la tendencia de ellos a disociarse a la temperatura de fabricación del acero. El principio del cual parte Schenck para la aplicación de —

- 32 -

las leyas de equilibrio es que en las expresiones representativas de él, es necesario introducir solamente las concentraciones de — aquellas sustancias cuya estructura molecular concuerda con los — símbolos de la reacción en estudio. Ya que los elementos constitu­yentes de las escorias, tienden a formar entre si un gran número - de compuestos químicos de naturaleza molecular compleja (no se co­noce mucho de la naturaleza y estabilidad de tales compuestos),se- entreveen enseguida las grandes dificultades que se tienen £or es­te medio. Se está obligado a buscar de determinar la fracción del- componente que permanece libre^ es decir, no combinada, y a que tam bién los procesos de disociación están sometidos a las leyes de — aquillbrio que, para una solución homogenea de escorias requieren- determinadas relaciones entre las concentraciones de los compues— tos y aquellas de las fracciones "libres".

Naturalmente, no es posible aislar los constituyentes indi­viduales libres de los combinados y determinar por vía química sus concentraciones y su estructura molecular. El exámen químico ana— lítico, como también los medios físicos de investigación, son ade­más aplicables solo a escorias solidificadas, en las cuales la can tidad y tipo de los compuestos son seguramente muy diferentes de - aquellos al estado líquido. El análisis químico, puede dar solo las concentraciones totales de los óxidos contenidos en las escorias,- es por consiguiente necesario un gran trabajo de cálculos, basándo se en datos experimentales frecuentemente inciertos e incompletos- y en hipótesis para poder determinar las concentraciones de las — diversas especies químicas libres, que deberán después ser introdu cldas en las expresiones de las constantes de equilibrio, por ej:r para estudiar la repartición del FeO entre escoria y metal y por - consiguiente el poder oxidante de las escorias, es necesario esta­blecer que^fracción de FeO libre está presente en la escoria; en - la expresión de la constante de repartición es necesario introdu— cir tal fracción libre»

LFeO = l?®Ql / (FeO) libre El analisis químico, puede suministrar solamente el Fe total

de la escoria subdividido en Fe bivalente y trivalente. El Fe to­tal viene por lo tanto subdividido en tres fracciones! Fe del óxi­do libre (FeO), Fe del óxido ligado a la Si02 : (FeO )s ^0 Fe del - óxido ligado a la CaO: £Fe0)Q_g. Mediante cálculos basaSós en las- constantes de disociación de tales compuestos, se llega entonces - a la determinación de la fracción libre por introducir en la expre sion de la constante de repartición.

f Tal método es muy complicado y a causa de las numerosas h i — potesls que se está obligado a hacer, se presta a fáciles críticas y objeciones. Mucho más simplemente, pueden expresarse los equili­brios metal-escoria haciendo uso de las actividades de las varias- especies químicas, método de descripción de las propiedades de las escorias y de los potenciales químicos de sus componentes que no - requiere alguna hipótesis sobre el estado de interacción y ligadu ra de los componentes entre sí, todo lo cual está en concordanciF-con la naturaleza de los métodos termodinámicos. Recurriendo ex---tensamente al empleo de coeficientes de actividad para el estudio- de los equilibrios metal-escoria, se debe escencialmente proceder- a su determinación experimental en función del estado risico y de- la composiclon de las fases del sistema.

Cuando dos ó más fases están en equilibrio entre sí, la com posición de cada una de ellas depende desaquella de las otras, eñ tal caso, se habla de equilibrio heterogéneo. Al equilibrio, cada componente se reparte entre las varias fase3 de modo tal que su - potencial químico es en todos lados igual.

Teoría iónica de las escorias.Üna coherente teoría de los equilibrios metal-escoria, puede

ser fundada sobre la hipótesis que las escorias sean soluciones de óxidos eléctricamente neutros, libres ó ligados entre sí para f or­mar varios compuestos. Tal hipótesis^fué elaborada por Schenck, el cual pone sin embargo en consideración la posibilidad de una estruc tura iónica de las escorias, no pudiéndose despreciar la eventual!” dad que sus componentes sufran una disociación electrolítica, é l - considera que en el caso que se pudiese admitir una completa diso­ciación electrolítica de los silicatos, se habría podido alcanzar- una clara y simple representación de los equilibrios y en tal con­sideración se refería a los trabajos anteriores de Tamman y de — Sauerwald.

Por el simple examen de los colores presentes en las esco— rias de acería, se puede deducir que por lo menos los silicatos — de Fe y Mn se encuentran grandemente disociados electrolíticamente. Schenck concluía que no considerando tales fenómenos, el valor teó rico de las leyes que se disponía a exponer, venía disminuido, — - aunque no se pudiese establecer cuantitativamente el error en el - cual se habría incurrido.

Muchas de las propiedades de las escorias y especialmente - su conductibilidad eléctrica, indican la existencia de las carac— terísticas electroquímicas que son usualmente propias de los io­nes. Partiendo de u n modelo iónico de las escorias, es igualmente- posible u n completo estudio de los equilibrios metalúrgicos inhe— rentes a la fabricación del acero. Pero también las teorías que — estudian el comportamiento de las escorias en términos de propieda des de los iones individuales, no están todavía suficientemente -r desarrolladas de modo que en la descripción de tales sistemas, es- inevitable la introducción de los factores empíricos correctivos— que son los coeficientes de actividad que varían con la composi­ción química y la temperatura.

üna teoría iónica de las escorias, está en todo caso en m e — jor acuerdo con los modernos puntos de vista sobre la ligadura — química y sobre la estructura atómica de los minerales. En el caso de compuestos inorgánicos, se ña reconocido principalmente m e dian­te los estudios de las estructuras, que los átomos componentes o - los grupos de átomos^ están ionizados al estado sólido, es decir,- hay una redistribución de^electrones entre los átomos tal que - — ellos adquieren cargas eléctricas positivas o' negativas.

las fuerzas que intervienen son por consiguiente en gran m e­dida de naturaleza eléctrica y la configuración de la estructura— es tal que la energía potencial es mínima. Tal energía es también- esencialmente electrostática, las leyes químicas de la valencia — son satisfactorias igualando las cargas positivas y las negativas, más eso no se cumple reuniendo átomos individuales positivos y — átomos individuales negativos en la estructura, sino considerando- cada átomo positivo circundado por u n cierto número de átomos n « — •

- 33 -

- 3>t -gativos y viceversa, es decir, no axistan moléculas.Puede parecer bastante lógico considerar que tal estructura iónica de las sustancias inorgánicas no cese de existir al estado líquido y no es muy verosímil que en cambio los iones formen complejos neu tros tí moléculas. Es probable que a causa de la dilatación y agita ción térmica creciente con la temperatura, la rígida regularidad-- de la estructura sea siempre más perturbada.^pero que hasta deter­minadas distancias, los números de cordinacíón entre los átomos — deban permanece? los mismos que al estado sólido.

Ciertos agrupamientos ionicos que son considerados como u n í — dades estructurales individuales de las sustancias inorgánicas al- estado sólido, pueden bien existir como iones complejos en los si­licatos fundidos. Tales son por ej, los iones SiO¿” y PO^' muy — estables en forma de tetraedro con un átomo de 0 2 cada ángulo - dal tetraedro y al centro u n átomo de Si ó P, con número de coordi­nación

un estudio de los equilibrios metal-escoria fundados en la— hipótesis de la disociación electrolítica, requiere en primer lu— gar que se establezca por víe inductiva qué tipos de iones pueden-estar presentes en las escorias y que se expresen después las ----reacciones metal-escoria bajo forma de reacciones entre iones.

En las expresiones de las constantes de equilibrio d® las — reacciones, aparecerán las actividades de los iones, que pueden — ser^determinadas solo sobre la base de resultados experimentales,- será posible sustituir a veces por la actividad la fracción iónica presente y eso solo cuando el comportamiento de la solución, se — aproxime a aquel ideal.

Pero el comportamiento ideal es más bien la excepción que la regla de modo que, también la teoría iónica de las escorias, astá- sujata a notables restricciones que limitan el alcance y validez - general. El elemento estructural fundamental del retículo de la — sílice- y de los silicatos es el tetraedro S10f¿", con cuatro cargas

negativas una por cada átomo de O2, tales tetraedros pueden unirse por los vértices, de modo que cuando el edificio cristalino está— completo y todas las valencias de los átomos de O2 están saturadas, se tiene la sustancia de fórmula estequiométrica SÍO2. En el caso- de la sílice cristalina, los tetraedros individuales tienen una — disposición regular, mientras que en la sílice fundida y en la v i­driosa, se encuentran notables distorsiones e interrupciones en — las ligaduras y desaparece la regularidad de la estructura retícu

lar (fig. 9 ).Si se agrega u n óxido metálico como CaO u MgO a la SÍO2 fun

didst los átomos de Og del óxido se unen a los vértices de los te­traedros de la sílice de modo que en correspondencia a cada átomo- de oxígeno agregado, se rompe una ligadura entre dos tetraedros — (fig.10). Eso puede representarse con la siguiente ecuación iónica:

Si"' 0 ---- Si"' + CaO = Si'"— O* + 0'— Si'" + Ca++En correspondencia a cada ligadura así rota, se presentan dos áto­mos de 0? cada uno con una carga negativa, mientras el catión metá Ileo esta dislocado en la cercanía inmediata (fig. 10a). Para con­centraciones de óxidos metálicos crecientes, el retículo de la sí­lice llega a ser siempre más interrumpido, hasta que al fin desa— parece toda ligadura entre los dos tetraedros individuales. Una a-

dición ulterior de tales oxidos, genera un líquido conteniendo eom? leJos iónicos SiOfiw , iones oxígeno 0", unidos a\ número e q u i v a l­ente de cationes del metal (caso de la disociación iónica comple­

ta).

- 3 ? -

(b)

0> II»)

Fig.9- Arriba:represent,ación esque mátiea del tetraedro S10£". Los r radios atómicos del Si (circulo - negro) y del O2 (circulo b l a n c o )- están en escala aproximada. Abajo*%epr® sentación M d i m e n s i o - nal del retículo cristalino de la silla», b) Retículo deformado de la sílice fundida o vidriosa (se­gún Richardson).

Fig» 10- Representación esque mática -bidimensional dt- la so lución de un metal bivslente- en ia sílice fundida, a)Caso- de baja concentración del óxi do metálico, b) Caso de con-- c atraeión más elevada. (Se­gún Richardson).

Bajrasymenko y Speight h an tratado de formar una teoría de los equi­librios de mayor interés para la fabricación del acero, partiendo - d* la hipótesis de una completa disociación iónica de las escorias, ellos tratan solo el caso de sistemas de escorias básicas, ya que - el estudio teórico de las escorias acidas es muy complicado por la- posibilidad de formación de aniones'poliméricos de complejidad v a­riable y por el aenor trabajo experimental que ha sido desarrollado pare ellas. Los iones presentes en las escorias básicas, son los - siguientes:^Fe++, Fe+++^ c«++ SiQ¡", POfl', A1<W* , 0 % S», F«. Se- supone además que cada oxido básico de la escoria, aporta a la so— lución un ión oxigeno y el respectivo catión, por ej: Una mol de — CaO suministra un gramo-ión de Ca++ y un gramo ión de 0", cada m o l­de Fe2^31 contribuye con dos cationes Fe+++ y tres iones oxígeno.

Cada mol de SÍO2 consume 2 iones oxigeno en la formaclon de - un ion SiOfJ " • análogamente tres iones oxigeno v a s consumidos en - la formación de dos iones P0f¿' o de dos iones AlO^" por cada mo l -

de P2O5 o de AI2O3 respectivamente. La diferencia entre los io—

nes oxígeno suministrados por los óxidos básicos y aquellos con­sumidos en la formación de tales aniones, representa la cantidad- de iones oxígeno libre. El número da gramos-iones de cada tipo en 100 partes en peso de escoria dividido por el número total de io­nes, representa la fracción del ión respectivo.

La fracción de iones oxígeno no-combinada, es sustancialmen­te una medida del exceso de bases presentes y caracteriza el com­portamiento da las escorias en muchas reacciones de fundamental - importancia (desulfuración, desfosforación, poder oxidante de las escorias y equilibrio de repartición del Mn).

En la tabla, se indica el cálculo de la composición iónica- de una escoria básica a partir de la composición centesimal en — base a ia hipótesis de Herasymenko y Speight.

________ TABLA V.______________________________________

Cálculo ds la composición iónica de una escoria._______________Constitu- ^ Gramos-iones en Gramos iones O 1' Gramos-iones yente. en 100 gr. de esco suministrados 0" consumidos

peso. ria. ~~ por las bases. por los áci—dos.

BSD---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

- 36 -

7 5 --- 5a++= 5o/56'.'l=¿>'.B$Ó Ó" = 0 .8 90MgO

MnO

FeO

sio2P2°5

a i 2o3

ó

20

14-

1

CaMg++= 6 A 0 . 3^0.14-9 0» = 0.1>+9

Mn++= 4-/70.9=0.056 Oj^ = o.O?6

Fe++=20/71.8=0.277 0£a = 0.277

Si0¿¿»=l4-/60 = 0.23^P0Ü' =2xl/lU-2=

* 0. 014-

A10" •=2xlf/101.9 3 =0.079

0" =O.Í765 tot.=1.372_ 0.607

Número total" !e iones =2.4-64- 0" =37755"

0” "2xS10^"=0.1f68

0» =3/2P0»'=0.021

0"l=3/2A10«,=ti 0.118

— = ó :s w

Fracción iónicaNCa++

Mg++Njta++Npe-M-

NSi0f¿"Nponl

N a i q h •

N0 ..

= 0.890/2.4-6^ = 0.360 = 0.14-9/2.4-6^ = 0.061 = 0.056/2.4-6>+ = 0.023 = 0.277/2. *+6^ = 0.113

= 0.23^/2. = 0.095

= 0.01^/2.4-6>f = 0.006

= 0 .0 7 9 /2 .\ 0+ = 0.032

= 0.765/2.^6^ = 0.310

Es de particular interés examinar como se establece el equi­librio de repartición del oxígeno entre escoria y Fe líquido en —

ausencia de C.Cuando el Fe líquidoconteniendo02 se pone en contacto con -

una escoria que contiene los iones Fe+* y alcanzarán el equi­librio las dos siguientes reacciones iónicas*

Fe - 2 electrones = Fe++CDJ + 2 electrones = 0"

ó también la reacción global suma de las anteriores»Fe + [0] = Fe++ + 0"

Esta ecuación, liga uno a otro el tenor de O2 en el metal con — aquel del ión Fe bivalente en la escoria. Al alcanzar el equili— brio serái

K¿ = (Fe++) (0») / [0]La K 1o no es una verdadera constante de equilibrio dependiente so lo de la temperatura, sino en realidad depende del contenido de - iones oxígeno de la escoria.

En la figura 11 se representa la- dependencia del log K ' 0 del log- (0") para tina temperatura aproxi­mada de 1600°C. La recta de la — figura puede ser representada con la siguiente ecuación:

logK¿ = 3 log (0 " )/2 + log 3 es decir: _

K¿ = (Fe+ + )COn )/ [0] = C(0«>3/2 La constante ü depende solo da la temperatura. La relación entre la constante C y la temperatura e s :

log C •= 7000/T - 3.26 Todas estas ecuaciones han sido - deducidas por Chipman y Winkler - de sus estudios experimentales»

Fig. 11. - Deüendencia de log La verdadera constante de eqRili-de la fr¡ ción de iones de^! «apresarse en funcion-

•' , . , . de la actividad de los iones reac0" en la escoria, en el in- clonantes»tervalo de temperatura +-t- . a^" / T0]1570-16VO°C (Según Chipman- ®Fe * 0 7 L Jy Winkler). Mientras el anión oxígeno se com­porta en la solución como i d e a l , fde modo que su actividad puede - ser sustituida por la fracción iónica, no sucede lo mismo para el ión ferroso cuya actividad es en realidad fuertemente influencia­da por la concentración de iones oxígeno* Haciendo uso del coefi­ciente de actividad fpe++, la constante de equilibrio puede escri birse también así:

K0 = í ‘Fe++ . ( F e ^ ) (0») / [0]

Comparando esta expresión con la de K ' 0 , puede obtenerse la ex — presión de f™ ++:

f Pe++ = K q/ C.(0")3/2 = K" / (0")3/ 2donde la constante K" depende solo de la temperatura. Aunque el- coeficiente de actividad del ión ferroso se exprese en función de la concentración del ión oxígeno, es necesario hacer notar que su variabilidad depende escencialmente de la presencia de los anio—

- 37 -

nes complejos SiOf?" y P0£*. Pero dada la simple relación lineal - que exista entre la suma de tales aniones y el ión oxigenó) puede calcularse más sencillamente también como función de (0n )* El con tenido de oxígeno del metal en equilibrio con una escoria deter— minada sa puede calcular con la expresión siguiente derivada de - la anterior» . . ,

[01 = (Fe ) / G. (0")1/2 Ecuación de fundamental importancia para la físico-química de la- fabricación del acero y reprasenta el poder oxidante de una esco­ria en función de su conteñido 3e iones oxígeno y Fe.^

La expresión del coeficiente de actividad del ión ferroso— como también esta última de [Oj representan en términos iónicos - el enunciado de la dependencia del poder oxidante de las escorias, de la basicidad.

Una ventaja de la teoría iónica de las escorias según sus - sustentadores, consiste en el hecho q u f . el número de constituyen tes de la escoria, suficiente para una descripción de su comporta miento físico químico, es menor que aquel que es necesario tomar­an cuenta suponiendo que las escorias esten compuestas de óxidos

neutros ó moléculas.En todo caso t a m b i é n ^ a teoría iónica de las escorias es-

considerada solo un esquema útil para un estudio lógico y bastan­te simple de los equilibrios y que permite establecer relaciones- empíricas de extensa validez»

Repartición de • . • y entre escaria y h l e r r o e n ausencia de C.“ bjrante la afínacíón~de una colada, el oxigeno presente en - el sistema metal-escoria se reparte entre las dos fases. La cons­tante de repartición es igual a la relación entra la actividad del FeO en solución en el acero jr la del FeO en la escoria. Sustitu­yendo en primera aproximación las concentraciones en peso a las - actividades, se tienes

I* FeO = D*0] / (FeO)La constante de repartición así definida, serla una verda­

dera constante dependiente solo da la temperatura si las dos f a — ses en equilibrio se comportasen como soluciones ideales. La ac— tividsd del oxigeno en el Fe en ausencia de C es con buena apro— ximaclón proporcional a su concentración en peso, pero por lo que s«¡ refiere a la escoria, es necesario tener en cuenta la influen­cia de los varios componentes de la escoria sobre la actividad — del F®0.

Estudiando el'sistema Fe-0o se puso el Fe puro en equilibric eon ana escoria de FeO puro y a diversas temperaturas se determi­nó el porcentaje de oxígeno en el Fe que lo satura, entonces es»

(Fe0)=100 ; a (F#0) = 1Y la constante de repartición»

^FeO = [Fe (3 sat</100

De acuerdo con los resultados de Korber sobre la solubilidad del - On en el Fe, se tiene para una temperatura de 1600°C»

Lpe0 = 0.01Í

- 38 -

Ba cambio en base a la ecuación de solubilidad del 0g a diversas

temperaturas (de C h i pman), se tiene a 1600°C un valor un poco In­ferior t

LpeO = °« 010En la fabricación del acero, el FeO de la escoria viene diluido — con sílice, cal y otras sustancias, no siendo entonces el porcen— taje de Og presente en al metal, proporcional a la concentración - de FeO en la escoria, pero sí a su actividad. Dicha actividad se - puede por lo tanto medir como relación entre el porcentaje de FeO- en solución en al Fe líquido puro en equilibrio con la escoria de- la cual se desea determinar su poder oxidante y el porcentaje de— saturación (bajo escoria de FeO puro).*

a(FeO) = N eq,/ N sat.

Es posible entonces determinar la actividad del FeO en la escoria mediante experiencias de equilibrio metal-escoria conducidas en — laboratorio con escorias de composición variada, determinado el — contenido de oxígeno en el hierro a equilibrio alcanzado, pudien— dos# extender los resultados de tales experiencias con todo rigor- tamblín al proceso industrial de fabricación del aceros Todos los- elémentos de elevada afinidad por el O2 que contiene en solución - el acero, ante todo el C, no pueden influir^sobre el valor de la- actividad del FeO en la escoria que depende únicamente de la t em— peratura y de la composición de la escoria misma. Tal actividad — taide el poder oxidante de la escoria.

Ha sido determinado axperimentalmente en numerosos ostu— dios de laboratorio, el poder oxidante de las escorias partiendo— de sistemas binarlo! más sencillos de escorias acidas y b á s i c a s , ~ hasta los sistemas más complejos de las escorias prácticas de h o r­no Siemens-Martin.

Turkdogan y Pearson han efectuado un estudio sistemático sobra la activi

dad del Fe0 en escorias de composi-” ción variada; examinaron primerámen­te los sistemas más sencillos p s e u —dobinarios, ácidos y b á s icos: El ---sistema básico (CaO+MnO+MgO)-FeO y - el ácido (SÍO0+P2O5+AI2O3 ‘“FeO,Para todos estos sistemas, se obser­varon desviaciones negativas da la - ley de Raoult, es decir, el coefi-— ciente de actividad resulta an gene­ral inferior a la unidad.

Se pueda explicar tal comporta---miento como una tendencia del FeO a- ligarse con los otros componentes de las escorias para formar ferrltas y- sllicatos, respectivamente envíos sis temas básicos y en aquellos ácidos*

Respecto a^las escorias prácticas- de acería, básicas o acidas, ha sido establecido en basa a los astudios -

experimentales de Chipman y colaboradoras que, an relación a las - posibles variaciones de composición química y a su efecto sobre la

- 3 9 -

Fig.12 Diagrama de isoacti­vidad del FeO en la escoria (Según Turkdogan y Pearson).

- IfO -

actividad del FeO, las escorias pueden clasificarse en el sistema pseud0ternario(Ca0+Mn0+Mg0 )-('Si02+ Po05+Al?0Q ) - FeO. Según los — estudios para tales escorias, la actividad ael FeO es prácticamen te independiente de Is temperatura, por lo menos en el intervalo- puesto en consideración, alrededor de 1600°C aproximadamente, — aquel práctico de la fabricación del acero.

Sa ha también constatado (y de eso desciende la p o s i b i l i d a d de emplear tal sistema p s e u d o t e m a r i o de representación) qus Ios- óxidos básicos, son equivalentes y sustituíales los unos a los — otros en medida de una mol por una mol, en lo que respecta a su 9 influencia sobre la actividad del FeO„ También los óxidos ácidos, resultan equivalentes por lo menos a contenidos bajos de P2°ij que son los usuales en las escorias de acería, excluido el caso del a empleo de cargas a base de arrabio fosforoso.

Ha sido posible asi, construir un diagrama ternario, tra— zándo allí, curvas de igual actividad del FeO (Diagrama de'isoac­tividad )i tal diagrama es válido para una temperatura de aproxi­

madamente 1600 C y bajo condición de admitir que la totalidad — del Fe en la escoria está presente como FeO. después de haber con vertido el Fe total determinado por el análisis químico en Fe0.“

Turkdogan y pearson basándose en tales estudios,^de Chipman, los han confirmado sustancialmente y han trazado también un di a­grama de isoactividad del FéO un poco modificado respecto a aquel de Chipman (figura 12). De dicho diagrama se deduce que la activi dad del FeO para una relación de basicidad dadar

N (Ca0+Mn0+ M g0 )/N (Si02+P205+ Al2°3 ) crece al crecer- su concentración como era de esperarse pero tal aumento no ocurre en forma regular. Además para un contenido de FeO dado, el aumen­to de basicidad de una escoria acida, aumenta la actividad del — FeO mientras el aumento de basicidad de una escoria básica la dis minuye.

Las curvas de isoactividad en el sistema ternario trazadas- por Turkdogan y Pearson, difieren un poco de las de Chipman y Tajr

lor. El lugar de los puntos de inflexión de aquellas, - no es una recta como lo su- gerió Chipman, sino una li­nea curva que encuentra el- lado (CaO+MníM-MgO) - (SÍO2+P2O5+AI2O3) an un — punto correspondiente a la- relación bases/ácidos = 2.La tendencia es que la aetl vldad del FeO deducida del- diagrama de Turkdogan y — Pearson, aparece mas eleva­da. En la figura 13, se han trazado tres seccionas da - este diagrama sn correspon­dencia a contenidos de SiOj expresados en moles»Ns í 02= 0*105 = 0.20; = 0.3C

Se ha reportado para cada contenido d# SÍO2 la actividad del

_ I (0_ijL-

// 100 1% 0 w

/-<5)

PieO

Fig. 13 •-Actividad del FeO en la — escoria en función de su fracción - molar, para diversos contenidos de- sílice (Según Turkdogan y Pearson).

FeO en función de la correspondiente fracción molar; se observan - en el diagrama fuertes desviaciones respecto a la ley de Raoult de las soluciones ideales (Línea punteada), tales desviaciones, son -

cambio mucho más pequeñas en base a los datos experimentales de y de Chipman y Winkler para las escorias básicas

- í f l -

enChipman y Fetters de acería.

Determinada xa a(pe o) en base a la composición de la esco— posible calcula: el contenido de oxígeno del Fe puro en -

Determinada la

ria, es „equilibrio con la escoria, es esta la medida del poder oxidante — de la escoria. Por ej» una escoria d® la composición centesimal — siguientes Ca =k9%, MgO= 5JÉ, MnO= 6JÉ, Fs0=10£ Si02=23$, P2°5=Al203= 5%»

Calculada la composición molar y ---agrupados ácidos y bases se tienet

8 í CaO+MnO+MgO)=0.651;N ( FeO)= 0.083

H (Si02+P205+ Al2 0 3) =0.264-En base al diagrama de isoactividad-'o' ?o y . ...

Vy / ,

3 V .

y

se obtiene;

a (Fe0) = O.kC El contenido de FeO en solución en

Fig. 14— Relac^oS* de reparti­ción del FeO entre escoria y Fe puro en función de la —

basicidad.

el Fe puro en equilibrio co n la esco ria dada, puede calcularse del modo- siguientei

[FeO] = a (Fe0)s’ ^ 8(^ a t . = O*1*0 * 1= 0.*+0

haciendo = T¿ para una tem­peratura de cerca de 160000,Ha sido estudiada también le influen­

cia de la fluorita sobre la actividad del FeO, tal actividad viene aumentada por la presencia áe flúor en la escoria. Por lo tanto la- fluorita no actúa solo como fluidificante da las escorias básicas— ricas de CaO acelerando el desarrollo de las reacciones m* di-esco­ria y el alcance del equilibrio sino que también influencia direc— támente la repartición del oxígeno entre escoria y metal y además - el poder oxidante de las escorias.

Por requerir el diagrama p s e u d o t e m a r i o largos y^fastidiosos- cálculos previos para la determinación de la composición molar de - la escoria, es su empleo incomodo y complicado. En base a loa resal­tados de los recientes trabajos experimentales ae Chipman y colabo radores, se lia construido al diagrama de la figura 1^.Suponiendo-- poder considerar las escorias técnicas pertenecientes a u n sistema casi tornarlo Ca0-Si02-F©0, los demás componentes de las escorias- ácidos ó básicos pueden transformarse en los respectivos equivale tes en S Í O2 y en CaO.

Desde u ñ punto é« vista riguroso tal representación pueda preis tarse a criticas por las numerosas simplificaciones introducidas -- quedando el hecho que permita una aproximación suficiente para to— dos los fines prácticos y es de uso sencillo. Puedo aplicarse ese - diagrama al estudio de los^equilibrios m*tal-escoria en la fabrica­ción del acero en solera básica de dolomita, al horno eléctrico de­arco y al Siemens Martin con escorias con porcentajes relativamente bajos de P2°5» ^ 2^3^ MnO. El cociente entre el FeO en la escoria -

y la relación de repartición (FeO)/ [FeO] deducida de la figura IV, da el óxido en el Fe puro en equilibrio con tal escoria dato que- puede emplearse rara valorar el potencial de oxígeno existente en- la superficie límite entre las dos fases metal y escoria del cual- a su vez depende la velocidad de pasaje del oxígeno al metal.

La descarburación.La oxidación del C durante la afinación del acero, es indudablemen te la reacción metal-escoria más importante, reacción que se realf za con u n fuerte desarrollo de gas que causa el mezclado y homoge- neización del metal, eliminando gradientes de temperatura y de --- concentraciones consiguiendo al mismo tiempo un enérgico desgasado del acero y facilitándose la decantación de las impurezas no-metá­licas mientras se verifica la oxidación de los elementos oxidables en solución y su separación en la escoria. El contenido de oxíge­no en al metal asta también relacionado con la reacción del C que- influye asi indirectamente sobre la eliminación del S y P, sobre- el rendimiento^del Mn y de los desoxidantes. La duración de la — afinación, está en gran parte determinada por el tiempo requerido- para la eliminación del C, de modo que la velocidad de descarbura­ción es un factor de gran Interés.

La reacción que gobierna, la descarburación es esencialmente la siguientet

(51 + [0] = c o (g)

Generalmente se expresa el equilibrio de asta reacción mediante el producto m = E3 x §3] en lugár de hacerlo mediante la constante -de equilibrio; para Pc0 = 1 atm, n = 1/K

A causa de la Influencia del C sobre la actividad del Og, - la m no es constante sino aumenta con la concentración de C, los - valores más dignos de consideración para m son los suministrados - por Marshall y Chipman que dan ro=0.0020-0.0030 para 0=0.10-0.70$.

En base a numeroso material experimental, hoy disponible, se puede considerar con seguridad que el producto [(3 x B)J durante - la eliminación del C, asume u n valor siempre superior a aquel de - equilibrio. Para el Siemens Martin el valor medio de m observado - por Chipman y Fetters se ouede expresar como sigues

, [C] x [0] = 0.0028 + 0.011 [Cl Observaron además una fuerte variación de acería a-peería y direc­tamente de h o m o a horno, está por consiguiente siempre presente - un exceso de oxígeno respecto a aquel de equilibrio con el C y con una presión pco= 1 atm.

Larsen, ha publicado una serie de memorias sobre el oxígeno -en el acero líquido en el Siemens Martin y en particular ha exami­nado el contenido de oxigeno durante el período de afinación. El - observó que el exceso de oxígeno indicado por el con A 83 va. Laba- notablemente pero su valor medio para ciertas condiciones clel baño se mantenía constante, independiente del contenido de C. Después - de una adición de mineral alcanzaba los valores más altos ( A [0j = 0.023-0.035$) y descendía a los valores mínimos durante - la reacción de la caliza (A[0] = 0.009-0.015).

En condiciones estacionarias del baño,en ausencia de recien­tes perturbaciones £como adiciones d§ mineral o de escorificantes) durante la ebullición regular del c balo escorias bien formadas. -

- 1+2 -

Por otro lado los factores puestos en consideración por algunos - como viscosidad, composición de la escoria#y velocidad de descar­buración, no presentarían alguna correlación con el exceso de O2-siempre que haya transcurrido un tiempo suficientemente largo ---desde la última adición porque el baño ha podido recobrar sus con diciones de regularidad.

Brower y Larsen creen ligadas las variaciones de exceso de- 0? con las condiciones de la solera en el Siemens Martin ácido o- basico, las coladas fabricadas sobre una solera impregnada de una escoria vitrificada serian las que presentan un exceso de 0p m a — yor mientras que un estado más pulido de la solera que facilita - el desarrollo de las burbujas de^CO, va ligado a un más bajo A [C3 .

Se infiere de todo eso cuán complejo es el examen de los -factores que actúan sobre el potencial de 0 2 en el metal. El tenor de C por un lado tiende a disminuir tal potencial hasta los v alo­res de la curva de equilibrio C-Op, por el otro lado la escoria - tiende a elevar el nivel en la medida de su poder oxidante. Se — determinará entonces un estado estacionario intermedio entre es­tos dos valores. Para establecer a que nivel se estabilizará el - ¿2, es necesario examinar los factores físicos relacionados con—la nucleación de las burbuja» de CO, es decir, estudiar el m e c a —nismo y cinética del proceso de descarburación.

El hecho que el número de núcleos que facilitan la forma— ción de las burbujas de gas, puede variar grandemente de colada a colada y de horno a horno, da buena idea de las^grandes dispersio nes que en la práctica se obtienen en la relación entre C y 0 2 ,

La cinética de la reacción de d escarburado».Los procesos físico quimi eos que se desarrollan du rante la descarburación - de una colada en un horno de solera, son tres*1.-Pasaje del O2 de la es coria al baño metálico»

(FeC>) — — FeO]2.-Reacción en fase h o m o­

génea entre C y 0 ?.[FeO] + [Cj— -Fe f C 0 (g)

3 . -Desarrollo del gas pr o ducido por las reacciones anteriores. La velocidad- global será determinada — por aquella del más lento- de los tres procesos ante-

Fig. 1?.-Curva de comparación para - riores.la determinación gráfica del FeO en- Schenck considera que -solución en el acero liquido, en ba- la reacción en fase h o m o —se a la velocidad de descarburación génea es aquella que detery al tenor de C(Curva tiempo-concen- mina la velocidad de des--tración de C, según Schenck). carburación y según Korber

y Oelsen es e n cambio el - proceso de nucleación de las burbujas de CO el factor que realmen-

- »*3 -

el exceso de Og asumía valores i n t e r m e d i o s » A [0] = 0.015-0.025$.

- M f -te controla por su mayor lentitud la velocidad global.

Conforme a^Schenck, la velocidad de descarburación se expre­sa con la ecuacións

-dC/dt=K1 . [FeO] . [C] - K g . P ^

Siendo en base al principio de repartición [FeO] = Lpe0(FeO), donde as función solo de la temperatura. Entonces:

-dC/dt = K]_.Lpe0.(FeO). [C] - Kg. pco

Al equilibrio se tendrá»-dC/dt = 0

por consiguiente:K1 /K2 — K = pq q / LpeQ(Fe0). [c]

K es la constante de equilibrio de la reacción del C.Según tal teoría, la velocidad dé descarburación está rígida—

mente pre-determinada por la temperatura, composición de la escoria y contenido de carbono. El tenor de C influye también indirectamen­te sobre la velocidad de descarburación dado que Ki y K2 son según Schenck prácticamente independientes de la temperatura pero depen— dientes del contenido de C. Las consecuencias prácticas de esta — - teoría son notables, en efecto el porcentaje de 02 del metal se li­ga al del C, para una cierta velocidad de descarburación y a igual­dad de contenido de C, es tanto mayor cuanto mayor es la velocidad- de descarburacion misma, en otras palabras para cada concentración dada de [FeO] se tiene una curva de descarburación del todo determi­nada. En la figura 1? se muestra u n grupo de tales curvas para — u n cierto número de valores de (FeCi

Esta representación da p r ej, en el caso de que la descarbu­ración siga la 3 a. curva a partir de la parte superior, un conteni- do^de FeO en el acero de 0.05$, además si la curva de descarbura— ción de la colada en estudio tiene en un cierto instante elegido a- placer, la tangente en común con una de las curvas de la figura que se podían considerar de comparación, entonces tal curva de compara­ción provee el contenido de FeO del acero en aquel instante.

Una fórmula empírica relativa al cálculo de la velocidad de-descarburación, bajo cualquier consideración de tipo análogo a ----aquella de Schenck, es la "siguiente propuesta por Mackenzle {No ba­sada en ninguna hipótesis relativa al mecanismo de la descarbura---ción):

-dC/dt = 1.90 [C] . [0] 0.005 (En % C/minuto)Fórmula que permite el fácil cálculo de [0] en función de la veloci dad de descarburación e Inversamente el cálculo de ésta siendo cono cido

De los datos publicados por Krabiell se puede confirmar la — validez de ecuaciones de este tipo para una adecuada descripción -

de la descarburación en el tiempo.Partiendo de la aceptación de la teoría de Schenck, Castag—

neri ha podido demostrar analíticamente la existencia de u n tenor - de C crítico en correspondencia del cual en el curso de la desear— buración, el contenido de Oo del metal pasaría por un mínimo.

La teoría de Schenck na sido muy criticada pudiendo resumirse las principales objeciones a ella en la forma siguiente?1.- Las reacciones homogéneas como aquellas de oxígeno y carbono en solución en el Fe líquido, deben necesariamente ser velocísimas a­

la elevada temperatura de fabricación del acero, salvo que sea r e­querida una energía de activación excepcionalmente alta.2.- Bajo ciertas condiciones, es posible alcanzar velocidades de - d’escarburación elevadisimas. En los procesos neumáticos Bessemer y Thomas se puede eliminar un 3*5$ en 10 minutos; velocidades de des carburación elevadas, se alcanzan también en los varios tipos de - procesos con oxígeno. La baja velocidad de descarburación en los - hornos de solera cuando no se emplea oxígeno es de atribuirse p ro­bablemente a otros factores y no a la velocidad de la reacción en- la fase homogénea.3.- Se observa frecuentemente en la práctica de fabricación una — escasa correlación entre la velocidad de descarburación y el exce­so de reactivos carbono y oxígeno, tal correlación debería estar - siempre presente según la teoría de Schenck.4-.- Es siempre muy difícil iniciar la formación de burbujas en una fase homogénea, según Ranque, se deberla llegar a presiones de 5?- atm de CO para iniciar la formación^de burbujas en el acero líqui­do, a causa de las fuerzas de tensión superficial del metal que — allí se oponen.Sims partiendo de principios análogos, introduce un cálculo para - establecer en base al A [01 de Larsen y a la concentración de — equilibrio de 0? a diferentes presiones de CO, según los resulta— dos experimentales de Marshall y Chipman, cual es la correspondían te presión de CO; él encuentra valores comprendidos entre las 2 y- las 9 atm.5»~ Si^la velocidad de descarburación dependiese de aquella de la- reacción de la fase homogénea, se debería encontrar u n gradiente - de concentraciones del C que resultarla creciente de la parte su— perior a la inferior del baño, esto no se ha encontrado nunca en -la práctica, hay en cambio indicaciones en el sentido de mejor ---aproximación a las condiciones de equilibrio C-O2 en la proximidad de la solera.

La formación de burbujas, debería ocurrir más fácilmente so­bre una^superficie solida (Solera del horno). Larsen considera que los fenómenos relacionados con la descarburación podrían explicar­se más fácilmente supóniendo que la formación de las burbujas do­gas ocurra principalmente sobre la superficie de la solera.

Sims supone que pequeñas cavidades sobre la solera del h o r­no en las cuales el metal no puede penetrar a causa de las fuerzas de tensión superficial, puedan obrar como núcleos activos en la — formación de las burbujas de C0 ? ya que el gas puede difundirse — allí dentro e iniciar la formación de una burbuja más fácilmente - que en la masa homogénea del metal.

Los primeros en dar importancia a estos factores fueron Kor­ber y Oelsen, en su estudio experimental usaron crisólitos de S 102 en los que fundían 50 gramos de Fe bajo escoria acida Fe0-Mn0-Si02 ellos demostraron que si las paredes del crisol estaban recubier— tas de una película vitrificada, era posible agregar al Fe liqui­do Conteniendo cerca de 0.035$ 63 de 10 a 15 veces más C que — — aquel correspondiente al equilibrio con el oxigeno sin que se m a — nifestase alguna reacción de ebullición. Cuando las paredes del — crisol no eran vitrificadas, la ebullición se iniciaba con un ex— ceso de C mucho más bajo; propusieron en relación a tales resulta­dos experimentales la siguiente ley para la velocidad de descarbu- r a c i ó m

- 4-5 -

- h$ --dC/dt = A (K [c] . [FeO] -pa )Q(S)

A es una constante, p a la presión atmosférica, K la constante de- aquilibrio C-0 y Q[S; una función creciente con la superficie S - disponible para el desarrollo del gas de reacción, es decir, con- la facilidad con la cual se forman las burbujas de gas.

El producto [C] x [FeO] durante la descarburación es en base a la teoría de Schenck:

[C ]x [FeO] = (K2 .P c o + v >/ K1donde V =-dC/dtEl mismo producto en bqse a la teoría de Korber y Oelsen es:

TC] x [FeO] = (p« + V/ AxQ(S) ) x 1/K= K 2 (pa + V / Q ( S ) x A ) / K 2

Con elevado Q(S), es decir, con un fácil desarrollo del CO y por -consiguiente con baja sobrepresión de este gas, es disminuida la - importancia del término en el numerador que toaa en cuenta la v e — locidad de descarburación, es decir-, disminuye a igualdad de cual­quier otra condición el tenor de oxígeno. Si Q(S) permanece cons— tante durante el curso de la afinación, las dos écyaciones tienden a coincidir pero la presencia del factor AQ(S) indica que los coe ficientes recabados de medidas conducidas en base a la teoría de - Schenck, no son las verdaderas constantes de la velocidad de rea c­ción en fase homogénea sino solo coeficientes empíricos ligados a- aquellos factores físicos que son la base de los fenómenos de desa rrollo del gas. ~

Resultados en sustancial acuerdo con estos, se pueden alcan­zar tomando en consideración la influencia de la tensión superfi— cial del metal en la formación de las burbujas da CO, tal influen­cia es tanto mayor^cuanto menor es el diámetro de las burbujas en- formación. La acción de la tensión superficial se manifiesta como- u na presión que obstaculiza el crecimiento d© la burbuja y que va- a sumarse a la presión atmosférica y a aquella ferrostatica. & — base a u n trabajo de Kozakevitch, Chatel y Saga se puede conside­rar que la tensión superficial es una función que decrece al «unían tar el porcentaje de C y hacer = 1550 dinas/cm para C=0 .50%, La* presión ejercida sobre las burbujas de CO en formación y crecimien to por efecto de tal acción capilar es:

p = k 6 /D dinas/cm2IfcDiámetro de la burbujaPara & = 1550 y expresando D en mieras y p en atm se tiene:

D = 1 10 100 1000p =61 6.1 0.61 , 0.061Se deduce, que la sobrepresión debida a las acciones capilares p u e­de ser suficiente para explicar un exceso de 0 2 respecto al valor - de equilibrio para Pqq= 1 atm y para manifestar su acción relajante sobre la nucleación^dal gas de reacción y sobre el comportamiento - de la descarburación. Se h an expresado así las condiciones de equi

librlo C-02 en el hierro líquido: ”TC] x [0] = nrpco

A un aumento A - p ^ Q ¿e la presión de desarrollo del gas, corresponde u n aumento proporcional A [0] del oxígeno en solución:

Mediante la sobrepresión debida a las acciones capilares, so p u e­den correlacionar según Vallet, el exceso de 02 respecto al valor

de equilibrio para peo = 1 atm,con el respectivo diámetro m e dio de las burbujas de CO a igualdad fie contenido de C. Las burbujas de— gas no pueden nacer expontáneamente en el seno del baño metálico - en reposo, ya que su diámetro Inicial es infinitamente pequeño y - en tales condiciones la sobre-presión en su interior alcanzaría — valores tales que C y 0 2 tornarían en solución al m e tal al estado atómico, se puede decir que las burbujas desaparecerían. Al contra rio, ellas podrían formarse solo dentro de pequeñas cavidades de - la solera. Esto es diferente cuando se emplea para la descarbura­ción un gas (Op puro d aire natural tí enriquecido).

Al aumentar A [C disminuye el diámetro de las cavidades a c — tivas, es decir,i las cavidades en las cuales se pueden formar y — crecer las burbujas de CO. Aumenta al mismo tiempo el número de -- estas cavidades activas y la velocidad de descarburación, en tal - caso la relación entre velocidad de descarburación y exceso de 0j>- no es más la supuesta n o r ^ c h e n c k , fruto de una simple aplicaciÓn- de la velocidad de reacción en fa 5 homogénea, pero entran en jue­go complejos t actores físicos difícilmente tratables cuantitativa­mente. Una fórmula representativa de la velocidad di descartara-- ción, podría ser la siguiente*

-dC/dt = K'xSx jClxAtp]S representa la superficie total de las burbujas de CO que se f o r­man en las cavidades activas de la solera y K s es una constante — función#de la temperatura, por lo tanto V puede aumentarse por una elevación de la temperatura que causa un aumento de K 1» mediante - un aumento de S (Su relación a variaciones en las condiciones de - la solera del horno), o' por un aumento de A [ 0 ] .

A[0] tiene un efecto por decir así'amplificador ya que — ■- origina con su aumento también un aumento de S’(llegando a ser efi caces también las cavidades^que antes eran inertes. Puede entonces suceder que a una duplicación de A [0] , corresponda un aumento de - la velocidad de descarburación de 2.5-3 veces o más. Tal tipo de - fórmula está en ¡mejor acuerdo con la ley de Arrhenius relativa a - las energías de activación (dependencia de la constante de la v e — locidad de una reacción solo de la temperatura y no de las concen­traciones de las sustancias reaccionantes).

El equilibrio metal escoria durante la descarburación. Aunque en el curso de la descarburación el acero esté generalmente sobresaturado de 02 respecto al valor de equilibrio C-02 para una- presión de CO de 1 atm (curva de Vacher-Hamilton), el contenido de 0p es siempre muy inferior al calculado en base a la actividad del FeO en la escoria.

En la f ig u r a 16 se re p o r ta n an e l diagrama C-O2 ju n to a - la cu rva de e q u i l ib r io de ¥acher-Ham ilton , numerosos da tos e xp e ri m enta les re s u lta n te s de a n á l is is qu ím icos de co ladas de h o r n o — - Siemens-Martín .

[C] x A [0] = m A P C 0

- >+8 -

Fig.ló-Rslación entra el contenido de^C y aquel da 02 en la fabrica-- ción del acero.•-Datos experimentales de horno - Si emens-Mart in.x- [0] calculado a partir de la - composición de las escorias.

Si se traza una curva media - a través de la banda A de dis persión de valores experimen­tales, se observa que tal cur va corresponde a valores apa­rentes de p coentre 1,5 y 8 - atm en óptimo acuerdo con el- cálculo de Sims. Tal banda de valores experimentales yace -toda abajo de la curva de ---equilibrio, pero los conteni­dos de 02 calculados a partir de la composición de la esco­ria mediante los datos dispo­nibles para la valoración da­la actividad del FeO son to­davía más elevados.Partiendo de tales principios se puede plantear el problema de la descarburación del ace­ro como aquel de un régimen -

estacionario: en tal caso es evidente que no se podra mas hablar - de equilibrio pero se deberá enfatizar factores dinámicos de nu — cleación y difusión.

Darken que ha subrayado el hecho que [0] asume normalmente - valores estacionarios de no equilibrio, considera que la elimina— ción del C va tratada como un típico problema de regimen estacio— nario con dos reducciones en las superficies límites entre fases - contiguas que determinan la velocidad global del proceso y el po — tencial químico del oxígeno «n las diversas fases,. Las dos redue— clones se verificarían una en la interfase metal-escoria donde el- oxígeno encontrarla obstáculo a su difusión en la superficie de me tal adyacente y la otra en la superficie de las burbüjas de CO®

Aunque por consiguiente el C presente no puede desarrollar-enteramente su poder desoxidante, disminuyendo el contenido de ---oxigeno hasta la curva de equilibrio, la reacción es sin embargo - todavía bastante veloz para impedir a la escoria aumentar al poten eial de 02 del baño hasta los valores de equilibrio con la activi­dad del FeO en la escoria, es esta la acción fundamental desarro­llada por el C en el curso de la afinación, pudiéndose así contro lar el contenido de 02 del acero esencialmente mediante el C que - con buen derecho puede considerarse el principal desoxi dante en — todo el curso de la elaboración.

El contenido de Fe en la escoria parece solo un factor un - - poco secundario de importancia no determinante.

La gran mayoría de los trabajos sobre la reacción de desear buración, son relativos a la fabricación de acero en horno Siemens Martin. Sin embargo, sa puede considerar que el horno eléctrico a- arco se preste mejor a tal estudio por consentir u n control mayor- de las o p e r a c i o n e s metalúrgicas y por la escasísima influencia de- la atmósfera del horno sobre las reacciones metal-escoria, en el -

Siemens/Martin al contrario, el problema se presenta notaolementa más complejo jior la importancia determinante de la atmósfera oxi­dante del laboratorio.

A parte de tales consideraciones, pocas reservas pueden h a­cerse acerca de la extensión de los resultados iel estudio de — - equilibrio metal-escoria de uno a otro tipo de h o m o , siendo sus­tancialmente idénticas las elaboraciones por lo menos en til parió do oxidante de la afinación. En relación al horno eléctrico de — arco ha sido posible correlacionar en modo satisfactorio la sompo sición da las escorias, a fin de determinar la actividad del FeO, con el contenido de C del metal en la hipótesis de régimen est a — cionario ilustrada por Darken.

En primer lugar se ha advertido que las cantidades de O2 " estequiom fcricamente necesarias para la descarburación de u n a —

colada, son insuficientes. Si se examina el caso de u n baño de — acero cubierto de escoria oxidante igual al 8% en peso respecto - al metal y conteniendo el 20% de FeO, se observa que la completa- reducción de todo el óxido de Fe en le escoria permite d e s o x i d a r■ solo el 0.27% C del metal que es todavía menos de aquel que gene­ralmente viene oxidado en la elaboración normal de muchas c o l a­das.

Después que se ha efectuado una adición de mineral, u n baño bien caliente inicia inmediatamente 1», ebullición. En un h o m o — eléctrico, tal ebullición s® atenúa fuertemente después de c é rca­l o mins. y asume una débil marcha regular que puade prolongarse - todavía por algún tiempo. En tales condiciones la descarburacion- se efectúa con gran lentitud, bajo una escoria ya homogeneizada y se alcanza una condición de equilibrio relativo con la escoria — (o* mejor un régimen estacionario).

Se considera que cuando el baño ha alcanzado tal estado de­débil ebullición bajo escoria bien formada, l o q u e se verifica — generalmente dentro de un cuarto de hora después de la última adi ción oxidante, se ha alcanzado un "equilibrio técnico" entre es — corla y metal» En tales condiciones de régimen podrá haber c o rre­lación entre si contenido ds C y la composición de la escoria, — mientras que el contenido de 0„ en el acero habrá alcanzado t am— bién un valor estable en relación al porcentaje de C y a las con­diciones del horno (exceso de Oo regular según Larsen), Además — tal contenido de ¿2 será completamente independiente de la h i s t o­ria de la colada anterior y en particular de la rapidez m e n o r o' - mayor con la cual ha sido conducida la oxidación, dependerá en — cambio principalmente de las condiciones del horno que regulan la nucleación de las burbujas de CO y estará entonces astrechamente- ligado a su presión de desarrolle»

En el caso del horno eléctrico de arco, se han podido esta­blecer las curvas .medias reportadas en la figura 17 para tres n i­veles de C en el acero. El valor medio de FeO en la escoria es — para un tenor de C dado, una función de la basicidad, entonces — Una vez fijado un cierto valor de la basicidad en relación a las- exigencias de la afinación, para cada contenido de C es completa­mente fija también la composición de las escorias,;, por lo menos - de las dispersiones (que pueden ser también notablas) alrededor - del valor medio.

El valor medio de FeO en la escoria es también función ere-

- b 9 -

cíente de la basicidad a — • igualdad de contenido de C 7 decrece con el crecimieni to del porcentaje de C. Tratando de determinar el- poder oxidante de tales — escorias de regimen esta— clonarlo, haciendo uso dé­los valores de la relación de repartición del FeO de- la figure 14-, se alcanzan- los resultados expuestos - en la tabla 6.

En la última columna - de la tabla, se ha repor— tado el valor del FeO sn - el acero en base a la c om­posición de la escoria, en ausencia de C. Según cuanto se ha expuesto anteriormen­te, esta es una medida del- potencial en la escoria.

. Se deduce de los valores —¡FeOJ calculados y reportados n la .tabla que. la variación del

5 0 -

Fig» 17-Marcha del FeO en la esco­ria en función de la basicidad, — para tres niveles medios de C.

detenor de FeO en la escoria al variar la ba s i c i d a d es tal que su — $etividad (que define al poder oxidante de la escoria)permanece —sensiblemente constante para un determinado contenido de C del ---acero. Es decir, también el potencial oxígeno en la escoria, está- en buena parte determinado por el contenido de C del metal y n o — depende de la composición d® la escoria y de su basicidad.

fti la tabla 7 se reportan en correspondencia de los tres n i­veles de C puestos en consideración: 1.- ' SI tenor de oxígeno del­acero an base al equilibrio C-02 para P C0= 1 atm,. 2.- El tenor de - oxigeno que alcanzaría el acero si se llegase a las condiciones de «quilibrlo con la escoria (lo que podría verificarse solo en ausen cía de C y^de otros desoxidantes). Esto no ®s más que el [FeO] m e­dio de la áltima columna de la tabla 6 expresado como [0] .

TABLA VI.

(FeO)16.3

IPeO] cale. ¡355

- 0 . 1 5

~ 0.30

3

b .52 .53.5

*+.52.53

VJ i - L

0 .3 1 00.3030.30 80.30 20.24-0 0.24-0 0,243 0.257 0.257 0.226 0.214-

8 : í

- 51 -TABLA. VII,

" IffJ 'para p CCfel at m .

^ . lQ| ... .

de equilibrio con el [C]

"...... 10]

de equilibrio con la escoria

p C0fitlD

ó. 16 Ó.Ó020 b .o éó ' 6.ÜJÓ9 ' T T ^T"0 .1 5 0.0021 0.014- 0.057 4-. 069*30 0.0021 0.008 0.04-9

3.- La presión de desarrollo del CO en la superficie metal-escoria calculada en base a la relación:

p CO = W 1 [0] / mSustituyendo en lugar de [0^ aquel calculado para las condiciones de equilibrio como se indico en el punto 2.

A tenores de C muy bajos, es probable que el factor limita­tivo de la^velocldad de descarburacion, sea sin más la posibilidad de formacion de Iss burbujas de CO, ya que tastbién c on ixceso de - Oo relativamente fuerte, la p m permanece baja,, e n a s t e caso el — contenido de 02 en el acero será controlado más por la actividad - del b0 «a la escoria que por el C presente. Las más pequeñas ca-- vifiades de la solera llegan a ser inactivas para los fines de f o r­macion de las burbujas de CO, disminuyendo asi el número total de­aquellas eficaces. mientras que la descarburación llaga a ser siem pre mas lenta y difícil y el contenido de Oo en el acero sube r i s­pidamente.

A contenidos de C más elevados, la p™-, alcanza valore® ba s­tíante altos también con an pequeño exceso de O2, en este caso , a u­menta el numero de cavidades eficaces de la solera llegando a ser- aetivas también las más pequeñas. Es por tanto fácil obtener en — estas condiciones una ebullición vivaz y una rápida descgrburación. cambien con u n pequeño exceso de O o * Por consiguiente para lo s a i — veles de carbono mas altos, el contenido de O o en el rs a ta l, será - controlado predominantemente por el C y sobre 1® velocidad de des- carburación, es probable que influya también la velocidad de d i f u ­sión ¡leí Oo de la escoria al acero y las condiciones da régimen — térmico del horno.

0,10 o£0 010 0^0 030 040 0-70CtirbonO ñ/o

Fig. 1 8 - a ) [FeO] de equilibrio en el Fe puro calculado an base a - la actividad del FeO en la esco­rie en función del C del metal,b) Equilibrio C-02 , x - Valores medios para el horno

eléctrico de arco»- Valores para coladas indivi­

duales de horno Siemens-Mar tin.

Fig. 19- Producto c a r b o n o - oxigeno en función del con­tenido de carbonoia) Al equilibrio entre C y- 02„ B) En base al exceso - de 0 2 regular en las condi­ciones prácticas d e la afi­nación* C) Calculado en ba se a la actividad del FeO - en la escoria.

En la figura 18, se reportan en función del C, el valor me­dio de FeO, calculado para el Fe puro en equilibrio'con la esco— ria, para la escoria de "equilibrio técnico" «¡n correspondencia a- los tres niveles de C puestos en consideración, se reportan también los valore» análogos calculados siempre en base a la composición - de la escoria, para una serie de coladas de horno Siemens-Martin. Todos estos valores, se disponen a lo largo de una curva sensible­mente paralela pero toda desalojada hacia la parte superior respec to a la curva casi hiperbólica del aquilibrio C-02 .

En la figura 19, se reporta finalmente siempre en función — del contenido de C, el producto [C] x [0] . La recta A representa - tal producto en correspondencia al equilibrio entre C y 02 para— - una presión del CO de 1 atm. La recta B corresponde a la ecuScion- tCj.tO] = 0.0028 + 0.011 [C\ . que representa segón Chipman y —

Fetters en base a datos de análisis de 517 coladas de horno Siemens Martin la relación media entre C y 0 2 presentes en el acero duran­te la afinación. La recta C ha sido trazada en base a datos de las tablas 6 y 7 y representa las condiciones de equilibrio con la es­coria.

Se ve también de los datos experimentales resumidos en esta- última figura que, el contenido de 02 rea l s asume valores interme­dios entre aquellos de equilibrio con el C para una p c q = 1 atm y- aquellos de equilibrio con la escoria. Mientras la escoria tiende- a elevar en correspondencia a cada nivel de C el potencial del 0 2- hasta la recta Cj el carbono tiende a disminuirlo hasta aquel A. -

SI 02 en realidad se sstabilizará sobre valores dados por la rec ta B cuya posición sin embargo puede variar un poco de h o m o a — ' h o m o y también para el mismo horno en el tiempo; los valores p a­ra las coladas individuales, presentan a su vez notables disper— siones alrededor de las rectas representantes de la marcha media.

La descarburación de los aceros al cromo.

los recientes y verdaderamente notables progresos en la producciónde los aceros inoxidables al Cr y la posibilidad de refundir ----fuertes cantidades de chatarra y recuperaciones conteniendo Cr, se ha derivado de un simple conocimiento científico, es decir que la- oxidación del Cr en solución en el acero líquido se efectúa con u n desarrollo de calor mucho mayor que aquel que se tiene en la oxi— dación de un equivalente cuantitativo de carbono. Basándose en tal hacho, A. Feild desarrolló el sistema de ilaboración, en el cual -el C as oxidado antes del Cr a temperaturas elevadas, con el em---pleo de oxígeno gaseoso.

* En la producción de aceros al Cr de bajo contenido de C, os necesario frecuentemente descarburar durante la afinación* la e li­minación del C en presencia de Cr es siempre difícil y limitada — por la simultánea oxidación del Cr presente.

En la práctica lo que más^interesa saber es dentro de qué — límites va contenida la oxidación p e í C sin una oxidación del Cr - presente más allá de límites admisibles. Hilty determinó las can— tidades de Cr y C presentes en el acero después de insuflar ©2, ba jo escorias saturadas de óxidos de Cr, a(diversas temperaturas. ~

En tales experiencias ha observado que la. relación C r/C - permanece aproximadamente constante y que el logaritmo de tal cons tante varía linealmente con el inverso de la tempajatura absoluta-en todo el intervalo de temperatura por el puesto en exámen ------(1710-l825^C). El pensó por lo tanto, di j o d e r expresar el equili brío de descarburación mediante la ecuación* * “

C r 0 ( s ) * fc l = [Cr] + c o ( g )La constante de equilibrio relativo est

ki= m mpara una presión de CO de 1 atm.

Mediante el conocimiento de tal constante de equilibrio,se pueden preveer las concentraciones da Cr y ae C compatibles a las* diversas temperaturas. La constante es segón Hilty*

log K x =-,15200/T + 9.^6 El equilibrio de descarburacion basado en la ecuación anterior^ -- prescinde de las variaciones de los coeficientes de actividad ael- carbono y del cromo presentes en el acero liquido, a pesar de la - conocida fuerte influencia del cromo sobre la actividad del carbo­no. Se supone además que el óxido de cromo estable a la temperatu- ra de afinación sea CrO. En realidad paree necesario admitir en - base a los datos experimentales hasta hoy disponibles, que el ó xi­do de cromo más estable a tales temperaturas es CrjjOg. Por tanto - la reacción de descarburación, más aorrecta esi

Cr203 (s) + 3 fCj = 2 [CrJ + 3 C0(g ) ... (2)

La constante de equilibrio relativo es para pcn= 1 a tm t K2=a|./aJ= (fCp [Cr] )2 / ( f coi c p 3

- 53 -

Los resultados experimentales de Hilty, pueden explicarse a- síí El coeficiente de actividad del carbono, es disminuido por la

presencia del cromo, de modo tal que la relación [Cr] / ¡C], p e rma­nece casi constante. Esto es sostenido por Dennis y Richardson, en base a los resultados de su estudio sobre la actividad del carbono en presencia de cromo.

El equilibrio Cr-C en presencia de esco rias saturadas de CrO según Hilty, es - representado en la figura 20 por las — isotermas punteadas, mientras que en la misma figura, las lineas continuas, r e­presentan las isotermas de equilibrio - según Dennis y Richardson en base a la- ecuación (2). Se ¥* que a las temperatu ras más elevadas ( que son aquellas que se encuentran en la práctica de fabri— cación de los aceros al cromo haciendo- uso de 0 2 de alta pureza) las isotermas de Hilty, se desvian poco de las, otras.

Es necesario también tener presen­te que, si el metal fundido contiene — menos ael 5% Cr, el producto de oxida— ción estable que se forma «s la cromita* FeO.Cr20o. No se pueden por tanto exten der hasta tales tenores de cromo, las - consideraciones precedentes. En basa at­las curvas de la figura 20, se puede — establecer para una temperatura dada, - nasta que contenido mínimo de carbono - se puede descender en presencia d un-~

determinado porcentaje de cromo, sin tenerse formación de oxiáós - de cromo libres en la escoria. Se ve de la marcha de las isotermas de equilibrio el interés fundamental de trabajar a las ipás altas - temperaturas compatibles con las exigencias de la conservación del revestimiento refractario del horno, para obtener un buen rendlmien to del cromo. Es además posible establecer el porcentaje máximo — " admisible de cromo en la carga en función de la temperatura que se prevee de alcanzar en afinación y del contenido de carbono al cual se dabe descender. Cuanto más bajo sea el carbono, tanto menor se­ra la cantidad de cromo que, ya sea c o n la chatarra, s' como f e r r o - liga de elevado contenido de carbono, puede venir en la carga.La diferencia de aromo, deberá agregarse dürante el periodo reduc­tor en forma de ferroaieación de adecuado contenido de carbono.

En u n estudio termodinámico sobre el equilibrio Cr-0 ®n el- hierro líquido, Turkdogan determinó la energía libre de formación- del oxido de cromo a partir de los elementos en solución en el — hierro r la constante de equilibrio de la reacción siguiente*

“ 3 LO] = Cr2 0j (sJ ... (3); log K3 = 36980/í -15.5

Tomando como base tal equilibrio, determiné la constante de equi— librio de la reacción de descarburación (2)*

log K2=-33620/T +21.9 Observando que log Kj S log K2 /2 y teniendo en cuenta las v a r i a d o

- 51+ _

Fig.20.-Porcentajes de C en ligas ferro-cromo en e quilibrio con Cr20^ libre a diferentes tempeíaturas Las lineas punteadas re— presentan eí equilibrio - según Hilty (CrO libre en la escoria).

k 3=2

/ aCr

+a3a0

a disponerse paralelamente a las rectas a relación d e basicidad - constante. Es decir, el coeficiente de actividad del MnO, resulta ser esencialmente una función de la basicidad de la escoria o' de- su contenido en componentes ácidos. El alcanza un máximo para l a - relación molar bases/ácidos = 2 .3 y tiende a disminuir para rela­ciones superiores o inferiores a esta.

Tal marcha presenta algunas analogías con el comportamiento-

FeO qus sin embargo alcanza su máximo para una relación b a­

ses/ácidos = 2 y por tanto un^poco inferior. Eso es consecuencia- del comportamiento químico analogo de los dos metales Fe y Mh y — demuestra la naturaleza más básica del MnO respecto a aquel ferro so. “, Teniendo en cuenta tal dependencia del f ^ g del contenido de ácidos de la escoria, del hecho que en las escorias normales de - acería el contenido de FeO varía en límites más bien restringidos (raramente superiores a l 3 0 ^ )y del hecho que a la s bajas concen— traclonas de MnO (las que generalmente se tienen en la fabrica­ción fiel acero), la influencia del FeO sobre la actividad del ---MnO llega a ser muy pequeña, se puede suponer con buena aproxima­ción que el f d e p e n d e solo del contenido de ácidos de la e sco­ria.

Ha sido por consiguiente posible representar el ---

como función del equivalente ©n Si02 de los componentes ácidos de la escoria (figura 2 3 ).

Tal equivalente e s calculado con la expresión»

Xa=Si02+0.63Is2®5+ ®* ® ^Í2®3 *n base a la hipótesis de la -te o r ía iónica de las escorias, según la cual cada mol de Si02 ---

consume dos iones oxígeno, mientras que cada mol de P20^y de Al. O •consuman tres en la formación de los respectivos aniones. De eso-" resulta que el 1 % de P20j es equivalente a 0 . 6 3 ^ y el 1 % de A I 0O3a 0.9 0 , de Si02í II diagrama de la figura 2 3, puede emplearse útil mente para el calculo de la actividad ílel MnO en las escorias prác ticas de^horno básico y del contenido de Mn residual en el metal - en función de la composición ds las escorias.

Determinado el fu^p mediante los datos de la figura 23, el - contenido de Mn del metal al equilibrio, está dado por la relación

jsaj = fjjjjQ ' too/ KMn aFeO = f ítoO NMnü/ K Mn f Fe0 NFeO La repartición metal escoria del ifa.

La repartición metal escoria del Mn se expresa mediante la ecua­ción:

[Ma] /Njfao = fMnO/ KMn f FeO % e 0

Los factores que influyen sobre tal relación de repartición, s on los siguientes»1.- La temperatura determina con su aumento una disminución de la- constante de equilibrio y mejora por consiguiente la relación de - repartición en el sentido de causar pasaje de Mn de la escoria al­mo tal.

2.” La relación ÍMnO/fFeO resulta lineal y creciente con la r«la-- ción de basicidad en todo el intervalo de composición de las esco­rias de horno básico. Por tanto, por cuanto se refiere a la influsis cia de los coeficientes de los dos óxidos, al crecer la basicidad,-

- 59 -

60aumenta la relación [Mn] / Nvj_0 ( ver figura 2^), por conducir dicho aumento a la formación de SiOo.CaO aa expensas del Si0 2del silicato

de Mn, por lo cual se libera MnO.3.- Al crecer la relación de basicidad,

!80140140

1201X0

0800.66

X\

VV

NN

20

a igualdad de cualquier — otra condición y en parti­cular a igualdad de C del- metal. aumenta K f « o * Tal - aumento es de aminente im­portancia para los fines - de la repartición del Mn y determina una disminución- de^ la relación de reparti­ción,, En realidad la acti­vidad del FeO en la esco— ria es la verdadera varia­ble que influye sobre la - repartición del Mn; tal — actividad mide como ya se- ha visto, el poder oxidan­te de las escorias y es — escenclalmente una función del tenor de C del metal,- como tal no puede venir — controlada a placer por el operador, el cual tiene a- su disposición solo la po­sibilidad de actuar sóbre­la basicidad de la escoria. Entonces es necesario mis- bien decir que la x'elaeión de repartición [M¿] / Njfoo- alcanza su valor máximo en correspondencia al máximo-

de fv^Q que corresponde a un equivalente en sílice de los componentes ácidos de la escoria de cerca 26# (figura 2 3).

En la tabla siguiente, se reporta en función de los equivalentes I a, para cuatro diversos niveles de ap«o Y para una temperatura de 1600°C, el valor de [Mn] / *”

Tabla VIII

Fig. 2 b.- Relación entre los coefi­cientes de actividad del MnO y del- FeO en las escorias básicas de ace­ría. en función del equivalente en~ sílice de los componentes ácidos d® la escoria.

Relación de repartición 1600 C.

metal escoria del Mn, LMn] / líMno a

I a 15 20 2? 30 __

aFeO 1MnO 3 3.1 ^.1

Ó.2Ó0.2?0.30

3.93.2

í3*3

5.7b .7

6*6

a............ 2.8 ..... 2*9___ b .\ 3 .8

Para establecer un balance del Mn contenido en .a carga metálica,- es necesario conocer además de la relación de repartición, l a re — laclón entre «1 peso de la escoria y el peso del metal. Tal re ía--

ción influye notablemente sobre los valores de los porcentajes de Mn residual. En «1 caso que sean previstas escorificaciones, es - necesario tomar en cuenta también las cantidades de Mn-sacado en­cada escorificación.La relación que liga si MhO en la escoria con el Mn del metal p a­ra una cierta relación peso metal/peso de la escoria, es la si----guiente:

(MnO*=71 (Mng - [Mn] ) P m / 55 P e

Mnc es el Mn porcentual contenido en la carga metálica. Mn el Mn residual an el acero, Pm y Pe respectivamente las cantidades de- acero y escoria, 71 7 55 el peso molecular del óxido y aquel ató­mico del Mn metálico.

En la figura 25 se ha reportado el Mn residual en el aceroy el porcentaje de MnO ®n la escoria liara cuatro relaciones Pji/Ps 7 para dos d i f e r e n t e s ^ o r c e n t a j « s ae Mn en- la carga. El cálculo ha sido efectúado en,base a la ecuación anterior y”suponiendo que sea m e d i amente s

( M n O K F e O ) , [Mn] = 2.1 para una relación de basicidad de la escoria Ca0/Si02 = 3 “3*5 Los porcentajes de Mn en la escoria- y en el metal, son expresados en fun ción de (FeO),habiendo relación en— tre el contenido de Fe en la ascoria y el C en el metal para una cierta— basicidad, se pueden reportar direc­tamente los dos porcentajes de Mn en función del tenor de C del acero.

Se trata de cálculos m u y aproxlma- tivos, que sin embargo da n una idea- de la importancia relativa de los — diversos factores sobre la reparti­ción del Mn. En el curso de la des— cart-uración, se constata una disminu ción contemporánea del Ma residual - que puede calcularse y prevenirse — en base a lo antes expuesto. Para un cierto astandard de trabajo, manteni do suficientemente estable y en con­

trol, suponiendo constancia de tipo de carga, de la basicidad de- la escoria y su cantidad, del contenido de C al final del periodo oxidante de la afinación'(y con tal de que éste no sea excesiva— mente bajo y sea como fuere nunca inferior al 0.10$), es posible- obtener contenidos de Mn residuales notablemente constantes.

Tal resultado se puede más bien emplear como medio óptimo para juzgar si lo standard de elaboración de una determinada acería, es suficientemente estable y si los varios factores que influencian - las operaciones ’netalúrgicas, están en control estadístico o no. Eventuales anomalías, pueden encontrarse fácilmente mediante una - carta de control del contenido de Mn residual; en condiciones p a r­ticulares, este método de control indirecto de las operaciones m e­talúrgicas puede ser verdaderamente valioso y permitir saber con—

- 61 -

Fig. 25.- Mn residual ssn el metal y contenido de Mh0 - en la escoria para cuatro- relaciones peso escoria/pe so metal y para un conte**- nido de en la carga me­tálica de 0 .5 0 a 0.80$.

rapidez y sensibilidad, si en una d más fases del ciclo de trabajo, se ha n manifestado perturbaciones.

Los procesos de desfosforación y desulfuración.La desfosforación y la actividad^del anhídrido fosfórico en las^es- corias básicas.- La desfosforación del acero durante la afinación,- se puede fectuar fácilmente con escorias básicas, siendo la repar­tición del P entre escoria y metal influenciada por la temperatura.

La reacción entre oxigeno y fósforo en solución en el acero- liquido con formación de pentóxido de^P, puede representarse en su- forma más sencilla mediante la ecuación

5 [OJ + 2 [P] = P20 ^ ( 1 )El P 2O5 que se forma a continuación de tal reacción, pasa en solu­

ción a la escoria, dicho pasaje, ha sido frecuentemente descrito — mediante la formación de compuestos del P2O5 , como fosfato tricál— cico y tetra-calcl©. Todas estas formas de representación, son más- o menos arbitrarias, no pudiéndose obviamente conocer en que m e d i­da existan tales aotapuestos en las escorias líquidas a la tempera­tura de fabricación del acero, como consecuencia de ello, ninguno- de los muchos esquemas sugeridos para al estudio de las reacciones de desfosforación del acero, es de validez general sin restriccio­nes. mientras que ellos, dan resultados satisfactorios solo si se- aplican en su limitado campo de validez. Esto se verifica a causa- del hecho que, empleando tales métodos se introducen inevitable'— mente magnitudes hipotéticas como "óxidos libres", exceso de CaO— y de bases etc..

Chipman y Winkler, estudiaron en laboratorio, la reparti­ción del P entre escorias sintéticas y metal, para expresar la ---constante de repartición, supuesta la formación de fosfato tricál- cico, debieron valorar la cantidad de CaO libre en la escoria, es­decir, ful necesario hipotetizar la disociación del silicato bicál cico y calcula.’ la constante de disociación relativa a la tempera^ tura de fabricación del acero. Este método de estudio tiene como - se puede ver notables puntos ds contacto con el establecimiento de los equilibrios metal-escoria de Schenck.

La teoría iónica de las escorias, describe^muy sencillamen­te el pasaje a la escoria del P2O5 con la formación del ión respec tivos

P2°5 (1) + 3 (0») = 2 (POf* *)

Pero también esta teoría no escapaba las dificultades enunciadas,a causa de la arbitrariedad de los cálculos relativos a la determina ción de la concentración de los iones oxígeno libres. “

Lo correcto sería expresar el equilibrio metal escoria d®l P mediante la actividad del ?2°5 ®n escoria. La constante de equi librio, podría escribirse asi» _

*P = a p ^ / [0] [P]

Naturalmente el problema en tal casi llega a ser aquel de la d e­terminación y expresión de tales actividades en las "ascorias bás i­cas, mientras que la actividad del 02 y del P en el acero se sustituyen con aproximación admisible, mediante los respectivos porc e n­tajes en peso.

ün estudio sobre la actividad del P en el Fe líquido, ha —

- 6 2 ;

- 63 -sido efectuado por Urbain, hasta elevados contenidos de P,Fisher y v o m Ende, han efectuado experiencias de equilibrio sobre la desfosforación en crisol de cal, en base a tal estudio, creye­ron poder expresar la desfosforación mediante escorias de fosfato de calcio con la relación

K'=l / Jo|5 [P] 2

Tal resultado, no as sin embargo extensible a los sistemas dé esco rias más complejas ya que en aquellas condiciones experimentales,- la actividad de la cal y del fosfato era^unitarla (escorias satura das de estos compuestos) lo que en la práctica de fabricación n o - ocurre. la constante Kp ha sido determinada mediante el cálculo — termodinámico, en base a datos experimentales hoy disponibles, su- expresicn en función de la temperatura es:

log Kp = 3 6 850/T - 29.97 Los valores de Kp deducidos de tal ecuación son muy pequeños., del- orden de 10~10# Ya que el producto iqj 5 tp] es pequeño también - (d®l orden de 10- 1 0 )} se ve enseguida que para que la desfosfora— ción pueda proceder en las condiciones normales de afinación, la - actividad del rj&s en las escorias, debe ser extremadamente Sajar­es decir del oraen de 10”20 fracciones molares; ello ocurre p r á c­ticamente en las escorias de elevada basicidad, donde el exceso de iones básicos da gran estabilidad a los iones fosfato que se f o r — man, por lo contrario, la sílice que da lugar a la formación en la escoria del ión SiO^"', tiende a disminuir la actividad de los ca­

tiones y a elevar correspondientemente, la actividad del ión P0f¿'.

Pearson y Turkdogan, han buscado de medir y expresar la acti­vidad del P2°5 en las escorias de aceria en las condiciones prácti

cas de la afinación en solera básica, dicha actividad, puede expro sarse como producto de un coeficiente da actividad por la fraccióS molar presente:

ap205 = fP 205 NP 2G5

Una determinación del coeficiente de actividad de validez^general, no ha resultado fácil, sobre el influye toda la composición de la-escoria y la temperatura, puede calcularse una vez conocida la ---constante Kp en función de la temperatura, con la expresión si---guíente: * 0

f p 2 0 5 = K p [0] [p]2 /

\quellos autores para poder expresar el coeficiente de actividad - en función de la composición de la escoria y da la temperatura, —han recurrido a un método empírico por tentativas sugerido por ---Flood y Grjotheim, la expresión serlas

log fP o = - 1.12 I AiNi + b 2 5

Las cantidades Ai son los números enteros, las Ni las fracciones - molares de los diversos componentes de las escorias, la constante- b una función de la temperatura. En base a los datos experimenta­les por ellos examinados, la expresión de I AiNi es:

I AiNi = 22 NCa0 + l?NMg0 + 13 Nm o + 12 NFe0 - 2

El término relativo a la Si02 , resulta negativo, ya que este compo

- ó r ­nente determina un aumento de .ta actividad del P2O5 a causa de - su naturaleza acida. Los valores experimentales de log fp si -

se recurre a esta representación, se disponen a lo largo de las - isotermas rectilíneas como muestra la figura 26. La constante b - puede representarse por la ecuación

b = -*+2000/T + 23.58 A igualdad de actividad del P20sí ®n 1® escoria, la desfosforación

es más fácil cuando más oxidantes son las condiciones que se tie- nen. ,

La relación / [P] varía con la quinta potencia de la-

actividad del FeO en la escoria o del contenido de oxigeno del — acero.También la influencia de la temperatura puede ser prevista median te la expresión log Kp.

A un aumento de temperatura de 100°C, pasando de 1550°C a 1650°C, corresponde una - disminución de Kp de _ 0.89x 1 0 -1 0 a 0.12x 10 , esdecir, se verifica u n empeo ramiento en las condicione' de la desfosforación a igual dad de cualquier otra condi­ción, de cerca 7 ve.ces. Es— necesario, tener también pre sente que las variaciones dela temperatura tienen in----fluencia sobre la actividad-

¿f.¿ x

-qd-16o

-17

\

° ® *1

<■1550 i I0°C • 1585 ± |0°G *1635 ± iO ° G

s v »

*

O0 «

• •' * '

hO0°

(0

í t * * •

«0 *

v %

del P2O5 , un aumento de tem- peratfírá, causa u n aumento— del coeficiente de activi— dad, como se ve de la figura 2 6 j & igualdad de composi-— cion de la escoria; eso con­duce a un empeoramiento p o s­terior de la marcha de la — desfosforación.

De todo eso se deduce - que, la rapartlción metal — escoria del P es un equili— brio notablemente dependien­te de la temperatura y que -

la desfosforacion ocurre mucho más fácilmente a temperaturas r ela­tivamente bajas.

La repartición del azufre.El S es soluble en^el F e líquido esencialmente como FeS; en el - proceso de afinación en el horno básico, se reparte sntre las dos- fases metal y escoria, pasando en parte a la escoria como CaS y - MnS, tal repartición del S, se puede expresar en la forma global - siguientes

[S] = (S)

Fig. 26.- Efecto de la composi---cion de la escoria y de la tempe­ratura sobre el coeficiente de —actividad del P2O 5 en las esco---rias básicas (Según Pearson y Turk dogan).

y está caracterizada por una relación (S)/ ¡S] a su v ez función - de la temperatura y de la composición de las 3os fases en equili— brio. Las reacciones del S que generalmente se toman en considera­ción en el estudio de este equilibrio, son las siguientes:

[FeS] + (CaO) = (CaS) + (FeO)[FeS] + [Mn] = (MnS) + Fe

Ademas que como CaS y MnS, el S puede estar presente en la esco— ria, bajo forma de otros sulfuros (FeS,MgS,AI2S3 , etc.). De eso y-

del hecho que no es posible analizar las escorias por sulfuros in­dividuales , sino solo conocer el contenido total» deriva la impo— sibilidad de calcular las constantes de equilibrio para las re c — clones individuales; por tapto el equilibrio de repartición del — S entre escoria y metal, viene generalmente descrito mediante la - relación global (S)/ gj.

Algunos investigadores han correlacionado tal relación con la composicion de las escorias y del metal, basándose en teorías por- algunos da ellos adoptadas: así Schenck considera que ella puede - representarse por la expresión siguiente:

(S)/ [S] = (CaO)/(FeO)K^ + [Mn] / K 2 K1 y son dos constantes dependientes de la temperatura (Ki de­pende también del contenido de sílica en la escoria), (CaO) y (FeO) "libres".

El segundo término de la ecuación (que tiene cuenta de la d e­sulfuración metíante Mn), tiena importancia menor que el primero - especialmente durante la afinación en condiciones oxidantes, dado- el limitado contenido de Mn residual.

Chipman y Grant han demostrado la posibilidad de ligar la - repartición c 1 S con el exceso de bases presentes en la escoria®- E1 calculo del exceso de bases, venía efectuado an la forma siguien te: Los oxidos C a Oy MnO, MgO, se consideraron equivalentes entre si sobre la base de una mol por una mol. Se estimaban necesarias— laí siguientes relaciones molares para la obtención de escorias — neutras * 2 moles de bases por una m ol de A 1 20^ , dos de bases po r­uña de SiOpj de oasas por una mol de P20^; una de bases* por una da Fe203. Cuando las bases^presentes no eran suficientes (escorias con exceso de componentes ácidos), el Feote venía considerado — neutro y se le sumaba al FeO. Lai bases residuales I d loa óxidos-ácidos en el caso que estos estuvieran presentes en exceso) des---pués de haber satisfecho todas estas combinaciones, venían sumadas y consideradas "exceso de bases presentes en la escoria" ( 0 r es— pectivamente de ácidos) expresándolos en número de moles por 100 g de escoria. a

De los datos experimentales y de la correlación asi estable cida entre exceso de liases y relación da repartición del S, se de­duce la perfecta sustitulbllidad de los óxidos básicos en m e d i d a - de una mol por una^mol como se supuso inicialmente.

La'teoría iónica de las escorias, ha sido aplicada a las — clonas que regulan le repartición del S por parte d« Samarin.-

Schwarzmann y Temkin, Speight y Herasymenko, Turkdogan; todos es­tos Investigadores, se han basado en datos experimentales de Chip­man y colaboradores. Según la teoría iónica, la ecuación global — que describe el proceso de repartición metaí-sscoria del S es la — siguiente:

(0") + [S] = [0] + (S")

- 65 -

Tal ecuación es la total de las dos siguientes ecuaciones parcia­les de reacción iónica:

S + 2 electrones = (SH )(O11) - 2 electrones = [0]

la constante de equilibrio es:Ks = [S] (0») / [0] (£")

Herasymenko y Speight, h an determinado el valor de la constante - K g en basa a los datos experimentales de Chipman, Grant y Winkler; han establecido que,dentro da los límites de los errores experi-— mentales la relación Ks es independiente de la composición de las-escorias y en particular de su contenido de iones (0"),(Si0j£")# —

(Ga+ + ). Según la teoría iónica, la basicidad de la escoria es me — dida por el contenido de aniones oxígeno libres, por tanto la cons tante de equilibrio S-O2 , es independiente de la basicidad iónica- de la escoria, bajo tal consideración, puede ser tomado en cuenta- como un equilibrio que obedece en modo ideal a la ley de las m a — - sas.

El valor de la constante Kg a 1600 C es según Herasymenko- y Speight cerca do 7 0 £ tiende a decrecer al aumentar la temperatu ra, mientras la relación de desulfuración (S")/ Js] , a igualdad - ds cualquier otra condición, aumenta»

Turkdogan basándose «n lo establecido por Herasymenko y ---Speight, ha calculado la relación (Ng) [0] / (Sj para diversas tem peraturas y composiciones de escorias. Tal relación viene denomi­nada "poder desulfurante de la escoria" y es una función de la a c­tividad del ión oxígeno es decir, ie la basicidad de la escoria,— para una determinada temperatura. Usando las notaciones de Herasy­menko se tienes

(S") [O] / [S] = (0*')/KsSienáo a su vez la actividad del ión oxígeno una función del conte nido de ácidos, el poder desulfurante ^uede expresarse mediante -r tal contenido. Al decrecer los óxidos ácidos, aumenta la actividad del ión oxígeno o el poder desulfurante de la escoria. Turkdogan - ha considerado por tanto conveniente expresar el poder desulfuran­te de las escorias como una función del inverso de sus componentes ácidos t

(NS ) 10]/ |S] = f ( X )= 1 /(NS102 + 1 . 5 Bp20? + 1 . 5 NA L 2 0 3 )

La función X determinada por Turkdogan en base a los valores expe­rimentales de Chipman, es la siguiente:

log f ( A ) =- 3380/T - 2.68¿X+0.íf +0.11 y es valida para valores de A hasta casi 20, cubriéndose así casi todo el intervalo de composiciones de las escorias prácticas de — acería.

Chipman y colaboradores han resumido los resultados de su es­tudio sobre la desulfuración en el diagrama de la figura 27.

Tal diagrama es de empleo mucho mas simple que la función ---precedente de Turkdogan, da la relación de desulfuración (S ) [C^J

en relación al porcentaje molar de sílice en las escorias, — para una temperatura aproximada de 1600°C. Es aplicable con buena aproximación a las escorias básicas de acería, cuando la sílice en la escoria es el constituyente ácido más inportante. Disponiendo-

- 6ó -

del análisis completo de las escorias, es posible tener cuenta-también del P2O5 y del AI2O3 , trans— formándolo en los respectivos equiva­lentes en sílice.

Para una determinada composición de escorias*, la relación de repartí— ción (S)/ [Sj , depende después esen­cialmente de las condiciones de deso­xidación. Por ej. para una escoria — de elevada basicidad con Si02= 12, se- tiene:

(S) [0] / [S] = 0 . ?Al disminuir Q5J de 0.05$ al 0.01# — (des-oxidando por ej. con Si y Mn), — la relación de repartición del S, se- quintuplica pasando de 10 a 50. Natu­ralmente en la práctica de fabrica­ción, valores de la repartición del S Elevados como esta último, son difí­cilmente alcanzables. es extremadamen te difícil mantener también en el hor no eléctrico de arco, condiciones re-

Fig. 27®-Poder desulfurante ductoras extremas, por el largo tiem- de las^escorias básicas en- po necesario para alcanzar el equili- elación al porcentaje mo — brio metal escoria, haciendo falta en

lar de sílice, para una tem tales condiciones toda acción natural peratura de cerca de 1600°ü. de mezcla (baño metálico muerto).

Ejemplo d® cálculo.- Se tiene una escoria básica oxidante de la — coaposición centesimal siguiente: CaO 50, MgO 6 , MnO 4, FeO 20, — S ÍO2 1^, P2°5 1» AI2O3 lf. Desarrollando é l cálculo de la com—posición iónica en base a la hipótesis de Herasymenko, se obtienes Nun ro total de iones igual a 2,^6 , fracciones de ion»5 oxigeno — (0")=0.31. El poder desulfurante de la escoria será, tomando para- % su valor a 1600°Cs

(S") [0]/ [S] = (0")/Ks= 0 . 3 1 / 7 0 = O.OOMf

Para,calcular el poder desulfurante de la misma escoria mediante - la formula de Turkdogan, es necesario .expresar la composicion de - la escoria en rúmero le Boles. S e encusntrat

NSi02 ■ 0 .1 k 2 ; NPs¡0? = O.OCk ; NAI2O3 =°*02!+

Será por consiguienteA=1/(NS102 +1.5 Np20 +1.5 N^Oj) =5.9

log f (A) = (-3380/1873)-2.68/5.9+0 . b )+0 . 11 =-2.12 El poder desulfurante de la escoria serát

( % ) [0] / [S] = f ( A ) = 0.0076 Paija comparar tal valor con aquel determinado mediante la hipótesis iónica, es necesario^sustituir la fracción molar del S en la esco­

ria Ng, con la fracción iónica ’S" ). El número total de iones en la escoria es 2,1+6, mientras que el numero total de moles es 1.65. Se­rá entonces*

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(S»)/(NS )= 1 . 6 5 / 2 A 6

Sustituyendo* (S») [0]/ [S] = 1.6? (Ns ) [0]/ 2 A 6 [$=1.65x0.0076/2.»f6= 0.0051

Tal valor es de compararse con aquel de O.OOM+ encontrado anterior­mente desarrollando el cálculo en base a la teoría iónica. Calculan do finalmente el equivalente en sílice de los componentes ácidos -- del modo siguiente»

= »Si02 + 2Np20? + NAl2()3

se obtiene E a s O . ^ 1*; usando tal valor de abcisa en el diagrama de - la figura 27, se tiene

(S) LO] / LS], = 0.37 Siendo igual a 32 el peso atomico del S se obtiene:

< % ) = (S )/32 INi *(S) / 3 2x1.65 =(S)/53

(K53 ip] / [S]= (S) |Q] / 53 |S1 = 0.37/0.53 = 0.007 V alor en óptima concordancia con el de 0.0076 obtenido mediante el cálculo de Turkdogan» Se concluye que, por lo menos en su tramo -central que es en fin aquel de las escorias básicas usuales de --

acería, el diagrama de Chipman da los valores del poder desulfuran­te de las escorias sensiblemente coincidentes con aquellos obteni­dos con los métodos más complicados y que requieren largos cálculos, de Turkdogan y de Herasymenko y Speight.

Representación en diagrama ternario de las escorias del equilibrio de repartición del azufre.

Examinando la actividad del F e O en la escoria, se ha visto que — las escorias de acería, pueden estudiarse mediante el emplee del— diagrama pseudoternario (CaO+MnO M g O ) - ( S i 0 2 + P 2O5+Al2G3 )-’(Fe0).El ®mpleo de tal diagrama en el cual se nao» uso de los porcenta— jes molares para los diversos componentes, presupone la equivalen­cia molar de los óxidos ácidos y de aquellos básicos.

- 68 -

Fig. 28»-Relación de repartición d e l Fig. 2 9 - Relación de r eparti-S en función de la basicidad molar- cion del S, en función de -

para diversos contenidos molares de 1® basicidad molar, para di*— (FeO), válido en un intervalo de — versos contenidos de (FeO)(*n temperatura alrededor de 1600®C( ®n base al comportamiento d# hor base a pruebas de laboratorio). nos Siemens Martin operando -

industrialmente).

A continuación de las experiencias de Grant y Chipman, surge la - idea de usar un diagrama de este tipo para estudiar la repartición metal-escoria del S . Mientras que la actividad del FeO en las es­corias ha sido descrita trazando curvas de isoactividad sobre el — diagrama pseudoternario, análogamente deberá ser posible trazar — allí curvas de relación (S)/ [S] = constante. Tales curvas de igual relación de repartición del S. representarán el comportamiento de - las escorias en lo que se refiere" a su poder desulfurante, al v a­riar la composición.

TJn diagrama de- este tipo es válido para una cierta temperatu­ra ( p.ej» para 1600°C ) por otro lado, los pocos datos dlsponi---bles indican un efecto de temperatura despreciable sobre la repar— tición del S.

De una memoria de Bishop, Chipman, Grant y Lander sobre los — equilibrios del Fe puro con escorias ae composición análoga a aque lia da las escorias de horno Siemens-Martln, se reporta el diagrama de la figura 28. Sobre tal diagrama, la relación (S)/ [S] está r « — expresada en función dé la relación de basicidad molar:

CaO+MnO+MgO/SiOgj+A^O^+PgOj}

para diversos tenores molares de FeO en la escoria. El diagrama «s válido Dará un intervalo de temperatura alrededor de los 1600 C (1570-1630 C)« El material experimental en base al c u a l h a sido - construido tal diagrama, fue obtenido mediante fusiones de labora­torio en crisol de MgO„

Es necesario advertir que el intervalo de composiciones de - las escorias puestas en exámen está sensiblemente alejado respecto a la composición de las escorias técnicas hacia valores de FeO m uy elevados* Las escorias prácticas d© horno Siemens Martin solo ex - cepcionalmente alcanzan el 30# de FeO, expresado en porcentaje m o­lar.

Una extrapolación de tales resultados hacia valores de FeO- más bajos, ha sido recientemente ensayada en u n estudio de Speith, vom Ende y Mahn»

Parece lógico tratar de «xtender mediante una representa­ción análoga a aquella de la figura 28, los resultados de laborato rio de Chipman y Colaboradores, examinando el comportamiento real- del S en hornos Siemens Martin operando industrialmente, lo cual - ha sido hecho estudiando los análisis de 107 muestras de acaro y - escoria, pertenecientes a numerosas coladas de hornos de capacidad media.

Los resultados de tal estudio, son reportados en el diagra­ma de la figura 29, análogo al precedente que puede por consiguien te considerarse una extensión de éste hacia los valores de FeO que •n la práctica se encuentran.

- 69 -

- 70 -

Ii£_

Efectuando seccio­nes en los diagra­ma;} de las figuras 28 y 29 para r e l a­ciones (S)/[S] = =constante y repor tando los valores- correspondientes - de composición de- las escorias,sobre el diagrama pseudo ternario es posi-- ble trazar curvas- de igual relación- de repartición del S.

Eso se ha hecho en la figura 3 0 so bre^el diagrama - están además traza das las rectas a - i relación de basici dad molar constar”

de 2 hasta 5 y algunas curvas de isoactividad del FeO (Según Turk­dogan y Pearson).

Las curvas a relación de repartición del S constante, t r a z a ­das en base a los resultados experimentales de Chipman, son rec tas- a marcha sensiblemente paralela a las rectas a basicidad constante. Coinciden óptimamente con las curvas trazadas en base a los resul­tados prácticos de horno Siemens Martin y valen para valores d* — (FeO) más bajos.

Tal concordancia entre el comportamiento del horno Siemens -— Martin y los resultados de estudios de equilibrio conducidos en la ­boratorio, permita sacar la conclusión que, durante toda l a a f in a ­ción. el horno se mantiene sensiblemente en las condiciones de equ i librío metal escoria por cuanto se refiere a las reacciones d e l — - azufre. Si se supone que la repartición del S e n tre e s c o r ia y m eta l es una función creciente de la basicidad y decreciente de la a c t i ­vidad del FeO en la escoria:

(S)/ lS]=f(V,aFeO)

se concluye que las lineas (S)/|S¡= constante, deben asumir u na po­sición intermedia entre las rectas a basicidad constante y las li­neas de Isoactividad del FeO. Para contenidos (FeO) mayores de 30,- las líneas de isoactividad, tienen una pequeña curvatura y f o r m a n - ángulos siempre más pequeños con las rectas a basicidad c o n s t a n t e - llegando a ser sensiblemente paralelas a estas cuando s e avecinan— al vértice del FeO.

En la zona de los contenidos más bajos de FeO qu« es en fin aquella de las escorias prácticas de acería, el curvamiento de las- líneas de isoactividad del FeO hacia el vértice de la sílice, deter

.75

Fig» 3 0. -Representación en diagrama ps<» ido- ternario de las curvas de igual relación — de repartición del S (En tase a resultados- de laboratorio de Chipman y al comportamien to real de, hornos Siemens Martin). “

t« (punteadas), para relaciones de basicidad; V =(CaÓ+Mg0+Mn0 )/(Si02+Al203+P205)

mina un correspondiente encurvamlento de las l i n e a d e igual rela­ción de repartición de S, tal curvatura resultará máxima »n corres pondencia a una basicidad molar comprendida entre 2 .5 y 3* donde - las líneas «¡?0g= constante, cortan a 90 las rectas a basicidad - constante.

El horno Siemens Martin, posee en cierto sentido propieda­des de autoregulación por cuanto se refiere a la repartición del - S y la gama de las posibles composiciones de la escoria. Se ha vis to que, para un cierto contenido de C, se encuentra generalmente - un aumento del contenido de Fe en la escoria, al crecer su basici­dad.

De ello derivan notables limitaciones a las posibilidades— que el operador tiene a su disposición y la gama de composiciones- de escoria obtenible, es más bien restringida. La única variable1— independiente sobre la cual es posible actuar libremente dentro de ciertos límites, es la basicidad, mientras que la actividad del — FeO, depende en gran parte del contenido de C y de la velocidad de descarburación y no es posible para el operador, variarla c on fa— cilidad a placer. Por este motivo, la relación de repartición del- S para este horno que trabaja siempre en condiciones oxidantes, — pued® variar solo dentro de límites bien definidos y en ningún ca­so, superar ciertos valores máxlnos, en práctica tales máximos de- la relación (S)/ [Sj , son^dsl orden de 13-1*+.

En hornos come el «¡léctrico de arco, es an cambio posible es­tablecer condiciones reductoras también para largos periodos de — tiempo. La diferencia sustancial entre estos dos hornos desde u n - punto de vista exclusivamente metalúrgico está dada verdaderamente por el hecho que en aquel eléctrico, el operador tiene la posibili dad de controlar dentro de límites amplios la actividad del FeO eñ la escoria.

Por consiguiente la elasticidad y los rendimientos metalúrgi­cos de este h o m o , son netamente superiores y por cuanto se refie­re a la desulfuración, son obtenibles valores de la relación de — repartición escoria-metal hasta de *+0, de acuerdo con el «.agrama- de Chipman de la figura 31 que maestra el efecto del contenido de­oxígeno y de la basicidad de la escoria sobre la distribución tiel- azufre. De dicha figura se desprende aue la relación de reparti­ción del S en el horno eléctrico, varía entre 10íl y cerca de *f0tl con escoria oxidante y reductora respectivamente.Escoria oxidante (S) ^ * 10 ; Escoria reductora (S)/ [S] = *f0

- 71 -

3'O 01 0 0 5 ai O b ) , " óA'¡oítlfcO)

Í3Ti>0 iP C

Fig. 31.- Peder desulfurante de las «scorlas (C&lpmaa)®

Desfosforación y desulfuración dinámica#Como resultado de una^investigación sobre la desulfuración y desfos foración en hornos eléctricos de arco, Zotos y Colling dedujeron ~ las siguientes fórmulas*

(P)/ |P] = ¿ i [(Ca0)(Pe0)/(Si02) 1 1 Poder des—r , a fosforante.

Poder desulfurante = ( S)/ [S] = ^ [(|CaO)/(SiOjI)(F e M | -----2

( C a O J A S i O g ) = basicidad ; , a¡2 , , <$l+ = constantes (cuyo -

valor, no,es indicado por los autores).La ecuación 1 y 2 indican que para una remoción óptima del P y el S del acero, el proceso se debe separar en dos partes» Una usando- una escoria*básica altamente oxidante para desfosforación Ksxima y la otra usando una escoria básica oxidada al mínimo, para obtener- desulfuración máxima. El experimento se llevó a cabe en un horno - eléctrico^de arco de 6.5 ton usando una práctica de dos escorias.

Cinética de la desulfuración y desfosforación.Estudios recientes de Zotos y De Laca desarrollaron la ecuación — general: - dZi / dt = aiZi . . . . (3)donde ai = D i A / 6 IV . . . . (4-)Para una reacción de transferencia para metal a la escoria.

[i]-— (i) (5)Z denota masa %y t tiempo en minutos, D coeficiente de difusión en el metal, ¿i es el espesor de la capa límite, A area de la interfa se metal-escoria y V el volumen del metal. ““Integrando la ecuación 3 entre límites»

Zit ft

"a" especies i pasando del

i se asume que ai permanece constante durante la colada, se tiene.log Zi (t)/Zi(o) = ait/2.303

se puede decir de la reacción de transferencia (5) que es d® pri- er orden respecto a las especies i»

Durante el periodo oxidante, el componente i se toma como el- lemento P y quedas

- log [P] t ¡P] o = ap t / 2.303 durante el período reductor el componente i se toma como el ele--

ento S.-log [S] t / [S]o = as t / 2.303

p y &s permanecieron constantes en una colada particular durante -> os periodos oxidante y reducto:;?, pero variaron considerablemente - e colada a colada. La corrección de A/V para cada colada , n o ex — licó la gran variación de ap y aS. Se ha estimado la variación de- a composición del metal y la escoria de colada a colada para era— ar de explicar los cambios de Ds/¿ s y Dp/Sp, pero los resultados- o se reportan todavía.

Una suposición fundamental que caracteriza el modelo, es el— quilibrio químico en la interfase metal-escoris. ,

El S se puede remover tambián rápidamente termodinámica J ©i— éticamente mediante el uso de un inoculante metálico (Ca y M¿), — eniando una escoria que favorezca la retención máxima de los sul— uros producidos.

Si ño hay niveles de oxigeno bajos en el baño, lo: dos Ca y Mg — ienden a des-oxlaar más que a desulfurar, disminuyendo así su utl- idad pretendida.

El Mg puro exhibe una alta y peligrosa presión de vapor de - 3 atm a las temperaturas d© fabricación del acero mientras qu*» el- Ca solo de 1.88 atm» No se recomienda por eso el use de Mg, m i e n t­ras que el uso de Ca puede ser efectivo y seguro mediante el uso - e una mezcla de Ca en forma tal como Ca-Sij Ca-Mn-Si 6 CaC2»

A continuación se transcriben los calores de reacción, varia- ión de entropía y energía libre de los óxidos y sulfures de Ca y - fe, a 1600°C.

Ca(g)+ ® (CaS)

fe(g)+ 8 — (MgS)Ca(»)+ B)J— (CaO)*g(g )+ [0] — (MgO)

Sobre la inoculación de Ca, se realizó una prueba en horno de in— Succión, la práctica desarrollada fuéi O E s c o r i a fluida muy básica.>)Contesldo Sajo de oxígeno del bafi®¡ODesulfuración con iaoculante metálico.!a relación de desulfuración, puede ser controlada pori DXraasporte del S a la ¿ateríase.>)Reacciones en la interfase. y 3) Transporte del S a la escoria.

La reacción en el límite ds fase, ae puede expresar como: Ca(g) + J£1 — CaS

C la relación de remocion de S como*- d [S] /dt * A K p Ca [S] / V

- 73 -

A H ° A S® A jo-138080 -**•2.13 -59171-100780 -^0 .^3 -25055-16V070 -M?*67 -71038-l*t8570 -W .07 -58535

K • s la constante de la reacción; p «s la presión parcial del - Ca gaseoso.

Despreciando el transporte de S a la escoria (la escoria - «s considerada como CaS puro;. El control de la desulfuración s«- efectúa mediante la relación de transferencia de S al metal y/o - mediante la relación de la reacción en la capa límite como se ex­presó en la ecuación anterior.

Las adiciones de Ca controladas mecánicamente pueden aumen­tar esas relaciones de remoción de S por l)Nucleacion de burbu— jas de Ca gaseoso en el fondo del horno, las cuales al subir a — través del baño de acero, disminuyen la distancia al límite de -- fase e incrementan su area superficial considerablemente y 2)Por agitación del baño, ayudando la transferencia de S en el metal.

LAS REACCIONES QUIMICAS EN LAS ESCORIAS DE REDUCCION Y AFINACION.las escorias de afinación 6 reducción, se caracterizan por-

tener contenidos bajos de FeO y de otros óxidos de metales pesa­dos, pueden originarse de escorias oxidadas mediante reducción — del FeO (con la desventaja de que el contenido total de P de la - escoria, a pesar del elevado contenido de CaO, pasa al baño) ó — formarse nuevamente en las coladas da constitución, después de — desescoriar.

Están formadas escencialmente de CaO, SIO2, AlgOj, MgO, —

cantidades pequeñas de óxidos de los metales pesados y de las car tidades necesarias de fundentes y reductores. El FeO disminuido intensamente, desplaza la relación óxido metálico/metal, de acuei do a las condiciones de equilibrio, intensamente a favor de los metales.

Especialmente en el Horno eléctrico, se alcanza una inten­sa reducción; mediante la posibilidad de la reducción de una es­coria que contiene óxidos-metálicos, puede retornarse al baño de­acero el contenido de aleación de las escorias de fusión así come también, impedirse una pérdida de elementos de aleación en la — terminación de la colada. Los reductores usados son ante todo C,- Fe-Si,CaSÍ2 aleaciones combinadas Fe-Al-SI, Al ó CgCg»

las escorias que contienen C , llamadas ae carburo, contie­nen CaC2 el cual se forma en el arco eléctrico según la reacción.

Ca 0 + 3 C ~ C a C2 + C 0

La presencia de Ca Cg. es un indicador de una escoria bas­tante libre de óxidos metálicos, a causa del inmediato establecí* miento de la reacción siguiente*

Ca C2 + 3 FeO CaO + 3 Fe + 2 CO

El Ca C? únicamente con concentraciones de FeO relativamei te bajas, es estable.

Si estas escorias, puede verificarse también una pequeña reducción de Si, en el caso ante todo de aceros alto C que mani­fiestan ya al comienzo del trabajo de reducción muy bajos conte­nidos de [FeO] correspondientes al equilibrio C - FeO.

Respecto de los otros desoxidantes no alcanza el grado de­reducción en^el trabajo práctico por lo general para reducir por ejemplo: Al ó Ti de sus oxidos.

- 7 b -

- 75 -En la desulfuración según la reacción*

FeS + C a O CaS + FeOse desplaza el equilibrio mediante el consumo del FeO originado,- casi completamente hacia la derecha, alcanzándose una desulfura--- ción hasta contenidos finales de 0. 005% S aproximadamente.

LA DESOXIDACION.- La desoxidación tiene p or objeto eliminar el — exceso de 0 2 que en^la precedente operación ha sido llevado inevi dablemente en solución en el acero. Lós motivos que hacen indispeñ able esta desoxidación son múltiples y se pueden indicar algunos- — particular importancia.

Mediante una desoxidación parcial efectuada en el horno se — detiene la reacción C - 02 al momento deseado, de modo que el tenor de C, no descienda aba.jo del nivel requerido. Tal deso­xidación puede denominarse de bloqueo. ,

2).- Con la desoxidación final ya sea en el Horno, en la olla o e n la lingotera, se impide todo proseguimiento de la reacción — C - 02 , o' bien se mantiene tal reacción bajo control a fin de que n o se verifique algún desarrollo de gas en las operacio— aes de colado y durante la solidificación del acero, o bien - se desarrolla la cantidad deseada de gas en relación a los — tipos de lingotes y de acero por fabricar.

3).- Mediante las operaciones de desoxidación, se imparten al ac e­ro determinadas propiedades físicas, mecanicas y tecnológicas.

La desoxidación del acero. Puede realizarse de diferentes maneras:1).- Mediante difusión desde el acero en una escoria c on contenido

de FeO bajo.2).- Mediante reacción directa con elementos con mayor afinidad —

por el 02 que elFe. Estas reacciones conducen a la formación- de productos de reacción sólidos o líquidos (Desoxidación por precipitación) o a la formación de productos gaseosos sin con taminación del baño de acero como en la desoxidación con C. “

3).- Mediante combinación de los -métodos anteriores.c , , « , . / , - , . , . / _ _

ción o lo más pequeña posible de productos sólidos o líquidos, lo-cual se alcanza sólo con la difusión del FeO en la escoria y m e ---diante la reacción con el C.

En los otros casos permanece en el baño de acero una parte - más ó menos grande del 02 en forma de compuestos (Óxidos) insolu— bles como suspensión ó emulsión.

la desoxidación por difusión, se efectúa con la escoria con conte­nido de FeO bajo.

Del equilibrio de solubilidad (constante de repartición) del

Se despeja la concentración de [FeO] , constante en estado de­equilibrio bajo una escoria de composición dada:

Se aspira en la realización de la desoxidación la no forma

FeO.

[FeO] = ( FeO ) . Lpo0

y representa «1 contenido de FeO que se puede alcanzar sin cambio-

d«¡ las condiciones de equilibrio con un determinado contenido de- FeO de la escoria.

El transcurso del proceso de desoxidación as determinado por la velocidad de difusión del FeO, pues el rroceso transcurre so lo en la superficie límite de fase acero-escoria y muy lento por~ estar el baño metálico casi inmóvil. En el trabajo práctico, sa - apoya frecuentemente esta desoxidación medianta una predesoxida— ción del baño al comienzo del período de afinación.

La adición de reductores a las escorias de desoxidación,tie- ne como objeto,, reducir permanentemente la parte de FeO que,, me— díanta el establecimiento del equilibrio mediante difusión desde- el baño de acero pasa a la escoria; facilitándose, una vez redu— cida esa parte, la difusión de nuevas cantidades de |FeOl ; pues - de lo contrario, este proceso llegarla a la inactividad en la — limitada cantidad de escoria y una suficiente desoxidación s# al­canzaría solo con una cantidad de escoria nruy grande.

El concurso del CaCg según la ecuación:

CaC2 + 3 FeO _ - 2 CO + CaO + 3 Feconduce también igualmente a la eliminación del FeO.

El alcance del estado de equilibrio entre baño de acero y — escoria, se dificulta mediante la co-reacción del revestimiento - de la solera, que absorbe durante el período oxidante, óxidos m e­tálicos del baño da acero, los cuales se difunden nuevamente an­al mismo transcurso de la desoxidación a medida que la concentra­ción de FeO del baño de acero disminuye.

Este proceso se detiene apenas al alcanzarse al equilibrio - de repartición. Un acero desoxidado mediante desoxidación por di­fusión as de esperarse apenas cuando el revestimiento del hogar - está libre de óxidos metálicos y en casos ®n que sea alto en car- carbono. Para desoxidar aceros de bajo carbono es la desoxidación por precipitación da importancia decisiva.

LA DESOXIDACION POR PRECIPITACION.- Se efectúa mediante reacción- directa con el Feó en al baño Je acero.

Por transcurrir las reaccirnes ^excepto la dal C) con preci­pitación de productos (de reacción) solidos ó líquidos4 sa designa en analogía con las reacciones químicas de precipitación como deso xidación por precipitación. Se tiende a continuación de la desoxi­dación a una separación lo más completa posible de los productos— de reacción originados.

Los requisitos que se exigen a los desoxidantes, se resumen- como sigue»

a).- La más posible y elevada afinidad por el 0¿ para lograr -una intensa eliminación del FeO.

b).- Fácil solubilidad en el acero, para llevar a cabo las ---reaccionas en corto tiempo.

c).- Formación de productos de reacción líquidos que suban fá­cilmente desde el baño de acero.

Se usa n por regla general por lo menos dos desoxidantes dife­rentes por no alcanzarse todos los requisitos con un desoxidante.Las concentraciones necesarias se eligen en forma tal que en determinadas condiciones de equilibrio, la concentración de FeO en el - baño de acero alcance el valor deseado.

- 76 -

- 77 -

Los desoxidantes usados son:Principalmente el Mn, al Si y el Al. Otros desoxidantes como

Ti, el V, el Cr, el Zr, el B, sirven para empleos particulares — ó bien deben considerarse como «lementos de liga. Un elemento para que pueda venir empleado como desoxidante deba dar lugar a la f o r­mación de u n óxido más estable que el del Fe.^

La adición de uno de estos elementos actúa en doble sentido -sobre el 02 en solución en el acero: Disminuye la cantidad efecti­vamente presente en solución y baja generalmente la actividad de - la cantidad residual que no viene eliminada. El primer aspecto de- la desoxidación ha sido desde algún tiempo objeto de estudio y es- ahora conocido y se prevee en base a las leyes de la termodlnami— ca» mientras que el segundo ha sido examinado solo recientemente y todavía hoy ¿o es del todo bien comprendido, mientras que los r e­lativos datos cuantitativos son todavía escasos. De cualquier modo es indiscutible que la función principal de un desoxidante es la - de eliminar por lo menos parcialmente el 0 2 en solución. Tal eli— minación no es nunca completa, pero el tenor de 02 residual depen» de de la estabilidad del óxido producido, es dacir, de la magnitud S® su energía libre de formación y del exceso de elemento desoxi—dante presente en el acero una vez alcanzado el equilibrio. La ---relación ontre el porcentaje de Y desoxidantes presentes depen­de por lo tanto de la constante de equilibrio de la reacción de — reducción. Tal constante es función de la temperatura, por lo tan­to el contenido de 0 2 residual en equilibrio con un determinado — porcentaje de un elemento desoxidante dado varía también con la — temperatura. A cada temperatura la reacción da desoxidación puede- efectuarse solo hasta un cierto punto y no más allá.

Chipman ha clasificado los diversos elementos que pueden em­plearse para la desoxidación, como consecuencia de un «studio t er­modinámica de los equilibrios de desoxidación, en Is forma siguien te en orden de poder desoxidante creciente: Cr, Mn, Si, Ti, V, Zr~ Al, Mg, y Ca. El C queda entre el Mn y el Si.

las constantes de reacción, han sido determinadas experimen­talmente con exactitud para el C, Si, y Mn, las otras deben est i — marse en base a datos incompletos, como aquella del Al ó calcular­se de los datos termodinámicos disponibles de energía libre denlos elementos en solución en el Fe líquido y de formación de los ó xi­dos.

El poder desoxidante de los diversos elementos, puede estimar se primeramente en base al calor de formación^del óxido respectivo y con mayor aproximación en base a la variación de energía libre - para la formación del óxido a partir de los^elementos en el estado de referencia a la temperatura de fabricación del acero (variación de energía libre standard).

Si tal energía libre de formación, resulta mayor en valor ab soluto y signo que aquella del FeO, el elemento correspondiente da lugar a la formación de un óxido que es reducido por el Ft y /no — tiene por consiguiente ningún poder desoxidante an comparación de- éste. Tal es el caso de elementos como el Ni, el Co, y el Cu qu® - en solución en el F e líquido no se oxidan prácticamente nunca. Para un estudio exacto y teóricamente correcto de los equilibrios- de desoxidación, es necesario, tomar en consideración también la - energía libre de solución de los elementos an el Fe, ya que las -

reacciones de desoxidación tienen lugar en una solución en la ---cual el Fe actúa como solvente. Al conocer tal energía libre, se- conoce también la actividad del elemento en la solución, mediante la relación fundamental que liga actividad y energía libre a una- temperatura determinada.

DESOXIDACION CON CROMO.- Los equilibrios Cr - 02 y Cr - 02 - C, -

Han sido también tratados, Siendo empleado el Cr como elemento de liga y no como desoxidante, el estudio de tales equilibrios inte­resa principalmente para los fines de la economía del Cr en la^—fabricación de aceros al Cr. Es decir se tienen en evidencia más-bien los factores que influyen sobre las pérdidas de Cr que aque­llos relativos a la eliminación del O2 por parte del Cr mismo. DESOXIDACION COK Si.- El Si contenido en la carga metálica a causade su fuerte a f i n c a d por el 02 viene oxidado cuantitativamente durante la fusión y al inicio de la oxidación del C, en el caso de - proceso básico, permanecen solo trazas de él en el acero. UN poco- más elevados son los contenidos de Si residual en el proceso acido mientras que es bastante estable, también para concentraciones re­lativamente elevadas, en presencia de escorias conteniendo solo — pequeños porcentajes de FeO,como las escorias reductoras de horno- electrico*. El Si reacciona con el F eO en solución en el acero, — dando lugar a la formación de un gran número de diversos tipos de­inclusiones, que contienen proporciones variables de FeO y S102 $A1 crecer el contenido de Si residual en solución en el acero, las — inclusiones llegan a ser de tipo vidrioso y tienen un elevado con­tenido de^Si02. Se puede calcular la constante de equilibrio de - la reacción de formación de la SI02 a partir de los elementos en - solución en el Fe líquido y establecer así la condición limite de- la desoxidación con Si, al equilibrio con SI02 pura ó con inclusio nes ácidaí: saturadas de sílice. * ”La reacción es la siguiente:

[Si] + 2 J O ] = Si 0 2 (s)

En las condiciones supuestas será a S102 = 1 y por consiguiente la constante de equilibrio puede escribirse:

* * * “ |21f— x"|bP---------

De los datos termodinámicos de la energía libre de formación de la SI02 (tabla 3) y de aquella de solución del 02 y del Si en el Fe - liquido (tabla b ) f se puede calcular l a A F 0 parala reacción prece­dente operando algebraicamente sobre las siguientes reacciones y - sobre las variaciones respectivas de F°:

Si(i) + 02 (g) = SI 02 (s )

81(1, = 1'Si]

°2(g) = 2 [0] ... . .

- ?8 -

[Si] + 2 10] = Si 02 (s)

A F° = - 21*+300 + 4-7.0 TA F° = - 29000 - 0.36 TA F Q = - 569*0 - 0,84- TA F O = - 128360 + 48.20 T

En base a la variación de energía libre AF° , la constante de equi librio Kgi resulta:

log KS1 = - A f° _ 28100 Tn *~ V . V 7 T — T 10*?

De ésta expresión se obtiene para una temperatura de 1600°C,% i = 3» 16 x 10-* y por consiguiente

T ~ | S i | x [012 = 3 . 1 6 x 1 0 " ?

Según Korber siempre a 1600° C es: [Si] [o]2 = 3.6 x 10“? mientras que según Fisher y Engelbrecht tal producto al equilibrio es 2.8 x 10 ,, Ed correspondencia a los valores de la constante deequilibrio dados pos la. ecuación precedente, se pueden trazar iso­termas del eqc librí • Si •• 02 para diversas temperaturas. Al c re­cer la temperatura disminuye Kgf y por consiguiente, aumenta el — producto [Si] x [0] . A l crecer la temperatura aumenta el tenor — de 02 en equilibrio con un porcentaje determinado de Si, en otras- •ale .ras, disminuye el poder desoxidante del Si. De la marcha de - las isotermas de desoxidación de figura 32, se deduce qus La ulte­rior disminución del residual obtenible aumentando el Si más — alia de 0.50% muy exigua. No és antonces posible mejorar mucho- la desoxidación llevando el contenido de Si más allá á e tales l i­mites. El valor del producto [Si], 10] 2 depende en realidad también­te la actividad de la Sílice «n la escoria oí inclusiones con las— cuales el equilibrio se establece, la expresión completa de Ksi #s en efecto la siguiente: a n

ks 1 = J a . .---------

- 79 -

FSiJ . fOl

En el caso que la actividad de la SÍO2 sea menor de uno, cuan do los productos de la desoxidación no contengan Si09 libre, dis­minuye al [SU, [CJ 2 y por consiguiente el 0? en equilibrio con « n — de armiñado tenor de silicio. Si la reacción en formación de la — SÍO2 ocurre en presencia de un exceso de CaO y con formación de — silicato bicalcico, la reacción representativa es:

2 CaO + [SiJ + 2 [0] = 2 CaO. Si 02

La constante de tal reacción suponiendo unitaria la actividad de - la CaO en exceso y del silicato ís todavía:

% i = [Si].’ \0?s® puede buscar de calcular esta constante de equilibrio m e­

diante los datos tsrmodinamicos de Richardson sobre la F de forme- clon del silicato bicalcico y aquellos de la energía libre del Si- y del 02 en solucion en el Fe, anteriormente empleados? se llega -

entonces a la expresión» „ .log [Si] [0]2 = - Jti+100 + 9#9?

- 80 -

Para una temperatura de 1600o C , se tienes [Si], [0] 2 = 5.7 x 10“9, por tanto el 02 en equilibrio con el mismo tenor de Si en -el metal, resulta mucho más bajo en presencia de un exceso de CaOde que el que se tiene en presencia de un exceso de Si 0„ (fig.3 3 )El equilibrio que se realiza en la desoxidación por precipitación-mediante adiciones de ligas Fe - Si es sin embargo siempre m uy ---próximo al ácido (equilibrio con inclusiones conteniendo SiOp li­bre). Se podría suponer la posibilidad de establecer el equilibrio con la escoria básica reductora y obtener entonces una reducción - más acentuóda desoxidando con Si en el horno eléctrico básico é — impidiendo la reoxidación por parte de^la escoria, lo que debería- ser teóricamente posible en la afinación con escorias bien desoxi­dadas. En realidad no parece ocurrir eso, Pierard y Flament han = — demostrado que en 3.a desoxidación con Fe-Si bajo escoria reductora, se alcanza un'contenido de 02 residual muy próximo a aquel de equi librio con las inclusiones de Si 02 y que una desoxidación más — - acentuada es del todo inalcanzable, probablemente a causa de la — excesiva lentitud del proceso. la desoxidación con ligas de Ca y - Si, frecuentemente practicada en fundición de acero, podría consen tir una desoxidación del acero superior a aquella oDtenib le solo - con Si, dada la presencia de CaO en las inclusiones originadas aáí eh el curso de la desoxidación misma y que disminuyen la actividad de la SiOo . Tales ligas sin embargo no permiten disminuir el 02 - residual hasta los más bajos va lo res de la figura 33 obtenibles —

Fig. 32.- Isotermas del equilibrio Fig. 33." Equilibrio silicio- silicio-oxigeno. oxígeno, en presen­

cia de inclusiones- ó escorias saturadas de sílice y de esco­rias conteniendo un- exceso de cal.

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solo en presencia de CaO en exceso. Ya que la relación Si/Ca de - éstas ligas es generalmente de alrededor de 2.5, las inclusiones- originadas por la desoxidación no pueden, dado el alto valor de - esta relación, ser de carácter básico.

Para obtener un completo calmado del acero, es necesario dis íainuir el contenido de 0 2 abajo del valor de equilibrio con el car bono. Para valorar el porcentaje de Si necesario a fin de que tai- condición sea satisfecha, puede ser útil el nomograma de la figura

La parte izquierda del mismo es- relatlva al equilibrio C-O2. La­que une el contenido de carbono, leído sobre la escala logarítmi­ca de la izquierda con el centro de rotación A del nomograma, da- el tenor de 02 ®n equilibrio con el C, correspondiente a la rela­ción TC] x [0] = 0.0022.Se ha visto sin embargo, que el- 02 realmente presente es siempresuperior a aquel dado por el ---equilibrio C-02 . Suponiendo — que sea en promedio [C]» [Ql = 0.00*4-0, el tenor de 02 presen­

te correspondiente a un determi­nado porcentaje de C, vendrá — obtenido, empleando como centro- de rotación del nomograma el — -

punto B. El 02 en equilibrio c o k el Sí, se determina sobre la par­te derecha del aomograma. operando análogamente y sirviéndose de - los correspondientes centros de rotación, uno válido para la tem­peratura de 1600 C y el otro para aquella de 1700° Ce Se ve de — tal nomograma, que* por ejemplo para un porcentaje de C del 0.10#,- se obtiene u n completo calmado del acero con u n 0.12-0..13$2 de Sl,- hasta la temperatura de 1700°c. Para un porcentaje de C mayor, @1- Si necesario aumenta rápidamente; para ,C = 0.50$ es necesario por- lo menos el 0.50$ de Si a la temperatura de 1600° C mientras que a 1700 C ni siquiera con más del 1$ de Si. se alcanza a obtener la- desoxidación necesaria» En la practica, el Si no viene nunca — empleado solo para la desoxidación sino'se emplea juntamente con- otros desoxidantes, como el Mn y el Al.

D E S O X I D A C I O N C O N Mn.- El Mn es un desoxidante débil y por tanto- el tenor de 0 2 en el metal en el curso de la descarburación, es — principalmente controlado por el carbono. En la desoxidación final viene empleado Mn junto al Si, esencialmente para controlar el — tipo y forma de las inclusiones que se forman en el curso de la so lidificación, en primer lugar las inclusiones de sulfuro. Para con tenidos superiores al 1$, el Mn es considerado más un elemento de­liga que ur> desoxidante agregado a fin de obtener determinados ti­pos de inclusiones.

Cuando se agrega Mn a un baño de Fe puro conteniendo 0 2 en -

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Fig» 3^.* Nomograma de los equilibrios del carbono y - del silicio con oxígeno.

- 82 *solución, se origina una fase no metálica, conteniendo óxidos de- Fe y M n en varias proporciones. El 02 en -al Fe^se estabiliza so­bre el valor de equilibrio con tal fase no-metálica. Este equili­brio fue ya examinado en relación a la repartición metai-escoria- del Mn.

[Mn] + (FeO) = (MnO) + Fe

cuya constante, se puede expresar en función de la temperatura;

log Km = - 2.9?

Los dos óxidos de Mn y Fe son miscibles en todas proporcio­nes y juntos en solución se comportan según las leyes de las solu clones perfectas. “

Mediante el conocimiento de la constante Kj,¡a , es posible - rever a cada temperatura, la composición de las Inclusiones de - xido, originado en el curso del proceso de desoxidación. En efec

to ess

'B ^ e ü j = WLas rectas de la figura 35 dan tal relación, leída sobre la —

escala de la derecha para dos temperaturas, en función del porcen­taje de Mn en el Fe.

El contenido de oxigeno en el metal en equilibrio con estas inclusiones ya que la solubi­lidad del óxido de manganeso- en el hierro es prácticamente nula, será aquel de equilibrio con el FeO en ellqs contenido, es decir, será proporcional a su actividad, El contenido de FeO es conocido en base a la- precedente relación; por otra jsarte, la activitíad de tal — oxido en las inclusiones pue­de sustituirse por el porcen­taje en peso, dado el compor­tamiento ideal ya indicadc|8s decir, es válida la relación:

[OJ = [0] sat# x (FeO)En base a todo eso, se han — trazado siempre en la fig. 35

Flg. 35.- Equilibrio manganeso-oxi- dos isotermas de equilibrio - geno y composición de las inclusio- manganeso-oxigeno. Es discutí nes originadas en la desoxidación - ble trazar curvas de este ti- con manganeso. po para temperaturas más ba­

jas ya que dado el alto con— tenido de MnO de las inclusiones, se presentan a tales temperatu—ras nuevas fases de solución sólida y el comportamiento no puede -preverse más con las consideraciones precedentes.

De la marcha de las curvas de equilibrio reportadas en la — figura, se deduce el débil poder desoxidante del manganeso. Si en-

la desoxidación se emplea contemporáneamente Si y Mn, la desoxida ción realizada dependerá de la relación Si/Mn de la adición; las - inclusiones que^se forman serán silicatos cuya composición varía - con esta relación. Para las relaciones altas Si/Mn, las inclusio-- nes estarán saturadas de Si02 (la saturación ocurre aproximadamen­te para un contenido del 50% de S i02 )) el porcentaje de oxígeno - del metal^seguirá las condiciones dé equilibrio con la silic li— bre y será por consiguiente independiente de la adición de m a nga— neso. Si en cambió la relación Si/Mn es mas baja, se formarán sili catos de manganeso no saturados, en tal caso el poder reductor deT Si viene acrecentado notablemente como se ha visto que sucede en - la desoxidación con Si en presencia de calcio (por ejemplo emplean do CaSi2 ), además los productos de desoxidación que se forman (sí licatoff' no saturados), tienen un bajo punto de fusión que facilita su coagulación y decantación sucesiva.

Desoxidación con aluminio.Sobre la desoxidación con aluminio, han sido conducidos numerosos- estudios, también de caracter termodinámico, pero sobre la deterrai nación exacta de tal equilibrio, permanecen todavía dudas y datos- experimentales que no concuerdan bien. 3n base a los datos termo— dinámicos reportados en las tablas 3 y se puede calcular la cons tante de equilibrio aluminio-oxígeno. “

2 M (l) + 3/2 0 (g) = A1203 (S )

2 A l (1) = 2 [Al]

3/2 02 (g)___________= 3 rol

2 [Al] + 3 [0]= AI2O3 (S )

A F° = - 3998OO + 7>+.8 TA F° = - 32000 - 6 .8 TA F° = - 85^10 ~ 1.26 T

AF° = - 282390 + 82.86 TXa energía libre de formación de la alúmina a partir del ---

oxígeno y del aluminio en solución en acero líquido, se ha obteni­do dperando algebraicamente sobre valores conocidos de la energía- libre estandard. En base a tal valor calculado de la energía l i­bre, se obtiene la constante de equilibrio»

log AI2O3 / [Al]2. [OJ 3 - 61800/T - 18.2

De esta se tiene: ,log [Al]2 . |01-5 = (-61800/T)+l8.2

Suponiéndose unitaria la actividad de la alúmina, es decir que el - equilibrio se establece con inclusiones de pura alúmina.

Para una temperatura de 1600°C es: ~ .itM *, [0]3 = 1 .6 x 10

Tal valor puede compararse con los obtenidos en u n reciente trabajo experimental por Chipmani

para t = 1600 °C 0 ,,[Al] 2 [0]3= 3 .6 x 10

para t =1700° C ,[Al] 2 [ O p 2.8 x 10_13

- 83 -

■ 8lf "Desoxidación con vanadio.

Análogamente a lo hecho £>ara el aluminio, es posible calcular el- equilibrio de desoxidación con vanadio mediante los datos t e r m o - dinámicos de las tablas 3 y *+•

2 V (s) + 3 /2 02(g) = V203 (s)

2 V (s) = 2 [VJ

3/2 °2(g)______________ = 3 [0]

2 Ivj + 3 [0] = V20 3 ( S )AF° = - 2773 00 + >+7.8 TAF° = + 85-00 - 22.1>+ TAF° = - 85^10 - 1.26 T

AF° = - 200000 + 71.20 T

En base a tal variación de energía libre estandard, se puede cal­cular la constante de equilibrio.

iog V 2 03 / [v j2 [0]3 = 1+3700/T - 15.6

Suponiendo también en tal caso unitaria la actividad del anhídri­do vanádico en los productos,,de desoxidación, se tendrá:

log |Vl.[0|- = - 1+3700 + 15',6

Para t = 1600°C es[V]2 i"0]3 = 2 x 10"8

Desoxidación con titanio.Como en los casos anteriores se calcula la variación de energía — libre estandard para la reacción titanio-oxígeno, que ocurre en -- solucion en el acero líquidos

Ti(s) + 0 2 (g) = TÍ02 (S )

Ti(s) = rTil

°2 (jl)______ g 2 IQJCÜÍ + 2 IÓI = Ti02 Cs 5

A FO = - 216720 + 1+2.0 TAF° = + 12500 - 17.5 TAF° = - ^ t + O - 0.8b- T

, AF° = ~ 172280 + 60.3^ TProcediendo análogamente, se tendrás,

log (Ti02 / [Ti], [0|2 ) = 37600/T - 13.2y suponiéndose unitaria la actividad del TÍO2 se tiene

|Ti|.|or = ~ 37600/T + 1 3 . 2 para una temperatura de 1600°C, seráí „

[Ti| [(£ = 1 J ó x 10-7 Comparación entre el poder desoxidante de los varios elementos.En la figura 36, están ilustrados los datos relativos a los e^ui—

- 85 -

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* oocs — 5®ooo4 —¿ 00C8^0002

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librios de desoxidación de los principales elementos desoxidantes, así como también los del Cr. Para cada elemento considerado, s e ~ da' el contenido de oxígeno de equilibrio a la temperatura de 1600°C suponiendo en cada caso, unitaria la actividad del óxido correspon

diente producido en la desoxida- ción, la curva del carbono es — válida para una presión del CO - de 1 atmósfera.

El diagrama está en escala - logarítmica y los equilibrios —representados por rectas, lo ---cual se tiene solo en el caso — que los elementos reaccionantes- (desoxidante y oxígeno) en sol u­ción en el hierro líquido, se - comporten según las leyes de — las soluciones ideales, en caso contrario, habiéndose sustitui­do en el diagrama las c o ncen---traciones en peso en lugar de - la actividad, la constante de - equilibrio variará aparentemen­te con el porcentaje del des o — xidante y del oxígeno y el — —equilibrio ya no estará r e p r e —sentado por una recta sino en - general por una curva. Esto se- verifica por ejemplo para el — equilibrio carbono-oxigeno como se ha visto ya anteriormente.

Para el equilibrio cromo oxígeno, se ha calculado la c o n s---tante de equilibrio de acuerdo a la relación.

log 1/ [Cr] 2 [o] 3 - 36980/T - 15.5

deducida del estudio termodinámico de Turkdogan,Los contenidos de oxígeno en equilibrio así calculados s o n -

notablemente Inciertos, ya sea por la influencia del cromo sobre - la actividad del oxígeno que por el hecho que especialmente a ba — jos contenidos de Cr, el producto de la desoxidación no es solo el Cr203 sino también la cromita (FeC^Olf).

Es necesario tener presente al v alorar las condiciones que - se realizan prácticamente en la desoxidación del acero que, las — anteriores constantes son válidas solo hasta que la actividad del- óxido respectivo en los productos de desoxidación es unitaria. Por ejemplo se ha advertido que en la desoxidación con aluminio, se - verifica una notable divergencia entre los datos teóricos y los — datos suministrados por determinaciones experimentales (figura 37)

Según Ziliani^eso se debe probablemente al hecho que la fase metálica no está en equilibrio con alúmina, como se supone en los cálculos teóricos sino con un compuesto intermedio entre AlgOj y FeO.

aor are arooo*ws w o» asa* « Y<*l«so#i<Acw e

Fig. 36.- Desoxidación con ele mantos comunes y especiales.

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Fig. 37. “ Desoxidación con Ali Fig. 3 8.- Desoxidación con va —comparación entre resultados - rios elementos a 1600°C.experimentales y cálculo teóri co.

Mas complejo es naturalmente el caso práctico del empleo contempo­ráneo de mas desoxidantes. En tal caso la fase no metálica con la- cual se establece el aqullibrio, contendrá numerosos óxidos y el - oxígeno residual en el metal, dependerá de la actividad de los di­versos componentes en los productos de desoxidación.

Se observa que el uso combinado de más desoxidantes, permite alcanzar resultados superiores a los obtenibles empleando t¿ solo- desoxidante, también si es muy enérgico. Por ejemplo según Hilty- y Crafts el Si y el Mn empleados conjuntamente, desarrollan una — acción comparable a la del aluminio y aste último en presencia de- Mn, desarrolla una acción mucho más enérgica que la del aluminio - solo (figura 3 8 ).

la desoxidación de los aceros calmados a fondo que se reali­za generalmente con adición simultánea de S i f Mn, Al y a veces tam bien Ca es por consiguiente siempre m u y acentuada y los resultados que permite no pueden ser previstos ni siquiera en forma aproxima- fe mediante los datos de equilibrio de la figura 36 y de la ta­bla 9.

En la figura 39 se reportan las isotermas del carbono, d el - silicio y del manganeso (en presencia de Si) que dan las concentra clones Se oxígeno en el baño en equilibrio con varias concentra— ~ clones de los elementos desoxidantes a 1500°C y 1600°C, para u n — acero son 0.3$ 0,0.3$ Si y 0.8$ Mn* A 1600°C prevalece la acción- desoxidante del carbono y a 1500°C la del silicio.

Si la temperatura del acero disminuye, la acción desoxidan­te del carbono puede ser superada por la de otros elementos antes-menos activos, lo cual tiene una influencia notable sobre la ®s---tructura que adquiere el metal durante el proceso de solidifica---cion.

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TABLA IX

Reacción Equilibrio a 1600°C Autores.

[CJ ~+ R8 = OO(e) loglCJ x ló]=-2.¿? + 0.22 LQJ Marshall y- ’6 Chipman.

[fta| + (FeO) = (Ífo0)+Fe (MnO/(FeO) [MtQ = 3*1 Chipman,Geroy Winkler,

[SÍ + 2 [0] = Si02 (s) [Si] [O]2 =3.6x10*5 Korber y Oel-sen.

2 [Cr] + 3 [0] = Cr203 (s) [Cr] 2 3 B j. 6 x io"5 Turkdogan.

2 jAÍ] + 3 [O] = ^ 2 ^ 3 ( 8 ) [Al2 [0] 3 = 3.6 x io* J ' Chipman y —Langenberg.

2 M + 3 [Ó! = V203 j [V] 2 p] 3 = 2 x 10"® Calculado -O r» (Violi)

M + 2 [(3= Ti02 (s) [Tí] [CO = 1.26 x 10"7 Calculado_____________ _________ _______________________________________ (Violi)

Fig. 3 9 » ~ Comparación de poderes desoxidantes a 1600°C y 1500°C (Korbsr y Oelsen).

III.- Técnica^de fabricación de los aceros especiales.Por disponerse únicamente de hornos eléctricos de arco tipo----

básico en la acería IAMSA en Veracruz y por ser estos hornos actual mente los más empleados en la fabricación de aceros especiales en - pequeña y ,gran escala, se hace aquí alusión solo a ellos para la — fabricación de los aceros mencionados.

Eta la^elaboración de los aceros, es indispensable el conoci— miento lo más^profundo posible de los materiales de partida, elemen tos de aleación, impurezas, gases en el acero, etc. Los cuales in-™ fluyen física d químicamente en forma decisiva en la calidad del — acero terminado. A continuación, se describen brevemente las carac­terísticas más sobresalientes de dichos materiales de partida, as—pirando a facilitar el trabajo metalúrgico mediante la correspon---diente elección de la composición, según las posibilidades.

ArrabioEl arrabio se usa como carburante y por regla general, se exige p a­ra el proceso básico uno con contenidos de Si medio dé aproximada­mente 0. % , Mn de 1.J-3.0$ y contenidos de S y P no mayores d e ---0.15# y 0.2;| respectivamente.la limitación del P y del S asi como del Si y del Mn, se basa en la exigencia de alta pureza en P y S en los aceros especiales, la- cual en el caso de contenidos iniciales^altos, solo se alcanza con una forma de trabajo costosa y antieconómica.

Hay una serie de calidades especiales de arrabio que satis— facen las condiciones para los procesos ácidos ó básicos, entre — ellas ante todo las clases de arrabio con contenidos bajos de ele­mentos de aleación como Cr, Cu, Ni, Ti y V,

Calidades adecuadas de arrabio, se usan como carburantes- y predesoxidantes en la afinación del acexo. Cbmo carburante se — aprovechan clases de arrabio de composición y grado de pureza ga—rantizados, por ejemplo el arrabio sueco blanco que además de ---3.8~+.2/í C, contiene cantidades pequeñas de Si y Mn (menores de — 0.25/0 y u n máximo de 0,025% de P y S. Como pre-desoxldantes, se- emplean arrabios con contenidos altos de Si y Mn.

La Chatarrala chatarra constituye la p a r t e m á s grande de la carga metá­

lica, es por eso que su calidad es en muchos casos de importancia decisiva para el transcurso de los procesos metalúrgicos, así co» mo para la calidad y las propiedades del acero terminado,!

Su clasificación se orienta según su estado exterior (chata rra pesada, chatarra media, chatarra liviana, chatarra paleable-

solo en hornos pequeños y viejos-, virutas sueltas, virutas empa­quetadas, desperdicios ó residuos en paquete o enfardelados) y - según su'estado superficial (grado de oxidación, clase y canti— dad de recubrimientos como esmalte, estaño, zinc, etc.) asi como- según su composición química.

Qa el trabajo de acería, se distinguen:Chatarra propia y — chatarra ajena, teniendo la primera sobre la segunda la ventaja de conocerse exactamente su origen y composición.

La chatarra debe clasificarse, p r e p a r a r s e ^ almacenarse con­venientemente; mecánicamente mediante trituración, corte, oxicorte, eafardelamiento, briquetación y en caso dado también decapamiento- o limpiado con chorro de arena y finalmente mediante marcas comer-

- 89 -cíales usuales; cualitativamente mediante separación de la chata­rra con elementos y mezclas perjudiciales asi como mediante r e u — nion de acuerdo a grupos de análisis.

No debe pasarse por alto el cierto enriquecimiento de la cha tarra de retorco mediante la chatarra ajena, en eleogftntos de alea clon como Cu, Ni, pero también Cr, Mo, Sn, etc..

las elementos no oxidables come el Ni por ejemplo son en — especial en ciertas circunstancias muy peligrosos. Se debe por - consiguiente preocupar permanentemente en las plantas de aceros— especiales por una afluencia de chatarra pura, llamada "carga v ir gen".

La chatarra más valiosa especialmente en el sobrante ó des­perdicio de la planta, es por lo tanto aquella de coladas que fue ron fundidas exclusivamente o en su mayor parte a partir d® arram­blo; chatarra que reúne por lo general una alta pureza en suspen­siones con una exención prácticamente completa de elementos de — aleación.

La elección de la chatarra ajena, en relación a su compo— sieión y en el caso de chatarra con elementos de liga en relaciónal^contenido de ellos, se orienta según el programa de fabrica---ción de la planta.

Se elefcd atender así mismo a una posible contaminación en — metales no ferrosos (Sn, Zn, latón, bronce, metales ligeros,etc . } siendo imprescindible un control en este sentido*

Una desventaja de la chatarra oxidada es que el agua liga­da en parte químicamente en el óxido, conduce a ana entrega de — hidrógeno al baño de acero. Es conveniente por eso el almacenamiBr to de la chatarra en lugares cubiertos, además de que mediante -- la chatarra oxidada, son también las perdidas (de fuego) más gran des. “

Se debe tomar especial precaución en el uso de virutas acei tosas, por poder producir ellas gases explosivos que, mediante -- entrada repentina de aire, a altas temperaturas, por ejemplo en - la apertura brusca de las puertas o' por la adición de mineral, — explotan. Las virutas para su recuperación son desaceitadas, sien do más importante esto con virutas de material aleado por ejemplo aceros at¿§nfcicos al Cr-Ni, cuando son aprovechados para c a r g a s - de refusión de aceros de bajo carbono. En una colocación muy com­pacta, no arden completamente los restos de aceite y son la causa en ciertas circunstancias de una considerable carburación.

Los metales considerados como nocivos Fb, Sn, Zn, Cu, A s­no deben existir en la buena chatarra.

El precio de la chatarra aleada, se calcula^del precio del- mercado de chatarra y de los contenidos de aleación, c on deducción de un porcentaje por pérdidas de aleaciones en la fusión 7 por — clasificación Incorrecta. /

Condición es que la chatarra sea práctica libre de elementos nocivos, pero también elementos como Si, Mn, Al, Ni pueden ser in­deseables.

PRODUCTOS DE REDUCCION DE MINERAL DE Fe.- Además del arrabio, en- tran en "consideración los diferentes productos de los procesos de­reducción de mineral de Fe que con exclusión del alto h o m o y u n -

proceso de fusión, dan un producto poco carburado. Con tal de que- muastren bajos contenidos de ? y S, constituyen u n valioso mata— - rial de carga y han encontrado importancia principalmente como car gas vírgenes en la producción de aceros especiales; destaca entre- ellos la esponjé de hierro.,Se debe tomar cuidado de la cantidad - de FeO en el caso de h o m o ácido y de el contenido de SÍO2 en el - caso de horno básico pues de otro modo el consumo de refractarios- y fundentes es muy alto. Además se usan los productos obtenidos — por otros procedimientos como los del Kalling, Brassert, Renn-Krupp etc. Su uso se ve obstaculizado por el alto precio.

MINERALES,- La elección de los minerales se realiza ante todo se— gun puntos de vista metalúrgicos. Todos los óxidos altos en contac to con el baño de acero s on reducidos a FeO según la reacción. ”

Fej Olf + Fe = = = ^ FeO.

El mineral se usa como portador de Oo, debiéndose conslde— rar sus conteni d o - en ganga (SiC y CaO) así como sus contenidos - en P y Si El tamaño de los pedazos de mineral tiene una importan— ele dadas El mineral en pedazos grandes, se hunde hasta la super— fióla del baño metálico y conduce mediante el contacto directo con el acero líquidos a enriquecimiento local de FeO y entonces a - una mas rápida activación del proceso de oxidación.

OTROS OXIDANTES.- Se utilizan además productos oxidados de desper alelo de la laminación en caliente. La llamada "cascarilla" qsie es libre de ganga, tiene un contenido alto de S proveniente de los ga ses de calentamiento, se debe considerar ademas su contenido en aleaciones.

Se usa además 0p gaseoso de alta pureza de 99.8$, obtenido- por los procesos Claude ó Linde, con las conocidas ventajas sobre- el mineral de Fe.

Fundentes.Los fundentes usados para la formación de la escoria son cuarzo. - cal, arcilla, chamota, magnesita, bauxlta, fluorita así como v i — ■

drlo y álcalis.Su clasificación metalúrgica se realiza según su composición

química y según su estado físico. Se'gún la composicion. es de Impor t a n d a decisiva ante todo para el u so en el proceso ácido, el con­tenido en P y S. En particular, se siguen aproximadamente los si­guientes lincamientos para su aplicación en la producción de aceros especiales.

Cuarzo.Se usa como arena de cuarzo cuya parte en SÍO2 es por lo general — 90-98$ y a la cual no se -demandan requisitos especiales.

CalSe usa como caliza y cal calcinada; la caliza consta principalmente de CaCOj y se emplea frecuentemente en la formación de la primera -escoria, el CO2 naciente, puede apoyar el periodo de oxidación ----mediante entrega de oxígeno al hierro, con el inconveniente de en­friar la escoria por la demanda de calor necesario para descomponer el CaCO^ , ia composición media es aproximadamente 90-95# de CaCOj*

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Hasta 2% MgO, 2% AI2O3 + Pe203 . 1% S102 , 0.15%S y hasta 0.5% ?2°5 La sílice provoca el aumento de cal y escoria para un grado -

de basicidad dado, muy desventajosas son las cantidades grandes — de MgO por ejemplo en forma de mezclas dolomiticas que no solo dis minuyen la cantidad de cal disponible sino que h a cen la escoria -- espesa y lenta a reaccionar»

Paradla cal calcinada, valen las mismas disposiciones, debe es tar además bien calcinada (k% pérdidas máximas de calcinación); e X alto contenido de S encontrado a menudo en la cal, proviene del — combustible usado an la calcinación. La cal debe protegerse ante - todo de la influencia de la humedad, cuya fuerte absorción consti­tuye una gran desventaja de la cal calcinada.

0. v on Keil y E.^Czerncak indican que el contenido de agua— medido por ellos después del calcinado importó 0.88# y después de­cuatro semanas de almacenamiento seco se elevo a 10%. Al almacenar la cal en la planta en el sitio para carga tuvo la misma 2b horas- después del calcinado b.Q% HgO y después de cuatro dias 1 1 . 5% — — H2O. EL hidróxido de calcio Tormado en contacto condal acero lí­quido, entrega H2 y 02 al hierro bajo descomposición del agua. — favoreciéndose así después de terminado el período de ebullición— la formación de copos en los aceros sensibles a ellos. Por esa ra­zón es indispensable para la afinación de^aceros sensibles al hi­drógeno, después de terminada la ebullición, un precalentamiento - de la cal en hornos especiales hasta la temperatura de descomposi­ción del Ca (OH)?* usualmente sobre 1000°C.

Además el riño polvo producido en la disgregación de la cal, al formarse el hidróxido de calcio, ataca la bóveda del horno — - fuertemente.

Fluorita.S u #eficiencia como medio para proveer una buena capacidad de rea c­ción de las escorias mediante la disminucióm de su punto de fusión depende de su contenido de Ca F2 el cual debe superar el 90#, con - un contenido de Si02 menor de 3J6, por lo general O.Jjí S y en casos especiales 0.2% S.

Bauxita.Se usa como fluidificante y precisamente para sustituir a la fluo­rita que 3 'aca fuertemente al refractario dal horno y ollas. A cau sa de su contenido de humedad, debe primeramente calcinarse antes- de su uso.Consta escencialmente de 50-60% AI2O3 , 15~30% FesO^, con pequeños

contenidos de TÍO2 ( 3 ~ W ) , CaO y alrededor de 5% S102» Componentes- perjudiciales, no existen en cantidades dignas de mencionar.

Arcilla y chamota.La arcilla es una sustancia compleja con partes variables de AljjOj. SÍO2 y H 2O en unión química, en mezclas se presentan óxidos de Fe, CaO, Ti02 y en yacimientos particulares también S (como pirita) y- P (como fosfato).

Para la formación de la escoria se emplean por lo general - solo sustancias arcillosas que han sufrido un proceso de calcina— ción (a causa del contenido de agua en la arcilla cruda) por con—

siguiente esencialmente chamota y productos semejantes a la — chamota.Otro fundente es el carburo de calcio empleado por ejemplo para —

a p o y a r l a d e s u l f u r a c i ó n . E l c a r b u r o d e c a l c i o s e fo rm a e n l a e s c o — r i a d e a f i n a c i ó n d e l h o r n o e l é c t r i c o ; s u u s o como a d i c i ó n i n t e n c i o ­n a d a , e s s o l o u s u a l e n c a s o s e s p e c i a l e s .

E l p e l i g r o e s p e c i a l d e u n a a d s o r c i ó n d e Ho d e s d e l a e s c o r i a , - l a c u a l p u e d e c o n t e n e r t a m b ié n c o n s i d e r a b l e s c a n t i d a d e s d e a g u a , — h a c e n e c e s a r i o c a r g a r t o d o s l o s f u n d e n t e s p r e c a l e n t a d o s .

E l p r e c a l e n t a m i e n t o t i e n e a d em á s l a v e n t a j a de p r o d u c i r un — e n f r i a m i e n t o i n s i g n i f i c a n t e d e l b añ o d e a c e r o y d e l h o r n o .

E l c a l o r de d i s o l u c i ó n y m e z c la d o d e l o s c o m p o n e n te s d e l a s e s c o r i a s , e s d e m a s ia d o p e q u e ñ o p a r a a c e l e r a r l a f o r m a c io n d e l a e s c o

r i a .C a r b u r a n t e s .

A dem ás d e l a r r a b i o , s e e m p le a n s u s t a n c i a s q u e c o n t i e n e n c a r b o n o , — com o m e d io d e c a r b u r a c i ó n . T a l e s s u s t a n c i a s , d e b e n s e r e x e n t a s a e - im p u r e z a s p e r j u d i c i a l e s y m o s t r a r u n a p e q u e ñ a c o m b u s t i b i l i d a d .

E l c a r b ó n c r u d o , s e e m p le a s o l o en fo r m a d e a n t r a c i t a d e a l t a c a l i d a d y c o n t i e n e s o l o c a n t i d a d e s i n s i g n i f i c a n t e s d e h i d r o c a r b u r o s , c a n t i d a d e s s u f i c i e n t e m e n t e b a j a s d e ^ c e n i z a s y a z u f r e . En c a m b io , — p u e d e c o n d u c i r s u c o n t e n id o d e n i t r ó g e n o r e l a t i v a m e n t e a l t o e n c i e r t a s c i r c u n s t a n c i a s a u n a a d s o r c i ó n d e n i t r ó g e n o m ás i n t e n s a .

E l c a r b u r a n t e m ás u s u a l e s c o q u e m enudo e l c u a l p u e d e a d i c i o ­n a r s e t a n t o e n l a o l l a como e n e l h o r n o . S u s v e n t a j a s d e d i f í c i l - c o m b u s t ió n , a u s e n c i a d e g a s e s y b a j o p r e c i o e s t á n e n c o n t r a d e l a s - d e s v e n t a j a s d e u n c o n t e n id o g e n e r a lm e n t e a l t o d e S y un c o n t e n i d o - d e P e n p a r t e ta m b ié n a l t o . La a l t a f l u i d e z d e l a c e n i z a a c i d a d e l -c o q u e , c o n d i c i o n a un a s c e n s o p r o p o r c i o n a l m e n t e r á p i d o d e s d e e l ----- --a c e r o .

P a r a a c e r o e l é c t r i c o d o n d e l o s r e q u i s i t o s s o n m a y o r e s , s e em­p l e a e n l u g a r d e c o q u e , c a r b ó n d e e l e c t r o d o s m o lid o s o b t e n i d o d e -

e l e c t r o d o s i n s e r v i b l e s .T a m b ién e l c a r b ó n d e m ad e ra s e e m p le a a c a u s a d e su e l e v a d a —

p u r e z a y p e q u e ñ o c o n t e n id o d e c e n i z a s .P a r a l a r e c a r b u r a c i ó n e n e l h o r n o y ta m b ié n como p o r t a d o r d e ­

c a r b o n o en l a c a r g a , e x i s t e u n a s e r i e d e d i f e r e n t e s m e d io s d e c a r — b u r a c i ó n ( K a r b u r i t p o r e je m p l o ) q u e s e co m po n en d e t i p o s p u r o s d e - c a r b o n o ( c a r b ó n de r e t o r t a p o r e je m p l o ) l o s c u a l e s so n c o m p r im id o s - ju n ta m e n te c o n v i r u t a s d e h i e r r o q u e s i r v e n como l a s t r e . E l l o s t i e ­n e n l a v e n t a j a de h u n d i r s e h a s t a e l b añ o d e a c e r o y d i s o l v e r s e m uy- r á p i d o y c o n p e q u e ñ a s p é r d i d a s . P a r a r e c a r b u r a r a c e r o s a l e a d o s , *•— s i r v e n t a m b ié n f e r r o a l e a c i o n e s c o n c o n t e n i d o d e c a r b o n o a l t o p o r — e j e m p l o : F e -M n , F e -C r a l t o C , e t c . . .

M e t a l e s d e a l e a c i ó n .P a r a a l e a r , d e s o x i d a r y d e s n i t r o g e n a r e l a c e r o , s e u s a n f e r r o a l e a — c l o n e s , m e t a l e s p u r o s o a l e a c i o n e s l i b r e s ^ d e ó x i d o s a s í como c o m - - - p u e s t o s q u ím ic o s d e l o s m e t a l e s d e a l e a c i ó n . L a s f e r r o a l e a c i o n e s — c o n s t a n e s e n c i a l m e n t e ^ d e F e y un m e t a l 6 m e t a l o i d e ó ta m b ié n d e — v a r i o s e l e m e n t o s , ad em ás c o n t i e n e n como e l h i e r r o t é c n i c o , im p u r e — z a s q u e p u e d e n i n f l u e n c i a r s u a p l l c a b i l i d a d .

E l u s o d e m e t a l e s p u r o s y a l e a c i o n e s l i b r e s d e F e , e s t á l i ­m it a d o a ^ p o c o s e le m e n t o s ; p a r a l a e l e c c i ó n e n t r e a m b o s, s o n d e c i s i ­v o s a d em á s d e l o s p u n to s d e v i s t a c u a l i t a t i v o s , ta m b ié n l o s e c o n ó — m ic o s »

E l u s o d e c o m p u e s to s q u ím ic o s d e l o s e le m e n t o s d e a l e a c i ó n — p o r e je m p lo d e m o lib d a t o d e c a l c i o u ó x i d o s d e C r, W y V , d em an d a -

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u n t r a b a j o d e r e d u c c i ó n en e l h o r n o p a r a c o n d u c i r l o s m e t a l e s a l - b añ o d e a c e r o , p o r l o c u a l t i e n e d i c h a fo r m a d e t r a b a j o un a p o s i b i l i d a d d e u s o l i m i t a d a . t

Como e l e m e n t o s d e a l e a c i ó n e n t r a n e n c o n s i d e r a c i ó n s o l o e l e ­m e n to s s o l u b l e s e n e l a c e r o l i q u i d o , a d em á s d e e l l o , s e a p r o v e c h a n ta m b ié n o t r o s e le m e n t o s q u e s o l o c o n d e t e r m in a d o s e le m e n t o s d e — - a c o m p a ñ a m ie n to d e b e n e n t r a r e n r e a c c i ó n o' q u e q u e d a n s u s p e n d id o s - e n e l a c e r o .

E n t r e m ás e l e v a d a s s e a n l a s e x i g e n c i a s a l a s p r o p i e d a d e s d e ­c a l i d a d d e l a c e r o , m ás e l e v a d a s s o n t a m b ié n e n g e n e r a l l a s e x i g e n ­c i a s a l a c a l i d a d d e l a s a l e a c i o n e s p a r a s u a p l i c a c i ó n .

A t e n c i ó n e s p e c i a l s e c o n c e d e a l g r a d o d e p u r e z a d e l a s a l e a ­c i o n e s ; s e g ú n l a s m a t e r i a s p r im a s y l o s m é to d o s d e p r o d u c c ió n e l l a s

c o n t i e n e n c a n t i d a d e s v a r i a b l e s d e im p u r e z a s com o f ó s f o r o , a z u f r e , y o t r o s e le m e n t o s p e r j u d i c i a l e s a l a c e r o com o S n , As y S b a d em á s — g a s e s , ó x i d o s y e s c o r i a s .

En l a f u s i ó n d e a l e a c i o n e s e s p e c i a l e s y p a r a m a t e r i a l e s c o n - e x i g e n c i a s p a r t i c u l a r m e n t e e l e v a d a s r e s p e c t o d e l a s p r o p i e d a d e s d e ­c a l i d a d , p u e d e n e j e r c e r u n a i n f l u e n c i a n o t a b l e e n l a s p r o p i e d a d e s — d e c a l i d a d a l c a n z a b l e s , d e t e r m in a d o s c o n t e n i d o s d e im p u r e z a s c o n o — c i d a s como " t r a z a s " , c o n t e n i d o s y a e n l a s m a t e r i a s p r im a s o q u e - - -

l l e g a r o n a l a s a l e a c i o n e s p o r u n d e t e r m in a d o m éto d o d e f a b r i c a c i ó n .De i m p o r t a n c i a e s p e c i a l , s o n l o s g a s e s , ó x i d o s y e s c o r i a s ------

q u e e n c o n t e n i d o s a l t o s , p u e d e n e m p e o r a r f u e r t e m e n t e l a c a l i d a d d é ­l o s p r o d u c t o s t e r m i n a d o s . Y a q u e la - m a y o r p a r t e d e l a s a l e a c i o n e s — s o n a d i c i o n a d a s a l f i n a l d e l p r o c e s o d e f a b r i c a c i ó n d e l a c e r o , e s — p o r l o g e n e r a l i m p o s i b l e s e p a r a r h a s t a e l v a c i a d o l o s g a s e s e im p u ­r e z a s n o m e t á l i c a s ! a l e a c i o n e s im p u r a s , p u e d e n a r r u i n a r en e s t a ------fo rm a e l t r a b a j o d e a f i n a c i ó n .

l a s b u e n a s a l e a c i o n e s d e b e n s e r c o m p a c t a s , l i b r e s d e s o p l a — d u r a s y ó x i d o s y e s c o r i a s a d h e r e n t e s . l a e x e n c i ó n de s o p l a d u r a s t i e n e i m p o r t a n c i a b a j o e s t e a s p e c t o p o r q u e e n l a s c a v i d a d e s d e e s t a — n a t u r a l e z a , ad em á s d e l o s g a s e s , s e p r e c i p i t a n d i f e r e n t e s p r o d u c t o s d e r e a c c i o n e s .

E l a l e a r e s u n p r o c e s o d e d i s o l u c i ó n , e l c u a l e s t á u n id o e n - l a m ayor p a r t e a u n a d i s m in u c ió n d e l p u n to a e f u s i ó n y a u n a t o n a — l i d a d t é r m i c a p o s i t i v a o n e g a t i v a . Con t a l q u e n o a e t r a t e d e m uy— e l e v a d a s a d i c i o n e s d e a l e a c i o n e s d e a l t o p u n to d e f u s i ó n , e s d i s m i - a u íd o e l p u n to d e f u s i ó n d e l a c e r o m e d ia n t e t o d a s l a s a d i c i o n e s . — E s t e p r o c e s o q u e p u e d e s e r b i e n o b s e r v a d o e n l a a d i c i ó n d e e le m e n ­t o s d e b a j o p u n to d e f u s i ó n , f a c i l i t a l a d i s o l u c i ó n y d i s t r i b u c i ó n - d e l a s a l e a c i o n e s y r e d u o e l a c a n t i d a d d e c a l o r p o r e o n d u c i r a l b a ­ñ o d e a c e r o , n e c e s a r i a p a r a a l c a n z a r l a t e m p e r a t u r a d e v a c i a d o .

L a dem anda d e c a l o r p a r a l a d i s o l u c i ó n d e un a a l e a c i ó n e n - e l a c e r o , e s t á d a d a p o r l a d i f e r e n c i a e n t r e e l c o n t e n i d o d e c a l o r - d e l a a l e a c i ó n a l a t e m p e r a t u r a d e l a c e r o l i q u i d o y e l c o n t e n i d o d «c a l o r d e l a a l e a c i ó n en e l i n s t a n t e d e l a a d i c i ó n . E n l a m a y o r —p a r t e d e l o s c a s o s , d e b e s e r c u b i e r t a e s t a dem anda d e c a l o r , p o r e 2 c o n t e n i d o d e c a l o r d e l b añ o d e a c e r o y p u e d e c o n d u c i r e n e l c a s o d e a d i c i o n e s m ás g r a n d e s a un i n t e n s o , e n f r i a m i e n t o .

ü n a p a r t e d a d a d e l co n su m o o dem anda d e c a l o r ^ p a r a l a f u s i ó n - d e l a a l e a c i ó n , e s e n t r e g a d a p o r e l c a l o r d e s o l u c i ó n , e l c u a l e n -a lg u n o s c a s o s e s n e g a t i v o . E s t e c a l o r d e s o l u c i ó n , e s e s p e c i a l m e n t e a l t o c u a n d o s e fo r m a n c o m p u e s to s i n t e r m e t á l i c o s e n e l b a ñ o d e a c e r o como p u d o c o m p r o b a r s e p a r a l o s s i l i c i u r o s y c o m p u e s to s d e a l u m i n i o , F e ,N i y Co. E s t a s c a n t i d a d e s d e c a l o r , c o n d u c e n e n e le m e n t o s p a r t i -

- 9 3 -

- S a ­

c u l a r e s a i n t e n s a s e l e v a c i o n e s l o c a l e s d e t e m p e r a t u r a q u e a c e l e r a n l a i g u a l a c i ó n d e l a c o n c e n t r a c i ó n . S o n u n a r a z ó n p o r l a c u a l - l a - d i s o l u c i ó n d e S i o' A l f r í o s , s e r e a l i z a e s c e n c i a l m e n t e m á s ^ r a p id o - q u e l a d e Cr o" Mn f r í o s . A p a r e c e n ig u a l m e n t e t o n a l i d a d e s t é r m i c a s - n e g a t i v a s e n l a f o r m a c ió n d e l o s c a r b u r o s y d e o t r o s c o m p u e s to s — i n t e r m e t á l i c o s p o r e je m p lo d e l o s c o m p u e s to s d e Fe-W y F e -V s o b r e - c u y a s m a g n it u d e s n o e x i s t e n t o d a v í a r e s u l t a d o s e x p e r i m e n t a l e s .

E s t a s t o n a l i d a d e s t é r m i c a s , n o a l c a n z a n n u n c a , como d e l a — p r á c t i c a s e d e s p r e n d e , v a l o r e s t a n a l t o s q u e c u b r a n l a dem anda d e ­c a l o r t o t a l . O tr a f u e n t e d e c a l o r a u n q u e i g u a l m e n t e s e c u n d a r i a , —

s o n l o s c a l o r e s d e o x i d a c i ó n d e l o s m e t a l e s d e a l e a c i ó n q u e a p a r e c e n e n l a s r e a c c i o n e s c o n e l FeO d i s u e l t o e n e l a c e r o .

Una a d i c i ó n d e 1 % d e S i m e d ia n t e S i m e t á l i c o d e 9 7 - 9 8 # S i - a l a t e m p e r a t u r a a m b ie n t e a un b a ñ o d e a c e r o a 1 6 0 0 ° C , p r o d u c e u n ae l e v a c i ó n d e t e m p e r a t u r a d e l a c o l a d a t o t a l d e a p r o x im a d a m e n te -----1 2 C, a p e s a r d e l a e l e v a d a dem anda d e c a l o r d e l S i ( p a r a f u n d i r s e y c a l e n t a r s e a l a t e m p e r a t u r a d e l a c e r o l í q u i d o ) , d e f a l t a r e s e — c a l o r d e r e a c c i ó n , c o n d u c i r í a a u n a d i s m in u c i ó n a e t e m p e r a t u r a d e - t o d a l a c o l a d a d e a p r o x im a d a m e n te lfO °C .

S i d i c h a a d i c i ó n s e v e r i f i c a s e e n c a m b io c o n F e S i f r í o d e 98 7 5 # S i , a l c a n z a r l a l a t o n a l i d a d t é r m i c a p a r a c a l e n t a r l a a d i c i ó n - a 1 6 0 0 ° C , e s d e c i r , l a t e m p e r a t u r a p e r m a n e c e r ía c o n s t a n t e y c o n — F e S i f r í o d e 5 0 /S .S Í n o s e r i a s u f i c i e n t e e l c a l o r d e r e a c c i ó n p a r a - c a l e n t a r l a a d i c i ó n a 1 6 0 0 C y s e p r o v o c a r í a p o r c a d a 1% d e S i — a d i c i o n a d o u n a d is m in u c ió n d e t e m p e r a t u r a d e a p r o x im a d a m e n te 2 0 °C .

L o s v a l o r e s d e l o s c a l o r e s d e s o l u c i ó n p a r a e s t e c a s o , s e — e l e v a n t o d a v í a ^en fo rm a c o n s i d e r a b l e en p r e s e n c i a d e c a n t i d a d e s — g r a n d e s d e N i ó C o, p o r q u e s u s c a l o r e s d e r e a c c i ó n c o n e l S i s o n - t o d a v í a m ás g r a n d e s q u e a q u e l o r i g i n a d o e n t r e e l S i y e l F e .

En l a a d i c i ó n d e 1% d e A l a l F e , l a c a n t i d a d d e e n e r g í a l i b e ­r a d a e n l a d i s o l u c i ó n e s m ás p e q u e ñ a y p r o d u c e u n a d is m in u c ió n d e - t e m p e r a t u r a d e a p r o x im a d a m e n t e ^ C, c o n t r a u n a d is m in u c ió n d e 28 C a l f a l t a r e s t e c a l o r d e r e a c c i ó n ( e s t o v a l e p a r a l a a d i c i ó n d e A l - p u r o ) .

En t o d o s l o s c a s o s e n q u e l o s c a l o r e s d e s o l u c i ó n n o a l c a n ­z a n p a r a f u n d i r l a s a d i c i o n e s , s e p u e d e d i s m i n u i r l a i n d e s e a b l e —p é r d i d a d e t e m p e r a t u r a a un a m e d id a i n t o l e r a b l e , m e d ia n t e e l c o -----r r e s p o n d i s n t e p r e c a l e n t a m i e n t o d e l a s a l e a c i o n e s . E l p r e c a l e n t a —- m ie n t o d e b e e f e c t u a r s e e n l o p o s i b l e a a l t a s t e m p e r a t u r a s ; p a r a — e v i t a r c a m b io s e n l a s a l e a c i o n e s m e d ia n t e o x i d a c i ó n ^ c a r b u r a c i ó n -

o a d s o r c i ó n d e g a s e s , s e e f e c t ú a e l c a l e n t a m i e n t o f r e c u e n t e m e n t e - e n r e c i p i e n t e s c e r r a d o s . La a d i c i ó n d e a l e a c i o n e s p r e v ia m e n t e f u n ­d i d a s s o b r e t o d o e n l a o l l a , e s u s a d a a m p lia m e n t e , e l l a im p id e u n - e n f r l a m i e n t o d e l a c o l a d a , u s á n d o s e ad em as c u a n d o l a a d i c i ó n n o e s p o s i b l e e n e l h o rn o p o r e je m p lo e n l a p r o d u c c ió n d e a l e a c i o n e s e s ­p e c i a l e s d e c o n t e n i d o s a l t o s d e a l u m i n i o . Una a d i c i ó n d e 1% £ 1 a - 8 5 0 °C p r 9 d u c e un a e l e v a c i ó n d e 1 0 °C d e t e m p e r a t u r a c o n t r a C d e - d is m in u c io n e n e l c a s o d e a g r e g a r l o f r í o .

La v e l o c i d a d d e d i s o l u c i ó n d e l a s a l e a c i o n e s , e s i n f l u e n c i a d a p o r l a m a g n itu d d e l a dem anda d e c a l o r a d i c i o n a l y ad em ás p o r -

e l e s t a d o f í s i c o de l a a l e a c i ó n . G ran s u p e r f i c i e , a s d e c i r - , p i e z a s - d e tam añ o p e q u e ñ o f a c i l i t a n l a d i s o l u c i ó n , h a b ie n d o s i n em b a rg o — u n l í m i t e p a r a e l tam añ o d e p e d a z o s muy p e q u e ñ o s p o r e l e v a r s e l a s - p é r d i d a s p o r o x i d a c i ó n , e s c o r i f i c a c i ó n y p u l v e r i z a c i ó n . F u e r a d e -

- 9 5 -

e l l o , e s e l p o d e r d e d i f u s i ó n d e c i s i v o p a r a l a d i s t r i b u c i ó n r a p i d a e n e l b a ñ o d e a c e r o . S o b r e s u m a g n itu d a b s o l u t a n o e x i s t e n m e d i d o n e s , s i n em b a rg o s e c o n o c e p o r l a e x p e r i e n c i a p r á c t i c a q u e , e s p e — c i a í m e n t e l a s a l e a c i o n e s d e p e s o e s p e c i f i c o a l t o como e l t u n g s t e n o o s e m e j a n t e s , q u e c o n t i e n e n c a n t i d a d e s m a y o r e s d e c a r b u r o s com o e l FffCr a l t o c a r b o n o , s o l a m e n t e m e d ia n t e l a o b s e r v a c i ó n d e d e t e r m i n a - d a s m e d id a s d e p r e c a u c i ó n , p u e d e n s e r d i s t r i b u i d a s p r o p o r c io n a lm e n t e e n c o r t o t ie m p o e n e l b a ñ o d e a c e r o . ~

P a r a e v i t a r d e a n te m a n o d i f e r e n c i a s d e c o n c e n t r a c i ó n dem a— s i a d o g r a n d e s , q u e aú n t a m b ié n m e d ia n t e v i g o r o s a a g i t a c i ó n p u e d e n - s e r i g u a l a d a s ’ s o l o d i f í c i l m e n t e , s e e l i g e p a r a l a a d i c i ó n d e t a l e s e le m e n t o s e n c a s o d a d o a l e a c i o n e s d e c o n t e n i d o b a j o d e e l e m e n t o s — d e a l e a c i ó n .

E l l a s s o n s i n e m b a rg o v e n t a j o s a s s o la m e n t e e n a d i c i o n e s r e l a ­t i v a m e n t e p e q u e ñ a s , p o r q u e d e l o c o n t r a r i o m e d ia n t e c a n t i d a d e s ------g r a n d e s d e a d i c i o n e s , e n t r a u n a c a l d a d e t e m p e r a t u r a d e m a s ia d o — i n t e n s a »

La d i f í c i l s o l u b i l i d a d d e a l e a c i o n e s a l t o C, l a s c u a l e s c o n ­t i e n e n c o n c e n t r a c i o n e s d e c a r b u r o s e s t a b l e s p o r e je m p lo d e C r y W- e o n d u c e f á c i l m e n t e a d e s v e n t a j a s c u a l i t a t i v a s . L o s c a r b u r o s e s t a — b l e s y a p r e f o r m a d o s , n o p u e d e n , s e r c o n d u c id o s a l p a r e c e r e n u n a — d i s t r i b u c i ó n ^ s u f i c i e n t e m e n t e f i n a y p e r m a n e c e n com o t a l e s h a s t a l a s o l i d i f i c a c i ó n d e l b lo q u e c o l a d o . S e p r e f i e r e p o r a s o e l u s o d e — a l e a c i o n e s d e Cr y W c o n c o n t e n i d o s b a j o s d e c a r b o n o , l a s c u a l e s - f o r n a n l o s c a r b u r o s c o n t e n i d o s e n l o s a c e r o s a l t o c a r b o n o a p e n a s - d e s p u é s d e l a a d i c i ó n a l a c o l a d a , e n fo r m a m o le c u la r »

En l a a d i c i ó n d e t o d o t i p o d e a l e a c i o n e s s e m o d i f i c a t a m b ié r l a v i s c o s i d a d d e l b añ o d e a c e r o .

M ie n t r a s l a a l e a c i ó n n o e s t é d i s t r i b u i d a p r o p o r c io n a d a m e n t e , e n t r a e n l a m a y o r ía d e l o s c a s o s u n in c r e m e n t o d e v i s c o s i d a d y — a p e n a s c o n d i s t r i b u c i ó n h o m o g é n e a , s e i n s t a l a un g r a d o d© v i s c o s i ­

d a d qu e c o r r e s p o n d e a l a c o m p o s i c i ó n , g r a d o d e p u r e z a y t e m p e r a ­t u r a d e l a c o l a d a .

A l e a c i o n e s q u e , c o n u n p e s o e s p e c í f i c o m ás p e q u e ñ o q u e e l — d e l a c e r o l í q u i d o o' q u e c o n e l c a l e n t a m i e n t o a l a i r e s e o x i d a n o' - qu e s o n i n s o l u b l e s e n e l a c e r o com o p o r e je m p lo Mg y C a , s e a d i d o n a n e n e l h o m o - e v e n t u a lm e n t e e n l a t a s s e g ú n e l e m p a q u e -e n u n a b a ­r r a d e a c e r o a l a q u e s e s u j e t a n y r á p id a m e n t e s e h u n d en e n e l b a ­ño d e a c e r o . A d i c i o n e s muy l i g e r a s , s e p u e d e n m e z c l a r c o n v e n i e n t e ­m en te c o n o t r a s de p e s o s e s p e c í f i c o s m a y o r e s .

En e s t a s a l e a c i o n e s e s p e c í f i c a m e n t e l i g e r a s s e c u e n t a a n t e ­to d o e l a l u m i n i o , f e r r o t i t a n i o y c a s i t o d o s l o s o t r o s d e s o x i d a n t e s .E l l a s s e a d i c i o n a n t a m b ié n f r e c u e n t e m e n t e e n l a o l l a , d o n d e a l ------a r r o j a r s e a l c h o r r o s o n a r r a s t r a d a s a l b a ñ o d e a c e r o .

A c o n t i n u a c i ó n , s e p r e s e n t a n l o s r e q u i s i t o s q u e d e b e n r e u n i r l o s e le m e n t o s d e a l e a c i ó n p a r a p o d e r s e e m p le a r e n l a f a b r i c a c i ó n - d e l o s a c e r o s e s p e c i a l e s , s e d e s c r i b e a s í m ism o s u i n f l u e n c i a y l a

d e l a s p r i n c i p a l e s im p u r e z a s y g a s e s e n a l a c e r o .A c tu a lm e n te s e t i e n d e a u n a ^ c l a s i f i c a c i ó n b a s a d a e n c a r a c ­

t e r í s t i c a s f u n d a m e n t a l e s 5 d e s d e a l g ú n t ie m p 9 s e h a r e c o n o c i d o q u e - l o s e le m e n t o s q u e p r o d u c e n c o n e l F e l i g a s ú t i l e s , s e e n c u e n t r a n -

a g r u p a d o s e n u n a c i e r t a z o n a (a u n q u e d e fo r m a i r r e g u l a r } * , e n l a - t a b l e p e r i ó d i c a d e l o s e le m e n t o s y q u e l o s e le m e n t o s e s t a b i l i z a n — t e s d e l a a u s t e n i t a o c u p a n u n a a r e a b i e n d e t e r m i n a d a , m i e n t r a s —

q u e l o s r e s t a n t e s e s t á n f u e r a d e d i c h a a r e a d e l a t a b l a p e r i ó d i c a .A d em a s, ta m b ié n l o s e le m e n t o s fo r m a d o r e s d e l o s c a r b u r o s , —

d e t e r m in a n un s u b - g r u p o c o m p a c to y a s í ta m b ié n l o s g r a f i t i z a n t e s .E l d e s c u b r im ie n t o ^ q u e t a m b ié n l a s o l u b i l i d a d d e un e le m e n t o -

e n e l F e e s t a e n r e l a c i ó n d i r e c t a c o n su p o s i c i ó n e n e l s i s t e m a p e r i o d i c o , e s u n a i m p o r t a n t e a y u d a p a r a l a c o n s t r u c c i ó n d e l o s d í a - - " g r a m a s d e e q u i l i b r i o .

% s á n $ o n o s e n e s t e d e s c u b r i m i e n t o , s e h a e n c o n t r a d o q u e u n a - s o l u c i o n s o l i d a , p u e d e f o r m a r s e s i e x i s t e s i m l l a r i d a d d e l r e t í c u l o c r i s t a l i n o , e n e l ^ t i p o d e u n ió n q u ím ic a y e s p e c i a l m e n t e e n l a s d i ­m e n s io n e s d e l o s á to m o s y d e l o s i o n e s .

P o r c o n s i g u i e n t e c u a n d o l a d i f e r e n c i a e n t r e e l d iá m e t r o a t ó ­m ic o d e un co m p o n e n te y a q u e l d e l F e , n o e x c e d e 1 , 8 %, e l r e s u l t a ­d o e s u n a s e r i e c o n t i n u a d e s o l u c i o n e s s ó l i d a s ; c u a n d o l a d i f e r e n ­c i a v a r í a e n t r e 1 . 8# y e l 15%, l a s o l u b i l i d a d d e l e le m e n t o e s l i ­m i t a d a , c u a n d o e x c e d e e l 20%, e l e le m e n t o n o e s n i s i q u i e r a m e z c la b l e . **

P e r s e v e r a n d o e n l a i n v e s t i g a c i ó n b a s a d a e n t a l p e r i o d i c i d a d - s a p o d r a e n e l f u t u r o c l a s i f i c a r l o s co m p o n e n te s d e modo d e i n d i — c a r e n s e g u i d a s u s d i v e r s o s e f e c t o s .

A lu m in io .S o l u b i l i d a d e n e l F a a 1 2 3 2 °C j 3 í?$ y a t e m p e r a t u r a a m b ie n t e d e — 3 2 # .

La a d i c i ó n de A l , r e s t r i n g e l a r e g i ó n # d e l d ia g r a m a d e e q u i l i b r i o , a m p lia n d o l a f a s e c ¿ y fo rm a n d o e n d e f i n i t i v a u n tr a m o c o n t i n u o o . En e l a c e r o d e s o x i d a d o c o n A l , e l ó x id o d e F e s o l u ­b l e s e t r a n s f o r m a e n ó x id o d e A l i n s o l u b l e , d i v i d i d o f i n a m e n t e e n - fo r m a d e p a r t í c u l a s d u r a s s u b m i c r o s c ó p i c a s n o f u s i b l e s .

E s t a s p a r t í c u l a s s o n m en o s d a ñ o s a s e n e l t r a b a j o p o s t e r i o r - q u e l a s i n c l u s i o n e s p r e s e n t e s e n l o s a c e r o s c a lm a d o s a l S i . Im p i— d ie n d o l a f o r m a c ió n d e g a s , e s t a a d i c i ó n , e l i m i n a l a f o r m a c i ó n d e ­s o p l a d u r a s y f a v o r e c e l a d i s t r i b u c i ó n u n ifo r m e d e l a s im p u r e z a s — é i n c l u s i o n e s . P o q u ís im o A l p e r m a n e c e e n e l m e t a l , ü n a e n é r g i c a — d e s o x i d a c i ó n c o n A l , c o n t a l q u e s e e v i t e e l s o b r e c a l e n t a m i e n t o , e s u n o d e l o s m e d io s a d a p t a d o s p a r a e l e v a r l a t e m p e r a t u r a a l a c u a l - t i e n e l u g a r e l r á p i d o c r e c i m i e n t o d e l o s g r a n o s y p o r c o n s i g u i e n t e p a r a c o n t r o l a r s u s d i m e n s io n e s .

L a s m en u d as i n c l u s i o n e s d e A I2O3 , t i e n e n p r o b a b le m e n t e e l p o ­d e r d e l i m i t a r m e c á n ic a m e n te e l c r e c i m i e n t o d e l o s g r a n o s c r i s t a ­l i n o s p e r o l a c a u s a v e r d a d e r a n o e s t á b i e n d e f i n i d a . L o s a c e r o s a l c a r b o n o co m u n es c o n g r a n o s f i n o s , p r o d u c i d o s e n é s t a f o r m a , t i e n e » u n e s c u r r l m i e n t o g r a n u l a r p o c o s a t i s f a c t o r i o , p e r o r e s i s t e n a l e n ­v e j e c i m i e n t o .

L o s a c e r o s a s í d e s o x i d a d o s o f r e c e n m ay o r r e s i s t e n c i a a l c h o ­q u e .

E l A l , t i e n e u n a g r a n a f i n i d a d c o n e l S , c o n e l F e fo r m a — u n s u l f u r o a o b l e d e A l y F e c o n b a j o p u n to d e f u s i ó n , a d i c i o n e s en c a n t i d a d e s a p e n a s s u f i c i e n t e s p a r a d e s o x i d a r e l a c e r o , d a n l u g a r a l a s e p a r a c i ó n d e A l 2So b a j o fo r m a d e i n c l u s i o n e s e n l a s u p e r f i c i e - d e l o s g r a n o s d is m in u y e n d o n o t a b le m e n t e l a d u c t i l i d a d y l a r e s i s —t e n c i a a l c h o q u e . T a l s e p a r a c i ó n s e e v i t a u s a n d o un e x c e s o d e l -----50 # o m ás d e l e le m e n t o , y e n t o n c e s , l a d i s t r i b u c i ó n l l e g a a s e r — p u r a m e n te c a s u a l . La c a p a c i d a d d e l A l d e fo r m a r n i t r u r o e s m a y o r — q u e l a d e c u a l q u i e r o t r o e le m e n t o l i g a n t e , e l ' s u t i l í s i m o e s t r a t o - s u p e r f i c i a l q u e s e f o r m a , c o n t e n ie n d o n i t r u r o d e A l , e s e s t a b l e y -

- 9 6 -

®uy d u r o ( d e 9 0 0 a 1 0 0 0 d e d u r e z a V i c k e r s , 5 v e c e s l a d u r e z a o b — t e n i d a , n i t r u r a n d o a c e r o s a l C ); e l n i t r u r o d e A l , o c a s i p n a f r a g l l i d a d e n c a l l e n t e . A d i c i o n e s d e A l a m enudo h a s t a e l 5 # 7 e n a l g ú n c a s o h a s t a a l 12 # , fo r m a n u n a p e l í c u l a p r o t e c t o r a i n e r t e d e ó x i d o - y c o n f i e r e a s í r e s i s t e n c i a a l e x f o l i a m i e n t o a t e m p e r a t u r a s e l e v a ­d a s , p r i n c i p a l m e n t e e n l o s a c e r o s i n o x i d a b l e s c o n a l t o c o n t e n i d o - d a C r , p e r o t a m b ié n c u a n d o e l c o n t e n i d o e n A l e s a l t o , en a u s e n c i a d e o t r o s c o n s t i t u y e n t e s l i g a n t e s . Una l i g a c o n 7 . 5 # d e A l ó 3 7 . 5 # ~ d e C r , s e c o n s i d e r a q u e p u e d e s o p o r t a r s o l i c i t a c i o n e s c o n t i n u a s a - t e m p e r a t u r a s h a s t a 1 3 0 0 ° C .A d i c i o n e s c o n t e m p o r á n e a s d e A l y S i , s o n m ás e f i c a c e s q u e I g u a l e s c a n t i d a d e s d e C r , p a r a r e s i s t i r a l e s c a m a m ie n t o , a d i c i o n e s d e l 0 . ? # ^ a l 1 # e n a c e r o s i n o x i d a b l e s , m e jo r a n l a r e s i s t e n c i a a l a s u l f u r a c i ó n a t e m p e r a t u r a s e l e v a d a s , l a a d i c i ó n - d e A l a e s t o s a c e r o s , r e d u c e t a m b ié n e l e n d u r e c im i e n t o a l a i r e y - p e r m i t e a s i , m ay o r d u c t i l i d a d e n l a s p a r t e s s o l d a d a s .

S e u s a p a r a a l e a r y d e s o x i d a r . p r i n c i p a l m e n t e com o A l m e t a — l ú r g i c o . A un que r e p r e s e n t a p o r l o g e n e r a l u n m a t e r i a l d e c a r g a muy p u r o , p u e d e m o s t r a r a n t e t o d o e l A l d e r e f u s i ó n a d e m á s d e A I2O3 , - c o n s i d e r a b l e s c o n t e n i d o s d e g a s , p r i n c i p a l m e n t e H g . S e a d i c i o n a - - p r i n c i p a l m e n t e a l H orno y o l l a com o l i n g o t l t o s y p a r a l a r e d u c c i ó n d e l a e s c o r i a , como p i e z a s p e q u e ñ a s y A l g r a n u l a d o . E l u s o d e F e - A lu c ó n b-5-50% A l s e l i m i t a a c a s o s p a r t i c u l a r e s , e l p u n to d e f u ­s i ó n del. A l p u r o e s d e 6 ?5> -6 6 0 C, e l F e ^ A l d e 5 0 # f u n d e a a p r o x im a d a ­m en te l l 5 0 ° c . En e l m e r c a d o , s e ^ e n c u e n t r a n p r o d u c t o s p a r a f i n e s d e d e s o x i d a c i ó n q u e c o n t i e n e n a d em á s d e l A l , o t r o s e le m e n t o s q u e a p o ­y a n p o r un l a d o l a d e s o x i d a c i ó n y d e s n l t r u r a c l ó n y q u e p o r l o d em ás d e b e n f a c i l i t a r l a s e p a r a c i ó n d e l o s p r o d u c t o s d e d e s o x i d a c i ó n .

ARSENICO-,P o r s u i n f l u e n c i a n o c i v a e n l a s p r o p i e d a d e s m e c á n i c a s , e s t e -

e le m e n t o v i e n e a d i c i o n a d o d e p r o p ó s i t o s o l o r a r a m e n t e . P o r s e r u n - c o n s t i t u y e n t e d e l m i n e r a l d e h i e r r o , s e e n c u e n t r a c a s i s ie m p r e e n - l a c a l i d a d d e a c e r o c o m e r c i a l .

L o s a c e r o s c o n t i e n e n u s u a lm e n t e , d e l 0 . 0 1 a l 0 .0^-#} a d i — c l o n e s s u p e r i o r e s d e 0. 1 0 # - 0 . 1 ? # v i e n e n a v e c e s e m p le a d a s e n — - u n ió n d e p e q u e ñ a s c a n t i d a d e s d e Cu p a r a a u m e n ta r l a r e s i s t e n c i a a - l a i n t e m p e r i e d e l o s a c e r o s d u l c e s . E l A s , s e e n c u e n t r a p r i n c i p a l ­m en te b a j o fo r m a d e ^ a r s e n l u r o d e F e ^ ( F e A s ) . M a t e r i a l e s co n v a r i o se le m e n t o s d e a l e a c i ó n , p u e d e n ta m b ié n c o n t e n e r o t r o s a r s e n i u r o s ------como Cr . V 7 N i A S.

S e c r e e q u e e l As e s s o l u b l e e n e l c a r b u r o d e F e y q u e s e - fo r m a » « r t é c t i c o s t e r n a r i o s d e c a r b u r o s y a r s e n i u r o s . G e n e ra lm e n ­t e o c u r r e u n a c i e r t a c o n t r a c c i ó n d e l cam po J . E l As d is m in u y e l a s o l d a b i l i d a d d e l a c e r o . P a r e c e s e r p o r a lg u n o s e x p e r im e n t o s d e mu­c h o s a ñ o s q u e e l A s s e d i s u e l v e e n t o d a s l a s f o r m a s a l o t r ó p i c a s — d e l F e , p o r l o m enos en l a s p e q u e ñ a s c a n t i d a d e s p r e s e n t e s n o r m a l­m en te e n l o s a c e r o s . ( 0 . 1 # a l m áx im o ).

BERILIOLa s o l u b i l i d a d d e l B e e n e l F e e s d e l 6# a 1 ? 0 0 C y d e l -

* f . 5 # a t e m p e r a t u r a a m b ie n t e . E l s e #e n c u e n t r a e n a r r a b i o s y a c e r o s - e s p e c i a l e s n o s o l o e n s o l u c i o n e s s ó l i d a s e n l a f e r r i t a , s i n o ta m — b i e n como c a r b u r o (B e 2C)

- 9 7 "

- 9 8 -A c e r o s c o n 1 # de B e , s o n d i f í c i l m e n t e f o r j a b l e s y d e s p u é s —

d e l t e m p la d o , t i e n e n un a m ayor d u r e z a , c o n v a l o r e s m ás b a j o s de - a l a r g a m i e n t o y r e s i l l e n c i a .

S u s a d i c i o n e s au m en tan l a t e m p l a b i l i d a d d e l a c e r o .l a m i c r o e s t r u c t u r a no v i e n e n o t a b le m e n t e m o d i f i c a d a p o r a d i ­

c i o n e s d e l o r d e n s u s o d i c h o , e x c e p c i ó n h e c h a p a r a a q u e l l o s m a t e r i a l e s como e l a c e r o 1 8 - 8 , q u e p r e s e n t a n u n a e s t r u c t u r a d o b l e , e n - - e s t a s l i g a s c a u s a una m en o r r e s i s t e n c i a a l a c o r r o s i ó n y l o s p u n ­t o s c r í t i c o s v i e n e n c a m b ia d o s a ÍO ^ O C , 9 1 ? ° C 8 7 8 °C y 6 3 0 °C .

S I B e s e a d i c i o n a d e p r e f e r e n c i a e n l a o l l a d u r a n t e e l v a ­c i a d o .

L a s p é r d i d a s s o n m ín im a s cu a n d o e l Ni e s t á p r e s e n t e . Aunque s e a n b a s t a n t e p e q u e ñ a s l a s a d i c i o n e s , e s t e e le m e n to e s d e m a s ia d o - c o s t o s o p a r a un e m p le o e n v a s t a e s c a l a , d a d a l a s g r a n d e s d i f i c u l ­t a d e s qu e p r e s e n t a l a r e d u c c i ó n d e su m in e r a l .

BOROLa s o l u b i l i d a d d e l B e n e l Fe e s ^ d e l 0,15% a 1 1 7 ^ ° C y d e l -

0 .0 6 # a t e m p e r a t u r a a m b ie n t e . E l B a c t ú a como d e p u r a d o r y como ■— e le m e n to l i g a n t e , au m en tan d o l a r e s i s t e n c i a m e c á n ic a , co n s e n s i —b l e m e jo r a m ie n to d e l l í m i t e d e f l u e n c i a i y d e l a t e m p l a b i l i d a d -----e s p e c i a l m e n t e en p r e s e n c i a d e N i.

Con u n a c e r o a l 0 .2*+# C, 5% Ni y 0 . 0 8 ? # B s e a l c a n z a , ad em ás de u n a e x c e l e n t e p o s i b i l i d a d d e l a b o r a c i o n m e c á n ic a , un a d u r e z a — B r i n e l l d e m 8 , qu e s e m a n t ie n e r e v i n i e n d o h a s t a 2 5 0 °C .

S e c r e e qu e e l au m en to m áxim o d e r e s i s t e n c i a s e p u e d e o b t e — n e r c o n 0 .0 8 # B c o n b a j o t e n o r d e C; p e r o d e c o s tu m b r e s e e m p le a -m enos d e l 0 . 1 # ( f r e c u e n t e m e n t e 0 . COI - 0 . 0 3 0 # ) . Dh a c e r o c o n t e -----n ie n d o s o l o 0 . 0 7 # B m o s tr ó f r a g i l i d a d e n c a l i e n t e .

E l B a u m en ta l a d u r e z a y l a r e s i s t e n c i a a l a t r a c c i ó n e n — m e d id a t a l a u e p u e d e s u b s t i t u i r s a t i s f a c t o r i a m e n t e n o t a b l e s t e n o ­r e s de N i, Cr y Mo.

P a r a e l en ro leo d e l B , en l a i n d u s t r i a d e l a c e r o e x i s t e n -----a l e a c i o n e s c o n 1 0 - 3 0 ? ! d e B o r o , F e -B p r o d u c id o p o r a lu m in o t e r m ia , c o n t i e n e 20# B , A l 3 - 6# , Mn 1 # . c e r c a d e 1% y C p r á c t i c a m e n t e 0 . E l F e - B t i e n e un p u n to d e f u s i ó n b a j o , y s e d i s u e l v e f á c i l m e n ­t e e n e l a c e r o ,, l í g u i d o .

L a a d i c i ó n ó p t im a p a r a e l a c e r o e s 0 .0 0 2 5 - 0 .0 0 5 0 % q u e , — d a u n a m a y o r ^ d u r e z a p o r te m p le y e s e q u i v a l e n t e a 0 .0 1 % N i , 0 ,3 % C r , 0 .2 % Mo o b i e n 0 .1% N o. L a s a d i c i o n e s s o n d e e f i c a c i a m áxim a c o n 0 .2 - 0 .5 % C . L a d i s t r i b u c i ó n d e l b o r o e n l o s a c e r o s e s b a s t a n t e u n ifo r m e e l g r a n o c r i s t a l i n o e s muy f i n o e s p e c i a l m e n t e d e s p u e s d e l a b o n i f i c a c i ó n , a s í m ism o s e m e jo r a t e m b ié n l a r e s i s t e n c i a e l é c t r i c a d e l o s a c e r o s . L a s p é r d i d a s d e b o r o d u r a n t e l a f u s i o n s o n muy p e q u e ñ a s .

E l b o r o o r i g i n a e n l o s a c e r o s a l C com un es un a d is m in u c ió n — d e l a d u c t i l i d a d y e n g e n e r a l c o n f i e r e a l o s a c e r o s q u e l o c o n t i e n e n un a m ayo r d u r e z a , r e s i s t e n c i a a l a a b r a s i ó n y l o s ^ h a c e muy - r f u s i b l e s d u r a n t e l a s o l d a d u r a a c a u s a d e l a fo r m a c ió n d e l e u t é c t i c o F e -B -C d e b a j o p u n to d e f u s i ó n .

CALCIO.S eg ú n a lg u n o s i n v e s t i g a d o r e s , e l c a l c i o n o e s s o l u b l e n i e n e l — a c e r o l í q u i d o n i en e l s ó l i d o , s e g ú n o t r o s e s s o l u b l e h a s t a e l — 0 . 1 # y d e a c u e r d o a o t r o s , e l c a l c i o fo rm a c o n e l F e u n c o m p u e s-

- 99 -

t o d e s c o n o c id o ; s i e n d o l a p r i m e r a i d e a l a m ás g e n e r a l i z a d a y a c e p ­t a d a .

E l c a l c i o t i e n e u n a g r a n a f i n i d a d p o r e l o x íg e n o p o r l o — c u a l p u e d e e m p l e a r s e f r e c u e n t e m e n t e p a r a l a d e s o x i d a c i ó n d e l a c e r o p e r o s ie m p r e e n l i g a c o n e le m e n t o s c o n o e l a l u m i n i o y e l s i l i c i o . Como m e t a l p u r o s e r í a s u f g ip le o i m p o s i b l e a c a u s a d e s u i n s o l u b i l i d ad e n e l a c e r o y d e su f á c i l o x i d a c i ó n y a e n e l a i r e a l a t e m p e r a t u r a d e l a c e r o l í q u i d o , p o r c o n s i g u i e n t e s e r l a d e d i f í c i l ^ c o n s e r v a c i ó n , f á c i l m e n t e e v a p o r a b l e y como p r o d u c t o d e d e s o x i d a c i ó n d e j a - r r í a e n e l a c e r o m u ch as i n c l u s i o n e s n o m e t á l i c a s d e c a l f i n a m e n t e - d i v i d i d a c o n un p u n to d e f u s i ó n muy a l t o .

E l c a l c i o t i e n e a d e m á s u n a a c c i ó n d e s u l f u r a n t e . Una d e s u s - p r o p i e d a d e s , e s p e c i a l e s , d e b í a s e r a q u e l l a d e e l i m i n a r c a s i c o m p le ta m e n te e l a r s é n i c o m e d ia n t e l a f o r m a c i ó n d e l c o m p u e s to G a jA s 2 i n -s o l u b l e e n e l a c e r o .

E l c a l c i o s e a d i c i o n a com únm ente e n fo r m a d e a l e a c i ó n ^ c a l c i o s i l i c i o c u y a c o m p o s ic ió n c o r r e s p o n d e a p r o x im a d a m e n te a l a f ó r m u l a - C a S i2 » En l a s a l e a c i o n e s u s u a l e s c o m e r c i a l e s , d e b e i m p o r t a r l a -*• p a r t e d e Ca 3 0 - 3 6 # y l a d e S i 6 0 - 6 5 # » e l c o n t e n i d o d e s i l i c a t o d e ­c a l c i o (C aSiO -O n o d e b e s e r m ay o r d e l /l # y e l d e c a r b o n o c o n d l c i o - - n a d o m e d ia n t e e l m é to d o d e f a b r i c a c i ó n , p o r l o g e n e r a l e s 1 . 2 - 1 . 6 # M e d ia n te l a i n e v i t a b l e r e d u c c i ó n d e l a a lú m in a e n l a c a r g a p u e d e n - e x i s t i r c o n t e n i d o s d e a l u m i n i o h a s t a d e 5 # . E l C a S i2 s e o b t i e n e e n h o rn o e l é c t r i c o m e d ia n t e r e d u c c i ó n d e l a SIO 2 c o n C y C aC g. S u p u n t o d e f u s i ó n v a r i a d e 9 8 0 - 1 2 0 0 0 C , s e g ú n l a c o m p o s i c i ó n . E l C a S i? - t i e n e un a s p e c t o m e t á l i c o e n l a s u p e r f i c i e y e n l a r u p t u r a y a s * — e s t a b l e a l e f e c t o d e l a i r e y d e l a h u m ed ad , e l p e s o e s p e c í f i c o e s - 2 .3 a p r o x im a d a m e n te , s e o x i d a f á c i l m e n t e y s e a d i c i o n a p o r e s a r a ­zó n e n l a o l l a .

CARBONO.L a s p r o p i e d a d e s d e l a c e r o , s o n d e t e r m i n a d a s fu n d a m e n ta lm e n te p o r - s u c o n t e n id o d e c a r b o n o . E l a c e r o l í q u i d o d i s u e l v e muy r á p i d a m e n t e e l C e n p r o p o r c i o n e s m a y o r e s a e l 1.7%, c o n t e n i d o q u e r e p r e s e n t a - e l p u n to l í m i t e e n t r e e l a c e r o y e l a r r a b i o . En c a n t i d a d e s h a s t a — e s t e l i m i t e , s e d i s u e l v e e n e l P e gam a p a r a fo r m a r a u s t e n i t a p e r ol a s o l u b i l i d a d e n e l h i e r r o a l f a e s muy b a j a ( a p r o x i m a d a m e n t e -0.02%C).

L a s a d i c i o n e s d e c a r b o n o i n t r o d u c e n e l p u n to A i ( 7 2 1 ° C f o r m a ­c i ó n d e p e r l i t a ) , e l e v a n e l p u n to A kíl^O O O c) y d is m in u y e n e l p u n t o Ao ( 9 1 0 ° C ) e v e n t u a lm e n t e h a s t a 7 2 1 C.

De t o d o s l o s c o m p o n e n te s d e l a c e r o , e l c a r b o n o e s a q u e l q u e - e j e r c e l a m ay o r i n f l u e n c i a e n l a s p r o p i e d a d e s , e l s e e n c u e n t r a e n -l o s a c e r o s n o a l e a d o s c a s i e x c l u s i v a m e n t e com o c a r b u r o d e F e -(F e 3 C) y t a m b ié n d i s u e l t o com o " c a r b o n o d e t e m p l e " y e n c a s o s e s p e c i a l e s como g r a f i t o . Con c o n t e n i d o s d e c a r b o n o h a s t a 0 * 8 6 # - m e d ia n t e l a f o r m a c ió n d e p e r l i t a - ^ l a r e s i s t e n c i a a l a t r a c c i ó n y e l l l m i t e d e f l u e n c i a , s e e l e v a n r á p id a m e n t e c o n m e n o sc a b o d e l a d u c t i l i ­d a d y d e l a m a l e a b i l i d a d .

A um en tos p o s t e r i o r e s d e l c o n t e n i d o d e C, h a s t a e l 1 .* + # p o r - l o m e n o s, c o n t in ú a n r e d u c i e n d o l a d u c t i l i d a d y h a s t a e l 1 . 7 # t i e — n e n s o l o u n a a c c i ó n l i m i t a d a e n l a r e s i s t e n c i a a l a t r a c c i ó n p e r o - a u m en ta n l a d u r e z a . La a c c i ó n c o m p le t a d e l e n l a d u r e z a , s e -m a n i f i e s t a s o la m e n t e c o n e l t r a t a m i e n t o t é r m i c o .

- 1 0 0 -L o s a c e r o s c o n c o n t e n i d o s d e 0 . 0 ? a 1 . 1 # s e e m p le a n e n v a s t a

e s c a l a ; a s í l o s a c e r o s c o n 0 . 3 0 ^ C v i e n e n f r e c u e n t e m e n t e e m p le a — d o s p a r a f u n d i c i ó n y f o r j a d o h a s t a c e r c a d e 0 .7 # p a r a r i e l e s p o r - e je m p l o . P a r a a lg u n o s t r a t a m i e n t o s d e e n d u r e c im i e n t o s u p e r f i c i a l - c o n v i e n e u s a r h a s t a t e n o r e s m ás a l t o s d e C c o n t a l q u e e l a c e r o — t e n g a g r a n o f i n o .

C o n t e n id o s de C q u e s e a p r o x im a n a l e u t e c t o i d e p r o d u c e n -----e s t r u c t u r a s s u p e r f i c i a l e s q u e t i e n e n l a s m e j o r e s c o m b in a c io n e s d e ­s o l i d e z , d u c t i l i d a d y d u r e z a . La t é c n i c a m o d ern a t i e n d e a p e r m i t i r u n a r e d u c c i ó n d e l c o n t e n i d o d e C e l e v a n d o e l p o r c e n t á j e d e l m an g a­n e s o p a r a o b t e n e r m e jo r e s p r o p i e d a d e s d e d u c t i l i d a d y c o m p a c t e z .

E l c a r b o n o d is m in u y e n o t a b le m e n t e e l p u n to d e f u s i ó n (u n c o n t e n i d o d e l *f# d is m in u y e e l p u n to d e f u s i ó n c e r c a d e 3 5 0 ° C ) y — a u m e n ta l a f l u i d e z .

CERIO,E l c e r i o e s c o n o c id o e n e l c o m e r c io com o M i s c h m e t a l l , e l c u a l c o n ­t i e n e a p r o x im a d a m e n te b5~50% C e , 5 ~ 8 # F e y t i e r r a s r a r a s q u e e n su o b t e n c i ó n n o p u d i e r o n s e r s e p a r a d a s ( a p r o x im a d a m e n te 20# l a n t a n o y e l r e s t o d e n e o d im io , p r a s e o d i m i o e i t r i o ) ^ l o s q u e en su e m p le o — com o d e s o x i d a n t e , e n t r a n t a m b ié n e n T e a c c i ó n c o n e l a c e r o .

S o b r e s u f u n c i ó n e n p a r t i c u l a r , e s c o n o c i d a h a s t a a h o r a l a - c o m b in a c ió n d e l n i t r ó g e n o c o n e l l a n t a n o . E l Ce p a r e c e e j e r c e r — a d em á s u n a c i e r t a a c c i ó n d e s u l f u r a n t e .

COBALTOE l Co a l a r g a l a r e g i ó n gam a e l e v a n d o l a t e m p e r a t u r a d e s o l i d i f i c a ­c i ó n y d is m in u y e n d o l a l í n e a d e t r a n s f o r m a c i ó n d e l P e gam a e n F e - a l f a . l a s a d i c i o n e s d e e s t e e le m e n t o n o t i e n e n n o t a b l e i n f l u e n c i a - e n l a c o m p a c t e z d e l a a u s t e n i t a .

S u i n f l u e n c i a e n l a s p r o p i e d a d e s m e c á n i c g s , c o n s i s t e e n e l - a u m en to g r a d u a l de l a r e s i s t e n c i a a l a t r a c c i ó n y d e l l í m i t e e l á s — t i c o c o n c u n a c o r r e s p o n d i e n t e d i s m in u c i ó n d e l a l a r g a m i e n t o y d e l a - e s t r i c c i ó n ; e l Co c o n f i e r e a d em á s u n a m a y o r r e s i s t e n c i a a l a c o r r o s i ó n . ”

E n t r e l o s e le m e n t o s l i g a n t e s i m p o r t a n t e s , a l Co e s , e l ú n i c o q u e n o a u m en ta e n modo d i r e c t o l a d u r e z a p r o d u c i d a g o r e l t e m p le y p o r c o n s i g u i e n t e e s n e c e s a r i o u n e n f r i a m i e n t o m ás r á p i d o ; e l Co — a u m e n ta a s í m ism o l a r e s i s t e n c i a a l r e v e n i d o .

E l Co e s t á p r e s e n t e e n e l a c e r o e n g r a n p a r t e com o c a r b u r o - (C0 3 C) i n e s t a b l e q u e c a u s a d e s c a r b u r a c i ó n d u r a n t e l a e l a b o r a c i ó n - e n c a l i e n t e . P o r e s t a r a z ó n e s p e c i a l m e n t e e n l o s a c e r o s a l Co a l t o C s e e m p le a e l C r com o c o n s t i t u y e n t e co m ú n , e l c u a l g r a c i a s a l a - f o r m a c i o n d e c a r b u r o s d e Cr c o m p l e jo s e j e r c e u n a a c c i ó n e s t a b i l i ­z a n t e , im p id e l a f r a g i l i d a d y e l i m i n a e n p a r t e l a s d i f i c u l t a d e s d e f o r j a d o .

T odo e l Co n o c o m b in a d o ^ c o n e l C e s t á p r o b a b le m e n t e p r e s e n ­t e como u n c o m p u e s to i n t e r - m e t á l i c o (F e ? C o ) q u e fo r m a ú n a s e r i e de s o l u c i o n e s s ó l i d a s . E l Co s e e m p le a a m p lia m e n te e n c a n t i d a d e s d e - 3 - 1+0# com o co m p o n e n te d e l o s a c e r o s p a r a m a g n e to s p e r m a n e n t e s d e - m a y o r p o t e n c i a y a q u e e l e l e v a l a f u e r z a c o e r c i t i v a (o s e a l a e s t a b i l i d a d d e l a s c o n d i c i o n e s m a g n é t i c a s ) y a u m en ta t a m b ié n e l magne- t i s m o r e s i d u a l . En l a m a r t e n s i t a n o r e v e n i d a , e j e r c e u n a a c c i ó n — e s t a b i l i z a n t e , c o n d i c i ó n i n d i s p e n s a b l e e n s u e m p le o en a c e r o s p a r a m a g n e to s p e r m a n e n t e s . P o r c e n t a j e s t í p i c o s d e e s t o s a c e r o s s o n l o s - s i g u i e n t e s 1 b0% Co. 0 .* f# Mo. 3 $ C r ; 3 6 # ,* C o , 5% W y 3 % C r ;3 0 # C o,

1 ? # Ni y 1 5 # T i ; 15í Co y 1 0 # C r ; 5 - 1 0 2 C o, 2 0 - 3 0 # N i y 9 - 1 3 # A l -----

- 101 -( A l n l c o ) ; 3% C o, 1% Mo y 105? C r.

É l e n c u e n t r a i m p o r t a n t e a p l i c a c i ó n com o u n o d e l o s c o n s t i ­t u y e n t e s p r i n c i p a l e s (3 - 3 0 $ ) d e a c e r o s e s p e c i a l e s a l W p a r a h e r r a

m i e n t a s , p o r q u e a a l t a s t e m p e r a t u r a s m e jo r a l a e f i c i e n c i a d e l c o r t e , p r o lo n g a n d o l a d u r a c i ó n d e l f i l o a l r e t a r d a r l a c o a g u l a c i ó n - r d e í c a r b u r o . Se e m p le a t a m b ié n e l Co p a r a r e s i s t e n c i a s d e c a l e n t a ­m ie n t o , l a K a n t h a l p o r e je m p lo d e 3% C o, 5% A l y 25% Cr ( r e s t o F e )

E l c o b a l t o p a r a a l e a r s e e m p le a s o l a m e n t e como Co m e t á l i c o . S u p r o d u c c ió n s e r e a l i z a i g u a l q u e l a d e l N i c ú b i c o , m e d ia n t e r e —d u c c i ó n d e l ó x id o c o n c a r b o n o ; e l m e t a l r e d u c i d o e n fo r m a d e p e ------q u e f ia s c i l i n d r o s , c u b o s o c o n o s , c o n t i e n e m ás de 98.5% C o, a p r o x i ­m ad am en te 0.2% C a s í como c i e r t a s c a n t i d a d e s d e ó x i d o s y e s c o r i a . - L o s ó x i d o s d e Co s o n r e d u c i d o s p o r e l a c e r o l i q u i d o , c o n f o r m a c i ó n d e FeO , p o r e l l o s e r e c o m ie n d a e f e c t u a r l a a d i c i ó n d e Co l o m ás - - p r o n t o p o s i b l e y d e n in g u n a m a n e ra a l f i n a l d e l p e r i o d o d e a f i n a — c i ó n .

C o b r e .EL c o b r e s e e m p le a e n c a n t i d a d e s h a s t a d e 3% p a r a a u m e n ta r l a f l u i d e z , e l l i m i t e d e f l u e n c i a y l a d u r e z a d e a c e r o s d e b a j o c o n t e n i d o d e C d e d i c a d o s a l a f u n d i c i ó n d e p i e z a s y e n p e q u e ñ a s c a n t i d a d e s - p a r a o b t e n e r r e s i s t e n c i a a l a c o r r o s i ó n a t m o s f é r i c a . La s o l u b i l i — d a d e n e l F e gama e s d e l 7.5% a 1 1 0 0 °C y d e l 3.5% a 8 5 0 ° C .

A m e d id a q u e l a t e m p e r a t u r a s e a p r o x im a a l a v e l o c i d a d d e - e q u i l i b r i o e n t r e e s t o s d o s p u n t o s , e l Cu s e c u n d a r l o p r e c i p i t a e n - fo r m a d e g l ó b u l o s m en u d o s, p e r o un e n f r i a m i e n t o m ás r á p i d o c o n d u c e a u n g r a d o d e s o b r e - s a t u r a c i ó n . E l Cu s e c u n d a r i o t i e n e p o c a o n i n ­g u n a i n f l u e n c i a en l a s p r o p i e d a d e s m e c á n i c a s .

En e l F e a l f a , l a s o l u b i l i d a d e s d e c e r c a d e l l A # a 6 0 0 C- y s e r e d u c e a 0 . 3 5% a t e m p e r a t u r a a m b i e n t e , p e r o e n l o s a c e r o s d u ¿ c e s q u e d a r e t e n i d o p o r l o m en os e l 1% e n s o l u c i o n e s s ó l i d a s , s i la v e l o c i d a d d e e n f r i a m i e n t o e s d e 2¡>0 C é m ás p o r m in u to »

La s o b r e s a t u r a c i ó n m e n c io n a d a m e jo r a l a r e s i s t e n c i a m e c á n i ­c a , im p o n ie n d o u n a t e n s i ó n a l r e t i c u l o d e l a f e r r i t a . S i s e aum en t a e l c o n t e n i d o d e S i o '^ se a d i c i o n a N i, p u e d e n s e r r e t e n i d a s c a n t T d a d e s m a y o r e s e n s o l u c i ó n . j

Una d e l a s c a r a c t e r í s t i c a s m ás n o t a b l e s ^ d e l a s a d i c i o n e s d e Cu e s l a d e e l e v a r e l l i m i t e d e f l u e n c i a m ás r á p id a m e n t e q u e l a — r e s i s t e n c i a a l a t r a c c i ó n . A d i c i o n e s d e 0.5-1% Cu e l e v a n l i n e a l m e n t e e l p u n to d e f l u e n c i a d e l o s a c e r o s p a r a f u n d i c i ó n n o r m a l i z a d o s 7 m i e n t r a s q u e a d i c i o n e s h a s t a 3 .5% c a u s a n u n m e jo r a m ie n t o m ás r á p i ­d o . La m e jo r v e l o c i d a d d e e n f r i a m i e n t o e s d e 250 ° C / h o r a y c o n t a i - e n f r i a m i e n t o g r a d u a l , s e o b t i e n e u n a c o m b in a c ió n e x c e l e n t e d e d u c ­t i l i d a d y t e n a c i d a d .

EL r e v e n i d o t o t a l o l a n o r m a l i z a c i ó n y e l r e c o c i d o , p r o v o c a n l a c o a g u l a c i ó n y e l e v a n p o r c o n s i g u i e n t e l a r e s i s t e n c i a a l a t r a c ­c i ó n y e l l í m i t e d e f l u e n c i a d e l o s a c e r o s c o n 1.2% Ca s o l o e n — 7 - 8.Kg/mm2 Un au m en to d e r e s i s t e n c i a d e 9 -2 8 K g M a 2 s i n p é r d i d a — - a p r e c i a b l e d e d u c t i l i d a d , p u e d e o b t e n e r s e m e d ia n t e t e m p le p o r p r e ­c i p i t a c i ó n a b50-550°C. t r a t a m i e n t o q u e d á b u e n o s r e s u l t a d o s e n - a c e r o s d e b a j o s c o n t e n i d o s d e C y c o n m ás d e 0.7% d e c o b r e , m ie n — t r a s q u e l o s a c e r o s a l t o c a r b o n o y l o s p e r l í t i c o 3 , s o n r e l a t i v a m e n t e i n s e n s i b l e s a d i c h o t e m p l e .

Aunque l a s p r o p i e d a d e s d e s p u é s d e l t r a t a m i e n t o n o s o n l g u a — l e s a a q u e l l a s d e l o s a c e r o s t e m p la d o s y e n d u r e c i d o s e n a c e i t e , —

- 1 0 2 -

u n a v e n t a j a i m p o r t a n t e e s a l a u m en to d e t e m p l a b i l i d a d y q u e e l t r a t a m ie n t o e s a p l i c a b l e a p i e z a s d e d i v e r s a s s e c c i o n e s y d e fo r m a — c o m p l i c a d a , d e o t r o modo n o a p t a s a l t e m p l e .

A d i c i o n e s d e l 0.25~0.b% e n a c e r o s d u l c e s , s o n s u f i c i e n t e s p a r a p r o d u c i r un e s t r a t o c o n t i n u o y a d h e r e n t e de^C u y d e ó x i d o d e Ctf q u e o p o n e u n a n o t a b l e r e s i s t e n c i a a l a c o r r o s i ó n a t m o s f é r i c a .

E l c o b r e e s ta m b ié n e f i c a z c u a n d o v i e n e e m p le a d o c o n o t r o s - e l e m e n t o s , c o n a d i c i o n e s d e l 0 . ^ - 1 ^ Cu y d e l 0 . 1 - 0 .1 5 / S P , e l a c e r o de b a j o c o n t e n i d o d e C, a d q u i e r e u n a b u e n a r e s i s t e n c i a a l a c o r r o ­s i ó n . L o s t u b o s s o b r e c a l e n t a d o s e x p u e s t o s a a l t a s t e m p e r a t u r a s , — p u e d e n c o n t e n e r 0 .*+$ Cu c o n 0 .2 $ Mo. A l o s a c e r o s i n o x i d a b l e s , s e - a d i c i o n a Cu p a r a f a v o r e c e r l a s p r o p i e d a d e s m e c á n i c a s , l a f l u i d e z y l a r e s i s t e n c i a a l a c o r r o s i ó n .En l o s a c e r o s 1 8 - 8 p o r e j e m p l o , l a a d i c i ó n d e l 2% Cu c o n Mo (o' S e ) , m e jo r a l a r e s i s t e n c i a a ^ l a c o r r o s i ó n c a u s a d a p o r e l c l o r u r o - de a m o n io , p o r e l á c i d o s u l f ú r i c o y p o r e l á c i d o s u l f u r o s o . A c a u ­s a d e s u s t r a n s f o r m a c i o n e s a l o t r ó p i c a s , l o s a c e r o s a l c o b r e q u e — c o n t i e n e n S i o C r , r e s p o n d e n m ás r á p id a m e n t e a l t e m p le p o r p r e c i ­p i t a c i ó n q u e l o s a c e r o s a l C co m u n es o l o s a c e r o s q u e c o n t i e n e n Mn o' N i; l a p r e c i p i t a c i ó n n o e s muy i n f l u e n c i a d a p o r e l Mo ó p o r e l - v a n a d i o . D e te r m in a d o s p o r c e n t a j e s d e c o b r e s p r o d u c e n f r a g i l i d a d e n c a l i e n t e . E l c o b r e s e a d i c i o n a como Cu e l e c t r o l í t i c o c u y o c o n t e n i ­d o e n im p u r e z a s e s g e n e r a lm e n t e s o l o d e m i l é s i m o s p o r c i e n t o y e l - d e c o b r e a r r i b a d e 99.5%, E n c a s o d e e x i s t i r p e q u e ñ o s r e s t o s d e — ó x i d o s , s o n r e d u c i d o s p o r e l a c e r o l í q u i d o c o n f o r m a c i ó n d e FeO .

La m en o r a f i n i d a d d e l Cu p o r e l o x íg e n o e n c o m p a r a c ió n d e l a d e l F e . h a c e p o s i b l e e l a p r o v e c h a m ie n t o d e a r r a b i o s q u e c o n t i e n e n - C u, a s i como d e c h a t a r r a s q u e l o c o n t e n g a n t a m b i é n , p a r a a c e r o s a l Cu d e c o n t e n i d o s b a j o s d e l m ism o .

CROMO.E l^ C r m e jo r a l a s p r o p i e d a d e s m e c á n ic a s y l a r e s i s t e n c i a a l a c o r r o g i ó n d e l o s a c e r o s y e s u s a d o e n v a s t a e s c a l a e n c a n t i d a d e s d e — Ó .25 - 3 0 # . E l s e co m b in a d e p r e f e r e n c i a c o n e l c a r b o n o y e l c a r b u r o r e s u l t a n t e ( g e n e r a lm e n t e o r t o r r ó m b i c o O 3 C2 c u a n d o e l p o r c e n t a j e - d e C r e s b a j o y / o d e t i p o c ú b i c o Cr^C cu a n d o e l p o r c e n t a j e e s a l — t o ) s e d i s u e l v e e n e l c a r b u r o d e F e r e m a n e n te p a r a f o r m a r u n c a r — b u r ó d o b le y e s t a b l e . E l Cr r e d u c e a s í l a d e s c a r b u r a c i ó n y c o r r i g e l a t e n d e n c i a a l a g r a f i t i z a c i ó n e n l o s a c e r o s d e a l t o c o n t e n i d o — d é C ó q u e c o n t i e n e n N i.

La p r o p o r c i ó n d e c a r b u r o l i b r e e n e l a c e r o v i e n e a u m e n ta d a p o r q u e l o s c a r b u r o s d o b l e s n o s e d i s u e l v e n r á p id a m e n t e e n l a a u s t e n i t a a u n q u e l a s o l u b i l i d a d a u m e n ta c o n l a e l e v a c i ó n d e l a te m p e r a r t u r a . S i e l cro m o s e a d i c i o n a e n p o r c e n t a j e s s u p e r i o r e s a l a c a n ­t i d a d n e c e s a r i a p a r a l a f o r m a c i ó n d e c a r b u r o , s e d i s u e l v e r á p i d a ­m en te e n e l a c e r o l í q u l d o y p e r m a n e c e e n s o l u c i ó n t a m b ié n e n e l F e - gam a y e n m a y o r p r o p o r c i ó n e n e l F e a l f a .

E l Cr e n s o l u c i ó n t i e n d e a r e t a r d a r l a t r a n s f o r m a c i ó n d e l a a u s t e n i t a p r o v o c a n d o e l t e m p le a l a i r e , t e n d e n c i a p r o m o v id a p o r — l a s a l t a s t e m p e r a t u r a s i n i c i a l e s o ' p o r l a s v e l o c i d a d e s d e e n f r i a — m ie n to q u e s u p e r a n l a v e l o c i d a d c r í t i c a .

M e d ia n te c a l e n t a m i e n t o o ' e n f r i a m i e n t o l e n t o , l o s p u n t o s A3 y Aj, s e e l e v a n p e r m i t i e n d o a s í , e l r e v e n i d o a t e m p e r a t u r a s m ás a l t a s ( c o n un c o n t e n i d o d e Cr d e l 12%} e l p u n to A i s e e l e v a a c e r c a d e - 8 0 0 ° C ) , e l p u n to A2 p e r m a n e c e i n a l t e r a d o y e l p u n to \ b a j a c o n e l

- 1 0 3 -a u m en to d e l c o n t e n i d o d e c r o m o ; l a r e g i ó n A1+/A3 s e r e s t r i n g e gra­dualmente h a s t a qria c o n u n p o r c e n t a j e ¡le 1 1 . 6 / T C r l i b r e , l a r e g i ó n gam a y l a a l o t r o p í a d e l s i s t e m a d e s a p a r e e s y l a s o l u c i ó n s ó l i d a ~ a l f a p e r m a n e c e e n t o n c e s e s t a b l e a t o d a s l a s t e m p e r a t u r a s c o m p r e n d í d a s e n t r e l a a t m o s f é r i c a y a q u e l l a d e l p u n to d e f u s i ó n . * “

H a s t a p a c i e r t o l í m i t e , l a t r a n s f o r m a c i ó n d e l a p e r l i t a e s ­p r o m o v id a p o r e l Cr p e r o a d i c i o n e s p o s t e r i o r e s o' e n f r i a m i e n t o r á — p i d o , r e t a r d a n , in t e r r u m p e n o 's u p r i m e n e l c a m b io , c o n f o r m a c i ó n d e m a r t e n s i t a . Una a d i c i ó n d e 0,5% Cr e s y a s u f i c i e n t e p a r a p r o d u c i r - u n a e s t r u c t u r a e n fo r m a d e a g u j a s e n l o s a c e r o s c o n 0 .3 5 # C e n f r i a ­d o s a l a i r e y c o n u n c o n t e n i d o d e c e r c a 2% C r , a p a r e c e n l a s p r im e ­r a s t r a z a s d e v e r d a d e r a m a r t e n s i t a . ÉL cro m o a f i n a e l e u t e c t o i d e - p e r o d is m in u y e s e n s i b l e m e n t e e l c o n t e n i d o d e C h a s t a q u e c o n c e r c a d e 1 3 # C r , s e t i e n e s o l o e l 0,3% C e n l u g a r d e l 0,8b%C,Loa a c e r o s a l c ro m o , s e c a r a c t e r i z a n p o r s u s e n s i b i l i d a d a l t r a t a ­m ie n t o t é r m i c o ( s u t e n d e n c i a a l te m p le a l a i r e e s m a y o r q u e l a d é ­l o s a c e r o s a l W ) y p o r s u m a y o r d u r e z a y r e s i s t e n c i a a l d e s g a s t e . E l c r e c i m i e n t o g r a n u l a r e s a c e n t u a d o y c a u s a f r a g i l i d a d s i e l t r a ­t a m ie n t o t é r m i c o n o s e c o n t r o l a c o n e x a c t i t u d .

L o s a c e r o s a l Cr p e r l í t i c o s muy f r e c u e n t e m e n t e e m p le a d o s , — t i e n e n u n c o n t e n i d o d e C r d e 0 . 5 ~ 1 . 5%, a d i c i o n e s q u e a u m e n ta n l a - r e s i s t e n c i a a l a t r a c c i ó n s i n d i s m i n u i r n o t a b le m e n t e l a d u c t i l i d a d (a u m e n to q u e c o n t i n ú a h a s t a a p r o x im a d a m e n te 5%, p e r o c o n d l s m ln u — c i ó n d e l a d u c t i l i d a d ) . T a l e s p o r c e n t a j e s , d is m in u y e n l a v e l o c i d a d d e r e v e n i d o y m e jo r a n e l t e m p l e . E s t a c l a s e d e a c e r o s s e e m p le a e n p i e z a s q u e r e q u i e r e n u n a a l t a d u r e z a p o r e je m p l o p a r a m a t r i c e s , — c r e m a l l e r a s , l i m a s , e t c .

E l a c e r o c o 1 . 2 - 1 . 5% C r y 0 . 9 - 1 . 1 # C s e e m p le a e x t e n s a m e n t e p a r a c o j i n e t e s d e b o l a s y r o d i l l o s , s i e n d o e l m e t a l n o w jia l iz a d o — f á c i l m e n t e l a b o r a b l e y muy r e s i s t e n t e a l d e s g a s t e d e s p u é s d e l te m ­p l e , e s s u p e r i o r a l o s a c e r o s a l m a n g a n e so p o r c u a n t o s e r e f i e r e — a l a r e s i s t e n c i a a i d e s g a s t e p e r o n o e s a p t o p a r a f u n d i c i o n e s . U n - c o n t e n i d o d e \,6% C r , d a u n a l a r g a d u r a c i ó n d e s e r v i c i o a l o s a q u i p o s p a r a l a r e f i n a c i ó n d e l p e t r ó l e o q u e o p e r a n a t e m p e r a t u r a s ma­y o r e s d e 5l+0 0C, e s d e c i r , a l a s v á l v u l a s , a l a s j u n t a s y a l o s t u ­b o s s i n c o s t u r a s .

l o s a c e r o s m e n c io n a d o s e l Cr s e e m p le a s o l o p e r o f r e c u e n ­t e m e n te s e u s a c o n o t r o s e l e m e n t o s , e s p e c i a l m e n t e N i, Mbr 7 y T i - l o s c u a l e s m e jo r a n t o d a v í a l a d u c t i l i d a d y l a t e n a c i d a d a d em a s d a - e v i t a r e l p e l i g r o d e f r a g i l i d a d d e b id a a l c r e c i m i e n t o g r a n u l a r . —A d i c i o n e : d e Cr ( 0 . 5 - 1 . 5 % ) 7 d e N i ( 1 . 5 “ ^ . 5 / 0 , fo r m a n u n a c o m b in a ­c i ó n ó p tim a de r e s i s t e n c i a a l d e s g a s t e y d e t ; é m p l a b i l i d a d u n i d a a - a l t a r a s i s t e n c i a a l a t r a c c i ó n , d u c t i l i d a d , t e n a c i d a d y s o n a d e m á s r e l a t i v a m e n t e e x e n t o s l o s a c e r o s q u e l o s c o n t i e n e n , d e l c r e c i m i e n ­t o g r a n u l a r , s o n p e r l í t i c o s y s e e m p le a n e n p i e z a s d e a a t o m ó v i l e s - d e a v i o n e s y p a r a p r o y e c t i l e s y s o r a z a s .

L o s a c e r o s a l N i-C r d e b a j o c o n t e n i d o d e C, s o n u s a d o s co m o -a c e r o s d e c e m e n t a c ió n y a q u e e l C r a u m en ta l a r a p i d e z c o n q m ; s e -e f e c t ú a l a c a r b u r a c i ó n y t a m b ié n l a d u r e z a , l a r e s i s t e n c i a a l d e s­g a s t e x l a s o l i d e z d e l s s t r a t o s u p e r f i c i a l ^

lo s a c e r o s a l C r-M o , p u e d e n c o m p e t ir f a v o r a b l e m e n t e c o n I o s - a c e r o s a l N i-C r p o r q u e r e ú n e n a l t a d u c t i l i d a d , e x c e l e n t e s o l d a b i l i d a d y g r a n t e n a c i d a d ; e n c u e n t r a n a p l i c a c i ó n p a r a t u b o s , b a r r a s y = p i e z a s f o r j a d a s . Con l a a d i c i ó n d e 0 . 2 % o m ás d e m o llb a e n o a lo s -

- l o d ­

a c e r o s a l N i- C r , s e p u e d e e v i t a r l a t e n d e n c i a a l a f r a g i l i d a d d e - t e m p l e .

E l cro m o f a v o r e c e e n modo n o t a b l e l a f o r m a c i ó n d e n i t r u r o s d e modo yq u e , l o s a c e r o s p a r a n i t r u r a c i ó n p u e d e n c o n t e n e r 0 . 9 - 1 . 8 $ - Cr e o n o s i n a l u mi n i o . P a r a v á l v u l a s d e d e s c a r g a s e e m p le a n n o r m a l m e n te a c e r o s a l S i - C r c o n 8 - 1 0 $ C r y h a s t a 3 . 5 $ S i . ~

E l g r u p o d e a c e r o s p a r a m a g n e to s p e r m a n e n t e s q u e f r e c u e n t e — m e n te c o n t i e n e n Co h a s t a e l 35% y / o t u n g s t e n o h a s t a a l 6$ , p u e d e n - c o n t e n e r d e 3 ~ 1 0 $ C r . E l cro m o e s e l e le m e n t o p r i n c i p a l d e l o s a c e ­r o s I n o x i d a b l e s , l a r e s i s t e n c i a a l a c o r r o s i ó n a u m e n ta e n p r o p o r — c i ó n d e l c o n t e n i d o d e C r , q u e v a r i a d e l 5 ~ 3 0 $ .

P a r a h a c e r l a f e r r í t a s u f i c i e n t e m e n t e r i c a d e Cr a f i n d a q u e l a p e l í c u l a s u p e r f i c i a l i n e r t e , d e ó x i d o s d o b l e s , r e s i s t a a l o s — a g e n t e s o x i d a n t e s , s e r e q u i e r e u n c o n t e n i d o d e cro m o s u p e r i o r a l - 1 1 $ .

La r e s i s t e n c i a a l a c o r r o s i ó n - a s d is m in u i d a p o r e l c a r b u r o d e Cr y y a q u e u n au m en to d e l c o n t e n i d o d e C d e b e s e r c o m p e n sa d o p o r - u n a u m en to d e Cr* a s i l o s a c e r o s p a r a s e r e f e c t i v a m e n t e r e s i s t e n — t e s a l a c o r r o s i ó n d e b e n c o n t e n e r p o r l o m en o s 1 2 i * f i i$ C r . L o s a c e ­r o s i n o x i d a b l e s p a r a u t e n s i l i o s d e c o r t e , c o n t i e n e n l a m a y o r ía d i ­c h o t e n o r , c o n 0 ,3 * * 0 » ^ $ C. a q u e l l o s p a r a c u c h i l l e r í a d e a l t a c a l i ­d a d , c o n t i e n e n d© c o s tu m b r e t e n o r e s u n p o c o s u p e r i o r e s » L o s a c e r o sI n o x i d a b l e s p u e d e n c o n t e n e r m en o s d e l 0 .1 0 $ C y h a s t a 3 0 $ C r : l o -----d u l c e d e e s t o s a c e r o s f e r r í t i c o s , p e r m i t e u n a g r a n l a b o r a b i l i d a d - f r í o . Con e s t o s c o n t e n i d o s d e Cr ( 1 2 -3 0 $ ? ) - l o s a c e r o s r e s i s t e n t e s - a l a c o r r o s i ó n , l l e g a n a s e r muy r e s i s t e n t e s a l a o x i d a c i ó n a a l — t a s t e m p e r a t u r a s ,

/ L o s a c e r o s i n o x i d a b l e s p u e d e n c o n t e n e r N i, S i ,M o , T i , W y Nb l o s m ás c o r r i e n t e s s o n l o s a u s t e n í t i c o s d e 1 8 - 1 9 $ C r y > -9 $ N i ( e s ­t o s c o n t e n i d o s s o n m ás o m enos . l o s m ín im o s p a r a e s t a b i l i z a r l a a u s t e n l t a a l a t e m p e r a t u r a a t m o s f é r i c a ) c o n p e q u e ñ a s c a n t i d a d e s d e — o t r o s e le m e n t o s . E l l o s r e ú n e n u n a a l t a r e s i s t e n c i a a l a c o r r o s i ó n , c a p a c i d a d d e s o l d a d o , d e e s ta m p a d o e n c a l i e n t e y d e l a b o r a b i l i d a d - e n f r í o , s e a p l i c a n e n i n s t a l a c i o n e s q u í m i c a s , p a r a u t e n s i l i o s — d o m é s t i c o s , e t c .

E l Cr s e a d i c i o n a a l a c e r o l i q u i d o p r i n c i p a l m e n t e com o a l e a ­c i ó n F e - C r d e 6 0 - 7 0 $ C r , o b t e n i d o p o r r e d u c c i ó n d e l a c r o m i t a c o n c a r b o n o o" c o n s i l i c i o . S e d i s t i n g u e n g e n e r a lm e n t e F e - C r a l t o C c o n l* - 8$ C , F e -C r d e c a r b o n o m e d io c o n a p r o x im a d a m e n te 2$C y t i p o s d e - F e - C r b a j o C c o n un m áxim o d e 0 , 0 3 - 0 , 2 5$ C . e l c o n t e n i d o d e o t r o s - e le m e n t o s d e a co m p a ñ a m ie n to e s g e n e r a lm e n t e muy b a j o . La t e m p e r a t u r a d e f u s i ó n s e e l e v a a m e d id a q u e e l c o n t e n i d o d e C d e c r e c e , d e - a p r o x im a d a m e n te 1200 - 1 3 0 0 °C e n t i p o s c o n a l t o c o n t e n i d o d e C a — a p r o x im a d a m e n te 1 2 6 0 a 1 3 6 0 C e n l o s t i p o s d e b a j o c o n t e n i d o d® - C.

E l F e - C r a l t o C, e s p o r l o g e n e r a l m ás e x e n t o d e e s c o r i a s - y ó x i d o s q u e l o s t i p o s m en os c a r b u r a d o s . La a l e a c i ó n c o n a p r o x im a ­d a m e n te 2$C e s l a q u e e n c u e n t r a l a m ás a m p lia a p l i c a c i ó n , h a s t a — q u e no e x i j a e l c o n t e n i d o d e C d e l b a ñ o u n F e -C r d e m ás b a j o c a r — b o n o ; c o n c a r b o n o d e c r e c i e n t e , a u m en ta p o r l o g e n e r a l e l c o n t e n i d o d e ó x i d o s e im p u r e z a s n o m e t á l i c a s .

L a s i n c l u s i o n e s e s t á n i n t e r p u e s t a s e n fo r m a d e e m u l s i o n e s - i n t i m a s e n t r e e s c o r i a s d e ó x i d o s y m e t a l r e d u c i d o e n e l F e - C r , s u - s e p a r a c i ó n d e l b añ o de a c e r o e s d i f í c i l d e a l c a n z a r , s u c o m p o s i—

- i o 5 -

c i ó n e s d e p e n d i e n t e d e l c o n t e n i d o d e S i , p o r e je m p lo c o n c o n t e n i ­d o s d e S i d e 0 .5 # » s o l o i n c l u s i o n e s d e c r o m i t a y o x i d o de C r a p a ­r e c e n , c o n c o n t e n i d o s d e S i h a s t a 1 . 3 $ » l a s i n c l u s i o n e s c o n s t a n - d e c r o m i t a y s i l i c a t o s y c o n c o n t e n i d o s d e S i s u p e r i o r e s , c a s i — s o l a m e n t e s i l i c a t o s d e c o m p o s i c i ó n v a r i a b l e s e t i e n e n ;

E l F e - C r d e p r i m e r a c a l i d a d d e b e s e r l i b r e d e t a l e s e m u l­s i o n e s y c o n t e n e r s o l o c a n t i d a d e s r e d u c i d a s d e i n c l u s i o n e s p e q u e ­ñ a s d e c r o m i t a .

P a r a l a p r o d u c c ió n d e l i g a s C r-N i d e p r i m e r a ^ c a l i d a d , a s i — como p a r a o t r o s f i n e s e s p e c i a l e s , s e e m p le a Cr m e t á l i c o d e 9 8 - 9 9 $ d e c r o m o , o b t e n i d o e n l a m a y o r ía d e l o s c a s o s p o r a lu m in o t e r m la y ta m b ié n e l e c t r o l í t i c a m e n t e , c o n t e n ie n d o p o r e s t e ú l t i m o m e d io s o ­l o t r a z a s d e im p u r e z a s , p e r o p u d ie n d o m o s t r a r c o n t e n i d o s e l e v a d o s d e h i d r o g e n o , p o r l e c u a l s e a c o n s e j a u n c a l e n t a m i e n t o d e d e s g a s a d o a n t e s d e l a a d i c i ó n a l h o m o , S i s c o - K r i z d á e l a n á l i s i s p a r a e l Cr o b t e n i d o p o r a l u m i n o t e r m l a : Cr 9 5 - 9 9 $ ; C 0 . 1 $ , S i 0 . 5 $ , Mn t r a ­z a s , F e 1 . 0 $ .

E l F e - C r s e e n r i q u e c e f á c i l m e n t e d e n i t r o g e n o ( p r o b a b l e ­m en te e s f i j a d o com o n i t r u r o C rN ). L a s c a n t i d a d e s d e N2 v a r í a n s e ­gún e l m éto d o d e p r o d u c c ió n .

D u r a n te e l p r e c a l e n t a m i e n t o d e l a a l e a c i ó n a n t e s de l a a d i e - c i ó n a l h o r n o , p u e d e o c u r r i r u n a a d s o r c i ó n d e n i t r ó g e n o . E l c o n t e ­n i d o d e Ng n o d e b e e x c e d e r e n fo rm a u s u a l e l 0 . 1 0 $ .

L o s m i n e r a l e s d e Cr,, s e p u e d e n a p r o v e c h a r t a m b ié n d i r e c t a m e n t e e n e l h o r n o como p o r t a d o r e s d e a le a c ió n , , , s i e n d o c o n d u c id o e l Cr a l b a ñ o d e a c e r o m e d ia n t e r e d u c c i ó n con F e S i o a l u m i n i o .

E l e m p le o d e e l e c t r o d o s d e F e - C r f u é t a m b ié n p r o p u e s t o p a r a ­l a p r o d u c c ió n d e a c e r o s d e b a j o c o n t e n i d o d e C y e l e v a d o p o r c e n t a ­j e d e C r . E l cro m o s e e n c u e n t r a o c a s i o n a l m e n t e com o f e r r o a l e a c i ó n - c o m b in a d a c o n e le m e n t o s como e l NI ( C r - N i) d e l Mo e n l a a l e a c i ó n * F e -C r-M o c o n a p r o x im a d a m e n te 3 0 $ Cr y 5 0 $ Mo.

ESTAÑO»La s o l u b i l i d a d d e l e s t a ñ o e n e l h i e r r o p u r o a 1 1 0 0 ° C e s d e l 1 6 $ - y d e s p u é s d e l e n f r i a m i e r i t o , a t e m p e r a t u r a a m b la n t e d e l 8$ , é l ’e s t r ln g ® l a z o n a g am a, t e n d i e n d o h a c i a u n a l i n e a c o n t i n u a a l f a - d e l ­t a .

E l e s t a ñ o e s t a p r e s e n t e e n fo r m a s c o m b in a d a s p o r e je m p lo - e n l o s f o s f u r o s q u e t i e n e n p u n to s d e v o l a t i l i z a c i ó n t a n a l t o s q u e h a c e n i n s i g n i f i c a n t e s l a s p é r d i d a s e n l a f u s i ó n ; ' p u e d e y e n i r i n ­t r o d u c i d o a c c i d e n t a l m e n t e p o r a lg u n o s m a t e r i a l e s com o c h a t a r r a s - m a l d e s e s t a ñ a d a s , c h a t a r r a s b é l i c a s , e t c . S e e n c u e n t r a p r e s e n t e - i á s f r e c u e n t e m e n t e e n l o s a c e r o s a l e a d o s q u e e n l o s a c e r o s a l —

c a r b o n o .L a s a d i c i o n e s d e S n a a c e r o s a l C, a u m e n ta n l i g e r a m e n t e l a -

r e s i s t e n c i a a l a t r a c c i ó n ( c e r c a d e 0 . 8 Kg/mm2 p a r a 0 . 0 5 $ ) y e l - l í m i t e d e f l u e n c i a , r e d u c i e n d o ta m b ié n l i g e r a m e n t e e l a l a r g a m i e n ­t o y l a r e s i l i e n c i a .

Un c o n t e n i d o d e 0 . 02$ h a t e n i d o e f e c t o s d a ñ o s o s an l a s — p r o p i e d a d e s d e e s ta m p a d o p r o f u n d o , p e r o p a r a m u ch as a p l i c a c i o n e s ,

p o r c e n t a j e s h a s t a d e 0 . 1 5 $ p u e d e n e s t a r p r e s e n t e s e n e l a c e r o — s i n d e t r im e n t o d e l a c a l i d a d y s e p u e d e n h a c e r p e q u e ñ a s a d i c i o n e s v o l u n t a r i a s . En l o s a c e r o s a l e a d o s t a l e s p o r c e n t a j e s , p tw d e n c a u ­s a r s e r i a s d i f i c u l t a d e s e n e l f o r j a d o y e n e l la m in a d o * , ( p o r c a u —

E l e s t a ñ o a u m en ta l a t e m p l a b i l i d a d y s e t i e n e l a i m p r e s i ó n - q u e e l e f e c t o e n g e n e r a l n o s e a d i f e r e n t e de a q u e l d e l f ó s f o r o .

MAGNESIO.E l m a g n e s io s e g ú n a lg u n o s i n v e s t i g a d o r e s , e s i n s o l u b l e a l e s t a d o - l í q u i d o y a l s o l i d o . N u evas e x p e r i e n c i a s e n e l a r r a b i o m u e s t r a n - - s i n e m b a rg o q u e c u a n d o e l Mg s e a d i c i o n a e n m e d id a j u s t a e n e l h i e r r o l í q u i d o , s e d i s u e l v e ta m b ié n a t e m p e r a t u r a a m b i e n t e , l o q u e — d e b e d e m o s t r a r s e t o d a v í a a n a l í t i c a m e n t e . Una p a r t e d e l Mg se e n ­c u e n t r a p r e s e n t e como MgS y Mg3 P g .

Eki e l a c e r o s e h a n h e c h o p r u e b a s d e d e s o x i d a c i ó n y d e s u l f u r a c l o n m e d ia n t e e l Mg. E s n e c e s a r i o t e n e r p r e s e n t e q u e e l Mg e s d e ~ d i f í c i l e m p le o d a d o su b a j o p u n t ó l e f u s i ó n y de e b u l l i c i ó n , s u c a l o r d e c o m b u s t ió n y su a l t a p r e s i ó n d e v a p o r a l a t e m p e r a t u r a d e ~ f a b r i c a c i ó n d e l a c e r o , t o d o l o c u a l c o n d u c e a fe n ó m e n o s e n fo r m a - d e e x p l o s i o n a l a d i c i o n a r l o .

E s n e c e s a r i o a d em á s t e n e r e n c u e n t a s u p r e c i o r e l a t i v a m e n t e - a l t o e n c o m p a r a c ió n d e l d e l o s o t r o s a g e n t e s d e s o x i d a n t e s y d e s u l ­f u r a n t e s . No s e c o n o c e n h a s t a a h o r a o t r o s e s p e c i a l e s e f e c t o s d e l - Mg e n l a s p r o p i e d a d e s d e l a c e r o .

E l m a g n e s io s e u t i l i z a como Mg m e t á l i c o ; e n fo rm a d e a l e a ­c i o n e s c o n o t r o s m e t a l e s y como c o m p u e s to q u ím ic o c o n p r e s i ó n d e - v a p o r b a j a . S e h a e m p le a d o s o l a m e n t e com o d e s o x i d a n t e d e a c e r o s d e a l t o c o n t e n i d o d e N i, a l o s q u e s e a d i c i o n a u s u a lm e n t e e n fo r m a d e a l e a c i ó n N i-M g q u e c o n t i e n e p o r l o g e n e r a l 35% d e m a g n e s io .

MANGANESO.E l m a n g a n e so p o r s u s p r o p i e d a d e s b e n é f i c a s e s un c o m p o n e n te -

e s e n c i a l d e c u a l q u i e r a c e r o c o m e r c i a l y e n i m p o r t a n c i a e s s u p e r a d o s o l o p o r e l c a r b o n o . E l Mn fo r m a u n a s e r i e c o n t i n u a d e s o l u c i o n e s - s o l i d a s c o n e l Pe gam a y e l P e a l t a y a ú n c o n l a c e m e n t i t a . L os — p u n to s Ar 3 t y Ar j s o n n o t a b le m e n t e m ás b a j o s . Con u n c o n t e n i d o d e - Mn d e m as o m en o s 2%, l o s p u n to s c r í t i c o s c o i n c i d e n , a ú n s i e l c o n t e n i d o d e c a r b o n o e s m o d e r a d o .

E s t e e f e c t o e n l a e s t r u c t u r a e s s e m e ja n t e a a q u e l d e u n a u — m en tó d e l a v e l o c i d a d d e e n f r i a m i e n t o . En c a n t i d a d e s p e q u e ñ a s h a c e l a p e r l i t a f in a m e n t e l a m i n a r ( s o r b í t i c a ) , e s p e c i a l m e n t e d e s p u é s de l a n o r m a l i z a c i ó n .

E l c o n t e n i d o d e C d e l e u t e c t o i d e e s d is m in u id o n o t a b le m e n t e , u n p o r c e n t a j e d e l 2% Mn, p r o v o c a u n a d i s m in u c i ó n d e l 0.8b% a c e r c a d e 0 . 6’+ ^ . En l o s a c e r o s e n f r i a d o s a l a i r e , l a r e l a c i ó n d e l a p e r — l i t a a l a f e r r i t a a u m e n ta , s i e n d o e v i d e n t e c o n l.b % Mn.

L a s a d i c i o n e s d e Mn, m e jo r a n l a f l u i d e z p e r o a u m e n ta n l a — c o n t r a c c i ó n , ad em á s h a y ^ u n a d i s m in u c i ó n d e l a c o n d u c t i v i d a d e l é c — t r i c a . E l m a n g a n e so e s t á p r e s e n t e e n e l a c e r o e n ^ a r t e como impure_ z a r e s i d u a l , e n p a r t e como p r o d u c t o d e d e s o x i d a c i ó n ( s o l o u n a p a r “ t e d e l Mn u s u a lm e n t e e m p le a d o p a r a t a l f i n , p e r m a n e c e en e l a c e r o - te r m in a d o X y e n p a r t e como co m p o n e n te d e a l e a c i ó n , a d i c i o n a d o p a r a n e u t r a l i z a r l a i n f l u e n c i a d a ñ o s a d e l F e S , t r a n s f o r m a n d o e l a z u f r e e n e l M n S ^ r e la t iv a m e n t e In n o c u o y t a m b ié n p a r a m e j o r a r l a s p r o p i e ­d a d e s m e c á n i c a s y e l t r a b a j o e n c a l i e n t e .

Su f a c u l t a d d e t r a n s f o r m a r e l F e S , e s u t i l i z a d a e n t o d o s l o s a c e r o s y e s p a r t i c u l a r m e n t e im p o r t a n t e e n l o s a c e r o s a u t o m á t i c o s - d e c o n t e n i d o a l t o d e S e n l o s c u a l e s no s o l o im p id e l a f r a g i l i d a d -

- 106 -sar fragilidad en caliente).

e n l a e l a b o r a c i ó n e n c a l i e n t e s i n o q u e m e jo r a ta m b ié n l a l a b o r a b i - l i d a d . L a s i n c l u s i o n e s d e MnS s o n m as r e f r a c t a r i a s q u e l a s d e l F e S y s e d i s t r i b u y e n m ás u n ifo r m e m e n te e n l a s u p e r f i c i e g r a n u l a r , a d e ­m ás s o n s u f i c i e n t e m e n t e p l á s t i c a s p a r a d e f o r m a r s e c o n e l m e t a l d u ­r a n t e e l f o r j a d o y e l la m in a d o .

T o d o s l o s a c e r o s p a r a p o d e r s e t r a b a j a r e n c a l i e n t e , d e b e n — c o n t e n e r Mn e n p o r c e n t a j e s s u f i c i e n t e m e n t e a l t o s p a r a c o m b i n a r s e -

c o n t o d o e l S p r e s e n t e , l a r e l a c i ó n p r á c t i c a m ín im a e s de 8 : 1L a p a r t e d e Mn q u e s u p e r a l a / c a n t i d a d n e c e s a r i a p a r a c o m b i—

n a r s e c o n e l o x íg e n o y a z u f r e , e s t á p r e s e n t e e n e l a c e r o d e b a j o - c o n t e n i d o d e C p r i n c i p a l m e n t e com o s o l u c i ó n s ó l i d a e n l a f e r r i t a . E l m a n g a n e so e s s i n e m b a rg o t a m b ié n u n f o r m a d o r d e c a r b u r o y p a r — t i c u l a r m e n t e c o n c o n t e n i d o s e l e v a d o s d e C, e x i s t e como M ^C e n — u n ió n c o n e l Fe^C q u e e s e s t a b i l i z a d o ; e s t o s d o s c a r b u r o s , s o n — muy s i m i l a r e s e n t r e s í .

A d i c i o n e s S u p e r i o r e s a l 0 . 3 $ d e m a n g a n e s o , a u m e n ta n -l a r e s i s t e n c i a a l a t r a c c i ó n y d is m in u y e n l i g e r a m e n t e e l a l a r g a ------m ie n t o y l a c o n t r a c c i ó n . E l m e jo r a m ie n t o de t e n a c i d a d d e b id o a l — Mn e s p r o p o r c i o n a l a l c o n t e n i d o d e C; u n c o n t e n i d o d e Mn d e l 1 $ , - - a u m e n ta a p r o x im a d a m e n te e l 25% l a r e s i s t e n c i a d e u n a c e r o c o n u n - c o n t e n i d o d e c a r b o n o d e l 0 . 1 $ , m i e n t r a s q u e e s t e a u m e n to a s c i e n d e -a i 50% c o n un c o n t e n i d o d e ¡ ja r b o n o d e l 0,5%, La i n f l u e n c i a d e l ------c a r b o n o e n l o s c o n t e n i d o s m as e l e v a d o s d e Mn e s t o d a v í a m a y o r .E l a u m en to d e r e s i s t e n c i a y d e d u r e z a , s e a t r i b u y e e n p a r t e a l Mn- p r e s e n t f y e n m ay o r p r o p o r c i ó n a l Mn-jC, q u e p r o v o c a ta m b ié n u n a — r e d u c c i ó n d e l a d u c t i l i d a d . La p a r l i x a s o r b í t i c a c u y a f o r m a c i o n e s p r o m o v id a p o r e l Mn, p r o v o c a u n a a l t a r e s i s t e n c i a u n id a a l a d u c — t i l l d a d y l a b o r a b i l i d a d .

La l a b o r a b l l i d a d d e a c e r o s d u l c e s e s muy m e jo r a d a m e d ia n t e - u n a u m en to p e q u e ñ o d e l c o n t e n i d o d e m a n g a n e s o . C uando e l c o n t e n i d o d e C e s 0,3% y e l c o n t e n i d o d e t o s e a u m e n ta m ás a l l á d e l 1,7% , - e n t o n c e s e l a c w r o t i e n e l a p r o p i e d a d d e t e m p l a r s e a l a i r e y p o s e e - u n a e s t r u c t u r a p a r c i a l m e n t e m a r t e n s í t i c a y u n a d u c t i l i d a d i n s u f i — c í e n t e p a r a p e r m i t i r su u s o como a c e r o d e l a m i n a c i ó n . Un c o n t e n i ­d o d e Mn muy f a v o r a b l e p a r a l a p r o d u c c ió n d e un a c e r o d ú c t i l d e — a l t a r e s i s t e n c i a e s d e l 1 . 2 - 1 . 6 5 ? c o n 0 .2 5 - 0 . 3 0 $ C . A d i c i o n e s d e Mn- m a y o r e s d e l 1 % t i e n e n c o n u n c o n t e n i d o d e C d e c e r c a d e l O.k-5% u n a m a la d u c t i l i d a d .

Una v e n t a j a i m p o r t a n t e d e l o s c o n t e n i d o s s u p e r i o r e s a l 0 . 9 $ - e s l a d e l a r e d u c c i ó n s u s t a n c i a l d e l c o n t e n i d o d e C p a r a u n a d e t e r m in a d a r e s i s t e n c i a a l a t r a c c i ó n , m e jo r a n d o a s í I n d i r e c t a m e n t e l a ^ d u c t i l i d a d . S e p u e d e d e c i r q u e 1% de m a n g a n e so et i g u a l a 0 . 1 2 $ C. E l m a n g a n e so p e r m i t e ta m b ié n u n a r e d u c c i ó n d e l n í q u e l e n l o s a c e — r o s a l e a d o s ; e n e l c o m e r c io s e e n c u e n t r a u n a g r a n v a r i e d a d d e a c e ­r o s a l N i-M n. L o s a c e r o s a l S i-M n p a r a m u e l l e s , e t c . c o n t i e n e n — a p r o x im a d a m e n te 0,55%C. 1,25-2% S i y 0 . 8 - 0 . 9$M n.

E l m an g a n e so t i e n e e n l a t e m p l a b i l i d a d u n a i n f l u e n c i a m á s - g r a n d e q u e e l S i , N i y e l Cu, p o r c u y a r a z ó n l o s a c e r o s a l m an ga n e s o b o n i f i c a d o s , fo r m a n u n a c a t e g o r í a muy i m p o r t a n t e : l o s d e b a j oc o n t e n i d o d e c a r D o n o , c o n 1 . 6 - 2 $ Mn t i e n e n p r o p i e d a d e s ó p t im a s ------d e s p u é s d e l a b o n i f i c a c i ó n . B a j a s t e m p e r a t u r a s d e te m p le s o n s u f i ­c i e n t e s , y a q u e l o s p u n to s c r í t i c o s s o n m ás b a j o s , l a p r o f u n d i d a d - d e t e m p le a u m e n ta y p o r e s o l a s a d i c i o n e s d e b e n s e r m o d e r a d a s p a r a e v i t a r q u e s e fo rm e s o la m e n t e u n a p e l í c u l a d u r a .

- 107 -

- 108 -

S i s e e m p le a e l a g u a com o a g e n t e d e t e m p l e , e n t o n c e s e l c o n — t e n i d o d e C d e b e s e r s u f i c i e n t e m e n t e b a j o p a r a e v i t a r l a t e n d e n c i a a l a a g r i e t a c i ó n ; p o r e l c o n t r a r i o , e l c o n t e n i d o d e Mn a p r o p i a d o - d is m in u y e c u a n d o e l C a u m e n ta .

L o s a c e r o s a l /Mn t i e n e n t e n d e n c i a a l a f r a g i l i d a d c u a n d o e l - e n f r i a m i e n t o d e s p u é s d e l t e m p le s e e f e c t ú a l e n t a m e n t e ; u n c o n t e n i ­d o d e l 2 # Mn c o n 0 . 8 - 1 . 2 5 # , c a u s a n o t a b l e f r a g i l i d a d , q u e a u m e n ta - h a s t a q u e l a c a n t i d a d d e Mn a l c a n z a e l b-5%, e l a c e r o p u e d e ro m p e r s e e n t o n c e s e n e l m a r t i n e t e . A c e r o s c o n 5 - 1 1 # ffa s o n m a r t e n s i t i c o s d e s p u é s d e u n e n f r i a m i e n t o l e n t o y t i e n e n p o c a o n in g u n a im p o r t a n ­c i a c o m e r c i a l m i e n t r a s q u e e l a c a r o H a l d f i e l d a u s t e n i t i c o c o n -----12-lk% Mn y l . l - l . d # C e s e m p le a d o p a r a t o d o s l o s u s o s d o n d e s e — r e q u i e r e u n a g r a n r e s i s t e n c i a a l d e s g a s t e y t e n a c i d a d , co m ú n m en te- v i e n e f u n d i d o o' f o r j a d o , p e r o p u e d e t a m b ié n m e c a n i z a r s e a a l t a s — v e l o c i d a d e s .

E s t e a c e r o s e te m p la a 1 0 0 0 °C p a r a m a n te n e r u n a e s t r u c t u r a - t o t a l m e n t e a u s t e n l t i c a e n l a c u a l l a d u r e z a B r i n e l l s e a d e 2 2 0 ; un e n f r i a m i e n t o l e n t o t e n d r í a p o r r e s u l t a d o u n a e s t r u c t u r a m a r t e n s í — t i c a f r á g i l c o n d u r e z a B r i n e l l d e a p r o x im a d a m e n te >+00. La g r a n d u c t i l i d a d d e l a c e r o p e r m i t e c e d e r f á c i l m e n t e a l c h o q u e y l a a b r a s i ó n c o n v i e r t e l o s ^ e s t r a t o s s u p e r f i c i a l e s en m a r t e n s i t a d e g r a n d u r e z a , m i e n t r a s e l n ú c l e o p e r m a n e c e a u s t e n i t i c o .

En l a s o l d a d u r a s e d e b e o b s e r v a r q u e e l Mn e s c o n s i d e r a d o — d a ñ o s o e n p o r c e n t a j e s s u p e r i o r e s a 0 . 7 - 0 . 8 # p o r c a u s a r m e d ia n t e e l t e m p le a l a i r e , z o n a s l o c a l i z a d a s f r á g i l e s c o n t e n d e n c i a a l a g r i e ­t a m i e n t o . S i n e m b a r g o , s e h a n d e s a r r o l l a d o a c e r o s c o n c o n t e n i d o s - m e d io s d e í f a , e n l o s q u e s i s e e n c u e n t r a n p r e s e n t e s e l e m e n t o s como C r , Mo. e t c . s e p u e d e n a l c a n z a r e l e v a d a s p r o p i e d a d e s t a m b ié n e n l a z o n a d e s o l d a d o s i n z o n a s d u l c e s n i f r á g i l e s .

En l a f a b r l c a c i ó n d e l a c e r o , s e e m p le a e l m a n g a n e so com o f e - r r o a l e a c i ó n o p a r a f i n e s e s p e c i a l e s como m a n g a n e so m e t á l i c o . L a s - f e r r o a l e a c i o n e s de 1 2 - 2 5 # Mn y 5 “ 8#C s e c o n o c e n c o n e l n om bre d e —S p i a g e l e i s e n y c o n c o n t e n i d o s de s i l i c i o d e 1 0 - 2 0 # y c a r b o n o c o -----r r e s p o n d i e n t e m e n t e b a j o , s a d e n o m in a n S i l i c o s p i e g e l .

P a r a l a p r o d u c c ió n de a c e r o s e s p e c i a l e s , s e p r e f i e r e n t i p o s d e Fe-M n o b t e n i d o s e n h o m o e l é c t r i c o d e r e d u c c i ó n , q u e s e c a r a c t e r i z a n en c o m p a r a c ió n a l FeMa d e a l t o h o r n o , p o r u n a m ay o r p u r e z a y H o m o g e n e id a d , p o r s e r p r á c t i c a m e n t e l i b r e s d e ó x i d o s d e m a n g a n e s o , l o s c u a l e s s o n c o n t e n i d o s c a s i r e g u l a r m e n t e e n e l Fe->ta d e l a l t o - h o r n o d e m ay o r c o n t e n i d o d e Mn, e n l a s im p u r e z a s s e e n c u e n t r a n s o ­l o c a n t i d a d e s p e q u e ñ a s d e s u l f u r o s d e Mn y e l c a r b o n o e x i s t e e s c e n c i a l com o MnsC. E l F e-M a p o s e e un b a j o p u n to d e f u s i ó n - d e a l r e ­d e d o r 1200°cr y e s p o r e s o r e l a t i v a m e n t e d e f á c i l s o l u b i l i d a d , a s í q u e h e t e r o g e n e i d a d e s e n e l u s o d e Fe-M n a l t o C, n o s o n d e e s p e r a r ­s e .

E l p u n to d e f u s i ó n d e l Fe-M n d e 7 8 " 8 5 # Mn e s a p r o x im a d a m e n te d e 1 2 5 0 - 1 2 7 5 ° C ; e l d e l S p i e g e l e l s e n d e p e n d e d e l a c o m p o s ic ió n q u í ­m ic a y p u e d e v a r i a r e n t r e 1 0 6 5 7 12 M )°C ,

P a r a a c e r o s de b a j o c o n t e n i d o d e c a r b o n o y d e e l e v a d o c o n t e ­n i d o d e m a n g a n e s o , s e o b t i e n e e n e l h o r n o e l é c t r i c 9 u n t i p o «^e f e - r r o m a n g a n e s o m ás p o b r e e n c a r b o n o , e l l la m a d o " F e M n a f f i n é " e l — c u a l a d em á s d e l o s s u l f u r o s d e Mn p u e d e c o n t e n e r s i n e m b a rg o c a n t i d a d e s m a y o r e s d e s i l i c a t o s d e m a n g a n e s o . P a r a m a y o r e s e x i g e n c i a s s e r e c o m ie n d a e m p le a r a l e a c i o n e s m ás p u r a s d e m a n g a n e so d e h o m o -

e l é c t r i c o .La c o m p o s ic ió n d e l Fe-M n a f f i n é e s a p r o x im a d a m e n te l a s i g u i e n

t e : 8 0 # Mn, 0 - 1 # C. P i 0 . 2 0 # , S i £ 1 . 0 #^E1 m a n g a n e so p u r o o m an g a n e so m e t á l i c o r e q u e r i d o p a r a l a p r o ­

d u c c ió n d e a l e a c i o n e s e s p e c i a l e s d e c o n t e n i d o d e c a r b o n o b a j o , e s - o b t e n i d o p o r a l u m i n o t e r m l a , e s p r á c t i c a m e n t e l i b r e d e c a r b o n o y c o n t i e n e e n p r o m e d io : 9 5 ~ 9 8 # M n , 0 . 8 - 0 . 2 # F e , 0 . 8 - 1 . ? # S i , 0 . 0 5 - 0 . ^ # ? , - ” 0 . 0 2 - 0 . 2 # S > 0 . 0 3 - 0 . 0 8 # C , a p r o x im a d a m e n te 0 . 5 # A l .

A dem as s e p r o d u c e e l e c t r o l í t i c a m e n t e u n m a n g a n e so m e t á l i c o , - p a r t i c u l a r m e n t e d e e l e v a d a p u r e z a c o n 9 9 .9 # M n . S I m an g a n e so m e t á l i ­c o . s e ^ d e s c o m p o n e b a j o l a a c c i ó n d e l a g u a e n h i d r ó x i d o d e m a n g a n e so e n i d r ó g e n o , l o q u e p u e d e v e r i f i c a r s e t a m b ié n p a r a e l Fe-M n a f f i n é . T a l e s a l e a c i o n e s , d e b e n p r o t e g e r s e p o r l o t a n t o d u r a n t e e l a lm a c e n a m ie n to d e l a a c c i ó n d e l a h u m ed ad .

L a s a l e a c i o n e s q u e a d em á s d e l Mn, c o n t i e n e n c a n t i d a d e s m ayo­r e s d e S i , e n c u e n t r a n a m p l ia a p l i c a c i ó n ; s u v e n t a j a c o n s i s t e e n q u e s u s p r o d u c t o s d e r e a c c i ó n c o n e l o x íg e n o d i s u e l t o , fo r m a n m e z c l a s - l í q u i d a s d e ó x i d o s q u e s e s e p a r a n f á c i l m e n t e d e l a c e r o . E n c u e n t r a n - e m p le o p o r l o g e n e r a l d o s c a l i d a d e s : La l l a m a d a c a l i d a d e s t a n d a r d - co n 2 0 - 2 5 # S i y 6 5 - 7 0 # Mn y l a c a l i d a d e s p e c i a l c o n l* * ~ 2 0 # S i y - — 7 0 -7 5 # M n , e l c a r b o n o u s u a lm e n t e e s d e 1 - 2 # .

E l S i l i c o s p i e g e l a s í como ta m b ié n e l Fe-M n ; s o n en l a m a y o r ía d e l o s c a s o s l i b r e s d e e s c o r i a , l o q u e p r o b a b le m e n t e s e d e b a a l a , - f á c i l s e p a r a c i ó n d e l o s s i l i c a t o s d e Mn o r i g i n a d o s e n l a p r o d u c c ió n . O t r a s a l e a c i o n e s q u e h a n e n c o n t r a d o a p l i c a c i ó n s o l o e n c a s o s e s p e — c i a l e s , s o n l a s d e Cr-Mn y M n-T i c o n 3 0 # Cr y 3 0 # T i a p ro x im a d a m e n ­t e .

MOLIBDENO.A f i n e s d e 1 9 0 ^ , G u i l l e t i n t r o d u c e e l u s o d e a d i c i o n e s de. Mo p a r a - e n d u r e c e r e l a c é r o , a d i c i o n e s q u e h a n s i d o a d o p t a d a s d e s d e h a c e mu­c h o s a ñ o s e n l o s a c e r o s a a l t a r e s i s t e n c i a a l a t r a c c i ó n y q u e p u e ­d e n r e s i s t i r a t e m p e r a t u r a s a l t a s . E s t e é x i t o d e l a s a d i c i o n e s d«- m o lib d e n o , e s d e b id o a s u s m ú l t i p l e s y v e n t a j o s o s e f e c t o s , u n o d e - l o s c u a l e s e s e l d e e l i m i n a r l a s u s c e p t i b i l i d a d a l a f r a g i l i d a d d e ­

r e c o c i d o d e l o s a c e r o s a l N i-C r y d e a l g u n o s o t r o s a c e r o s a l e a d o s .Con e x c e p c i ó n d e l o s a c e r o s p a r a u t e n s i l i o s q u e p u e d e n c o n t e ­

n e r h a s t a e l 1 0 $ Mo, l a s a d i c i o n e s d e Mo r a r a m e n t e s u p e r a n e l 1 # — p a r a e j e r c e r s u m e jo r i n f l u e n c i a . Un g r a n n ú m ero d e a c e r o s a l e a d o s - c o n t i e n e d e 0 . l 5 “ 0 . 1f 0 # Mo.

E l m o lib d e n o s e d i s u e l v e f á c i l m e n t e e n e l h i e r r o l i q u i d o y — p e rm a n e c e e n s o l u c i ó n s ó l i d a h a s t a un c i e r t o l í m i t e e n e l F e gama - y e n l a f e r r i t a : l a s o l u b i l i d a d e s d e l 2*f# a l lf7 0 ° C , d e l 5 # a te m ­p e r a t u r a a m b ie n t e y d e l 6# a *t0 0 °C . E n f r i a n d o l a s s o l u c i o n e s s ó l i ­d a s , s e s e p a r a e l FeoM oo q u e p u e d e p r e c i p i t a r s e e n u n e s t a d o d i s ­p e r s o , f in a m e n t e d i v i d i d o . E l Mo. d e c u a l q u i e r modo e s un e n é r g l c o - fo r m a d o r d e c a r b u r o y e s t a p r e s e n t e e n e l a c e r o p o r l o g e n e r a l b a j o fo rm a d e c a r b u r o s c o m p le jo s de m o lib d e n o y d e h i e r r o , m ucho m as e s ­t a b l e q u e e l c a r b u r o s im p le d e F e ; e l m o lib d e n o d e b e a e s t o s c a r b u ­r o s le n t a m e n t e s o l u b l e s , p o r e je m p lo F ejM o 2C y Fe^M oC , l a m a y o r p a r t e de s u a c c i ó n e n d u r e c e d o r a , s e g u n d a e n i m p o r t a n c i a a l a d e l C.

E l m e jo r a m ie n to d e l a s p r o p i e d a d e s d e l a c e r o a l Mo- e s ------d e b id a t a m b ié n a su c a p a c i d a d d e a b a t i r l a s t e m p e r a t u r a s c r i t i c a s y s u p r i m i r a s í l a s e p a r a c i ó n d e l a f e r r i t a a ú n c o n v e l o c i d a d e s d e e n -

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- 110 -f r i a m i e n t o m o d e r a d a s . L a s a d i c i o n e s h a s t a e l 5 # t i e n e n m ay o r e f i ­c a c i a q u e l a s c o r r e s p o n d i e n t e s a d i c i o n e s d e c ro m o , c u a n d o s e d e — s e a o b t e n e r e s t r u c t u r a e n fo r m a d e a g u j a s , m i e n t r a s q u e r e s p e c t o - a l a f o r m a c i ó n d e l a m a r t e n s i t a , l o s p o r c e n t a j e s m ás e l e v a d o s , s o nm enos e f i c a c e s q u e e l C r; l a s p r i m e r a s t r a z a s d e m a r t e n s i t a c o -----m ie n z a n a a p a r e c e r e n l o s a c e r o s c o n 2# Mo e n f r i a d o s a l a i r e .

La c o n o c i d a p r o p i e d a d d e ] .a s a d i c i o n e s d e 0 . 5 “ 1,‘ Mo d e p e r m i t i r u n b u e n t r a t a m i e n t o e n c a l i e n t e d e l o s a c e r o s a l N i- C r . d é ­l o s a c e r o s a l t o Mn, e t c . e l im in a n d o e n g r a n p a r t e l a t e n d e n c i a a - l a f r a g i l i d a d e n c a l i e n t e , n o e s e l r e s u l t a d o d e u n r e b l a n d e c i ­m ie n t o . E l Mo c o n t r i b u y e a l e n d u r e c im i e n t o p o r r e v e n i d o , p r o v o c a n d o l a s e p a r a c i ó n d e p a r t í c u l a s m en u d as d e F e3M o2 . D ada l a l e n t a r s o l u b i l i d a d d e l o s c a r b u r o s . , s o n n e c e s a r i a s a l t a s t e m p e r a t u r a s d a t e m p le p a r a o b t e n e r e l r e b l a n d e c i m i e n t o .

E l m o lib d e n o m u e s t r a t a n t o l o u n a l i g e r a t e n d e n c i a a u n a - d i s t r i b u c i ó n n o u n i fo r m e . La i n f l u e n c i a d e l Mo e n l a d u r e z a , t e n a c i d a d y r e s i s t e n c i a a l c a l o r , n o e s a c o m p a ñ a d a d e p é r d i d a d e d u c ­t i l i d a d ; e s t a c a p a c i d a d d e e n d u r e c im i e n t o s i n f r a g i l i d a d e s u n a - d e s u s c a r a c t e r í s t i c a s . T a m b ién s i a v e c e s s e h a c e n p e q u e ñ a s a d i ­c i o n e s d e Mo p a r a o b t e n e r u n a m a y o r r e s i s t e n c i a a t e m p e r a t u r a s — e l e v a d a s y b u e n a s o l d a b i l i d a d , e l Mo e s m ás e f i c a z c u a n d o s e u s a - c o n o t r o s e le m e n t o s d e a l e a c i ó n .

C o n t e n id o s d e l 0 . 2 - 0 . 5 # , m e jo r a n l o s a c e r o s co n c o n t e n i d o s - m e d io s d a fin , muy f a v o r a b l e m e n t e o b r a n e n a c e r o s c o n l . 1+ -1 .8 # M n — y 0 . 2 5 ~ 0 . 1f# C ¡ t i p o é s t e q u e e n p r e s e n c i a d e 0 . 5 # N i, t i e n e p r o p i e ­d a d e s c o m p a r a b le s a l a s d e a c e r o s a l N i-C r-M o y s e e m p le a p a r a — c i g ü e ñ a l e s , e j e s , p e r n o s , t u b e r í a d e a l t a r e s i s t e n c i a , e t c .

E l a c e r o c o n Q .1 5 -C » 3 5 # C , 3 $ C r 7 0 . 6 # Mo, p u e d e c o m p e t i r c o na l a c e r o a l N i- C r , e n m uch os a s p e c t o s ; c u a n d o e s t r a t a d o e n c a -----l í e n t e , d á u n a g r a n d u c t i l i d a d y u n a b u e n a l a b o r a b i l i d a d y a d em á s s e c a r a c t e r i z a p o r l a a u s e n c i a d e f r a g i l i d a d d e r e v e n i d o , de f r a ­g i l i d a d e n c a l i e n t e y d e c o r r o s i ó n Í n t e r - c r i s t a l i n a . Y a q u e e s t e - a c e r o a l Mo,, t i e n e b u e n a s c a r a c t e r í s t i c a s d e d e f o r m a b i l i d a d y b u e n a t e m p l a b i l i d a d , s e a d a p t a muy b i e n a p l a z a s f u n d i d a s y e s e x c e ­l e n t e p a r a m u ch as p a r t e s d e a u t o m ó v i l , t u b e r í a s d e a l t a r e s i s t e n ­c i a , e t c . e s a p t o a d em á s p a r a l a c e m e n t a c i ó n .

Un a c e r o c o n 0 . 2 - 0 . 3 # C , 6#C r y 0 . 5 # Mo. p e r m i t e u n a s o l i c i t a c i ó n d o b l e q u e e l a c e r o n o a l e a d o y n o m u e s t r a f r a g i l i d a d d e b l d a r a l h i d r ó g e n o , s e e m p le a p a r a r e c i p i e n t e s q u ím ic o s a a l t a p r e s i ó n . L o s d i v e r s o s a c e r o s a l Cr-Mo t i e n e n u n a m a r c a d a r e s i s t e n c i a a l — e s c u r r i m l e n t o e n s a l i e n t e , e m p le á n d o s e p a r a e s t e f i n a p r o x im a d a — m e n te l # C r y 0 . 6 # Mo o' b i e n 2 .2 5 # C r y l# M o .

Un a c e r o c o n 1 2 # C r y 2 # Mo, puedes s e r s o m e t id o a u n a p r e — s i ó n d e a p r o x im a d a m e n te W-.M- K g / m m 2 s 5 0 0 °C . En l o s a c e r o s a l N i , - e l Mo s e c o m p o r ta e n modo s i m i l a r a l C r. a ñ a d ie n d o a l a t e n a c i d a d y a l a s o t r a s c u a l i d a d e s , ta m b ié n r e s i s t e n c i a , t e m p l a b i l i d a d y — r e s i s t e n c i a a l d e s g a s t e . L o s a c e r o s a l N i-M o , t i e n e n u n a l t o l l m i t e d e f l u e n c i a p e r o b a j a r e s i s t e n c i a a l c h o q u e y m ala l a b o r a b i l i ­d a d , s e e m p le a n b a s t a n t e p a r a l a c e m e n t a c i ó n .

L o s a c e r o s a l C r-N i-M o s e e m p le a n e n v a s t a e s c a l a e n p a r t e s s o l i c i t a d a s e n modo e x c e p c i o n a l o s u j e t a s a f a t i g a c o n s i d e r a b l e como l o s c i g ü e ñ a l e s , e j e s , a c o p l a m i e n t o s , a s í m ism o p a r a p i e z a s - e s t a m p a d a s o' f o r j a d a s , m o t o r e s d e t u r b i n a s , e t c . L a s a d i c i o n e s — d e l 3 - 4 # d e m o lib d e n o a l a c e r o a u s t e n i t i c o 1 8 - 8 , a u m e n ta n l a r e — s i s t e n c i a a l c a l o r y a l o s a g e n t e s q u í m i c o s , e s p e c i a l m e n t e á c i d o s .

- 111-S e g ú n e l c a r b u r o fo r m a d o , s e c o n f i e r e ta m b ié n u n a r e s i s t e n c i a a l - e s c a m a m ie n to d e l a s o l d a d u r a . Un a c e r o muy a p t o fs a r a t u b o s d e c a l d e r a y s o b r e c a l e n t a d o r e s , c o n t i e n e 0 .2 # Mo y O.U-% C u. “

S e e m p le a t a m b ié n com o s u s t i t u t o d e l t u n g s t e n o e n l o s a c e ­r o s r á p i d o s , d o n d e 1 % Mo s u s t i t u y e a p r o x im a d a m e n te 2 # W. A d i c i o ­n e s d e l o r d e n d e 0 .2 # M o , a u m e n ta n l a f u e r z a c o e r c i t i v a y e l m agne

t i s m o r e s i d u a l de l o s a c e r o s A l n i y A ln ic o » “La fo r m a d e a m p le o m ás u s u a l d e l m o lib d e n o , s o n l a s a l e a d o

n e s F e-M o d e 5 5 “ 75#M o ( r a r a m e n t e 80#M o) y c o n t e n i d o s d e c a r b o n o - q u e n o s u p e r a n p o r l o g e n e r a l e l 2 . 5# .

E l e c t r o t é r m i c a m e n t e , m e d ia n t e r e d u c c i ó n c o n C, s e o b t i e n e - u n Fe-M o a l t o C, e l c u a l s e t r a n s f o r m a c o n Mo03 a u n p r o d u c t o m ás p o b r e e n c a r b o n o p e r o r i c o e n o x í g e n o y e n e s c o r i a s , T am b ién e l e c t r o t é r m i c a m e n t e p e r o m e d ia n t e r e d u c c i ó n c o n S i , s e o b t i e n e u n p r o d u c to e s c e n e i a l m e n t e m ás l i m p i o d e e s c o r i a s , e n g r a n p a r t e l i b r e - d e C y c o n p e q u e ñ a s c a n t i d a d e s d e s i l i c a t o s .

A l p r e c a l e n t a r e l F e -M o ^ e o n e n t r a d a d e a i r e , t i e n e n l u g a r — p é r d i d a s m e d ia n t e l a f o r m a c i ó n d e Mo03 f u e r t e m e n t e v o l á t i l . A de­m ás d e l a s f e r r o a l e a c i o n e s , s e e m p le a t a m b ié n Mo m e t á l i c o o b t e n i ­do m e d ia n t e r e d u c c i ó n d e Mo03 p u r o c o n C. A J., S i o' H2 E l ^ p r i m e r - p r o d u c t o c o n t i e n e c a r b o n o y s e r e f i n a : e í Mo t é c n i c o m e t á l i c o — p u r i f i c a d o d o s v e c e s , c o n t i e n e a p r o x im a d a m e n te 96#M o y m enos d e - 6 * 5 # C, e l p r o d u c id o p o r a lu m in o t e r m la e s p r á c t i c a m e n t e l i b r e d e - C' p e r o c o n t i e n a por- l o g e n e r a l c a n t i d a d e s p e q u e ñ a s d e S i y A l .

E l p r o d u c t o m ás p u r o , e s e l r e d u c i d o c o n H2 y c o n t i e n e -----9 8 -9 9 # M o * T o d o s e s t o s p r o d u c t o s s e o b t i e n e n e n fo r m a p u l v e r u l e n t a y p a r a f a c i l i t a r su e m p le o ( p a r a e v i t a r p é r d i d a s p o r p u l v e r i z a c i ó ny m e d ia n te e l M0 O3 v o l á t i l ) , s e p r e n s a n o a í n t e r i s a » . S i s e em------p l e a n h i d r o c a r b u r o s p a r a l a p r o d u c c ió n d e l a s p i e z a s p r e n s a d a s , - n o s e p u e d e a d i c i o n a r u n m o lib d e n o s e s - a j a n t e a l f i n a l d© l a c o l a ­d a , p a r a e v i t a r u n a a d s o r c i ó n d e h i d r ó g e n o . S i s e u s a S iO g 901110 -

a g l u t i n a n t e , c o n t i e n e n e n t o n c e s l o s c u e r p o s p r e n s a d o s a d em a s d e ­c u a r z o l i b r e , ta m b ié n i n c l u s i o n e s d e s i l i c a t o s , e n e s t e c a s o , d e ­b e e f e c t u a r s e s u f i c i e n t e m e n t e te m p ra n o l a a d i c i ó n d e l a a l e a c i ó n - p a r a h a c e r p o s i b l e l a s e p a r a c i ó n d e l a s im p u r e z a s .

La f o r m a c ió n d e c a r b u r o s d o b l e s e s t a b l e s d e F e y Mo, d i f í c i l m en te s o l u b l e s , d e l t i p o (M o ,F e ) 3 C m o t iv a como c o n e l Cr y Mí l a a p l i c a c i ó n p r e f e r e n t e d e a l e a c i o n e s d e Mo b a j a s e n C. E l Mo m e t á ­l i c o , s e d i s u e l v e m ás f a v o r a b l e m e n t e en e l b añ o d e a c e r o q u e e l - F e -M o , r e q u i r i e n d o e n p r o m e d io s o la m e n t e l a m it a d h a s t a u n t e r c i o d e l t ie m p o p a r a l a d i s o l u c i ó n h o m o g é n e a .

P a r a « v i t a r l a c o n t a m in a c ió n d e l b a ñ o d e a c e r o , m e d ia n t e - l a a d i c i ó n d i r e c t a d e l a a l e a c i ó n y e l i m i n a r l a i n f l u e n c i a d e l o s c a r b u r o s d e m o lib d e n o , e s u s u a l ta m b ié n e l a l e a r m e d ia n t e l a r e — d u c c ió n d e l m o l ib d a t o d e c a l c i o o d e l o x id o m o l í b d i c o t é c n i c a m e n ­t e p u r o . A c a u s a d e s u m ayo r a f i n i d a d p o r e l o x í g e n o , r e d u c e e l — h i e r r o l í q u i d o e l ó x i d o , ta m b ié n d e s d e e s c o r i a s q u e c o n t i e n a n FeO De modo q u e e s e t i p o d e a l e a r p a r a c o n t e n i d o s d e Mo b a j o s s i n r e ­c u r r i r a r e d u c t o r e s , p u e d e r e a l i z a r s e c o n u n r e n d i m i e n t o s u p e r i o r a l 9 0 # . E l CaMoOl*, t i e n e l a v e n t a j a d e u n a e l e v a d a p u r e z a y c o n — t i e n e t e ó r i c a m e n t e ^ 7 .9 8 # *

Y a q u e l a r e a c c i ó n d e r e d u c c i ó n , s e r e a l i z a e n l a s u p e r f i ­c i e l í m i t e d e f a s e m e t a l - e s c o r i a ^ n o s e t i e n e n c o n t a m i n a c i o n e s d e l b a ñ o d e a c e r o m e d ia n te i n c l u s i o n e s d e e s c o r i a s . P u e s t o q u e e l ------

CaMoOlf y e l M0 O3 o r i g i n a n e n l a r e a c c i ó n c o n e l F e u n a a b s o r c i ó n - de^F eQ p o r p a r t e d e l b a ñ o m e t á l i c o , d e b e r e a l i z a r s e l a a d i c i ó n a —

m as t a r d a r a l c o m ie n z o d e l p e r i o d o d e a f i n a c i ó n y r e d u c c i ó n ,H em p leo d e l a r e d u c c i ó n d e m o l i b d a t o de c a l c i o e n e l h o m o ,

39 l i m i t a a p e q u e ñ o s c o n t e n i d o s p o r q u e l a a d i c i ó n , c o n d u c e a u n ~ f u e r t e e n g r a n d e c i m i e n t o d e l a c a n t i d a d d e e s c o r i a . M e d ia n te l a r e ­d u c c i ó n d e M0O3 - p u e d a a l e a r s e e n e l h o r n o e l é c t r i c o h a s t a e l 3#Mcv

ün cam po a s a p l i c a c i ó n r e d u c i d o como m ed io de a l e a c i ó n , p o ­s e e t a m b ié n e l MoSo e l c u a l e n fo r m a d e c o n c e n t r a d o s d e m o liD d e n i- s a , s e a p r o v e c h a efe l a f a b r i c a c i ó n de a c e r o s a u t o m á t i c o s a l m o l i b ­d e n o , c o n a p r o x im a d a m e n te 0 . 0 8 # S . M e d ia n te l a r e l a c i ó n d e Mo a S - Ae a p r o x im a d a m e n te 3 ^ 2 e n e l M0S 9 , r e s u l t a e n l a a d i c i ó n d e 0 . 0 3 # - Mo, u n a e l e v a c i ó n d e l c o n t e n i d o « e a z u f r e d e 0 . 0 2 # . La a d i c i ó n d e l M0S 2 j p u e d e e f e c t u a r s e e n l a o l l a .

NIQUELs i n í q u e l t i e n e u n r e t í c u l o c r i s t a l i n o c e n t r a d o e n l a s c a r a s , s i m i l a r a l d e l F e gam a c o n e l ^ c u a l s e l i g a p e r f e c t a m e n t e p a r a f o r m a r - u n a s e r i e d e s o l u c i o n e s s ó l i d a s . P e rm a n e c e d i s u e l t o e n l a f e r r i t a - y e s t á p r e s e n t e e n l o s a c e r o s d e c o n s t r u c c i ó n e n e s t a f o r m a , c o n — e x c e p c i ó n d e u n a p e q u e ñ a c a n t i d a d e x i s t e n t e como NÍ3 C e n u n ió n d e - Fe3 C.

Se c o m p o r ta an c i e r t o s a s p e c t o s como e l m a n g a n e s o , s u c a r a c ­t e r í s t i c a p r i n c i p a l c o n s i s t e e n d i s m i n u i r n o t a b le m e n t e l a s te m p e r a t u r a s c r i t i c a s . L o s p u n to s Acó y A c j s o n a b a t i d o s e n c e r c a de — 1 0 ' C p o r c a d a 1 # d e N i a d i c i o n a d o ^ S ie n d o l a h i s t e r e s i s t é r m i c a - f u e r t e m e n t e a u m e n ta d a , e l a b a t i m i e n t o d e l o s p u n to s c r í t i c o s e n e l e n f r i a m i e n t o , e s m a y o r q u e e n e l c a l e n t a m i e n t o , ,

La s e p a r a c i ó n d e l a f e r r i t a y l a f o r m a c ió n d e l a p e r l i t a s o n r e t a r d a d a s , s i e n d o su a c c i ó n e n l a e s t r u c t u r a s i m i l a r a l a d e u n - a u m en to d e v e l o c i d a d d e e n f r i a m i e n t o e n u n a c e r o a l c a r b o n o . L o s - a c e r o s d e c o n s t r u c c i o n e s c o n p o r c e n t a j e s d e 1 - 5 # N i, s o n p e r l í t i — e o s , m i e n t r a s q u e a l e a c i o n e s m e d i a s , d a n p e r l i t a y m a r t e n s i t a , ó — m a r t e n s i t a y a u s t e n i t a . EL n í q u e l d is m in u y e e l e f e c t o d a ñ o s o d e l - s o b r e c a l e n t a m i e n t o p o r q u e g r a c i a s a s u b a j a v e l o c i d a d d e d i f u s i ó n , r e t a r d a e l c r e c i m i e n t o g r a n u l a r a a l t a s t e m p e r a t u r a s . E l c o n t e n i d o de c a r b o n o d e l a p e r l i t a e s r e d u c i d o p o r e l n í q u e l , p o r e je m p lo a - 0 . 7 5 # c u a n d o e l c o n t e n i d o d e N i e s d e 3 # y a 0 . ^ 5 # c u a n d o e s d e l - 10 # .

E l c a r b u r o d e N i e s muy i n e s t a b l e ; e n c u a n t o a su a c c i ó n g i f i t l z a n t e , e l o c u p a u n p u e s t o i n t e r m e d i o e n t r e e l Cu y e l S i . P a r a c o m b a t i r a s t a a c c i ó n , s e a u m e n ta e l c o n t e n i d o d e Mu d e 0 . 6 - 0 . 9 # . — A unque e l C i n t e n s i f i c a l a s c u a l i d a d e s d e l N i. e n l o s a c e r o s d e — c o n s t r u c c i ó n s e p u e d e n o b t e n e r l o s m e jo r e s r e s u l t a d o s s o l o s i s e - d is m in u y e e l c o n t e n i d o d e c a r b o n o . M e d ia n te l a d i s m i n u c i ó a d e I o s - p u n t o s c r í t i c o s y de l a v e l o c i d a d d e e n f r i a m i e n t o c r í t i c o , p e r m i t e e l n í q u e l u n a a m p l i t u d m ay o r e n l a s t e m p e r a t u r a s m ás b a j a s d e te m ­p l e ( l i m i t a n d o a s í a l a p o s i b i l i d a d d e un a d e s c a r b u r a c i ó n s u p e r f i -----c i a l y d e d i s t o r s i ó n ) y u n t e m p le m enos r e p e n t i n o q u e a q u e l q u e e s n e c e s a r i o u s u a lm e n t e e n l o s a c e r o s a l c a r b o n o .

Con e l r e v e n i d o a 5 5 0 - 6 5 0 C, s e o b t i e n e n p o r l o g e n e r a l l a s m e j o r e s p r o p i e d a d e s d e l o s a c e r o s a l N I, t a m b ié n u n a s i m p le n orm a­l i z a c i ó n , c o n f i e r e b u e n a s p r o p i e d a d e s a l a s p a r t e s la m in a d a s y - — g r a n d e s p i e z a s f o r j a d a s . L o s a c e r o s a l N i, p o s e e n c a r a c t e r í s t i c a s - d e f o r j a d o b a s t a n t e b u e n a s .

- 112 -

Le m a y o r p a r t e d e l o s a c e r o s q u e c o n t i e n e n h a s t a e l 5 # N i , - s o n m ás d a r o s y t e n a c e s q u e Iqs a c e r o s a l c a r b o n o ; e s o e s d e b i d o - p r i n c i p a l m e n t e ^ a l g r a n o c r i s t a l i n o m ás f i n o d e l a p e r l i t a y ta m ­b i é n a l a a c c i ó n d i r e c t a d e l N i e n l a f e r r i t a c u y a d u r e z a a u m e n ta s i n e m b a rg o s o l o p o c o .

La p r e s e n c i a d e l 3 . 5 # N i e n a c e r o s r e v e n i d o s c o n 0 .3 # C . p r o ­v o c a un au m en to d e a p r o x im a d a m e n te 3 0 # e n l a r e s i s t e n c i a a l a ------t r a c c i ó n , y c e r c a d e 50# e n e l l i m i t e d e f l u e n c i a , s i n p e r j u d i c a r ­l a d u c t i l i d a d » La t e n a c i d a d c o n f e r i d a , s e m a n i f i e s t a e n a n l i g e r o m e jo r a m ie n to d e l a d u c t i l i d a d p a r o m ás n o t a b le m e n t e e n l o s v a l o — r e s d e r e s i l i e n c i a I z o d ; t a l e s a c e r o s , c o n s e r v a n a d i f e r e n c i a d é ­l o s a c e r o s a l C» b u e n a r e s i s t e n c i a a l c h o q u e t a m b ié n a t e m p e r a t u ­r a s b a j a s , c o n t a l q u e c o n t e n g a n m enos d e l l# M n .

L o s a c e r o s p e r l í t i c o s a l N i, s o n muy a p t o s a l o s t r a t a m i e n ­t o s t é r m i c o s q u e s e e f e c t ú a n p a r a i m p a r t i r d e t e r m i n a d a s p r o p i e d a ­d e s E a c a n i c a s . E l a c e r o c o n 2#N1 y c o n t e n i d o d e C b a j o , e s muy — d ú c t i l , p o s e e b u e n a r e s i s t e n c i a a l ch o q u e y a l a f a t i g a a te m p e r a t u r a s t a j a s y c o n c o n t e n i d o s m e d io s d e C . t i e n e n m e j o r e s p r o p i e d a ­d e s e l á s t i c a s , a s u cam po d e e m p le o , p e r t e n e c e n l a s c a r c a z a s d e - lo c o m o t o r a s y l a m a q u in a r la d e l a m i n a d o r e s . L o s p r i n c i p a l e s a c e ­r o s p e r l í t i c o s c o m e r c i a l e s s o n a q u e l l o s q u e c o n t i e n e n 0 .2 5 -O .U -# C - 7 3 “ 3 .7 5 # N 1 y s e e m p le a n p r e v i o t r a t a m i e n t o t é r m i c o p a r a c i g ü e ñ a ­l e s , e j e s , b i e l a s , v á l v u l a s , e t c »

E l a c e r o c o n ¡|# N i. p o s e e u n a m ay o r r e s i s t e n c i a y t e n a e i d a d - y s e use, e n p a r t e s s u j e t a s a g r a n d e s e s f u e r z o s e s t á t i c o s y d i n á ­m ic o s . A d i c i o n e s c o n t e m p o r á n e a s d e N i d . 5 - ^ . 5 # ) 7 d e C r ( 0 . ? - 1 . 5 # ) o r i g i n a n u n c o n ju n t o e x c e l e n t e d e p r o p i e d a d e s t a l e s com o t e m p l a — b i l i d a d , r e s i s t e n c i a a l d e s g a s t e , d u c t i l i d a d , t e n a c i d a d , a d a p t a — b i l i d a d ' a g r a n d e s s e c c i o n e s y m en o r c r e c i m i e n t o g r a n u l a r . E s t o s - a c e r o s p e r m it e n ^ u n a n o t a b l e d i s m in u c ió n d e p e s o y s e e m p le a n e n - p a r t e s d e a u t o m ó v i l e s , d e a e r o p l a n o s , p r o y e c t i l e s y p l a n c h a s d a - c o r a z a . Una d e l a s r a z o n e s p o r l a s c u a l e s e l a c e r o a l N i-C r e s — a p to p a r a l a p r o d u c c ió n d e é s t o s ú l t i m o s , a s q u e é l n o s e a g r i e t a cu an d o e s p e r f o r a d o p o r e l p r o y e c t i l .

La a d i c i ó n d e a p r o x im a d a m e n te 0 .3 # M o , e l i m i n a l a t e n d e n c i a - a l a f r a g i l i d a d d e t e m p le y l o s a c e r o s t i e n e n e n t o n c e s una e x c e d ­i e n t e e s t a b i l i d a d , t e n a c i d a d , s o l d a b i l i d a d y t e m p l a b i l i d a d . En e l a c e r o c o n 0 „ 3 # C , í - 1 . 5 # N i y 1 - 1 . 5#M n. e l N i s i r v e p a r a i m p e d ir — e l c r e c i m i e n t o g r a n u l a r y p a r a a u m e n ta r l a t e n a c i d a d .

L a c a r b u r a c i ó n e n l o s a c e r o s a l N i, p r o c e d e c a s i t a n r á p i d a m en te como p a r a l o s a c e r o s a l C, e l e s t r a t o a p o r t a d o , n o e s n o t a ­b le m e n te m as d u l c e y t i e n e b u e n a r e s i s t e n c i a a l d e s g a s t e . S i u n - a c e r o c o n 5 # N i s e c a r b u r a a c e r c a d e 0 . 9 # C , l a s u p e r f i c i e l l e g a • s e r m a r t e n s í t i c a , ta m b ié n d e s p u é s d e un e n f r i a m i e n t o l e n t o , h a ­c ie n d o s u p e r f l u o e l t e m p l e .

S e p u e d e o b t e n e r u n a e x c e l e n t e c o m b in a c ió n d e n r o p i s d a d e s f a v o r a b l e s p a r a e l e n d u r e c im ie n t o s u p e r f i c i a l , a g r e g a n d o a l N i u n a p r o p o r c i ó n a p r o p i a d a d e C r . e l c u a l m e jo r a l s r e s i s t e n c i a a l d e s ­g a s t a d e l e s t r a t o s u p e r f i c i a l y l a r e s i s t e n c i a a l a t r a c c i ó n d e l - n ú c le o ,, s i n s e r i a p e r d i d a d e d u c t i l i d a d .

l a p r e s e n c i a d e N i e n l o s a c e r o s a l a l u m i n i o p a r a n i t r u r a — c i ó n , c a u s a l a p r e c i p i t a c i ó n d e u n n i t r u r o d e N iA l e s t a b l e . Y a — qu e e l Ni a l a r g a e l cam po g am a, a d i c i o n e s m e d ia s d a n e s t r u c t u r a - m a r t a n s í t i c a , m i e n t r a s q u e c o n t e n i d o s m ás e l e v a d o s , p r o d u c e n u n -

- 113 -

a c e r o a u s t e n i t i c o . L o s a c e r o s a u s t e n í t i c o s c o n 12#Mn y **#N i, s o n - r e s i s t e n t e s a g r a n d e s e s f u e r z o s d e c h o q u e , a a l t a s p r e s i o n e s , t i e n e n b u e n a s p r o p i e d a d e s d e s o l d a d u r a y m a n t ie n e n s u t e n a c i d a d h a s ­t a 6 0 0 °C .

En l o s a c e r o s a u s t e n í t i c o s a l Ni y C r , r e s i s t e n t e s a l c a l o r y a l a c o r r o s i ó n , u n a a d i c i ó n m ás g r a n d e d e N i, m e jo r a l a r e s i s — t e n c i a a l a c o r r o s i ó n y l a s p r o p i e d a d e s m e c á n i c a s . La p e l í c u l a d e p r o t e c c i ó n fo r m a d a e n l o s a c e r o s c o n 12 #C T j n o o f r e c e s u f i c i e n t e -y p e r m a n e n te r e s i s t e n c i a a l a t a q o e d e l o s á c i d o s m i n e r a l e s n o ------o x i d a n t e s , como e l s u l f ú r i c o y e l á c i d o c l o r h í d r i c o . G r a c i a s a s u b a j a s o l u b i l i d a d e n e s t o s á c i d o s , e l N i c o n f i e r e u n a r e s i s t e n c i a - m a y o r .

E l t i p o 1 8 - 8 e s e l a c e r o q u e t i e n e l a m ay o r r e s i s t e n c i a a - l a c o r r o s i ó n c u a n d o t i e n e u n a e s t r u c t u r a c o m p le ta m e n te a u s t e n l t i - c a , d e modo q u e v i e n e u s a d o como a c e r o d u l c e e n e l c u a l l a r e s i s ­t e n c i a a l a t r a c c i ó n , e s d e 6 0 - 7 0 Kg/inm2. e l l í a j i t e d e f l u e n c i a - muy b a j o y e l a l a r g a m i e n t o d e l o r d e n d e m-0-60#®

L o s a c e r o s 1 8 - 8 e x e n t o s d e e s c a l a m i e n t o s d e s o l d a d u r a , - c o n t i e n e n 0 . 6 - l# N b o' c o n t e n i d o s a p r o p i a d o s d e o t r o s e le m e n t o s q u e e s t a b i l i z a n e l c a r b u r o . , E n v i s t a d e q u e e s t o s a c e r o s s o n y a a u s t e n i t i c o s , n o s u f r e n n in g ú n c a m b io d e v o lu m e n p o r l a s t r a n s f o r m a d o n e s a l o t r ó p i c a s y no s e v u e l v e n f r á g i l e s p o r e l c o n t in u o a l t e r n a r s e d e e n f r i a m i e n t o s y c a l e n t a m i e n t o s .

E l P e r m a l l o y , l i g a e x e n t a de C, c o n 7 8 . ? # N i y 2 1 . 5 # F e , t i e ­n e u n a a l t a p e r m e a b i l i d a d e n l o s cam p o s m a g n é t ic o s d é b i l e s y e n — c u e n t r a g r a n e m p le o e n e q u i p o s t e l e f ó n i c o s y r a d i o f ó n i c o s .

E l N i-C r (6 0 / íN i, 12 #C r,2 #M n y 2 6 $ F e ) e s u n a l i g a q u e s e em­p l e a e n e q u i p o s e l é c t r i c o s . La l i g a c o n 3®“ ^ 0 # N i t i e n e u n c o e f i ­c i e n t e d e d i l a t a c i ó n muy p e q u e ñ o y s e e m p le a e n r e l o j e s , i n s t r u — m e n to s g e o d é s i c o s y s i m i l a r e s .

E l n í q u e l s e e m p le a como e le m e n t o d e a l e a c i ó n , g e n e r a lm e n t e cosno m e t a l p u ro e x i s t e n t e e n e l c o m e r c io como N i c ú b i c o , R o n d e1 1 # n n l q u e l , M o n d n lq u el y como n í q u e l c a t ó d i c o . En c a s o s a i s l a d o s , s e u s a t a m b ié n e l o x id o d e n í q u e l com o p o r t a d o r d e a l e a c i ó n y o x i g e ­n o e n l a c a r g a .

L a s im p u r e z a s F e , C u , S i , S , P , A s » P b , Z n y Co q u e p r o v i e n e n d e - l o s m i n e r a l e s , s o n p e q u e ñ a s p o r r e g í a g e n e r a l . E l g r a d o d e p u r e z a r e l a t i v o a l o s ó x i d o s , l a s i n c l u s i o n e s d a e s c o r i a y c o n t e n i d o d e - g a s , d e p e n d e g r a n d e m e n te d e l m éto d o d a f a b r i c a c i ó n . E l p u n to d e - f u s i ó n d e l N i v a r í a d e a c u e r d o a l g r a d o d e p u r e z a e n t r e l*+2 5 y - í k ^ r c .

E l Ni c a t o d i c o , r e p r e s e n t a un m a t e r i a l d e c a r g a muy p u r o p e r o a c a u s a d ü o a l t a c a p a c i d a d d e a d s o r c i ó n d e l n í q u e l p o r e l h i d r o g e ­n o , s e e n r i q u e c e e n é s t e d u r a n t e l a p r e c i p i t a c i ó n e l e c t r o l í t i c a , - p o r l o c u a l l a a d i c i ó n d e N i. n o p u e d e r e a l i z a r s e n u n ca e n e l p e ­r i o d o d e a f i n a c i ó n , s i n o d e n t r o d e l o p o s i b l e a l c o m ie n z o d é l p e ­r í o d o o x i d a n t e , cu a n d o e x i s t e l a g a r a n t í a d e u n a a m p lia e l i m i n a ­c i ó n d e l h id r ó g e n o d e l b a ñ o d e a c e r o - .

A dem ás d e l o s t i p o s d e N i p u r o , s e p r o d u c e n ta m b ié n p e q u e — ñ a s c a n t i d a d e s d e F e -N i q u e p o r o b t e n e r s e d e d e s p e r d i c i o de N i, - c o n t i e n e n c a n t i d a d e s m a y o r e s d e C ,S i y t a m b ié n A l , i g u a lm e n t e e s - c o n s i d e r a b l e a m enudo l a c a n t i d a d d e o x i d o s .

S e e m p le a n ta m b ié n e n p e q u e ñ a s p r o p o r c i o n e s a l e a c i o n e s cosí' b i n a d a s como F e - S i - N i , F e - C r - N i s F e -M n -N i y F e - S i - M n - N i , F e -N i-M o

- llH- -

- 115 -de composición variable.

NIOBIOE n tr* . l a s t e m p e r a t u r a s d e 5 Ó 0 -8 0 0 °C , l o s a c e r o s i n o x i d a b l e s

e s p e c i a l m e n t e a q u e l l o s d e t i p o a u s t e n i t i c o , s u f r e n l a p r e c i p i t a - - c i o n I n t e r - c r i s t a l i n a d e u n c a r b u r o d e cro m o c o m p le jo (Cri^C c o n - F e ^ C ) , r e d u c i é n d o s e u n p o c o l a r e s i s t e n c i a a l a c o r r o s i ó n p o r e l - e m p o b r e c im ie n to l o c a l d e cro m o d i s u e l t o . E s t e d e f e c t o e s c o n o c i d o c o n e l n o m b re d e " v e I d d e c a y " (p o r q u e l a z o n a c o n t i g u a a l a s ó i d a d u r a , c a l e n t a d a a t e m p e r a t u r a s d e t e r m in a d a s e s s u s c e p t i b l e d e s e r f l f s c t f l d f l )•

E s t o p u e d e e l i m i n a r s e , l i m i t a n d o e l c o n t e n i d o d e c a r b o n o a c e r c a d e 0 . 0 5 , m e d ia n t e t e m p le a 1 0 5 0 - 1 1 5 0 ° C , a u m e n ta n d o ^ a l c o n ­t e n i d o d e S i y e s t a b i l i z a n d o p o r c o n s i g u i e n t e l a f e r r i t a o' b i e n - m e jo r q u e t o d o , a g r e g a n d o e le m e n t o s q u e t i e n e n u n a a f i n i d a d m a y o r p o r e l C q u e e l C r , e s t o s s o n e l n i o b i o y e l t a n t a l i o , q u e h a c e n - e s t a b l e e l c a r b u r o . S e p r e f i e r e e l Nb p o r q u e s o l a m e n t e u n a p e q u e ­ñ a p a r t e d e é l s e v o l a t i l i z a y p o rq u e a c tú a ^ c o m o e s t a b i l i z a d o r de l a f e r r i t a y e n t o n c e s c u a l q u i e r p r e c i p i t a c i ó n d e c a r b u r o , p u e d e - t e n e r l u g a r d e n t r o de g r a n o s d e f e r r i t a e n v e z d e f o r m a r u n a r e d - p e r j u d i c i a l e n t o r n o a l o s g r a n o s a u s t e n í t i c o s ; y a q u e c o n l a e s ­t a b i l i z a c i ó n d e l a f e r r i t a , s e d is m in u y e l a t e m p l a b i l i d a d , c o n v i e n e a u m e n ta r e l c o n t e n i d o d e n í q u e l p a r a n e u t r a l i z a r t a l a c c i ó n .

E l p o r c e n t a j e d e Nb q u e s e a d i c i o n a p a r a e v i t a r e l w e l d d e ­c a y d e b e s e r d e 6 - 1 0 v e c e s a q u e l d e l c a r b o n o , e s d e c i r , 0 .6 a 1# . A f i n d e q u e e l m e t a l d e s o l d a d u r a a p o r t a d o , s e a a s í m ism o e x e n t o d e d e f e c t o s , e l a c e r o u s a d o p a r a e l e l e c t r o d o p u e d e s i m i l a r m e n t e - t e n e r u n p o r c e n t a j e d e Nb h a s t a 1 0 v e c e s a q u e l d e l c a r b o n o . C an— t i d a d e s e n e x c e s o a l a r e l a c i ó n e s t a b l e d e c a r b u r o d e 8 : 1 , a x i s — t e n como c o m p u e s to i n t e r m e t á l i c o q u e e j e r c e u n a i n f l u e n c i a b e n é ­f i c a e n l a r e s i s t e n c i a a l e s c u r r l m i e n t o m o l e c u l a r , e s p e c i a l m e n t e - cu a n d o s e t e m p la y r e v i e n e h a s t a 5 5 0 °C . L o s a c e r o s q u e s a e m p la a n a t e m p e r a t u r a s a l t a s , p u e d e n c o n t e n e r s e g ú n e l c o n t e n i d o d e C d e - 0 .5 - 2 # N b .

La s o l u b i l i d a d d e l c o m p u e s to i n t e r - m e t á l i c o y d e l c a r b u r o - e s t a b l e , a u m e n ta r á p id a m e n t e c o n e l au m en to d e t e m p e r a t u r a ( h a s t a 1 3 0 0 ° C , h a y t o d a v í a u n a c a n t i d a d n o - d i s u e l t a , s u f i c i e n t e p a r a l i ­m i t a r e l c r e c i m i e n t o g r a n u l a r ) . L o s a c e r o s a i Nb, r e s i s t e n t e s a l - e s c u r r i m i e n t o m o l e c u l a r , t e m p la d o s t i e n e n u n a m a r c a d a r e s i s t e n c i a a l r e c o c i d o .

PLOMOLo s m i n e r a l e s d e h i e r r o , c o n t i e n e n g e n e r a lm e n t e s o l o #t r a z a s -

de p lo m o , l o s a c e r o s no c o n t i e n e n m ás d e 0 . 0 1# . a e x c e p c i ó n de — a d i c i o n e s v o l u n t a r i a s . A d i c i o n e s d e l 0 . 1 5 - 0 . 3 0 # s o n h e c h a s d u r a n ­t e l a c o l a d a a a l g u n o s a c e r o s a l C o' ^ o c o a l e a d o s , c o n e l f i n d e - p r o d u c i r a c e r o s a p t o s a l a m e c a n iz a c ió n c o n m á q u in a s h e r r a m i e n t a - r á p i d a s .

L o s a c e r o s c o n c o n t e n i d o s s u f i c i e n t e m e n t e a l t o s d e S ^ y / o - P q u e p o s e e n c a r a c t e r í s t i c a s d e l a b o r a b i l i d a d c o n m á q u in a s r á p i — d a s , a d q u ie r e n c o n e l Pb u n m e jo r a m ie n to p o s t e r i o r a u n q u e p e q u e ñ o de l a m ism a .

E l F e y e l Pb f u n d i d o s , s o n i n s o l u b l e s e l u n o a n e l o t r o ; - e l p lo m o n o s e l i g a n i s i q u i e r a c o n l o s o t r o s c o n s t i t u y e n t e s n o r ­m alm en te p r e s e n t e s e n e l a c e r o , p e r o s e e n c u e n t r a p r e s e n t e b a j o - fo rm a d e p e q u e ñ a s p a r t í c u l a s m e t á l i c a s s u b m i c r o s c ó p i c a s , d e d i s —

t r i b u c i ó n b a s t a n t e u n i f o r m e , c o n u n a c i e r t a t e n d e n c i a a d e p o s i t a r s e e n e l fo n d o d e l l i n g o t e , m i e n t r a s s o l i d i f i c a y d e a g r u p a r s e e ñ l a s i n c l u s i o n e s d e S.

E l m e jo r a m ie n to d e l a l a b o r a b i l i d a d . s e d e b e a t r i b u i r p r i n ­c i p a l m e n t e a e s t a c o n d i c i ó n d e f i n í s i m a d i s t r i b u c i ó n de l a s p a r t í c u l a s . En e l t o r n e a d o , e n v e z d e f o r m a r s e l a r g a s v i r u t a s , s e f o r ­man v i r u t a s c o r t a s , a d em a s l a f r i c c i ó n e n t r e m a t e r i a l y h e r r a m ie n t a d is m in u y e s e n s i b l e m e n t e y e s m a y o r l a d u r a c i ó n d e l u t e n s i l i o - como c o n s e c u e n c i a . L a s d i f i c u l t a d e s d e r i v a d a s de l a i n s o l u b i l i d a d d e l P b , s o n v e n c i d a s m e d ia n t e e l p r o c e d i m i e n t o L e d lo y .

m p r o m e d io , l o s a c e r o s q u e c o n t i e n e n P b , p e r m it e n v e l o c i d a d e s d e c o r t e d e l 25 - 3 5 # m ás a l t a s q u e l a s c a l i d a d e s com un es s i n - p lo m o . L o s a c e r o s a l p lo m o n o so n a p t o s p a r a l a p r o d u c c ió n d e t u ­b o s s i n c o s t u r a p o r q u e p u e d e n v e r i f i c a r s e f r a c t u r a s i n t e r n a s .

La p r e s e n c i a d e P b - n o p e r j u d i c a s e n s i b l e m e n t e a l a d u c t i l i d a d , t e n a c i d a d o a l a s o t r a s p r o p i e d a d e s m e c á n i c a s , s i n e m b a rg o l a t e m p l a b i l i d a d á e l o s a c e r o s a l e a d o s , e s l i g e r a m e n t e d i s m i n u í — d a .

L a s d e s v e n t a j a s i n h e r e n t e s a l e m p le o d e l P b , s o n q u e l o s — r e v e s t i m i e n t o s d e l o s h o r n o s s o n a t a c a d o s f u e r t e m e n t e y q u e p r e — c a u c i o n e s e s p e c i a l e s , d e b e n s e r a d o p t a d a s p a r a e l i m i n a r l o s v a p o ­r e s d e Pb v e n e n o s o s , d u r a n t e l a e l a b o r a c i ó n y l a m a n i p u l a c i ó n . La a d i c i ó n e n l a s l i n g o t e r a s a r r o j a h a s t a 50 $ d e p é r d i d a s .

SELENICE s t e e le m e n t o e s u n o d e l o s m ás r a r o s c o n s t i t u y e n t e s , p e r j u

d i c a l a s p r o p i e d a d e s m e c á n ic a s d e b u e n n ú m ero d e m e t a l e s y a l e a — c i o n e s d e u s o c o m e r c i a l p e r o y a q u e m e jo r a l a m a q u i n a b i l i d a d , s e - u t i l i z a e n a lg u n o s c a s o s c o n v e n t a j a .

No e s s o l u b l e en e l F e a l f a y c u a n d o s e a d i c i o n a a l o s — a c e r o s , e s t á p r e s e n t e b a j o fo r m a d e i n c l u s i o n e s d e s e l e n i u r o s . S e e m p le a m ás com únm ente e n l o s a c e r o s i n o x i d a b l e s q u e p r e s e n t a n f r e c u e n te m e n te d i f i c u l t a d e s de m a q u i n a b i l i d a d , y a q u e t i e n e n u n a t e n d e n c i a c a r a c t e r í s t i c a d e a d h e r i r s e a l a c u c h i l l a , a ú n s i e s t á a f T l a d i s i m a .

L a s c a l i d a d e s a u s t e n í t i c a s , s o n p a r t i c u l a r m e n t e t e n a c e s y - t i e n e n u n a g r a n v e l o c i d a d de e n d u r e c im i e n t o d u r a n t e l a e l a b o r a ­c i ó n . L a s c a n t i d a d e s d e S e a d i c i o n a d a s p a r a e l i m i n a r e s t o s in c o n » v e n i e n t e s s o n n o rm a lm e n te d e l o r d e n d e 0 . 25$ .

E l S e e s m ás e f i c a z q u e e l S e n e l m e jo r a m ie n to d e l a m aq u i n a b i l i d a d y t i e n e un e f e c t o m enos d a ñ o s o e n l a r e s i s t e n c i a a l a - c o r r o s i ó n y e n l a s p r o p i e d a d e s m e c á n i c a s . Una a d i c i ó n d e l 0 . 2 5 # S e , e s u s a d a a v e c e s p a r a f a c i l i t a r e l m e c a n iz a d o d e a c e r o s n i t r u r a — d o s . A d i c i o n e s c o n te m p o r á n e a s d e S e y P , p u e d e n r e a l i z a r s e a a c e ­r o s a u s t e n í t i c o s co n i d é n t i c o s f i n e s .

S IL IC IO .E l s i l i c i o e s s o l u b l e e n t o d a s p r o p o r c i o n e s e n e l F e l í q u i d o

y e n e l s ó l i d o h a s t a e l 1 8 $ . Form a s o l u c i o n e s s ó l i d a s d e s i l í c i u - r o d e F e ( F e 2S i ó F e S i ) c o n e l F e d e l t a , a l f a y gam a ( e s m enos — s o l u b l e e n e l ^ F e g a m a ). M ie n t r a s q u e l a m ayo r p a r t e e s t á p r e s e n t e e n s o l u c i ó n s ó l i d a e n l a f e r r i t a , e x i s t e e n e l a c e r o s o l o ^ u n a p e ­q u e ñ a p a r t e como b i ó x i d o co m b in a d o c o n i n c l u s i o n e s n o m e t á l i c a s .

L o s a c e r o s de a l t o c o n t e n i d o d e C y S i , p u e d e n c o n t e n e r —

- 116 -

S iC . E l s i l i c i o e n s o l u c i ó n s ó l i d a , c o n t r i b u y e a l c r e c i m i e n t o g r a n u l a r e n l o s a c e r o s a l C, m i e n t r a s q u e e n fo r m a d e i n c l u s i o n e s - - d i s p e r s a s t i e n e un e f e c t o l i g e r a m e n t e c o n t r a r i o .

E l S i e s u n e le m e n t o q u e a l a r g a l a f a s e a l f a y r e s t r i n g e l a r e g i ó n gam a y s i s e e n c u e n t r a p r e s e n t e e n c a n t i d a d s u f i c i e n t e , l a s a l e a c i o n e s s o n p e r m a n e n te m e n te f e r r í t i c a s . E le v a n d o e l p u n to a e - t r a n s f o r m a c i ó n , e l s i l i c i o , p e r m i t e t e m p e r a t u r a s d e t e m p le m ás a l t a s . Una t e n d e n c i a muy d a ñ o s a , e s p e c i a l m e n t e d e l o s c o n t e n i d o s s ü p e r i o r e s a 0 . 5 $ e s l a d e d i s o c i a r l a c e m e n t i t a e n F e y g r a f i t o , - i n c o n v e n i e n t e q u e e s e v i t a d o m e d ia n t e a d i c i o n e s d e Mn ( y a v e c e s ta m b ié n d e c r o m o ) .

Uno d e l o s u s o s m ás co m u n es d e l s i l i c i o e s com o d e s o x i d a n t e l a d e s o x i d a c i ó n c o n S i - d e j a i n n u m e r a b le s p a r t í c u l a s d e s í l i c e t a n p e q u e ñ a s q u e q u e d a n r e t e n i d a s c a s i e n t e r a m e n t e e n e l a c e r o , r e d u — c ie n d o l a r e s i s t e n c i a ^ t r a n s v e r s a l d e l m ism o . S o la m e n t e c u a n d o e l - a c e r o e s muy r i c o d e ó x i d o s , s e t i e n e e n l a d e s o x i d a c i ó n un p r ó d u c - t o ^ l í q u i d o . P a r a o b t e n e r p r o d u c t o s l í q u i d o s , p a r t e d e l a d e s o x i d a - " c i ó n , s e e f e c t ú a c o n e l Ma, s i e n d o e s c e n c i a l u n a r e l a c i ó n m ín im a - de y f o í l S i .

E l c o n t e n i d o d e S i e n l o s a c e r o s , v a d e u n m ín im o d e 0 - 0 . 1 $ a un m áxim o d e 15% e n l o s a c e r o s e s p a c i a l e s . E x c e p t o e n l o s a c e r o s n o c a lm a d o s ó s e m ic a lm a d o s , e l c o n t e n i d o d e S i , v a r í a o r d i n a r la m e n t e ^ e n t r e g o . 1 0 y 0.5%. L a s c a l i d a d e s q u e s e s o m e te n a u n a e l a b o r a ­c i ó n m e c á n ic a d e t e r m in a d a c o n t i e n e n co m ú n m en te d e 0 . 1 0 - 0 . 3 5 $ S i y - l a s p i e z a s d e d i c a d a s a f u n d i c i ó n a p r o x im a d a m e n te 0 . 5 $ S i . E s t o s p o r ­c e n t a j e s , e j e r c e n s o l o u n a p e q u e ñ a i n f l u e n c i a e n l a s p r o p i e d a d e s - m e c á n i c a s , s i n e m b a rg o un au m en to l i g e r o d e r e s i s t e n c i a , d u r e z a y - t e m p l a b i l i d a d e s c o n f e r i d o s i n d añ o p a r a l a d u c t i l i d a d , an p a r t e - como r e s u l t a d o d e u n e f e c t o d i r e c t o e n l a f e r r i t a y e n p a r t e p o r — l a m ay o r c o m p a c te z h e c h a p o s i b l e p o r l a a c c i ó n d e p u r i f i c a c i ó n y — e l i m i n a c i ó n d e d e s a r r o l l o de g a s .

P o r c e n t a j e s s u p e r i o r e s a 2 $ S i , a u m e n ta n l a r e s i s t e n c i a a - l a t r a c c i ó n y e l l í m i t e d e e l a s t i c i d a d y c o n p o r c e n t a j e s t o d a v f a - m a y o r e s , e l m e t a l s e v u e l v e a ú n m ás d u r o y f r á g i l ; e l a c e r o c o n — 5%S i n o e s m ás f o r j a b l e . Con c o n t e n i d o s s u p e r i o r e s a l 0 . 5 $ S i , e l - a c e r o e n t r a e n l a c a t e g o r í a d e l o s a c e r o s a l e a d o s . P o r c e n t a j e s s u ­p e r i o r e s a 0 . 5 $ S i s o n e m p le a d o s e n a c e r o s g r a f i t i c o s p a r a l a p r o ­d u c c ió n de m o ld e s y e n a l g u n a s c a l i d a d e s d e b a j o c o n t e n i d o d e C , - p a r a c i n c e l e s y p u n z o n e s .

E l a c e r o a l S i i n t r o d u c i d o p o r H a l d f i e l d c o n 3 - 5 $ S i ( u s u a l m en te 3.5%) c o n un c o n t e n i d o muy b a j o d e C e im p u r e z a s , t i e n e u n a - e s t r u c t u r a g r a n u l a r h o m o gén ea d e f e r r i t a , e s t á c a r a c t e r i z a d o p o r - u n a a l t a r e s i s t i v i d a d e l e c t r i c a y u n a b a j a p é r d i d a p o r h i s t é r e s i s - m a g n e t i c s , c u a l i d a d e s q u e l o h a c e n a p t o p a r a a p l i c a c i o n e s e l é c t r i ­c a s ; e n l a m in a s , á e u s a p r i n c i p a l m e n t e p a r a n ú c l e o s d e t r a n s f o r m a ­d o r e s y p a r a p o l o s d e d in a m o s y g e n e r a d o r e s . Una d e s v e n t a j a d e l o s a c e r o s a l S i e s q u e s i e l a c e r o n o s e s o m e te c u id a d o s a m e n t e a t r a ­t a m ie n t o t é r m i c o , e l g r a n o c r i s t a l i n o l l e g a a s e r muy g r a n d e . P o r - l o d e m á s, p o s e e n b u e n a r e s i s t e n c i a a l a t r a c c i ó n , s o p o r t a n b i e n l a f a t i g a , t a m b ié n a t e m p e r a t u r a s a l t a s p e r o t i e n e n u n a r e s i l l e n c i a - b a j a . Un a c e r o r e v e n i d o p a r a t r a n s f o r m a d o r e s c o n 1+ .3 $ S 1 , 0 . 0 2 $ C , — t i e n e u n a r e s i s t e n c i a a l a t r a c c i ó n d e b2 Kg/mm2, d u r e z a B r i n e l l - d e 230 y a l a r g a m i e n t o d e b% e n 5b mm.

C a l i d a d e s e s p e c i a l e s , c o n t e n ie n d o 5%S i s o n l i g e r a m e n t e g r a —

- 1 1 7 -

f i t l c a s d e s p u é s d e un e n f r i a m i e n t o l e n t o . O tr o im p o r t a n t e t i p o d e a c e r o e s e l f a b r i c a d o a b a s e d e s i l i c i o y m a n g a n e s o , en e l c u a l — e l Mn, o b s t a c u l i z a l a g r a f i t i z a c i ó n y p ro m u e v e l a t e m p l a b i l i d a d , - en c o m p a r a c ió n c o n l o s a c e r o s p a r a m u e l l e s , t i e n e u n l í m i t e d e — f l u e n c i a m ás a l t o , a l i g u a l q u e l o s p u n t o s c r í t i c o s y l a t e m p e r a ­t u r a d e t e m p le .^ A lg u n o s a c e r o s d e c o n s t r u c c i ó n d e a l t a r e s i s t e n — c i a a l a t r a c c i ó n , ^ c o n t i e n e n O .l-O .l+ ^ C , 0 . 5 - 1 . 7 5 # S i y O .H - l. j^ M n .

En c o m b in a c ió n c o n e l c ro m o , fo r m a e l s i l i c i o u n i m p o r t a n t e t i p o d e a c e r o p a r a v á l v u l a s d e d e s c a r g a e m p le a d a s ' e n m o t o r e s d e - c o m b u s t ió n i n t e r n a g r a c i a s a su r e s i s t e n c i a a l c a l o r y a l a c o r r o s i ó n . Y a q u e t a n t o e l S i como e l Cr e l e v a n l o s p u n t o s c r í t i c o s , - e s t o s s o n r e l a t i v a m e n t e a l t o s , d is m in u y e n d o a s í l a p r o b a b i l i d a d - d e r e p e t i d o s t e m p le s d e b id o a l h e c h o q u e e l a c e r o e s e x p u e s t o a - c a l e n t a m i e n t o s y e n f r i a m i e n t o s .

P o r c e n t a j e s l i g e r a m e n t e m ás a l t o s a 0 . 5 # S 1 s o n u s a d o s e n l o s a c e r o s i n o x i d a b l e s a u s t e n í t i c o s p a r a r e d u c i r a u n m ín im o e l i n c o n ­v e n i e n t e d e l w e l d d e c a y e n l a s o l d a d u r a .

A lg u n o s a c e r o s d e a l t o c o n t e n i d o d e Cr r e s i s t e n t e s a l c a — l o r , c o n t i e n e n d e 1 a 3 # S i . Con c o n t e n i d o s m ás a l t o s ( h a s t a e l 16%) l l e g a n a s e r e s t o s a c e r o s r e s i s t e n t e s a l o s á c i d o s .

E l s i l i c i o s e a d i c i o n a a l a c e r o g e n e r a lm e n t e como f e r r o s i l i - c i o y s i l i c i o m e t á l i c o . L a s c l a s e s d e P e - S i m ás u s a d a s s o n l a s d e - ^ , 7 5 y 9 0 # S i c o n 0 .1 5 $ C a p r o x im a d a m e n te , 0 .0 5 # P m áx im o , O.O'+^S — m áx im o , p u d ie n d o c o n t e n e r h a s t a 3 « 0 # A 1 a s í com o c a n t i d a d e s d e Mn - m e n o r e s d e 0 . 5 $ .

E l F e - S i d e b a j o p o r c e n t a j e , e s o b t e n i d o e n e l a l t o h o r n o y - l o s d e c o n t e n i d o s m ás a l t o s e n h o r n o e l é c t r i c o . A l e a c i o n e s c o n - — m ás de^ 9 6 # S i ( e n p r o m e d io c e r c a d e 9 8 # S i ) , s e c o n o c e n como s i l i c i o p u r o o' s i l i c i o m e t á l i c o e n l a s q u e n o e x i s t e n p r á c t i c a m e n t e i n c l u ­s i o n e s d e e s c o r i a s , s o l a m e n t e l a a l e a c i ó n d e 9 0 # S i , p u e d e c o n t e n e r s i l i c a t o s d e h i e r r o .

E l f e r r o s i l i c l o d e b a j o p o r c e n t a j e , e s p e c i a l m e n t e e l d e *+ 5 # S i p u e d e s e r r e l a t i v a m e n t e r i c o en g a s e s ; c o n t e n i d o s e l e v a d o s d e g a s , s e r e c o n o c e n e n l a e s t r u c t u r a p o r o s a . L o s t i p o s c o n lf 5 - 5 0 $ S i , s a - d e sc o m p o n e n d u r a n t e e l a lm a c e n a m ie n to e n a i r e húm edo c o n d e s a r r o ­l l o d e g a s e s v e n e n o s o s e i n f l a m a b l e s .

E n t r e m á s yp u r o s e a e l F e - S i . m ás p e q u e ñ a e s su t e n d e n c i a a - l a d e s c o m p o s i c i ó n e n l a s m ism a s c i r c u n s t a n c i a s . S e r e c o m ie n d a p o r - e s a r a z ó n a lm a c e n a r e l F e - S i d e 5 0 $ S i e n l u g a r e s b i e n v e n t i l a d o s .En e l F e S i , e l p e s o e s p e c í f i c o d is m in u y e c o n e l au m en to d e l c o n t e ­n i d o d e S i .

L o s t i p o s d e F e - S i d e 7 5 $ S i y m á s , p u e d e n a d i c i o n a r s e tam — b i é n e n l a o l l a en c a n t i d a d e s g r a n d e s , p o r q u e e l c a l o r d e s o l u c i ó n e f e c t ú a u n a b u e n a d i s t r i b u c i ó n e n e l a c e r o . La t e m p e r a t u r a d e f u — s i ó n e s e n t o d a s l a s c l a s e s d e F e - S i d e 2 0 - 9 0 # S i d e a p ro x im a d a m e n ­t e 1 2 0 0 C a l i n i c i o da l a m ism a ,

TANTALIOl a s o l u b i l i d a d d e l t a n t a l i o e n e l F e a lV 5 0 °C e s d e l 6.5% y -

a t e m p e r a t u r a a m b ie n te d e l 0 . 1 7 $ . A l i g u a l q u e e l Nb, fo r m a com­p u e s t o s muy e s t a b l e s c o n e l c a r b o n o . E l c a r b u r o fo r m a d o TaC , e s —i n s o l u b l e ; n o rm a lm e n te e l T a,' s e e n c u e n t r a com o un e u t e c t o i a e -----F e 2T a - F e . S o la m e n t e c u a n d o e l c o n t e n i d o e s d e l 1 8 # d s u p e r i o r , l a - m a sa d e F e 2Ta s e m a n i f i e s t a , s i e n d o e n t o n c e s t a l e s l i g a s e x tr e m a d a

- 1 1 8 -

- 11 9

Y a q u e e l t a n t a l i o t i e n d e a o x i d a r s e r á p id a m e n t e y a f o r m a r - e s c o r i a c o n l a s í l i c e , l a s p é r d i d a s s o n c o n s i d e r a b l e s . A d i c i o n e s — h a s t a e l 1 % s e e f e c t ú a n p a r a d i s m i n u i r l o s i n c o n v e n i e n t e s d e s o l ­d a d u r a ( w e ld d e c a y ) e n l o s a c e r o s d e a l t o c o n t e n i d o d e C r, p e q u e ­ñ o s p o r c e n t a j e s p u e d e n s e r e m p le a d o s e n l o s a c e r o s n i t r u r a d o s a l — a lu m in io o' a l cro m o p a r a a u m e n ta r e l e s p e s o r d e l e s t r a t o d e n i t r u - r o .

En l o s a c e r o s p a r a u t e n s i l i o s de c o r t e , a d i c i o n e s d e Ta c o n - W y / o Cr s i r v e n p a r a o b t e n e r u n n ú c l e o t e n i e n d o c o n s i d e r a b l e s c a n

t i d a d e s d e c a r b u r o . ”E l c a r b u r o d e Ta i n c o r p o r a d o a l c a r b u r o d e t u n g s t e n o e n I o s -

a c e r o s p a r a u t e n s i l i o s d e c o r t e , r e d u c e l a t e n d e n c i a d e l a s r e b a ­b a s a s o l d a r s e a l u t e n s i l i o .

E l t a n t a l i o s e a d i c i o n a com o f e r r o t a n t a l i o , p r o d u c id o p o r — a lu m in o t e r m la a p a r t i r d e s u s ó x i d o s . E l F e - T a c o n t i e n e u s u a lm e n t e ? 0 - 6 0 # T a y 1 0 - 2 0%Nb ( e n e l F e -N b p r o d u c id o t a m b ié n p o r a l u m i n o t e r - m ia . l a r e l a c i ó n e s i n v e r t i d a ) . E x i s t e n a l e a c i o n e s ta m b ié n c o n c o n t e n i d o s a p r o x im a d a m e n te i g u a l e s d e l o s d o s e l e m e n t o s , e l c o n t e n i d o d e C e s a p r o x im a d a m e n te 1% , e l p o n t o d e f u s i ó n e s p a r e c i d o a l d e l - f e r r o t u n g s t e n o , c o n e l c u a l t i e n e t a m b ié n e l p e s o e s p e c i f i c o e n — com ún.

E s t a s a l e a c i o n e s a l c a n z a r o n i m p o r t a n c i a a p e n a s h a c e 3 0 a ñ o s - p a r a l a p r o d u c c ió n d e a c e r o s q u e d e b a n r e s i s t i r a l a c o r r o s i ó n — í n t e r - c r i s t a l i n a , a s i como p a r a a c e r o s d e e l e v a d a r e s i s t e n c i a e n - c a l i e n t e y a l a f l u e n c i a l e n t a .

TELUROE l t e l u r o s e e n c u e n t r a p r e s e n t e e n e l a c e r o , e n fo r m a d e —

i n c l u s i o n e s e u t é c t i c a s d a b a j o p u n to d e f u s i ó n d e t e l u r u r o y c a r — b u r ó de F e , q u e s e s e m e ja n e n m ucho a l a s i n c l u s i o n e s d e MnS,

C e rc a d e l b0% d e l t e l u r o a d i c i o n a d o e n l a o l l a , q u e d a r e t e ­n i d o en e l a c e r o . A l i g u a l q u e e l S e y e l S m e jo r a e l t e l u r o l a — m a q u i n a b i l i d a d . I m p a r te t a m b ié n u n a m ay o r d u r e z a p e r o s e c o n s i d e r a q u e d is m in u y e l a t o m p l a b l l i d a d .

L o s a c e r o s a l T e , s e p r e s t a n b i e n a l f o r j a d o , p u e s l a s i n c l u s i o n e s s e a l a r g a n s i n o c a s i o n a r f r a g i l i d a d e n c a l i e n t e ; l a d u c t i l f d a d s e a f e c t a p o c o .

TITANIO.P e q u e ñ o s p o r c e n t a j e s d e ¥ i , e s t á n p r e s e n t e s e n a lg u n o s a c e r o s

como i n c l u s i o n e s d e n i t r u r o ( T iN ) , d e ó x i d o (TÍO 2 ) y d e f o s f u r o - ( T iP ) » p r e s e n t a a s í m ism o a f i n i d a d p o r e l c a r b o n o , e n c o n t r á n d o s e — com o TiC e n c a s o d e h a b e r s u f i c i e n t e c a r b o n o .

C u a l q u i e r e x c e s o , s e d i s u e l v e e n e l F e p a r a f o r m a r u n a s o l u ­c i ó n s ó l i d a , s i e n d o l a s o l u b i l i d a d e n e l F e p u r o a 1 2 9 ? °C d e l 6%- y á e a t e m p e r a t u r a a m b i e n t e , e s u n e le m e n t o q u e r e s t r i n g e l a — r e g i ó n d e l F e gama y a l a r g a l a d e l h i e r r o a l f a , a u m e n ta un p o c o l a d u r e z a y e l e v a l a r e s i s t e n c i a a l a t r a c c i ó n .

E l c r e c i m i e n t o g r a n u l a r l e s r e d u c i d o n o s o l o p o r e l c a r b o n o - f in a m e n t e d i s p e r s o s i n o t a m b ié n au n q u e e n m en o r g r a d o p o r e l t i t a ­n i o e x i s t e n t e e n fo rm a d e i n c l u s i o n e s .

E l t i t a n i o e s muy e f i c a z como d e s o x i d a n t e y e n l a r e m o c ió n - d e l o s g a s e s e i n c l u s i o n e s , t e n i e n d o l o s a c e r f t s a s i d e s o x i d a d o s unl í m i t e d e e l a s t i c i d a d m ás a l t o y u n a m ay o r t e n a c i d a d .'

mente duras.

En c a n t i d a d e s h a s t a 0 . 1 $ , a u m e n ta e l t i t a n i o l a t e m p l a b i l i d a d , p e r o e n c a n t i d a d e s m a y o r e s l a r e d u c e . T e n o r e s s u p e r i o r e s a - 0 . 6$ , t i e n e n u n a a c c i ó n d e a b l a n d a m i e n t o .

C a n t id a d e s h a s t a 1 . 5 $ T i , s o n a g r e g a d a s a l o s a c e r o s i n o x i ­d a b l e s a u s t e n í t i c o s , p a r a i m p e d i r l a p r e c i p i t a c i ó n de c a r b u r o s d e crom o y r e d u c i r l a s u s c e p t i b i l i d a d a l w e ld d e c a y h a c i e n d o a s i s u - p e r f l u o e l t r a t a m i e n t o t é r m i c o d e s p u é s d e l a s o l d a d u r a . La p r e s e n c i a d e l t i t a n i o e n l o s a c e r o s n i t r u r a d o s , p r o v o c a l a f o r m a c i ó n d e un e s t r a t o s u p e r f i c i a l m ás p r o f u n d o y m enos f r á g i l .

E l t i t a n i o s e ^ a d i c i o n a a l o s a c e r o s com o f e r r o t i t a n i o p r o d u c i d o e n e l h o r n o e l é c t r i c o . F e - T i l i b r e d e C arb o n o p r o d u c i d o p o r - a l u m i n o t e r m i a . E l a n á l i s i s a p r o x im a d o e s e l s i g u i e n t e :

F e - T i T i C A lc o n C 1 5 - 2 0 5 - 1 0 r e s t o F e

l i b r e d e C 2 0 - 3 0 0 . 1 5 _8 r e s t o F el i b r e d e C 3 8 - h-O 0 . 1 6 - 1 0 r e s t o F eE l a l u m i n i o e n e l F e T i l i b r e d e C, p u e d e e f e c t u a r u n a a c -----

c i ó n d e s f a v o r a b l e e n s u e m p le o com o e le m e n t o d e a l e a c i ó n . P o r — - e je m p lo u n c o n t e n i d o d e a l u m i n i o a l t o e n e l f e r r o t i t a n i o , d is m in u y e l a f l u i d e z d e l o s a c e r o s a u s t e n í t i c o s a l C r - N i - T i e n fo r m a — - i n t e n s a , d i f i c u l t á n d o s e e l v a c i a d o d e l a c e r o . P a r a t a l e s f i n e s , s e p r e v e n a l e a c i o n e s co n c o n t e n i d o d e a lu m i n i o n o m a y o r d e 2$ .

E l c o n t e n i d o d e s i l i c i o e s p o r l o g e n e r a l 1 - 1 . 5 $ p e r o e n -----l o s t i p o s p o c o c a r b u r a d o s c o n 0 .1 $ C m áxim o^ p u e d e s e r h a s t a d e 1 3 $ E l f e r r o t i t a n i o d e p o r c e n t a j e a l t o d e t i t a n i o e s m ás l i g e r o q u e e l a c e r o l i q u i d o y d e b e i n t r o d u c i r s e a l b a ñ o e m p a q u e ta d o , e n r e c i p i e n t e s d e la m in a p a r a e v i t a r m a y o r e s p é r d i d a s en su a d i c i ó n e n e l h o r n o .

P a r a d e s o x i d a r y d e s n i t r o g e n a r , s e u s a n e n c a s o s p a r t í c u l a — r e s , a l e a c i o n e s c o m b in a d a s com o T i - A Í c o n 5 0 - 6 5 $ T i y e l r e s t o A l , - 0 S i - T i y M n -T i.

TUNGSTENOE l t u n g s t e n o t i e n e u n a g r a n c a p a c i d a d d e fo r m a r c a r b u r o s y —

e x i s t i r í a como t a l s o l a m e n t e s i e s t u v i e s e p r e s e n t e s u f i c i e n t e -------c a r b o n o p a r a c o m b in a r s e c o n é l . Con e l t u n g s t e n o , s e o b t i e n e n com t i » e s t o s muy d u r o s qu e p u e d e n s u s t i t u i r l a c e m e n t i t a , e s d e c i r » “ " 2 C> WC y un c a r b u r o d o b l e l e n t a m e n t e s o l u b l e y muy e s t a b l e , e l - FeifW2C e n - 'e x c u a l e l F e y e l w p u e d e n e s t a r p a r c i a l m e n t e s u s t i t u í d o s p o r C r , V , H o,C o, e t c . , q u e s e o p o n e a l a d e s c a r b u r a c i ó n .

E l t u n g s t e n o fo r m a t a m b ié n s o l u c i o n e s s ó l i d a s t a n t o c o n —e l F e gam a com o c o n e l F e a l f a ; s u s o l u b i l i d a d e n e l F e p u r o e s d e 3 3 $ a 1 5 2 5 ° C , d e 3 0 $ a 1 ^ 8 0 C y d e 8 $ a t e m p e r a t u r a a m b ie n te ,, E l - t u n g s t e n o /q u e / e x c e d e l a c a n t i d a d c o m b in a d a como c a r b u r o y a q u e l l a - e n s o l u c i ó n s ó l i d a , s e s e p a r a e n fo r m a d e p a r t í c u l a s e x t r e m a m e n t e - d u r a s d e F e 3 W2 , i n c o r p o r a d o e n l a m a t r i z d e l a s o l u c i ó n s ó l i d a .

Como c o n s e c u e n c i a p a r c i a l d e l e f e c t o p r o d u c id o p o r e l p e s a ­do á t o n o d e t u n g s t e n o e n l a r e d u c c i ó n d e l a m o v i l i d a d d e l a l i g a -s ó l i d a s e e l e v a n l o s p u n t o s c r í t i c o s Ac y s e r e t a r d a n l a s t r a n s -----f o r m a c i o n e s A r , l e n t i t u d q u e h a c e a l a c e r o , f á c i l m e n t e t e m p l a b l e - a l a i r e .

La r e g l ó n de l a f a s e a l f a , s e a l a r g a y l a r e g i ó n gama s e -r e s t r i n g e , h a s t a qu e c o n a d i c i o n e s m a y o r e s de W, d e s a p a r e c e e s t a -l í l t i m a y l a f e r r i t a e s e s t a b l e h a s t a e l p u n to d e f u s i ó n . En c o n s i ­

- 120 --

d e r a c i ó n a e s t o , s e c r e e q u e 1 # W, s e a e q u i v a l e n t e a 0 . 5 # C r , 1 . 5 # Mo ó a 5% V . ü h e f e c t o i m p o r t a n t e d e l a r e d u c i d a m o v i l i d a d y d e - l o s c a r b u r o s n o d i s u e l t o s , e s e l d e i m p e d i r e l c r e c i m i e n t o g r a n u ­l a r . E l t u n g s t e n o , c o n f i e r e a s í , n o so } .o u n a m ay o r y m ás e s t a b l e - d u r e z a s i n o t a m b ié n u n a m a y o r t e n a c i d a d . E l W s e e m p le a g e n e r a l — m en te com o c o n s t i t u y e n t e d e l o s a c e r o s p a r a h e r r a m i e n t a s y c u c h i ­l l a s d e c o r t e q u e p u e d e n c o n t e n a r d e 0 . 5 - 22#W.

Con l a r e t a r d a c i ó n d e l o s c a m b io s e s t r u c t u r a l e s , l a d u r e z a p o r é l c o n f e r i d a e s e s t a b i l i z a d a a a l t a s t e m p e r a t u r a s , p e r m i t i e n ­d o a l a h e r r a m i e n t a c o n s e r v a r e l f i l o t a m b ié n c u a n d o e s c a l e n t a d a a l r o j o . S e c o n s i g u e e f e c t u a r e l c o r t e a v e l o c i d a d e s muy s u p e r i o ­r e s a a q u e l l a s p o s i b l e s c o n l o s a c e r o s co m u n es d e a l t o c o n t e n i d o - d e C y e n r e a l i d a d , l a a p l i c a c i ó n m ás c o r r i e n t e d e l t u n g s t e n o e s ­com o c o n s t i t u y e n t e d e a c e r o s r á p i d o s y s u p e r r á p i d o s .

E l l o s t i e n e n u s u a lm e n t e 0 . 6 5 - 0 . 7 5 # C ,1 ^ - 2 0 # W, 3 “ 3 A # C r, f r e c u e n t e m e n t e c o n t i e n e n t a m b ié n 0 . 6 - 2 # V , 0 . 5 - 2 # Mo y / o ¡+ -1 2 # C o- E 1 c o b a l t o c o n f i e r e un a u m en to d e s o l i d e z y p ro m u ev e l a s o l u b i l i ­d a d d e l o s c a r b u r o s ; e l cro m o e s e s c e n c i a l e n e s t o s a c e r o s . A p e s a r d e s u s a l t o s c o n t e n i d o s d e W y C r, l o s a c e r o s r á p i d o s n o ^ ^ s o n f e r r í t i c o s , e l m e t a l s o l i d i f i c a como a u s t e n i t a m ás un e u t é c - t i c o d e a u s t e n i t a c o n e l c a r b u r o d o b le FelfW2C.

C uando e l a c e r o s e e n f r í a le n t a m e n t e d e s d e 8 0 0 ° C , l a e s — t r u c t u r a c o n s i s t e de g l ó b u l o s d e c a r b u r o e n u n a m asa d e p e r l i t a - s o r b í t i c a . E n d u r e c ie n d o d e s d e c e r c a de 1 3 0 0 ° C , s e o b t i e n e u n a — m a t r i z e s t a b l e d e a u s t e n i t a - m a r t e n s i t a . S i l a t e m p e r a t u r a d e r e ­v e n i d o s e a u m en ta d e 3 0 0 C a 6 5 0 ° C , l a a u s t e n i t a s e c o n v i e r t e e n m a r t e n s i t a . ü n c o n t e n i d o d e 0 . 5# a 1 # W, t i e n e y a u n a n o t a b l e — a c c i ó n d e r e f i n a m i e n t o g r a n u l a r e n l o s a c e r o s d e h e r r a m i e n t a s — c o n 1 # C t e m p la d o s e n a c e i t e .

O tr a a p l i c a c i ó n d e s u r e s i s t e n c i a a l c a l o r , e s como c o n s t i t u y e n t e de a c e r o s d e a l t a r e s i s t e n c i a a l e s c u r r i m i e n t o en c a l l e n t e , au n q u e e l m o lib d e n o l o s u s t i t u y e e n e s e e m p le o . Como e le m e n ­t o e s t a b i l i z a d o r d e l c a r b u r o , s e a d i c i o n a e n ^ p e q u e ñ o s p o r c e n t a — j e s a l o s a c e r o s 1 8 - 8 p a r a e v i t a r l a c o r r o s i ó n i n t e r c r i s t a l i n a .

E l t u n g s t e n o f a c i l i t a l a n i t r u r a c i ó n y p a r a o b t e n e r u n a — d u r e z a a d i c i o n a l s e n i t r u r a n l o s a c e r o s a l t u n g s t e n o p a r a h e r r a ­m ie n t a s y c u c h i l l a s d e c o r t e . A l d i s m i n u i r l a m o v i l i d a d d e l a — l i g a s ó l i d a , a u m en ta l a f u e r z a c o e r c i t i v a , como c o n s e c u e n c i a , — l o s a c e r o s a l W t e m p la d o s ( m a r t e n s i t i c o s ; s o n u s a d o s p a r a m ag— n e t o s p e r m a n e n t e s de a l t a c a l i d a d , u n t i p o i m p o r t a n t e c o n t i e n e - 6# W, 0 . 7 # C y 0 . 6 # C r. D ad as l a s p r o p i e d a d e s s u p e r i o r e s d e I o s - t i p o s d e a c e r o s A l n i c o y A l n i , l a i m p o r t a n c i a d e l o s a c e r o s a l — ' t u n g s t e n o p a r a m a g n e to s t i e n d e a d i s m i n u i r .

E l W s e e m p le a como m e t a l d e a l e a c i ó n e n l a fo r m a d e Fe-W c o n 6 5 - 8 ^ # W ó como t u n g s t e n o m e t á l i c o . E l Fe-W s e p r o d u c e e n — h o m o e l é c t r i c o y p o r a l u m i n o t e r m i a , c o n t i e n e s e g ú n l o s m in e r a — l e s e m p le a d o s , s ie m p r e c a n t i d a d e s p e q u e ñ a s d e A s , S n , S b , P y S . S e e x i g e f r e c u e n t e m e n t e un m áxim o d e 0 .0 2 5 # d e l o s c o n t e n i d o s d e P y S . F e r r o t u n g s t e n o co n m ás d e 1 .0 # C , n o s e e m p le a a c a u s a d é ­l o s c a r b u r o s e s t a b l e s d i f í c i l m e n t e s o l u b l e s .

E s com ún en e l c o m e r c io , u n F e-W ^ co n u n m áxim o d e 0 .6 # C y - p a r a f i n e s e s p e c i a l e s , un o c o n 0 . 1#C m áxim o. E l f e r r o t u n g s t e n o - d e b e s e r h o m o g é n e o , d e n s o y l i b r e d e p o r o s , n o c o n t e n e r s e g r e g a ­c i o n e s d e c a r b u r o s , g a s e s e i n c l u s i o n e s n o m e t á l i c a s . E l o b t e n i -

- 121 -

- 1 2 2 -do p o r a l u m i n o t e r m l a , t i e n e p o r l o g e n e r a l un g r a d o d e p u r e z a más m a lo qu e e l d e l h o r n o e l é c t r i c o . E l p e s o e s p e c i f i c o e s a l t o y ma­y o r d e 1 5 .

S i s e a d i c i o n a n c a n t i d a d e s g r a n d e s d e Fe-W e n u n a s o l a v e z , a l b a ñ o d e a c e r o , s i n s u f i c i e n t e p r e c a l e n t a m i e n t o , p u e d e n f o r m a r a s e f á c i l m e n t e a d h e r e n c i a s s o b r e l a s o l e r a , q u e s e d i s u e l v e n s o l o - d i f i c i l m e n t e . E l t u n g s t e n o m e t á l i c o c o n t i e n e 9 8 - 9 9 # W y s e o b t i e ­n e m e d ia n t e r e d u c c i ó n d e W Cb p u r o , e s p r á c t i c a m e n t e l i b r e d e — c a r b o n o y d e u n a l t o g r a d o d e p u r e z a .

URANIOE l u r a n i o e s u s a d o a v e c e s e n l o s a c e r o s p a r a h e r r a m i e n t a s , -

p a r a s u s t i t u i r u n a p a r t e d e t u n g s t e n o . A d i c i o n e s d e 0 . 6 # U a a c e — r o s a l C, c o n f i e r e n u n a m a y o r r e s i s t e n c i a y t e n a c i d a d s i n g r a v e — d e t r im e n t o de l a d u c t i l i d a d .

S e fo r m a n c a r b u r o s e s t a b l e s d e l a c o m p o s ic ió n UC y U2C3 q u e - p u e d e n e x i s t i r e n c o m b in a c ió n c o u p l e j a c o n l a c e m e n t i t a . D ada l a — t e n d e n c i a a o x i d a r s e p r o n t a m e n t e , e l u r a n i o p u e d e c o n t a m in a r e l — m e t a l c o n n u m e r o s a s i n c l u s i o n e s d e U3 O8 . S e fo r m a n s o l u c i o n e s s ó ­l i d a s de FegU e n e l F e gam a y e n e l F e a l f a , a u n q u e l a p r e c i s a -----s o l u b i l i d a d , n o h a s i d o d e t e r m i n a d a .

VANADIO.E l ^ v a n a d i o s e u s a p a r a c o n f e r i r t e n a c i d a d a a lg u n o s a c e r o s , -

s i e n d o m ás f r e c u e n t e m e n t e e m p le a d o e n c o m p a ñ ía d e o t r o s e l e m e n t o s - d e a l e a c i ó n , y a q u e u n a g r a n p a r t e d e s u a c c i ó n b e n é f i c a c o n s i s t e - e n I n t e n s i f i c a r l a i n f l u e n c i a d e e l l o s .

E l e f e c t o d e l v a n a d i o e s s i m i l a r a l d e l Mo ( a u n a u e un p o c o - m ás f u e r t e ) p o r e l c u a l e s a v e c e s s u s t i t u i d o , u n a d i f e r e n c i a im — p o r t a n t e e s q u e e l v a n a d i o e s t a r a b ié n u n d e s o x i d a n t e e n é r g i c o y — a f i n d e ^ lm p e d ir un a p é r d i d a e x c e s i v a , s e a d i c i o n a u s u a lm e n t e e n - l a o l l a ó p o c o a n t e s d e v a c i a r . E l V d e b id o a su a l t o c o s t o n o — - p u e d e s e r u s a d o como d e s o x i d a n t e p r i n c i p a l y s e a p l i c a s o l o e n l a - d e s o x i d a c i ó n f i n a l d e a l g u n o s a c e r o s a l e a d o s , f r e c u e n t e m e n t e e n — p o r c e n t a j e s t a l e s d e p o d e r d e j a r u n c o n t e n i d o r e s i d u a l d e 0 . 1 - 0 . 2 5#

T ie n e u n a g r a n a f i n i d a d n o s o l o c o n e l o x íg e n o s i n o ta m -----b i é n co n e l n i t r ó g e n o y o t r a s im p u r e z a s n o m e t á l i c a s . Una c a r a c t e ­r í s t i c a d e e s t e e le m e n t o e s e l r e f i n a m i e n t o g r a n u l a r . D ada l a f o r ­m a c ió n d e c a r b u r o f i n a m e n t e d i s p e r s o y e n m en o r m e d id a d e i n c l u s i o n e s n o m e t á l i c a s , e l c r e c i m i e n t o g r a n u l a r n o o c u r r e h a s t a q u e n o - s e s u p e r a n l a s a l t a s t e m p e r a t u r a s d e l o s t r a t a m i e n t o s t é r m i c o s . E l c a r b u r o s e d i s t r i b u y e e n fo r m a m ás u n ifo r m e q u e l a c e m e n t i t a q u e - é l s u s t i t u y e . E s t a c a p a c i d a d d e p u r i f i c a r , r e f i n a r e l g r a n o c r i s ­t a l i n o y o b s t a c u l i z a r l a d i s t r i b u c i ó n n o u n ifo r m e p a r a c o n f e r i r — a l a c e r o u n a d e t e r m in a d a t e n a c i d a d y s e n s i b i l i d a d a l t r a t a m i e n t o - t é r m i c o , e s g a r a n t í a d e b u e n a c a l i d a d .

E x c e p tu a n d o l o s p e q u e ñ o s p o r c e n t a j e s q u e s e e n c u e n t r a n co m o - i n c l u s i o n e s d e ó x i d o , s u l f u r o , n i t r u r o . e t c . , e l v a n a d i o e s t á p r e ­s e n t e p r e f e r e n t e m e n t e com o c a r b u r o e s t a b l e V5+C3 que p a s a e n l a s o l u c i ó n s o l i d a c o n l a c e m e n t i t a r e m a n e n te p a r a f o r m a r u n c a r b u r o — c o m p le jo d e muy b a j a s o l u b i l i d a d q u e s e d i s u e l v e e n l a a u s t e n i t a - c o n m ás l e n t i t u d qu e l o s c a r b u r o s c o m p le jo s d e Cr y d e Mo.

C u a l q u i e r e x c e s o d e 7 n o co m b in a d o c o n e l c a r b o n o , p e r m a n e c e e n l a m a t r i z f e r r í t i c a . E l v a n a d i o t i e n e e n conriSn c o n e l F e e l ------

r e t í c u l o c r i s t a l i n o y fo r m a c o n S i u n a s e r i e c o n t i n u a d e s o l u c i o ­n e s s ó l i d a s . S i e l c o n t e n i d o d e V e s d e a p r o x im a d a m e n te 1 , 1 # , ^ e l - s i s t e m a n o s u f r e c a m b io s a l o t r ó p i c o s y c o n s i s t e d e s o l u c i o n s ó l i ­d a f e r r í t i c a e n t o d a s l a s t e m p e r a t u r a s h a s t a e l p u n to d e ^ f u s i ó n .En p r e s e n c i a de v a n a d i o , e l p u n to d e t r a n s f o r m a c i ó n m a g n é t i c o , e s m ás a l t o q u e e l n o r m a l d e 7 6 8 ° C .

L a a c c i ó n d e l v a n a d i o , e s e l a u m en to d e t e n a c i d a d . T a n to a - l a r e s i s t e n c i a a l a f a t i g a como e n l a r e s i l i e n c i a , e l m e jo r a m ie n ­t o e s c o n s i d e r a b l e y l a s p r o p i e d a d e s d i n á m i c a s c o n f e r i d a s , h a c e n - l a s a d i c i o n e s muy ú t i l e s c u a n d o e l m e t a l d e b e s e r e x p u e s t o a t e n ­s i o n e s ^y v i b r a c i o n e s v a r i a b l e s . E l a u m e n to d e l a r e s i s t e n c i a a l a t r a c c i ó n y d e l a d u r e z a e s m enos p r o n u n c ia d o , s i b i e n l a t e m p l a b i l i d a d d e l o s a c e r o s a l e a d o s , e s b a s t a n t e a u m e n ta d a . E l v a n a d i o e n c u e n t r a m ucha a p l i c a c i ó n e n a c e r o s a l c r o m o , e n l o s q u e d is m in u y e l a t e n d e n c i a a l a f r a g i l i d a d c a u s a d a p o r e l c r e c i m i e n t o g r a n u l a r . Una c o m p o s ic ió n t í p i c a e s 0 .3 # C , l # C r y 0 .2 5 # V . P a r t e s muy r e s i s ­t e n t e s a l d e s g a s t e y t e n a c e s s o n f a b r i c a d a s d e a c e r o c o n 0 . 1 - 0 . 2#C l# C r y 0 .2 # V , e n d u r e c id o e n b a ñ o d e c i a n u r o .

E l c a r b u r o d e l o s a c e r o s r á p i d o s , e s t á c o m p u e s to de c a r b u — r o s m ix t o s ( F e , W, C r , V ) 6 C, s u y a d i s o l u c i ó n e s a c e l e r a d a p o r - e l c o b a l t o , e l e v á n d o s e l a t e m p e r a t u r a d e s o l i d i f i c a c i ó n .

B a s t a s o l o e l 0 . 1 # V , p a r a a u m e n ta r l a r e s i l i e n c i a d e l o s - a c e r o s a l C-Mn qu e d e o t r o m odo, t e n d e r í a n a t e n e r u n g r a n o c r i s ­t a l i n o g r a n d e y c a r e c e r í a n d e t e n a c i d a d .

A unque l o s a c e r o s a l v a n a d i o n o s e s o b r e c a l i e n t a n t a n t o c o ­mo l o s o t r o s a c e r o s , l a s a l t a s t e m p e r a t u r a s r e q u e r i d a s en e l t r a ­t a m i e n t o p é r m ic o p a r a o b t e n e r d e t e r m i n a d a s p r o p i e d a d e s m e c á n i c a s -

s o n c o n t r a p r o d u c e n t e s p o r c u a n t o s e r e l a c i o n a a l a d e s c a r b u r a ------c i ó n y a l a d i s t o r s i ó n .

A t e m p e r a t u r a s a l t a s d e r e v e n i d o , l a p é r d i d a d e d u r e z a e s - l i g e r a y a q u e e n e l e n f r i a m i e n t o , s e fo r m a u n a s o l u c i ó n s o b r a s a — t u r a d a d e c a r b u r o e n e l F e a l f a y é s t a s e d e sco m p o n e p r o d u c i e n d o - u n e f e c t o d e e n d u r e c im i e n t o .

E l v a n a d i o s e a d i c i o n a a l a c e r o l í q u i d o como F e - V de 5 0 - 8 0 # p r o d u c id o e l e c t r o t é r m l c a m e n t e m e d ia n t e r e d u c c i ó n c o n C , a s í co m o - ta m b ié n a lu m in o t é r m lc a m e n t e .

L o s t i p o s d e 5 0 # s o n p o r l o g e n e r a l muy p u r o s y c o n t i e n e n - s o la m e n t e i n c l u s i o n e s a i s l a d a s d e V2 O5 , p o s e e n b a j o p u n to d e f u — s i ó n y s e d i s u e l v e n e n e l a c e r o f á c i l m e n t e . Con c o n t e n i d o s d e V - c r e c i e n t e s , e s l a a l e a c i ó n m ás l i g e r a y d i f í c i l d e f u n d i r , p a r e c e s e r t a m b ié n e s t a l a r a z ó n d e l a s m a y o r e s c a n t i d a d e s d e e s c o r i a s - d e v a n a d i o . E s t a s i n c l u s i o n e s d i s t r i b u i d a s e n s u m a y o r ía e n fo r m a d e r e d , s e s e p a r a n d i f í c i l m e n t e d e l b a ñ o d e a c e r o , a s í q u e e l f e -r r o v a n a d i o d e 8 0 # V , d e b e a d i c i o n a r s e a l b a ñ o d e a c e r o l o m ás --------p r o n t o p o s i b l e .

T a m b ién e l A l y S i c o n t e n i d o s a v e c e s , p u e d e n c a u s a r l a -f o r m a c ió n d e i n c l u s i o n e s e n e l a c e r o . T o d o s l o s t i p o s ^ d e F e - V ------m u e s t r a n s o l o u n p e q u e ñ o c o n t e n i d o d e C, p o r c u y a r a z ó n en a d i c i o n e s g r a n d e s d e v a n a d i o , n o e s t e m id o u n m e n o s c a b o en l a c a l i d a d - d e l a c e r o p o r l a f o r m a c ió n de c a r b u r o s d e v a n a d i o e s t a b l e s . La — t e m p e r a t u r a d e f u s i ó n d e t i p o s de F e -V d e b a j o c a r b o n o , s e e le v a - c o n e l c o n t e n i d o d e v a n a d i o c r e c i e n t e de a p r o x im a d a m e n te l*+50 C — c o n 3 0 # V a 1 6 5 0 °C c o n 8 0 # V .

- 1 2 3 -

Como portadores de vanadio, se consideran también el arrabio

v a n a d i o a s i com o e s c o r i a s d e v a n a d i o ( o b t e n i d a s m e d ia n t e s o p l a d o - de a r r a b i o q u e c o n t i e n e v a n a d i o ) .

ZINC.A unque n o e s u t i l i z a d o como e le m e n t o d e a l e a c i ó n , s e e n c u e n

t r a p r e s e n t e a v e c e s e n l o s a c e r o s c o m e r c i a l e s e n p e q u e ñ o s p o r c e n t a j e s . La m ay o r p a r t e d e l o s m i n e r a l e s d e h i e r r o , s o n e x e n t o s d e ­z i n c p e r o a l g u n o s l o p u e d e n c o n t e n e r e n c a n t i d a d e s p e q u e ñ a s .

P o r c e n t a j e s p e q u e ñ o s , p u e d e n s e r t a m b ié n i n t r o d u c i d o s c o n l a c h a t a r r a ( p o r e je m p lo c h a t a r r a m a l d e s g a l v a n i z a d a ) y c o n l a s - f e r r o a l e a c i o n e s . La s o l u b i l i d a d d e l z i n c e n e l h i e r r o p u r o e s d e l 6# a t e m p e r a t u r a a m b ie n t e . En e l s i s t e m a F e - Z n , s e fo rm a u n a s e r i e de c o n s t i t u y e n t e s i n t e r m e t á l i c o s , i n c l u s o l o s e u t é c t i c o s .

E l Zn p r e s e n t e en s o l u c i ó n s ó l i d a , a l a r g a l a r e g i ó n d e l ------h i e r r o g am a.

Z I R C O N I C .Como e l v a n a d i o y e l t i t a n i o , e l z i r c o n i o e s u n p o t e n t e —

d e s o x i d a n t e y p o s e e t a m b ié n g r a n a f i n i d a d p o r e l n i t r ó g e n o . P o r -e s t a r a z ó n l a s a d i c i o n e s s e e f e c t ú a n e n l a o l l a . E l Zr e n s o l u ------c i ó n en e l F e s ó l i d o , r e s t r i n g e e l cam po d e l h i e r r o g am a.

En e l a c e r o e x i s t e ta m b ié n e l Z r com o i n c l u s i o n e s d e ó x i d o - s i l i c a t o , s u l f u r o y e s p e c i a l m e n t e c u a n d o e l c o n t e n i d o d e f ó s f o r o - ó n i t r ó g e n o e s a l t o , d e n i t r u r o ó f o s f u r o . L a s i n c l u s i o n e s f i n a — m en te d i s p e r s a s , o b s t a c u l i z a n e l c r e c i m i e n t o g r a n u l a r .

P o r c e n t a j e s de 0 . 3 a O A # Z r , s e a d i c i o n a n a v e c e s a l o s - a c e r o s a l Cr y a l Ni d e s t i n a d o s p a r a c o r a z a s y p r o y e c t i l e s , p a r a - a u m e n ta r s u d u r e z a y a l m ism o t ie m p o l a m a q u i n a b i l i d a d .

En a c e r o s i n o x i d a b l e s a p t o s a l a e l a b o r a c i ó n r á p i d a y a -----o t r o s a c e r o s d e a l t o c o n t e n i d o de S ( 0 . 1 # ) , e l Zr d á m e jo r e s r e s u l t a d o s q u e e l m a n g a n e so p a r a c o m b a t i r l a f r a g i l i d a d e n c a l i e n t e y - s e a d i c i o n a b a j o fo r m a d e s u l f u r o d e z i r c o n i o ( Z r S 2 )« L a s i n c l u ­s i o n e s d e s u l f u r o r e s u l t a n t e s , s o n p l á s t i c a s a l a s t e m p e r a t u r a s — de l a m i n a c i ó n y e n n in g ú n modo d a ñ o s a s .

La f e r r o a l e a c i ó n u s a d a n o e s f e r r o z i r c o n i o q u e s e d i s o l v e — r í a c o n d e m a s ia d a l e n t i t u d , s i n o f e r r o s i l i c i o z i r c o n i o . Su t e n d e n

c i a a o x i d a r s e y a p a s a r a l a e s c o r i a , e s d e t a n f u e r t e qu e a d i ­c i o n e s i n f e r i o r e s a 0 . 2 5# , no d e j a n c a s i r e s i d u o e n e l a c e r o .

l a s f e r r o a l e a c i o n e s d e l Z r , s e p r o d u c e n m e d ia n t e r e d u c c i ó n - d e l o s m i n e r a l e s e n h o r n o e l é c t r i c o y c o n t i e n e n p o r l o g e n e r a l — S i , A l y a v e c e s ta m b ié n T i . L o s c o n t e n i d o s p r o m e d io s o n de 3 5 - l +0 # Z r , 1 0 - 1 5 # S 1 , 3 - 5 # A 1 y h a s t a ^ f .0 # T i .

La a l e a c i ó n c o m b in a d a S i - Z r t i e n e a p r o x im a d a m e n te ltO #Z r, — 5 0 # 5 i y 9 # F e . S e e m p le a e l Zr t a m b i é n e n c o m p u e s to c o n e l A l y e l V . L a s a l e a c i o n e s F e - S i - Z r , s e c a r a c t e r i z a n e n c o m p a r a c ió n c o n — l a s o t r a s p o r u n a m ayo r s o l u b i l i d a d e n e l a c e r o , l o ' c u a l s e a t r i ­b u y e en p a r t e a l c a l o r d e s o l u c i ó n d e l s i l i c i o ; e l c o n t e n i d o d e -e s t a s a l e a c i o n e s e s p o r l o g e n e r a l d e 0 . 2 - 0 . 3 # . E l p e s o e s p e c í -----f l e o e s m ás p e q u e ñ o q u e e l d e l a c e r o l i q u i d o . S e a d i c i o n a a l v a — c i a r , e n e l c h o r r o .

N I T R O G E N O .T o d o s l o s a c e r o s c o n t i e n e n n i t r ó g e n o q u e a d s o r b e n d e l a a t m ó s f e r a d u r a n t e l a f u s i ó n , q u e p u d o h a b e r s e a d i c i o n a d o i n t e n c i o n a l m e n t e — m e d ia n t e a l e a c i o n e s n i t r u r a d a s ó q u e l l e g a a l a c e r o s ó l i d o m e d ia n

- 12k -

- 125 -

t e p r o c e s o s como l a n i t r u r a c i ó n c o n g a s e s ó s a l e s .EL s e e n c u e n t r a a l e s ta d io l i b r e e n l a s s 9 p l a d u r a s q u e s e -

fo r m a n d u r a n t e l a s o l i d i f i c a c i ó n p o r d i s m in u c i ó n d e s o l u b i l i d a d ; e n s o l u c i o n e s s ó l i d a s ó b i e n como n i t r u r o s ó c a r b o n i t r u r o s e n — m uchos c o m p u e s to s e s t r u c t u r a l e s . ,

L o s a c e r o s d e h o r n o S ie m e n s M a r t in y l o s d e h o rn o e l é c t r i ­c o d e a r c o , t i e n e n c o n t e n i d o s d s l ó r d e n d e O.OO1*-# N2 , l o s d e l — c o n v e r t i d o r B e s s e m e r 0 .0 1 - 0 .0 2 5 ,£ N2 y f r e c u e n t e m e n t e c e r c a d e — 0 . 0 1^ N2

Con e l P e , fo r m a e l n i t r ó g e n o u n a s e r i e d e s o l u c i o n e s y — c o m p u e s t o s , c o n s t i t u y e n d o un s i s t e m a d e e q u i l i b r i o q u e e n l o r e ­l a t i v o a l a s t r a n s f o r m a c i o n e s c r í t i c a s , e s s e m e ja n t e a l s i s t e m a - h i e r r o - c a r b o n o ; l a s e s t r u c t u r a s m ás f r e c u e n t e s asu m en d e n o m in a ­c i o n e s a n á l o g a s . La f i g u r a M) r e p r o d u c e e l d ia g r a m a h i e r r o - n i t r o g e n o p r o p u e s t o p o r P a r a n j p e . ,

La f a s e a l f a ( n i t r o g e n o - f e r r i t a ) t i e n e e s t r u c t u r a c u b i c a - c e n t r a d a e n e l e s p a c i o y c o n t i e n e c a n t i d a d e s p e q u e ñ a s de n i t r o g e n o e n s o l u c i ó n .

l a f a s e gam a ( n i t r ó g e n o - a w s t e n i t a ) c o r r e s p o n d e a u n a d i s —p o s i c i ó n d e l r e t í c u l o c ú b ic o c e n t r a d o en l a s c a r a s , e s t a b l e --------a b a j o d e l a t e m p e r a t u r a e u t e c t o i ú e de 5^ 0° J | s e r (F elfN ) t i e n f un

r e t í c u l o c r i s t a l i n o c ú b i c o c e n t r a d o e n l a s c a r a s . La f a s e í t i e n e u n a e s t r u c t u ­r a h e x a g o n a l c o m p a c ta c u y o cam po d e e x i s t e n c i a , s e — e x t i e n d e p o r u n a m p lio i n ­t e r v a l o d e c o n c e n t r a c i o n e s A d i f e r e n c i a d e l d i a g r a m a - F e - C , e n e l p r e s e n t e d i a — g f a in a , s e t i e n e n d o s e u t e c t o l d e s . E l p r im e r p u n to -~ e u t e c t o i d e a 5 9 0 °C y c o n - 2 . 3 5 # N2 l la m a d o b r a u n i - t a y e s t r u c t u r a l m e n t e m uy- s i m i l a r a l a p e r l i t a , f o r ­m ado d e f e r r i t a y d e n i t r u r o d e h i e r r o (F e i).N )La — - - t r a n s f o r m a c i ó n , s e e f e c t ú a e n l a fo rm a s i g u i e n t e t

^ 2 . 3 5 ^ 0 .1 0 + ¿ ' 5 . 3E l s e g u n d o p u n to e u t e c t o i - d e , s e e n c u e n t r a a l a te m ­p e r a t u r a de 6 5 0 °C e n c o — r r e s p o n d e n c i a d e l a com po­

s i c i ó n b . 5 0 ? La t r a n s f o r m a c i ó n e s l a s i g u i e n t e : ■C l+ .5 = « = t f 2 .8 + íf 5 - 3

S e g ú n T s c h i s c h e w s k i e l m a n g a n e s o , s i l i c i o y a lu m i n i o p r e s e n t e s e n e l a c e r o , s o n l a c a u s a d e l a a d s o r c i ó n d e l n i t r ó g e n o p o r p a r t e — d e l b a ñ o f u n d i d o , p o r q u e e l l o s f o r m a r í a n n i t r u r o s muy e s t a b l e s —

ta m b ié n a a l t a s t e m p e r a t u r a s . T s c h is c h e w s lc i e s t u d i ó ta m b ié n l a - i n f l u e n c i a d e p e q u e ñ a s c a n t i d a d e s d e n i t r ó g e n o e n e l a c e r o , o b t e ­n ie n d o e l d ia g r a m a d e l a f i g u r a ^ 1 .

F i g u r a l+ 0 . - D iag ra m a d e l s i s t e m a d e e q u i l i b r i o h i e r r o - n i t r ó g e n o .

- 1 2 6 -

La i n f l u e n c i a d e l Npt a ú n e n p o r c e n t a j e s p e q u e ñ o s ,e s muy d a ñ o s a p o r q u e ad em á s - d e d i s m i n u i r l a d u c t i l i d a d y r e s i l i e n c i a , a u m e n ta l a - t e n d e n c i a a l a f r a g i l i d a d - e n c a l i e n t e , s e c o n s i d e r a - q u e e s m ás d a ñ o s o q u e e l - f ó s f o r o y p a r e c e s e r q u e - j u n t o a l a s l i c u a c i o n e s — d e l P , s e t i e n e n l i c u a c i o ­n e s d e N2 .E l c o n t e n i d o m áxim o d e N2» t o l e r a d o en e l a c e r o d e — c a l i d a d e s d e 0 .0 0 6 # . N or­m a lm e n te , e l p o r c e n t a j e de f ó s f o r o sum ado a l q u í n t u — p í o d e l p o r c e n t a j e d e l N2 , n o d e b e s u p e r a r e l 0 . 0 8 %. C uando e l c o n t e n i d o de Np» a s c i e n d e a 0 . 03 - 0 . 0^ # , e l - a c e r o s e d e g r a d a a u n a c a ­l i d a d i n f e r i o r .

F r y h a d e m o s tr a d o q u e , l a ^ n i t r u r a c i ó n o c u r r e ta m ­b i é n a t e m p e r a t u r a s b a j a s - p o r e je m p lo a 3 0 0 ° C , mu—

c h a s p a r t e s d e m á q u in a s , d e c a l d e r a s , d e c h im e n e a s y h o r n o s s e — e n c u e n t r a n a e s a t e m p e r a t u r a o' a t e m p e r a t u r a s m ás e l e v a d a s , s e — a d m it e n a t u r a l m e n t e p o r c o n s i g u i e n t e q u e m u ch as de e s t a s p a r t e s , - s e n i t r u r a n p o r e f e c t o d e l a m o n ia c o c o n t e n i d o e n l o s p r o d u c t o s de l a c o m b u s t ió n , q u i z á s ta m b ié n p o r e l e f e c t o l e n t í s i m o d e a i r e , l i e g a n d o a s e r p o r e s o muy f r á g i l e s , l o q u e r e v i s t e u n c a r á c t e r d e - g r a v e d a d e n p a r t e s s o m e t i d a s a e s f u e r z o s m e c á n i c o s .

La a f i n i d a d de d i v e r s o s e le m e n t o s p o r e l n i t r ó g e n o ( A l . T i , — C r, V , Z r , e t c . ) c o n t e n i d o s ^ e n l a s a l e a c i o n e s r e s i s t e n t e s a i c a — l o r , d á o r i g e n a c o n t i n u a c i ó n d e p r o lo n g a d o s c a l e n t a m i e n t o s e n — a i r e o' g a s d e c o m b u s tió n ( p o r e je m p lo a 3 0 0 °C d u r a n t e ? 0 0 h o r a s ) , a u n a a b u n d a n t e s e p a r a c i ó n d e n i t r u r o d e ^ a lu m ln lo y a l a f o r m a - — c i ó n d e a u s t e n i t a . E l a c e r o a c o n t i n u a c i ó n d e l e m p o b r e c im ie n to d e A l , p i e r d e p a r t e de s u c a p a c i d a d d e r e s i s t e n c i a a l a o x i d a c i ó n , - d an d o l u g a r a l a f o r j a c i ó n de e s c a m a s d e ó x i d o .

A l i g u a l q u e e l c a r b o n o p e r o e n e s c a l a m ás r e d u c i d a , h a c e - e l n i t r ó g e n o a l a c e r o 1 8 - 8 s u s c e p t i b l e a l a c o r r o s i ó n i n t e r g r a n u ­l a r a c a u s a d e l a p r e c i p i t a c i ó n d e l n i t r u r o d e crom o qu e a n u l a e l c o n t e n i d o d e cro m o e n l a s u p e r f i c i e g r a n u l a r . En c a m b io s e g ú n Z i - l i a n i , l o s a c e r o s i n o x i d a b l e s co n 1 9 $ C r , 2 . 3 # S i y a a u e l l o s c o n — 3 0 $ C r y 0 . ? # S i , d e s p u é s d e un c a l e n t a m i e n t o d e 2 0 0 -1 0 0 0 h o r a s , — a 1 1 0 0 - 1 2 0 0 ° C , p u e d e n a d s o r b e r h a s t a e l 0.5%^2 t r a n s f o r m á n d o s e - d e f e r r í t i c o s y p e r l í t i c o s en a u s t e n í t i c o s y m a r t e n s i t i c o s , n o - p r o v o c a n d o l a a d s o r c i ó n de N2 e n e s t e c a s o un a d is m in u c ió n d e l a - i n o x i d a b i l i d a d .

En l o s a c e r o s a l N l- C r , d is m in u y e l a t e n d e n c i a a a d s o r b e r - N2 a m e d id a q u e a u m en ta e l c o n t e n i d o d e n í q u e l p r e s e n t e . Lo c o n —

F i g u r a * f l . - E f e c t o d e l n i t r ó g e n o e n l a s p r o p i e d a d e s m e c á n ic a s d e a la m ­b r e s d e a c e r o d u l c e d e 0 .6 3 mm d e - d i á m e t r o .

t r a r i o s u c e d e c o n e l au m en to d e m a n g a n e s o . E l No C a l i g u a l q u e - e l c a r b o n o y e l ox ígen o ) e n p r e s e n c i a d e . v a n a d i o y t i t a n i o , z o r a a c o m p u e s to s f i n a m e n t e d i s p e r s o s e n l a m a s a , q u e a c t ú a com o g é r m e ­n e s c r i s t a l i n o s , d e s a r r o l l a n d o a s í un a a c c i ó n a f i n a n t e d e l g r a n o - c r i s t a l i n o .

E l n i t r ó g e n o , p u e d e s e r u t i l i z a d o como c o n s t i t u y e n t e d e a l ­g u n a s a l e a c i o n e s a b a s e d e c ro m o , p o r s u t e n d e n c i a a a l a r g a r e l - cam po g am a^y a e s t a b i l i z a r p o r c o n s i g u i e n t e a l a a u s t e n i t a . Con - l a f o r m a c ió n de l a a u s t e n i t a , d is m in u y e l a t e n d e n c i a a l c r e c l m l e n t o d e l g r a n o a e l e v a d a s t e m p e r a t u r a s , l o c u a l e s muy v e n t a j o s o e ñ s o l d a d u r a . Con a d i c i o n e s d e FeOr y Felfa n l t r u r a d o s , s e o b t i e n e n - a c e r o s a u s t e n í t i c o s a l Cr-Mn q u e c o n t i e n e n h a s t a O . l - O . ^ N o . E l - n i t r o g e n o p a r t i c i p a r o n e l o x íg e n o y e l c a r b o n o ( j a l g ú n o t r o — e le m e n t o ) e n e l fe n ó m en o d e e n v e j e c i m i e n t o d e l a c e r o .

En e l c a s o d e l a c e r o d u l c e , a l s o m e t é r s e l e a l t e m p l e , s u ­f r e c o n e l t ie m p o u n e m p e o r a m ie n to , co n e v i d e n t e t e n d e n c i a a v o l ­v e r s e f r á g i l . E s te ^ fe n ó m e n o a t r i b u i d o a l a p r e c i p i t a c i ó n d e com ­p u e s t o s s u b m i c r o s c ó p i c o s q u e s e s e p a r a n d e l h i e r r o a l f a s o b r a s a — t u r a d o , p u e d e s e r a c e l e r a d o c a l e n t a n d o e l a c e r o p o r u n b r e v e p e ­r i o d o a b a j a t e m p e r a t u r a . En l a f i g u r a *+2, s e i l u s t r a e l e n v e i e c i r m ie n to q u e s u f r e e l h i e r r o p u r o y e l h i e r r o c o n 0.5% Mn d e s p u e s - d e l t e m p l e , p o r e f e c t o d e l c a r b o n o , d e l n i t r ó g e n o y d e l o x íg e n o . E l e n v e j e c i m i e n t o e s m e d id o en b a s e a l au m en to d e d u r e z a V i c k e r s - e n p i e z a s t e m p la d a s y r e v e n i d a s a v a r i a s t e m p e r a t u r a s .

S e n o t a q u e e l n i t r ó g e n o , c o n t r i b u y e a l e n v e j e c i m i e n t o — d e l a c e r o p o r te m p le e n modo n o m en o s e n é r g i c a <la e c a r b o n o . A - d l f e r e n c i a d e l c a s o d e l c a r b o n o , l a p r e s e n c i a d e l 0.5% M a, e s s u ­f i c i e n t e p a r a n u l i f i c a r e l e n v e j e c i m i e n t o p o r t e m p le p r o d u c id o — p o r e l n i t r ó g e n o .

t E n z ia n h a e s t u d i a d o l a i n f l u e n c i a r e c i p r o c a q u e t i e n e n « 1 n i t r o g e n o y e l f ó s f o r o e n e l e n v e j e c i m i e n t a y h a n o t a d o q u e t a n t o e l u n o como e l o t r o , t i e n e n u n a s e n s i b l e i n f l u e n c i a p e r o e n c o n ­j u n t o , e s a a c c i ó n e s e x a l t a d a .

E l a l u m i n i o , t a m b ié n e n e l c a s o d e l n i t r ó g e n o , como p a r a r e l o x i g e n o , e j e r c e u n a a c c i ó n d e c i s i v a c o n t r a e l e n v e j e c i m i e n t o - d e l a c e r o y d e a q u í h a n a c i d o l a p r o d u c c ió n d e l a c e r o I z e t t q u e - n o e n v e j e c e . E l e n v e j e c i m i e n t o p r o v o c a u n a f u e r t e d is m in u c ió n d e - l a r e s i s t e n c i a e n e l c a s o d e l a c e r o n o c a lm a d o , l o q u e n o s e v e r i f i c a p a r a e l a c e r o I z a t t ( . I . Z . = im m e r z a h e ) .

l a i n f l u e n c i a d e l n i t r ó g e n o , s e m a n i f i e s t a en u n a fo r m a — p a r t i c u l a r m e n t e I n t e n s a e n l a s o l d a d u r a e l é c t r i c a r e a l i z a d a c o n *- a c e r o común n o r e v e s t i d o . La f r a g i l i d a d d e l a s o l d a d u r a a u m e n ta - en fo r m a muy n o t a b l e d e s p u é s d e l r e c o c i d o y e n l a m i c r o g r a f l » r e a l i z a d a a l m a t e r i a l d e a p o r t a c i ó n , s e r e v e l a l a e x i s t e n c i a d e ma­

c h o s n i t r u r o s p r e c i p i t a d o s n o v i s i b l e s a n t e s d e l r e c o c i d o .E l e f e c t o n o c i v o d e l N2 . s e p u e d e r e d u c i r o a n u l a r c o m p le ­

ta m e n te m e d ia n t e a d i c i o n e s d e A l , T i . y , N b , T a ó Z r c o n t e n i e n d o e n — e s e c a s o e l a c e r o i n c l u s i o n e s no m e t á l i c a s d e n i t r u r o s y c a r b o n i - t r u r o s . ^ P e r o c o n t r a l o q u e s e su p o n e a v e c e s , t a l t e n d e n c i a a l a - fo r m a c ió n de n i t r u r o s , a u m e n ta e l c o n t e n i d o c o t a l d e n i t r ó g e n o — e n e l a c e r o l i q u i d o . l o s n i t r u r o s d e T i y Z r , s e s e p a r a n com o — c u b o s m enudos y m a l e a b l e s an f r í o .

La ñ i t r u r a c i ó n e s i d e a l p a r a p a r t e s e n l a s c u a l e s l a r e — s i s t e n c l a a l d e s g a s t e e s • a c a c i i t l . A lg u n o s a c e r o s a u s t e n í t i c o s —

- 1 2 7 -

- 1?8-

F i g . í t 2 a .- D u r e z a V i c k e r s d e l F e p u ­r o y d e l F e c o n 0 . Ok%C a n t e s y d e s ­p u é s de t e m p le d e s d e 7 2 0 C y d e s — p u l s de r e v e n i d o a l a s t e m p e r a t u r a s i n d i c a d a s ( F a s t ) .

F i g .* f 2 b . - D u re z a V i c k e r s d e l F e c o n 0 . 0 3^03 y d e a q u e l — c o n 0 .0 2 # No a n t e s y Qd e s p u é sde te m p le ( d e s d e 750 C y ------5 8 0 °C r e s p e c t i v a m e n t e ) y r e v e n i d o a l a s t e m p e r a t u r a s i n ­d i c a d a s .

F i g . ^ c . - i X i r e z a V i c k e r s d e l - F e c o n 0 .5#M n y 0 .0 ^ # C y d e l F e c o n 0 . 5% d e m a n g a n e so y — 0 .0 2 # N 2 a n t a s y d e s p u é s d e - t e m p le en a g u a ( d e s d e 7 2 0 °C y ? 8 0 °C r e s p e c t i v a m e n t e ) y - d e s p u é s d e r e v e n i d o a l a s - t e m p e r a t u r a s i n d i c a d a s .

a l C r y a l 'W , p u e d e n s e r ^ t a m b i é n n i t r u r a d o s .P a r a a l e a r c o n n i t r ó g e n o e l m e d io m ás u s u a l como p o r t a d o r -

d e l m ism o e s e l F e - C r c o n 0 . 7 - 0 . 9 ^ 2 6 0 - 7 0 $ C r ;6 - 1 2 # N 2 ,5 0 - 7 0 5 ? C r ó e l Fe-M n ó Mn m e t á l i c o c o n 0 . 5 - 1 . 0$N2 u s a d o p a r a a c e r o s a l t o man g a n e s o , s i e n d o e l r e n d i m i e n t o m ás f a v o r a b l e e n e l c a s o d e l F e - C r .

HIDROGENO.E l h i d r ó g e n o e n l o s a c e r o s l í q u i d o s , p r o v i e n e d e g a s e s de co m b u s t i ó n , d e l a h u m edad d e l a i r e , d e l a h u m edad d e l o s f u n d e n t e s , ¿ ql a s c h a t a r r a s o x i d a d a s . E l m e t a l f u n d i d o d i s o c i a e l a g u a y d i -----s u e l v e e l h i d r ó g e n o e n fo r m a a t ó m i c a . Lo mis m o s u c e d e a l v a c i a r - e l a c e r o , d o n d e m e d ia n t e c o n t a c t o c o n l i n g o t e r a s b a r n i z a d a s o' — h ú m e d a s , p u e d e d i f u n d i r s e u n a c a n t i d a d d e t e r m i n a d a .

No h a s i d o b i e n e x p l i c a d a l a fo r m a e n q u e d i s u e l v e e l F e — e l h i d r ó g e n o , p a r e c e s e r q u e s e t r a t a d e s o l u c i o n e s i n t e r s t i c i a ­l e s e n e l F e a l f a y e n e l F e gam a a l i g u a l q u e o c u r r e p a r a e l — c a r b o n o e n l a a u s t e n i t a . Su s o l u b i l i d a d d e p e n d e d e l a t e m p e r a t u ­

r a y d e s u p r e s i ó n p a r c i a l e n l a a t m ó s f e r a . E l N i,M n y Co e l e — v a n s u s o l u b i l i d a d y e n c a m b io e l A l , Cr y C l a d is m in u y e n . L o s - d e s o x i d a n t e s e j e r c e n u n a i n f l u e n c i a i n d i r e c t a e n l a s o l u b i l i d a d - d e l h i d r ó g e n o p u e s d e t e r m in a n c o n s u p r e s e n c i a u n a m en o r s o l u b i ­l i d a d d e l o x í g e n o e n e l b a ñ o d e a c e r o , d e s a l o j a n d o l a s ^ c o n d i c i o - n e s d e e q u i l i b r i o o x í g e n o - h i d r ó g e n o h a c i a c o n t e n i d o s m ás a l t o s - de e s t e u l t i m o .

E l F e l í q u i d o , d i s u e l v e e l ^ O . 0 0 3 $ d e h i d r ó g e n o a 1 5 2 8 C . - L o s a c e r o s o b t e n i d o s e n h o r n o e l é c t r i c o s o n g e n e r a l m e n t e m ás r i ­

c o s e n h i d r ó g e n o q u e l o s o b t e n i d o s e n e l h o r n o S ie m e n s M a r t in — y l o s d e c r i s o l . S e g ú n K o r b e r y P lo u m , l a d i f u s i ó n d e l h i d r ó g e n o a t ó m i c o , n o t i e n e l u g a r e n e l F e p u r o s u m e r g id o e n á c i d o p u r o — s i n o ú n ic a m e n t e en p r e s e n c i a de e l e m e n t o s com o e l A s , S i , S , P . e t c . ( s ie m p r e p r e s e n t e s e n l a s c a l i d a d e s c o m e r c i a l e s d e a c e r o ) q u e — a c t t i a n ' c a t a l í t i c a m e n t e . Lo m ism o s e v e r i f i c a e n l a e l e c t r o l í s i s - y s e a t r i b u y e a l o s m ism o s e l e m e n t o s ^ u e a c t u a r í a n e l e v a n d o l a - s o b r e - t e n s i ó n d e s e p a r a c i ó n d e l h i d r ó g e n o . L a f s o l u b i l i d a d d e l — h id r ó g e n o v a r i a en m odo^no b i e n p r e c i s a d o s e g ú n l a c o m p o s i c i ó n y e s t r u c t u r a d e l a a l e a c i ó n . En l a f i g u r a ^3 s e r e p o r t a com o e je m ­p l o e l r e s u l t a d o d e u n a i n v e s t i g a c i ó n s o b r e e l c o m p o r ta m ie n to d e un m ism o a c e r o s e g ú n q u e l a p e r l i t a s e a l a m i n a r o g l o b u l a r . A — a l t a t e m p e r a t u r a , l a d i f u s i ó n d e l h i d r ó g e n o s e c o n s e r v a d e l a — mj.sma m a g n itu d y a s e a q u e s e t r a t e d e a c e r o c o n 1#C p o r e j e m p l o - 0 q u e s e t r a t e d e u n a c e r o d u l c e .

Una n o t a b l e d i f e r e n c i a s e n o t a t a m b ié n e n u n m ism o a c e r o - s i d e l a f a s e gam a s e p a s a a l a f a s e a l f a , com o s e o b s e r v a e n e l d ia g r a m a d e l a f i g u r a M t.

E l e f e c t o m ás n o t a b l e d e l h i d r ó g e n o , e n l a s p r o p i e d a d e s - m e c á n i c a s , e s e l d e f r a g i l i d a d . C o n te n id o s a l t o s d e Hp c a u s a n —

f r a g i l i d a d e n l o s a c e r o s d u l c e s y e n l o s a c e r o s a l N i h a s t a l a - t e m p e r a t u r a d e f o r j a d o ( e s p e c i a l m e n t e d e s p u é s d e l a f u s i ó n ) p e r o n o p r o v o c a n u n e f e c t o t a n d a ñ o s o a e s t a t e m p e r a t u r a e n l o s a c e — r o s c o n c o n t e n i d o s a l t o s d e C o e n l o s a c e r o s a l N i- C r .

En b a s e a n u m e r o s a s e x p e r i e n c i a s , se - h a n o t a d o q u e e l H2 p r o v o c a l a e l e v a c i ó n d e l a s c a r g a s d e r o t u r a y d e l o s l í m i t e s — e l á s t i c o s de l a s p r o b e t a s s o m e t i d a s a p r u e b a s d e t r a c c i ó n .

- 129 -

A medida que el H2 escapa de la probeta dejada envejecer, las ca-

- 1 3 0 -

"2=c

\Cementita ¿ktu \

\

—lammaf

1 ,» . _ ' -oQ2 04 0 ÍS / 0 ! . ! LA

F i g . 4 - 3 . - R e l a c i ó n e n t r e d i f u s i ó n d e l h i d r ó g e n o , c o n t e n i d o d e c a r ­bon o y e s t r u c t u r a ( B a r d e n h e u e r y T h a n h e i s e r ) .

F i g . M + .- D i f u s i ó n d e l h i d r ó g e n o a d i f e r e n t e s t e m p e r a t u r a s - e n d i v e r s o s a c e r o s e s p e c i a l e s (B em rek y K l o t z b a c h ) .

r a c t e r í s t i c a s d e l m a t e r i a l m e jo r a n ( f i g u r a ' t ? ) , a lc a n z a n d o un v a —l o r m áxim o e l a l a r g a m i e n t o y c o n t r a c c i ó n e n c o r r e s p o n d e n c i a d e -------O.Ch% e n v o lu m e n de h id r ó g e n o .

E l e n v e j e c i m i e n t o d e l a p r o b e t a a t e m p e r a t u r a a m b ie n te e s - muy l e n t o ( f i g u r a ^ fó ), d e s p u é s d e 30 d í a s , no s e p r e s e n t a t o d a v í a - n lñ g ú n s e n s i b l e m e jo r a m ie n to y e s t o s e h a c e e v i d e n t e s o l o d e s p u é s -

de 6 0 d i a s . La s o l u b i l i d a d d e l Ho d is m in u y e r á p id a m e n te c o n l a s o l i d i f i c a c i ó n y c o n t i n ú a d is m in u y e n d o h a s t a l a t e m p e r a t u r a a m b ie n te r cu a n d o e s s o l o d e 0 .0 0 0 1 ? ? . De modo q u e c u a l q u i e r p o r c e n t a j e d e H2-

n o l i b e r a d o a n t e s d e l a s o l i d i f i c a c i ó n , t i e n d e a s e r e x p u ls a d o — l o c a l m e n t e d e l a s o l u c i ó n d e s p u é s q u e e l a c e r o s o l i d i f i c o .

A m e d id a qu e e l a c e r o s o l i d i f i c a , o a r t e d e l g a s s e d i f u n d e - a i e x t e r i o r , p a r t e s e r e ú n e e n l a s j u n t a s d e l o s g r a n o s p r i m a r i o s - b a j o fo rm a d e s o p l a d u r a s m i c r o s c ó p i c a s y p a r t e ^ p e r m a n e c e e n s o l u — c i o n . E s t a ú l t i m a y a q u e l a s o l u b i l i d a d c o n t i n ú a d is m in u y e n d o , - — d e s a r r o l l a u n a c o n s i d e r a b l e p r e s i ó n i n t e r n a . La c r e c i e n t e p r e s i ó n - i n t e n s i f i c a d a p o r l a s t e n s i o n e s p r o v o c a d a s p o r e l e n f r i a m i e n t o d e ­s i g u a l y p o r l a s t r a n s f o r m a c i o n e s c r í t i c a s , p u e d e l l e g a r a d e t e r — m in a r l a f o r m a c ió n d e ^ f r a c t u r a s .

L o s d e f e c t o s más co m u n es o r i g i n a d o s p o r e l c o n t a c t o d e l a c e r o c o n s u s t a n c i a s húm edas s o n l a s s o p l a d u r a s , p o r o s i d a d e s , f r a c t u ­r a s , e t c .

La a d s o r c i ó n d e l h id r ó g e n o d e s a r r o l l a d o en e l c u r s o d e l d e c a p a d o , c a u s a ta m b ié n f r a g i l i d a d , e s t a f r a g i l i d a d p u e d e c a u s a r g r a — v e s i n c o n v e n i e n t e s cu a n d o l a ^ e l a b o r a c i ó n e n f r í o , s i g u e muy d e c e r c a a l d e c a p a d o o ' s i s e e f e c t ú a s i n t r a t a m i e n t o t é r m ic o a b a j a tem ­

- 1 3 1 -

Jo 0 0 4 0 0 8 0 ISO 16 Q2Ó024 o á o s o j i j

^ Volumen de H2

Tiempo Jeeras 4 » ih i lContrae dio

%e n Vi

=í&

F=Si

□ r : L r1

-5 ! 1 1 ■ ; j

V i 7 t V s Q g W t e Ó S t e ^ Normoítitado Tiempo en diQfc

F i g . ^ . - R e l a c i ó n e n t r e a l a r g a m i e n ­t o , c o n t r a c c i ó n y c o n t e n i d o d e - e n e l e n v e j e c i m i e n t o (S3Lm s,M oore y - W i l l i a m s ) .

F i g . ^ 6 . - V a r i a c i ó n d e l a — d u c t i l i d a d c o n e l t i e m p o , p a ­r a u n a p r o b e t a d e 1 " e n v e j e ­c i d a a t e m p e r a t u r a a m b ie n t e - y a 2 0 5 °C (S im s ,M o o r e y Wi­l l i a m s ) .

p e r a t u r a . E l H2 d e d e c a p a d o , s e d i f u n d e e n fo rm a a t ó m ic a p e r o t o d a s l a s v e c e s q u e e n t r a e n u n a c a v i d a d d e c o n t r a c c i ó n d s o p l a d u r a , a s u ­me e l e s t a d o m o l e c u l a r e n c u y a fo r m a n o p u e d e d i f u n d i r s e y p u e d e — e n t o n c e s d e s a r r o l l a r p r e s i o n e s s u f i c i e n t e m e n t e a l t a s q u e p u e d e n c a n s a r o t r a c a v i d a d .

O tr a fo rm a d e f r a g i l i d a d s e m e ja n t e c a s i a l a f r a g i l i d a d d e - d e c a p a d o , e s l a c o r r o s i ó n c á u s t i c a qu e o c u r r e ^ p r i n c i p a l m e n t e e n l a s c a l d e r a s y o t r o s r e c i p i e n t e s d e a c e r o a p r e s i ó n e n l o s c u a l e s e l — m e t a l e s s u j e t o a t e n s i o n e s v a r i a b l e s y c o n t i n u a s a a l t a s t e m p e r a ­t u r a s y e n p r e s e n c i a d e l í q u i d o s f u e r t e m e n t e a l c a l i n o s .Como r e s u l t a d o de l a r e a c c i ó n q u í m i c a , s e d e s a r r o l l a h i d r ó g e n o e l - c u a l e n s u p a s a j e a l a c e r o (H2 n a c i e n t e ) p e n e t r a b a j o l a s u p e r f i c i e c r i s t a l i n a , d e s t r u y e n d o a s í , l a c o h e s i ó n y c a u s a n d o f a t i g a d e c o r r o s i ó n .

T3h d e f e c t o de m en o r i m p o r t a n c i a e s l a d e s c a r b u r a c i ó n s u p e r f i ­c i a l d e p i e z a s de a c e r o i n t r o d u c i d a s e n h o r n o s d e r e c o c i d o , e l h i ­d r ó g e n o t i e n e a d em á s d e l a p r o p i e d a d d e r e d u c i r m uch os ó x i d o s c o n ­t e n i d o s e n e l a c e r o , l a p r o p i e d a d d e v o l a t i z a r v a r i o s e le m e n t o s c o ­mo e l C ,S ,N 2 e t c . , r e s u l t a n d o a s í u n e m p o b r e c im ie n to s u p e r f i c i a l d e l a s p i e z a s , e s p e c i a l m e n t e e n C q u e d e t e r m in a u n a m en o r r e s i s t e n c i a -m e c á n ic a y u n a m ay o r t e n d e n c i a a d e f e c t o s ^ d e l a m i n a c i ó n . Mas f r e -----c u e n t e s , so n l o s d e f e c t o s d e b i d o s a l /h i d r ó g e n o e n f u n d i c i ó n , p r o v o ­c a d o s p o r e l c o n t a c t o c o n e l m o ld e h ú m ed o , é s t o s s o n c o n o c i d o s c o n - e l n om b re de p u n ta s de a l f i l e r .

Un d e f e c t o muy g r a v e q u e p r e s e n t a n f r e c u e n t e m e n t e l o s a c e ­r o s a l n í q u e l e n modo p a r t i c u l a r , e s l a f o r m a c ió n d e c o p o s , l o s c u a l e s s o n f r a c t u r a s i n t e r n a s g e n e r a lm e n t e d e fo r m a a r r e d o n d a d a a u e s e g e n e r a n a c o n t i n u a c i ó n de u n e n f r i a m i e n t o e x c e s i v a m e n t e _r á p i d o : l o s c o p o s s e fo rm a n f r e c u e n t e m e n t e d e s p u é s d e l f o r j a d o . E l n om bre a e — " c o p o s " , d e r i v a d e l a s p e c t o m e t á l i c o o p a c o q u e p r e s e n t a n l a s f r a c - * - t u r a s ; g e n e r a lm e n t e l o s c o p o s s e e n c u e n t r a n e n c o r r e s p o n d e n c i a d e -

e s c o r i a s , s o p l a d u r a s , e t c . . .E n v ío s a c e r o s a l a lu m i n i o ó e n l o s a c e r o s r i c o s e n c a r b u r o s ,

a c e r o s r á p i d o s , a c e r o s i n o x i d a b l e s o 'c o n m ás d e l *+$Cr, r a r a m e n t e - ’ s e p r e s e n t a n l o s c o p o s .

La e l i m i n a c i ó n d e l h id r ó g e n o p u e d e s e r i n i c i a d a d u r a n t e l a f u s i ó n , p r o v o c a n d o un a i n t e n s a e b u l l i c i ó n d e l b añ o d e a c e r o , p u e s -e l CO d e s a r r o l l a d o , a r r a s t r a c o n s i g o b u e n a n a r t e d e l h id r ó g e n o -----d i s u e l t o . D e l a c e r o a l e s t a d o s ó l i d o , p u e d e e l i m i n a r s e ta m b ié n e n - p a r t e c o n e l t ie m p o , l i b e r á n d o s e p o r s i m ism o o d u r a n t e e l t r a t a — m ie n to t é r m i c o a b a j a t e m p e r a t u r a .

L a s p i e z a s p e q u e ñ a s l i a r a n a s e r m ás d ú c t i l e s e n p o c o s — d í a s , m i e n t r a s q u e g r a n d e s s e c c i o n e s , p u e d e n r e q u e r i r m e s e s de a l ­m a c e n a m ie n to p a r a l l e g a r a ^ i g u a l m e jo r a m ie n t o . D ich o m e jo r a m ie n t o , p u e d e e f e c t u a r s e t o d a v í a m ás r á p i d a m e n t e , c a l e n t a n d o a u n a te m p e r a t u r a de 1 0 0 - 2 0 0 ° C . La i n f l u e n c i a d e p e q u e ñ a s p r e s i o n e s p a r c i a l e s - de h id r ó g e n o e n l a a t m ó s f e r a , e s un o b s t á c u l o n o t a b l e e n l a e l i m i ­n a c i ó n d e l g a s a 1 1 0 0 ° C , l l e g a n d o a s e r e n c a m b io c a s i n u l a s a -----6 5 0 °C l o ^ c u a l s i m p l i f i c a m ucho e l p r o c e s o p r á c t i c o d e e l i m i n a c i ó n - d e l h i d r ó g e n o .

OXIGENOLa s o l u b i l i d a d d e l o x ig e n o en e l Fe p u ro e s d e 0.b5% a ------

1 7 0 0 ° C , d e 0 . 2 1 $ a 1 5 1 5 C y d e 0 .0 8 $ a t e m p e r a t u r a a m b ie n t e . E n -p r e s e n c i a d e c a r b o n o ^ l a s o l u b i l i d a d e s r e d u c i d a .

S o la m e n t e un a p e q u e ñ a p a r t e d e l o x íg e n o p r e s e n t e e n e l — a c e r o l í q u i d o , p e r m a n e c e ^ b a jo fo rm a n o co m b in a d a m i e n t r a s q u e e l - p o r c e n t a j e p r i n c i p a l e s t á p r e s e n t e como ó x id o d e Fe d i s u e l t o q u e - s e s e p a r a como co m p o n e n te a u t é c t i c o a 1 5 1 5 °Q .

De l o s d e f e c t o s c a u s a d o s p o r e l o x í g e n o , e l m ás c o n o c id o e s - e l d e l a f r a g i l i d a d e n c a l i e n t e q u e s e m a n i f i e s t a c u a n d o e l a c e r o - n o d e s o x id a d o o ' b i e n , o x id a d o p o r d i f u s i ó n a l e s t a d o s ó l i d o , s e — s o m e te a e l a b o r a c i ó n d e n t r o de un c i e r t o i n t e r v a l o de t e m p e r a t u r a .

W h it e ly d e m o s tr ó q u e e l f ó s f o r o o e l o x í g e n o , p u e d e n d a r — l u g a r a s e g r e g a c i o n e s c r i s t a l i n a s ; s i e l c o n t e n i d o d e 0 j e s e l e v a ­d o , s e fo r m a e n l o s b o r d e s d e c o n t a c t o e n t r e p a r t e s p o b r e s y p a r —t e s r i c a s e n o x íg e n o o' e n l o s m á r g e n e s d e l o s g r a n o s d e f e r r i t a —u n a l i n e a c l a r a n o a t a c a b l e c o n r e a c t i v o s p r i m a r i o s l la m a d a _____" r e s i s t l i n e " q u e c o n t i e n e c a n t i d a d e s m a y o r e s d e o x í g e n o .

O tro e f e c t o d e l o x íg e n o e s e l d e a u m e n ta r l a t e n d e n c i a a l — s o b r e c a l e n t a m i e n t o , e f e c t o q u e en l o s a c e r o s r i c o s e n o x íg e n o e s - p a r t i c u l a r m e n t e p e l i g r o s o p o r q u e l a s u p e r f i c i e , s e d e s c a r b u r a f á — c i l m e n t e p r o v o c a n d o z o n a s d e s c a r b u r a d a s l l a m a d a s " a r e a s s u a v e s " — ( e n u n a c e r o t e m p la d o l a s z o n a s d e m en o r d u r e z a y a a u e l l a s qu e n o - r e c i b i e r o n t e m p l e ) . S e f a c i l i t a ad em á s l a f o r m a c ió n d e p e l í c u l a s - d e ó x i d o s a l o l a r g o c e l o s b o r d e s d e l o s g r a n o s , q u e a n u la n l a — c o h e s i ó n d e l o s m ism os y c a u s a n l a f o r m a c io n de g r i e t a s .

E l a c e r o ouem ado e s un a c e r o d e s c a r b u r a d o y o x id a d o a c a u s a - d e l a a l t a t e m p e r a t u r a a l a c u a l ha s i d o e x p u e s t o y e n e l q u e s o n - i n i c i a d o s e n l o s b o r d e s d e l o s g r a n o s , e s d e c i r e n c í a s z o n a s m ás -

s e g r e g a d a s , fe n ó m e n o s d e f u s i ó n p a r c i a l y o x i d a c i ó n .Wimmer h a d e m o s tr a d o q u e l a r e s i s t e n c i a a s í como l a d u r e z a ,

e l l í m i t e d e f l u e n c i a y l a e s t r i c c i ó n , d is m in u y e n f u e r t e m e n t e c o n - e l au m en to d e l c o n t e n id o d e o x íg e n o ( f i g u r a *+7 , v a l o r e s o b t e n i d o s - e n un a c e r o c o n 0 .0 6 $ C ) .

P a r a d a r un a i d e a d e l e f e c t o d e l a s im p u r e z a s m ás im p o r ta n

- 1 3 2 -

- 133

-loo

"«S

1

oto ~ wOxigeno 7,

F i g A 7 . - E f e c t o d e l o x íg e n o e n l a s p r o ­p i e d a d e s m e c á n ic a s d e u n a c e r o a x t r a — d u l c e (W iznmer).

50

t e s e n l a s p r o p i e d a ­d e s m e c á n ic a s d e l — a c e r o , e n a u s e n c i a - d e t o d a s e g r e g a c i ó n , p u e d e s e r v i r l a t a — b l a s i g u i e n t e ( d e — l o s v a l o r e s d e Wimmer U h g e r y A m ic o ) .De d i c h a t a b l a , s e - i n f i e r e q u e e l o x í g e n o e s l a ‘ im p u r e z a — m ás p e r j u d i c i a l .Mas q u e e l c o n t e n i d o d e o x í g e n o , t i e n e — i m p o r t a n c i a l a fo r m a e n q u e s e e n c u e n t r a - e n e l a c e r o . E l MnO-e s p l á s t i c o , m ie n -----t r a s q u e e l d e l F e - n o l o e s a s í com o n o l o s o n l o s de s i l i — c i ó y a l u m i n i o .

D e n tro ü n a v a ­ Con C H ace v a r i a rR e s i s t . l a s p r o p . m e c a n i c a s .d e l o s r i a c i ó n % l í m i t e ■ A l a r g . E s t r i c IX ire R e s i ­l í m i t e s . d e 0 . 1 $ d e

f l u e n ­c i aKg/mm^

a l a t r a c ­c i ó n .Kg/mm2

e n c i ó n z a l i e n - % e n % B r i c i a

n e l l K g /

0 - 0 . 3 P 0 .1 + 3 . 6 + 6 . 3 - l . b - 3 . 8 +12 - 1 20- 0 .2 S 0 . 1 - 0 . 5 0 + 1 . 0 - 1 . 2 0 00 - 0 .2 °2 0 .0 6 - 5 . 5 - 5 . 0 0 - 7 . 0 - 5 . 1 - 1 3

a d em á s d e l o s s u l f u r o s (o' d e l o s c o m p le jo s e s t r u c t u r a l e s q u e d e - e l l o s d e r i v a n ) l a p r e s e n c i a d e a l i n e a m i e n t o s , s o n ^ t o d o s f a c t o r e s - q u e i n f l u y e n d e c i s i v a m e n t e e n l a s p r o p i e d a d e s m e c á n ic a s y e n l a -f r a g i l i d a d e n c a l i e n t e d e l a c e r o ; a s í e s p o s i b l e p o r e je m p lo q u e -un e n r i q u e c i m i e n t o d e e s c o r i a en un p u n to , c a u s e u n d e b i l i t a m i e n ­t o n o t a b l e d e l a s e c c i ó n o t e n d e n c i a a l a r o t u r a , ta m b ié n s i e l -

c o n t e n id o d e o x íg e n o d e l a p i e z a e s muy b a j o .En g e n e r a l h a y u n a c i e r t a ^ e l a c i ó n e n t r e l o s c o n t e n i d o s d e ­

o x í g e n o , f r a g i l i d a d y d e f o r m a c ió n p l á s t i c a , p o r l a r a z ó n q u e e l — o x íg e n o s e e n c u e n t r a d i s t r i b u i d o de m an e ra r e l a t i v a m e n t e u n ifo r m e e n l a m asa t o t a l .

E l c o n t e n i d o d e m a n g a n e s o , e s de g r a n i m p o r t a n c i a en l o s — c u id a d o s n e c e s a r i o s p a r a e v i t a r l a f r a g i l i d a d e n c a l i e n t e , y a s e a d e b id a p o r l o m enos e n p a r t e a l o x í g e n o , como n u m e r o s a s e x p e r i e n ­c i a s p a r e c e n h a b e r d e m o s t r a d o , o ' s e a d e b id o a l a z u f r e como a f i r ­ma C a ín , E l o x íg e n o a u m en ta ta m b ié n l a f r a g i l i d a d a l r e v e n i d o a l - a z u l y l a t e n d e n c i a a l e n v e j e c i m i e n t o ; s e g ú n O e r t e l , l a p r i m e r a -

s e r í a d e b i d a a l a f u e r t e v a r i a c i ó n d e l a s o l u b i l i d a d d e l o x íg e n o co n l a t e m p e r a t u r a y a l a f o r m a c i ó n d e p e l í c u l a s s u t i l e s d e ó x i ­d o s d e b i d o s a l o x íg e n o e x p u l s a d o d e l a s o l u c i ó n s ó l i d a e n e l e n ­f r i a m i e n t o .

La d e f o r m a b i l i d a d e n f r í o , d is m in u y e t a m b ié n f u e r t e m e n t e — cijn e l c o n t e n i d o d e o x íg e n o y p a r e c e ( s e g ú n Wimmer) q u e 0 .1 3 ^ 0 2 " da p r o n u n c ia d a f r a g i l i d a d en f r í o .

R a p a t z r e l a c i o n a l a s e n s i b i l i d a d a l t e m p le c o n e l c o n t e n i d o de o x i g e n o a s í p o r e je m p lo l o s a c e r o s p a r a u t e n s i l i o s d e b e n s e r - t e m p la d o s d e s d e u n a t e m p e r a t u r a t a l d e d a r u n a s u p e r f i c i e e x t e r ­na m a r t e n s í t i c a y un n ú c l e o t r o o s t i c o , e l o x íg e n o a u m en ta l a ------s e n s i b i l i d a d a l t e m p le , e s d e c i r r e s t r i n g e l o s l í m i t e s d e n t r o d e l o s c u a l e s s e ^ o b t i e n e n l a s p r o p i e d a d e s d e s e a d a s .

T am b ién l a p r e s e n c i a d e a r e a s b l a n d a s y t r o o s t í c a s e n u n a c e r o n o r m a l t e m p la d o , e s a t r i b u i d a a c o n c e n t r a c i o n e s d e e s c o r i a s o x i d a d a s q u e o b r a r í a n d e a c u m u la d o r e s d e o x i g e n o , d e modo q u e é l - p o d r í a p a s a r de e l l a s a l a s z o n a s c i r c u n d a n t e s , d o n d e p e r m a n e c e — r i a b a j o fo r m a d e p e l í c u l a s s u t i l e s d e FeO q u e a l c o n d u c i r m a l e l c a l o r y r e t a r d a r p o r e s o e l e n f r i a m i e n t o , o b s t a c u l i z a r í a n e l te m ­p l e .

G i o l i t t i , P o r t e v i n , B e n e d ic k s y L o f q u i s t , a t r i b u y e n l a f r a ­g i l i d a d e n c a l i e n t e y l a d e b i l i d a d t r a n s v e r s a l , a l a p r e s e n c i a d e i n c l u s i o n e s , r e s u l t a n d o e v i d e n t e q u e e l p r o c e s o d e d e s o x i d a c i ó n , - d e b e t e n d e r a d i s m i n u i r e l n ú m ero d e l a s i n c l u s i o n e s .

A l f i n a l d e l a a f i n a c i ó n d e l a c e r o , a n t e s d e v a c i a r , e l t r a t a m ie n t o d e l a c e r o l í q u i d o c o n C, A l y o t r o s a g e n t e s d e s o x i d a n t e s como e l F e-M n , F e - S i , F e - S i- M n , F e - T i , e t c , c o n v i e r t e e l ó x i d o — f e r r o s o d i s u e l t o e n CO y ó x i d o s c o m p le jo s d e F e , Mn, S i , A l , e t c . Una p a r t e d e e s t o s p r o d u c t o s d e l a d e s o x i d a c i ó n s e d e c a n t a , p e r o - l a c o m p le t a e l i m i n a c i ó n v i e n e im p e d id a p o r e l e s t a d o d e f i n a s u b ­d i v i s i ó n y p o r l a r a p i d e z c o n l a c u a l e l a c e r o ' s e e n f r í a , a s í q u e u n a p a r t e ^ d e e s t o s ó x id o s ,^ p e r m a n e c e e n e l a c e r o . P u e d e n p e r m a n e ­c e r t a m b ié n p a r t í c u l a s de ó x i d o s p r o v i n i e n t e s d e l a e s c o r i a y — - a s í m ism o , ta m b ié n m a t e r i a l h e t e r o g é n e o p r o d u c id o p o r l a e r o s i ó n - de m a t e r i a l r e f r a c t a r i o d e l r e v e s t i m i e n t o d e o l l a s , v a s t a g o s , d e ­c o n d u c t o r e s d e d e s c a r g a , e t c . . .

N a tu r a lm e n te l a c a n t i d a d y t i p o d e e s t a e s c o r i a e i n c l u s i o ­n e s e x t r a ñ a s , d e p e n d e n d e s u c o m p o s ic ió n y en g e n e r a l d e l t r a t a ­m ie n to d e l a c e r o , s o b r e t o d o d e l o s a g e n t e s d e s o x i d a n t e s e m p le a — d o s . F r e c u e n t e m e n t e l a m ayo r p a r t e d e l o x i g e n o , s e e n c u e n t r a e n — e l a c e r o s ó l i d o b a j o fo r m a d e ó x i d o s d o b l e s y s i l i c a t o s de Fe y - Ma, e n l o s c u a l e s p r e v a l e c e e l s i l i c a t o d e m a n g a n e so .

, En l o s a c e r o s d e s o x i d a d o s c o n S i , e l d e O2 p r e s e n t e ,e s t a e n fo r m a d e s i l i c e c o m b in a d a . l a d e s o x i d a c i ó n c o n a l u m i n i o , - p r o v o c a p r i n c i p a l m e n t e , i n c l u s i o n e s d e a lú m in a s u b m i c r o s c ó p i c a o - a g lo m e r a d a . R a ra m e n te s e e n c u e n t r a p r e s e n t e ó x i d o f e r r o s o l i b r e , - e n t e s e c a s o , e l t i e n d e a e n v o l v e r l o s g r a n o s d e f e r r i t a , h a c i e n d o f r á g i l a l m a t e r i a l .

E l t i p o d e i n c l u s i o n e s d e s i l i c a t o m ás a b u n d a n t e , e s a q u e l s a t u r a d o de ó x id o s de Mn y d e F e ; e l s i l i c i o , p u e d e e s t a r -p r e s e n t e e n fo rm a de g l ó b u l o s d e s i l i c e v i t r e a . En l o s a c e r o s ------a l e a d o s , l a s i n c l u s i o n e s s o n f r e c u e n t e m e n t e d e n a t u r a l e z a muy — c o m p l o ja .

T r a z a s d e o x íg e n o g a s e o s o d i s u e l t o y o c l u i d o y a s i m ism o *

- 13>f -

- 1 3 5 -d e CO p u e d e n e n c o n t r a r s e e n e l a c e r o s o l i d o . No e x i s t e a l g u n a ------p r u e b a d e q u e l a s t r a z a s r e m a n e n t e s e n s o l u c i ó n , t e n g a n e n v e r d a d u n a i n f l u e n c i a muy d a ñ o s a . En l o s a c e r o s e s p e c i a l e s , e l c o n t e n i d o d e i n c l u s i o n e s n o m e t á l i c a s d e b e s e r m a n te n id o l o m as b a j o p o s i — b l 0 ‘ La m a y o r í a - d e l o s a c e r o s d e s p u é s d e l a d e s o x i d a c i ó n , c o n t l e n e n e n t o t a l d e 0 . 0 1 - 0 . 0 ^ 0 2 p e r o f r e c u e n t e m e n t e e l c o n t e n i d o n o - e x c e d e e l 0 . 02$ .

^La n a t u r a l e z a e x a c t a d e l a i n f l u e n c i a d e l a s i n c l u s i o n e s - n o m e t á l i c a s e n l a s p r o p i e d a d e s m e c á n i c a s , d e p e n d e e n g r a n p a r t e - d e l t i p o d e l a s i n c l u s i o n e s , d im e n s io n e s y d i s t r i b u c i ó n d e l a s ~ m ism as p e r o ta m b ié n m u c h ís im o , d e l u s o a q u e e s t á d e s t i n a d o e l — a c e r o . P o r r e g l a g e n e r a l , c u a n t o más p e q u e ñ a s y p o c a s s e a n l a s — i n c l u s i o n e s , t a n t o m e^ o r s e r á .

U s u a lm e n te l o s o x i d o s s o n d e t i p o r e d o n d o , m ie n t r a s q u e l o s s i l i c a t o s , t i e n d e n a a l a r g a r s e e n e l s e n t i d o d e l a l a m i n a c i ó n o - f o r j a , l a s p e q u e ñ a s i n c l u s i o n e s d e ó x id o d i s t r i b u i d a s u n ifó rm e m ela t e , s o n m en o s d a ñ o s a s a l a s p r o p i e d a d e s m e c á n ic a s q u e a q u e l l a s d e fo r m a a l a r g a d a o' f i l i f o r m e qu e d is m in u y e n l a d u c t i l i d a d y l a r e s i l i e n c i a . E s t a s ú l t i m a s , d i s t r i b u i d a s i r r e g u l a r m e n t e , p u e d e n em peo r a r t o t a l m e n t e l a s lá m in a s d e a c e r o d e ^ c a l l d a d i n f e r i o r , p o r c a u ­s a r g r i e t a s e n e l c u r s o de l a l a m i n a c i ó n .

L a s i n c l u s i o n e s m ás g r a n d e s , t i e n e n u n a a c c i ó n p a r t i c u l a r ­m en te d e s f a v o r a b l e e n l a r e s i l i e n c i a y e n l a f a t i g a y a q u e s u n a ­t u r a l e z a n o m a l e a b l e t i e n d e a i n t e r r u m p i r l a c o n t i n u i d a d d e d i s ­t r i b u c i ó n d e l o s e s f u e r z o s , p r o d u c ie n d o a s í a r e a s l o c a l e s d e a l ­t a s c o n c e n t r a c i o n e s d e t e n s i o n e s . L a s i n c l u s i o n e s n o m e t á l i c a s , -c a u s a n m ayo r d añ o e s p e c i a l m e n t e e n e l c a s o de s o l i c i t a c i ó n ----------t r a n s v e r s a l . E s o b v i o q u e ^ u n a i n c l u s i ó n d e t a l n a t u r a l e z a , o b r a -en l a s u p e r f i c i e como s i é s t a t u v i e s e u n a c a v i d a d y p o r c o n s i ------g u í e n t e h a b r á un e f e c t o n o t a b l e en e l l í m i t e d e r e s i s t e n c i a .

L o s a c e r o s d u l c e s f e r r í t i c o s , t i e n e n p o r su d e f o r m a c ió n — p l á s t i c a l o c a l , l a c a p a c i d a d d e r e d i s t r i b u i r l o s e s f u e r z o s r e d u ­

c ie n d o d e e s t e modo e l e f e c t o d e e l e v a c i ó n d e l a s t e n s i o n e s .L a s i n c l u s i o n e s n o m e t á l i c a s , p u e d e n c a u s a r g r i e t a s d u r a n *

t e e l t r a t a m i e n t o t é r m i c o . L a s i n c l u s i o n e s d u r a s d e a l u m i n a t ó s y s i l i c a t o s t i e n e n un e f e c t o d a ñ in o e n l a ^ l a b o r a b i l i d a d y e n l a fa z . r a c i ó n de l o s u t e n s i l i o s y p u e d e n ta m b ié n d a r m a lo s r e s u l t a d o s e ñ l a o p e r a c i ó n de la m in a d o e n f r í o .

Cuando e l a c e r o e s in t e r n a m e n t e im p u r o , l a s i n c l u s i o n e s n a ­t u r a l e s ( a s í l l a m a d a s p a r a d i s t i n g u i r l a s d e a 'q u e i i a s qu e s e r o r — man p o r l a p r e s e n c i a d e S y 02 d u r a n t e e l c a l e n t a m i e n t o d a l l i n ­g o t e ) , t i e n e n un a g r a n i n f l u e n c i a e n l o s d e f e c t o s s u p e r f i c i a l e s - t a l e s com o r e b a b a s y g r i e t a s . ,

I n c l u s i o n e s d a o x i d o s o b i e n ^ o t r a s , d is m in u y e n c o n s i d e r a ­b le m e n t e l a r e s i s t e n c i a a l a c o r r o s i ó n . S e c r e e q u e l a s i n c l u s i o - v n e s s u b m i c r o s c ó p i c a s d e ó x i d o s , e s p e c i a l m e n t e a q u e l l o s d e a l ú m i n a , im p id e n e l c r e c i m i e n t o g r a n u l a r d e a lg u n o s a c e r o s c a lm a d o s .

E l o x íg e n o t i e n e en s u s d i v e r s a s f o r m a s u n a i n f l u e n c i a im — p o r t a n t e y fu n d a m e n ta l e n l a p r o p ie d a d d e e s c u r r l m i e n t o e n c a l l e n t e .

F i n a l m e n t e , e l co tíg e n o e s l a c a u s a p r i n c i p a l d e l a fo r m a ------c i ó n d e s o p l a d u r a s p o r s u s r e a c c i o n e s c o n e l c a r b o n o .

- 1 3 6 -

AZUFREE l a z u f r e s e e n c u e n t r a e n e l a c e r o com o im p u r e z a r e s i d u a l - a

v e c e s s e a d i c i o n a d e l i b e r a d a m e n t e p a r a m e jo r a r l a m a q u i n a b i l i a a d , s i n e m b a rg o b a j o m uch os o t r o s a s p e c t o s , t i e n e u n a i n f l u e n c i a d a ñ o s a , d e modo q u e , s e g ú n o p i n i ó n g e n e r a l , u n a c e r o e s t a n t o m e jo r — c u a n t o m en o r s e a su c o n t e n i d o d e a z u f r e . P o r c o n s i g u i e n t e e s t á — r a r a m e n t e p r e s e n t e e n c a n t i d a d e s e x c e s i v a s , n o r m a lm e n te s u c o n t e ­n i d o n o e x c e d e 0 . 05$ . Y a q u e u s u a l m e n t e , s e to m an m e d id a s p a r a — n e u t r a l i z a r l o m ás p o s i b l e s u d a ñ o s a i n f l u e n c i a , t a l e s t e n o r e s — n o s o n e s p e c i a l m e n t e d a ñ o s o s . S i n em b a rg o e l a c e r o p a r a t u b o s c o n 0 .0 2 $ S , s e p r e s t a m e jo r a l la m in a d o q u e a q u e l q u e c o n t i e n e 0 . 0*+$S L o s a c e r o s e s p e c i a l e s , l l e g a n a t e n e r h a s t a 0 .0 1 0 $ S y a v e c e s me— n o s .

P a r a a c e r o s a u t o m á t i c o s j p a r a a q u e l l o s d e un c i e r t o g r a d o d e f r a g i l i d a d q u e f a c i l i t a l a m a q u i n a b i l i d a d , s e e m p le a n p o r c e n t a j e s h a s t a c e r c a d e 0 . 5 $ S ; e n e l p a s a d o e l c o n t e n i d o m ed io p a r a — e s t o s f i n e s e r a d e a p r o x im a d a m e n te 0 .1 2 $ S y 0 . 1 $ P , l o s n u e v o s t i ­p o s t i e n e n c e r c a d e 0 .2 $ S y un c o n t e n i d o m ás b a j o d e f ó s f o r o . S e - e m p le a n t a m b ié n c o n t e n i d o s a l t o s p a r a m e j o r a r l a m a q u i n a b i l i d a d - d a a lg u n o s a c e r o s n i t r u r a d o s .

S e c o n s i d e r a q u e p a r a c i e r t o s u s o s , l o s a c e r o s de a l t o c o n ­t e n i d o d e a z u f r e y ta m a fio g r a n u l a r b i e n d e t e r m i n a d o , p u e d e n s u s t i t u i r a l o s a c e r o s c e m e n ta d o s p o c o a l e a d o s . La s u p e r f i c i e d e a c e ­r o s d e a l t o c o n t e n i d o d e S , e s t a n t o m e jo r c u a n t o m ás a l t o e s e l - c o n t e n i d o d e Mn y e s t a n t o p e o r c u a n t o m ás a l t o e s e l c o n t e n i d o - d e l o s o t r o s e le m e n t o s r e s i d u a l e s , d e l o s c u a l e s e l Cu e n e x c e s o - d e l 1% e s e l m ás d a ñ o s o .

E l a z u f r e no s e d i s u e l v e en e l F e e n m e d id a n o t a b l e ; l a s ~ c a n t i d a d e s m ás p e q u e ñ a s s o n y a s u f i c i e n t e s p a r a c a u s a r l a s e p a r a ­c i ó n b a j o fo r m a d e p a r t í c u l a s d e s u l f u r o . La s o l u b i l i d a d a l a tem p e r a t u r a e u t ^ c t i c a , s e c o n s i d e r a d e l 0 . 0 3 5 $ . E l s i s t e m a F e - S , s e ­m e ja a l s i s t e m a F e -C e n l a r e g i ó n d e l a s o l i d i f i c a c i ó n .

E l a z u f r e t i e n e g r a n a f i n i d a d c o n e l Knf c o n e l A l y c o n - e l F e . l o s s u l f u r o s fo r m a d o s c o n e s t o s e le m e n t o s s e s e p a r a n co m o - e u t é c t i c o s . c a d a un o d e l o s c u a l e s t i e n e u n p u n to d e s o l i d i f i c a — c i ó n i n f e r i o r a l d e l a c e r o .

L o s s u l f u r o s t i e n d e n a d i s p e r s a r s e ®n l a p a r t e qu e s o l i d i f i c a a l ú l t i m o , e s t a d i s t r i b u c i ó n n o u n i f o r m e , e s p a r t i c u l a r m e n t e p r o ­n u n c ia d a e n l o s a c e r o s e f e r v e s c e n t e s . l a d i s t r i b u c i ó n no u n ifo r m e d e i n c l u s i o n e s r i c a s de a z u f r e , e s a v e c e s c a u s a d e l a c o r r o s i ó n - p r e m a t u r a d e l a s u p e r f i c i e .

E l F e S s o l o , n o e x i s t e e n e l a c e r o , a 9 8 0 °C fo rm a c o n e l — h i e r r o gam a y e l o x íg e n o u n e u t é c t i c o .

S e d e b e t e n e r e s p e c i a l c u i d a d o q u e e l c o n t e n i d o d e m an g a n e so e n e l a c e r o , s e a s u f i c i e n t e p a r a im p e d ir l a f o r m a c ió n d e e s t e e u — t á c t i c o de F e S , e l c u a l t i e n d e a a s u m ir l a fo r m a d e un a p e l í c u l a — q u e c u b r e l o s g r a n o s c r i s t a l i n o s y q u e e s e x t r a o r d i n a r i a m e n t e f r á ­g i l y d é b i l e n f r í o y c o m p le ta m e n te l í q u i d a a l a t e m p e r a t u r a d e l a c o n f o r m a c ió n e n c a l i e n t e . Lo s s u l f u r o s a l t e r a n t a n d e s a s t r o s a m e n t e l a c o h e s i ó n y l a t e n a c i d a d d e l a c e r o q u e , l a f r a g i l i d a d r e s u l t a n t e c a u s a g r i e t a s y d e s i n t e g r a c i ó n d u r a n t e l a l a m i n a c i ó n , e l f o r j a d o -

y l a c o n f o r m a c ió n e n f r í o .En r a r o s c a s o s e n l o s c u a l e s n o v i e n e im p e d id a s u fo r m a -----

c i ó n , l a s i m p e r f e c c i o n e s s o n i n e v i t a b l e s . E l e u t e c t i c o d e F e S e s -

u n e s t a b i l i z a d o r d e c a r b u r o .A fo r tu n a d a m e n te , e l a z u f r e t i e n e u n a a f i n i d a d p r e f e r e n c l a l

p o r e l m a n g a n e so ; e l MnS e s d e t o d a s l a s i n c l u s i o n e s u s u a lm e n te — p r e s e n t e s , l a m enos d a ñ o s a , e l e s m enos s o l u b l e q u e e l F eS e n e l - a c e r o l i q u i d o , s i e n d o su s o l u b i l i d a d c a s i n u l a y e s ta m b ié n m ás r e ­f r a c t a r i o . Como c o n s e c u e n c i a , a n t e s a u e ejL a c e r o c o m ie n c e a s o l i ­d i f i c a r , e l MnS s e d i s o c i a d e l a s o l u c i o n b a j o fo r m a d e g l ó b u l o s r e l a t i v a m e n t e g r a n d e s , i r r e g u l a r m e n t e d i s t r i b u i d o s . Cuando e s t a s - i n c l u s i o n e s e s f é r i c a s p e rm a n e c e n en e l a c e r o q u e s o l i d i f i c a r á p i d a m e n te , e l l a s t i e n e n e n l a s p r o p i e d a d e s d e l m e t a l u n a i n f l u e n c i a — mucho m enor a a q u e l l a d e l F e S ; s e d e fo rm a n f á c i l m e n t e d u r a n t e l a - c o n fo r m a c ió n e n c a l i e n t e y en f r i ó y s e r e d u c e n e n h i l o s p o r e l l a m in ad o y e l f o r j a d o e n f r í o s i n p r o d u c i r e f e c t o s muy d a ñ o s o s .

P a r a e v i t a r l a f o r m a c ió n d e F e S , d e b e s e r t e n i d a s e g ú n l a — c a l i d a d d e l a c e r o ^ p r o p o r c i o n e s o ín im a s q u e v a n de 2 M n :lS h a s t a — 8M n :lS y e n l a p r á c t i c a , l a r e l a c i ó n e s s ie m p r e m ucho m ás g r a n d e — S e c r e e q u e l a r e l a c i ó n d e b a e x c e d e r 6 Mn: 1 S y e n r e a l i d a d s o l o - r a r a m e n t e f l o s a c e r o s c o m e r c i a l e s c o n t i e n e n Mn e n c a n t i d a d e s i n f e — r i o r e s a e s t a s .

La a f i n i d a d d e l S c o n e l a lu m in io e s d e i m p o r t a n c i a p r á c t l — c a . l a f o r m a c ió n d e e u t é c t i c o t r i s u l f u r o A I2S3 - F e e n l o s a c e r o s - c a lm a d o s c o n A l , s e p u e d e e v i t a r m e d ia n te u n e x c e s o d e p o r l o me— n o s 50% A l e l c u a l e s t a b i l i z a un e u t é c t i c o d e s u l f u r o d o b le m en o s- i n d e s e a b l e .

FOSFORO.L a s p r o p o r c i o n e s e n q u e e l f ó s f o r o e s t á c o n t e n i d o en l o s a c e

r o s , d e p e n d e n d e l a s m a t e r i a s p r im a s u s a d a s y d e l o s m éto d o s d e — f a b r i c a c i ó n . E l f ó s f o r o s e u n e a l F e p a r a f o r m a r F e3 P q u e t i e n e - u n a s o l u b i l i d a d en e l h i e r r o gama de 1 . 7% y c e r c a d e 1% en i a ^ f e — r r i t a , a t e m p e r a t u r a a m b ie n t e . La t e m p e r a t u r a d e s o l i d i f i c a c i ó n — d e l h i e r r o , e s d is m in u id a a p ro x im a d a m e n te 5k0C c o n 1 #P en e l s i s ­tem a F e - P .

E l f o s f u r o d e F e y e l c a r b u r o d e h i e r r o , s o n m utuam en te i n s o l u b l e s y au n q u e e l C, e l S i y o t r o s e le m e n t o s r e d u c e n s u s o l u b i l i ­d a d , l a s C a n t id a d e s de f ó s f o r o u s u a lm e n te p r e s e n t e s e n e l a c e r o , - s e e n c u e n t r a n a b a j o d e l o s l í m i t e s i n f e r i o r e s d e s o l u b i l i d a d . En - p o c o s c a s o s s o l a m e n t e , e l c o n t e n id o d e P e s s u f i c i e n t e m e n t e ^ a l t o - p a r a c a u s a r l a f o r m a c ió n d e i n c l u s i o n e s no m e t á l i c a s d e e u t é c t i c o - F e -F e o P .

La s o l u b i l i d a d d e l f ó s f o r o , e s n o t a b le m e n t e m en o r e n e l F e - gama q u e e n e l Fe a l f a , d e m an e ra q u e l a c a n t i d a d p r e s e n t e en s o ­l u c i ó n , d e p e n d e e n g r a n p a r t e d e l a v e l o c i d a d d e e n f r i a m i e n t o . S i - e s g r a n d e j! i a f e r r i t a c o n t e n d r á l a c a n t i d a d m ín im a de P que e r a — s o l u b l e e n l a a u s t e n i t a a n t e s de A r , e n c a s o d e s e r p e q u e ñ a , l a f e r r i t a t i e n e t ie m p o d e a b s o r b e r e l f o s f o r o e x i s t e n t e o' h a s t a s a t u r a c i ó n .

L o s p u n to s c r í t i c o s , s o n m o d i f i c a d o s p o r l a p r e s e n c i a d e P : - A i s u f r e l a m ín im a v a r i a c i ó n p e r o l a s t e m p e r a t u r a s c o r r e s p o n d i e n t e s y a s e a A c i q u e A r i s e e l e v a n , s e g ú n H au g h to n y H a n se n , A2 e s d i s — m in u íd o h a s t a 7^ 0°C ( c o n 1 . 9 %P) y A3 s e e l e v a .

E l f ó s f o r o p e r t e n e c e a l g r u p o ^ e e le m e n t o s q u e r e s t r i n g e n e l - cam po d e l h i e r r o gam a, c o n e l e v a c i ó n de A3 y d is m in u c ió n de Ai . h a s t a que l a s d o s t r a n s f o r m a c i o n e s s e e n c u e n t r a n c e r r a n d o e l campo d e l a a u s t e n i t a .

- 137 -

El fósforo tiende a dar una fuerte segregación cristalina-

c a u s a d a p o r l a l e n t a d i f u s i ó n d e l m ism o d u r a n t e l a s o l i d i f i c a c i ó n . M uchos d e l o s i n c o n v e n i e n t e s c a u s a d o s p o r e l P , s e a t r i b u y e n a l a - t e n d e n c i a a l a d i s t r i b u c i ó n n o u n ifo r m é d e l a s / i n c l u s i o n e s y d e — l a s im p u r e z a s e n e s c a l a m i c r o s c ó p i c a o' m a c r o s c ó p i c a .

La e s t r u c t u r a p r i m a r i a , l a ^ s e g r e g a c i ó n d e n d r i t i c a f r e c u e n ­te m e n te t a n p e r s i s t e n t e a ú n d e s p u é s d e l o s t r a t a m i e n t o s t é r m i c o s - s e a t r i b u y e n n o t a n t o a u n a s e g r e g a c i ó n d e l c a r b o n o , p u e s e l l a e s ­l i m i t a d a y r e l a t i v a m e n t e f á c i l d e e l i m i n a r s e , s i n o a l a s e g r e g a ------c i ó n c r i s t a l i n a d e l P y d e l S y s e g ú n Le C h a t e l i e r y o t r o s , tam ------b l é n a l a d e l o x i g e n o . E l f ó s f o r o t i e n d e a e x p e l e r e l c a r b o n o d e - l a a u s t e n i t a d e modo q u e , c u a n d o en e l e n f r i a m i e n t o s e e x c e d e e l - i n t e r v a l o t& jt l a s á r e a s o r i g i n a l m e n t e r i c a s e n f ó s f o r o a c a u s a de l a s e g r e g a c i ó n c r i s t a l i n a , r e s u l t a n c o n s t i t u i d a s s o l o d e f e r r i t a - c o n a u s e n c i a c a s i c o m p le t a d e p e r l i t a .

S t e a d f u e e l p r im e r o en n o t a r e s t e ^ e f e c t o d e l f ó s f o r o , q u e - en l o s a c e r o s b r u t o s c o n d u c e a l a r e l a c i ó n e n t r e e s t r u c t u r a de l a -f e r r i t a y l i c u a c i ó n d e l f ó s f o r o y e n l o s a c e r o s la m in a d o s a l a ------" e s t r u c t u r a e n b an d a s^ *; e n d o n d a p o r l a s z o n a s r i c a s e n P , a l a r g a ­d a s p o r l a c o n f o r m a c ió n , é l f ó s f o r o m ism o h a e x p u l s a d o t o d o e l c a r b on o d a n d o l u g a r a b a n d a s de f e r r i t a p u r a .

Qa l o s a c e r o s d u l c e s , e s t a e s t r u c t u r a e n fo r m a de b a n d a s n o - e s a n o r m a l p e r o p u e d e a s u m ir p r o p o r c i o n e s muy d a ñ o s a s y e n l o s a c e r o s a l t o c a r b o n o y a le & d o s e s c o n s i d e r a d a u n g r a n d e f e c t o . E s t a s - z o n a s d e f e r r i t a p e r s i s t e n d e s p u é s d e l t r a t a m i e n t o m e c á n ic o ; l a f e r r i t a d é b i l d e p o r s í y e n t a l e s c a s o s r i c a e n P y d e s u l f u r o s y r p o r c o n s i g u i e n t e más d é b i l j m ás f r á g i l , a d em á s d e c u a l q u i e r h e t e ­r o g e n e i d a d e n l a c o m p o s ic ió n y e n l a e s t r u c t u r a , e s f u e r t e m e n t e — p e r j u d i c i a l r e s p e c t o a l a s p r o p i e d a d e s d e l m a t e r i a l .

En l o s a c e r o s e l a b o r a d o s , l a e s t r u c t u r a e n b a n d a s a c e n t ú a — l a h e t e r o g e n e i d a d l o n g i t u d i n a l d e l a s p i e z a s y s e h a c e v i s i b l e me­d i a n t e a d e c u a d o s a t a q u e s m a c r o g r á f i c o s , r e c i b i e n d o e n t o n c e s e l nom b r e d e f i b r a s , q u e o r i g i n a n un e m p e o r a m ie n to d e l a s p r o p i e d a d e s — t r a n s v e r s a l e s d e l m a t e r i a l , e s t r u c t u r a q u e e s p a r t i c u l a r m e n t e p e l i g r o s a s i s e e n c u e n t r a a s o c i a d a c o n a l i n e a m i e n t o s d e e s c o r i a .

Con u n c u id a d o s o t r a t a m i e n t o t é r m i c o , l a s b a n d a s ( J e s a p a - r e c e n , l a n o r m a l i z a c i ó n m ás l l á d e Ac3 , c a y s a s u d e s a p a r i c i ó n p e r o s i e l e n f r i a m i e n t o e s l e n t o r e a p a r e c e n y m as b i e n s e a c e n t ú a n , ü n - e n f r i a m i e n t o r á p i d o e n c a m b io , p u e d e a t e n u a r l a s 6 e l i m i n a r l a s .

Su d e s a p a r i c i ó n n o c o r r e s p o n d e t o d a v í a a l a d e s a p a r i c i ó n - d e l a s e g r e g a c i ó n d e f ó s f o r o , y a q u e p a r a o b t e n e r e s o , e s n e c e s a y * r i o q u e e l s e d i f u n d a y e s o o c u r r e t a m b ié n a a l t a s t e m p e r a t u r a s - muy l e n t a m e n t e .

O tro e f e c t o d a ñ o s o d e l f ó s f o r o , e s e l d a a u m e n ta r e l tam añ o - d e l o s g r a n o s , c a u s a n d o g r a n f r a g i l i d a d y f á c i l s o b r e c a l e n t a m i e n t o . E l e f e c t o m ás n o c i v o d e l f ó s f o r o e s l a f r a g i l i d a d e n f r í o q u e a u ­m en ta c o n e l au m en to d e l c o n t e n i d o d e c a r b o n o .

D JA m ico , h a e s t u d i a d o e l e f e c t o d e l f ó s f o r o e n l a s p r o p i e d a ­d e s m e c á n ic a s d e l a c e r o ( p a r a un a c e r o c o n 0 .1 3 # C , 0 . 5$M n, 0 . 0 5 - 0.08%S) r e s u m ie n d o s u s r e s u l t a d o s e n e l d ia g r a m a de l a f i g u r a M 5.~ En t a l f i g u r a , i s e v e q u e l a r e s i s t e n c i a a u m e n ta , p e r o l a t e n a c i d a d y l a r e s i l i e n c i a d is m in u y e n f u e r t e m e n t e y e s t a u l t i m a l l e g a a s e r - n u l a p a r a c o n t e n i d o s p r ó x im o s a Q 3#P.

La d is m in u c ió n de l a r e s i l i e n c i a en f u n c i ó n d e l a t e m p e r a t u ­r a d e p ru teb a y d e l c o n t e n i d o de f ó s f o r o , e s m o s t r a d a ta m b ié n co m o -

- 138 -

r e s u l t a d o d a u n a i n v e s t i g a c i ó n e n u n a c e r o S ie m e n s M a r t in e x t r a — d u l c e , e n l a f i g u r a ^ 9 »

- 1 3 9 -

Acero Martin (¿ d'W-0—

m p

1

>

"

1 p í í - '^ ,

/ / éy

' / _ 0 L

F i g u r a W . - E f e c t o d o l f ó s f o r o e n l a s p r o p i e d a d e s d e u n a c e r o e x t r a d u l c e .

F i g . V 9 .- D is m in u c ió n ^ d e l a — r e s i l i e n c i a e n ^ f u n c ió n d e l — c o n t e n i d o d e f ó s f o r o .

l a d e f o r m a b i l i d a d e n c a l i e n t e n o e s e m p e o ra d a p o r e l fó s fo ro s- s a l v o p o r u n a m a y o r t e n d e n c i a a l s o b r e c a l e n t a m i e n t o .

En l o s a c e r o s e x t r a d u r o s o' p a r a h e r r a m i e n t a s , e l f ó s f o r o e s — d a ñ o s o ta m b ié n en p e q u e ñ o s p o r c e n t a j e s ( 0 .0 3 $ P § o r e je m p l o ) a ^ d i f e r e n c i a d e l o s a c e r o s e x t r a d u l c e s e n l o s q u e s e g ú n D h g e r , e l f ó s f o ­

r o p u e d e s u s t i t u i r v e n t a jo s a m e n t e p o r c e n t a j e s p e q u e ñ o s de c a r b o n o c o n t a l q u e s e b u s q u e e v i t a r l a s e g r e g a c i ó n .

E l p e o r p e l i g r o d e un e l e v a d o c o n t e n i d o d« f ó s f o r o , e s t o d a ­v í a su l i c u a c i ó n .

Una p e q u e ñ a a d i c i ó n d e c o b r e , u n id a d e p r e f e r e n c i a a C r , — i n f l u y e f a v o r a b l e m e n t e en l a d i s m in u c i ó n d e l a t e n d e n c i a a l a f r a ­g i l i d a d . d e b id o en p a r t e a l a s u p r e s i ó n d e l a e s t r a t i f i c a c i ó n d e - l a f e r r i t a .

En l a m ay o r p a r t e d e l o s a c e r o s d e c o n s t r u c c i ó n , s o n t o l e r a ­d o s c o n t e n i d o s de 0 . 02- 0 . 0 5$ P , e l e f e c t o d e t a l e s c a n t i d a d e s c u a n ­d o l a d i s t r i b u c i ó n n o u n i fo r m e n o s e a e x c e s i v a , e s l i m i t a d o .

A lg u n a s c a l i d a d e s d e a c e r o s p r o d u c i d o s e n h o r n o s b á s i c o s , — t i e n e n u n c o n t e n id o ñ e f ó s f o r o a n o rm a lm e n te b a j o y m u e s t r a n a ^ v e c e s s o b r e - o x i d a c i o n e s y un c o n t e n i d o m ayo r d e i n c l u s i o n e s n o m e t á l i c a s . A c e r o s s i m i l a r e s , n o s o n s ie m p r e f á c i l e s d e la m i n a r o' f o r j a r a catt_

s a s o b r e to d o d e l a s m en u d as g r i e t a s s u p e r f i c i a l e s .Ho s e d e b e s i n e m b a rg o c o n c l u i r q u e e l c o n t e n i d o d e f ó s f o r o -

d e b e s e r s ie m p r e b a j o . C uando e l c o n t e n i d o d e c a r b o n o y e l t r a t a ­m ie n to s o n a d e c u a d o s , e l f ó s f o r o e s u n ú t i l e le m e n t o d e l i g a y e n - c a s o s p a r t i c u l a r e s , s e p u e d e n o b t e n e r v e n t a j a s p o s i t i v a s c o n a d l — d i o n e s v o l u n t a r i a s . T a lo s a d i c i o n e s , n o s o n p e r m i t i d a s p a r a l a s — c a l i d a d e s com un es d e a c e r o q u e r e q u i e r e n l a m áxim a d u c t i l i d a d ó —

más b i e n c u a n d o e l a c e r o p o r su c o n t e n i d o d e c a r b o n o y d e o t r o s - e le m e n t o s d e a l e a c i ó n e s y a b a s t a n t e d u r o .

E l P e s i n d i c a d o c u a n d o s e q u i e r a e l e v a r e l p u n to d e f l u e n ­c i a d e a c e r o s de b a j o c o n t e n i d o d e c a r b o n o , p a r a c o n f e r i r b u e n a — r e s i s t e n c i a a l a c o r r o s i ó n a t m o s f é r i c a , a a c e r o s c o m e r c i a l e s p o c o l i g a d o s , c o n c o n t e n i d o b a j o d e c a r b o n o , e s p e c i a l m e n t e c u a n d o c o n ­t i e n e n c o b r e : t a l a s a c e r o s u s u a lm e n t e c o n t i e n e n a p r o x im a d a m e n te -0 . 07%P y 0 .0 3 ;? d e c o b r e .

D esd e h a c e a l g ú n t i e m p o , s e e m p le a d e 0 . 0 ? a O .ló ^ P o m ás - co n e l s i l i c i o , p a r a a u m e n ta r l a s o l i d e z y l a r e s i s t e n c i a a l a c o r r o s i ó n d e a c e r o s de c o n s t r u c c i ó n q u e c o n t i e n e n p e q u e ñ a s c a n t i d a ­d e s d e Cu y C r. E s t o s a c e r o s , t i e n e n u n a r e s i s t e n c i a a l a in t e m — p e r i e b u e n a y s e c o n s i d e r a q u e un a c e r o c o n l a c o m p o s ic ió n s i g u i e n t e s 0 . 1 - 0 . 2 $ P , 0 . 5 - 1 . 0 ¡ f c i , 0 . 3 - 0 . 5^Cu y 0 . 6 - 1 . 5 $ C r , t i e n e c u a t r o - - v e c e s l a r e s i s t e n c i a d e l o s a c e r o s d u l c e s . T o d a v ía c u a n d o l a d i s ­t r i b u c i ó n d a l f ó s f o r o e n l a m asa n o e s u n i f o r m e , é l p ro m u e v e l a - c o r r o s i ó n .

M uchos a c e r o s d e a l t o c o n t e n i d o d e a z u f r e d e s t i n a d o s a l a - l a b o r a c i ó n r á p i d a c o n t i e n e n a p ro x im a d a m e n te 0 . 1 0 $ P . S e d is p o n e -

de a l e a c i o n e s f e r r o f ó s f o r o c o n 1 5 - 3 0 ^ P , a s í como a l e a c i o n e s Fe-M n o b t e n i d a s e n e l a l t o h o m o , c o n 2 5$ P y 6b% Mn a p r o x im a d a m e n te . — T o d as l a s a l e a c i o n e s d e f ó s f o r o , t i e n e n un p e s o e s p e c i f i c o r e l a t l v a m e n te b a j o .

- llfO -

- l l f l - CONDUCCION DS LA COLADA.

L o s m é to d o s de. f u s i ó n , s e p u e d e n r e s u m i r e n d o s g r u p o s p r i n c i g a l a s c a r a c t e r i z a d o u n o p o r un p e r í o d o o x i d a n t e c o n d e s f o s f o r a ” c i o n s i m u l t á n e a y p o r 'u n p e r í o d o d e r e d u c c i ó n ó a f i n a c i ó n ; c o l a — d a s d e e s t e t i p o , r e c i b e n e l n om bre de c o l a d a s d e c o n s t i t u c i ó n .E l s e g u n d o g r u p o , e x c l u y e l a d e s f o s f o r a c i ó n , s e r e a l i z a e s e n c i a l ­m en te s o l o u n a r e f u s i ó n d e l a c a r g a , s e d e n o m in a e n t o n c e s c a r g a o c o l a d a d e r e f u s i ó n .

Q i t r e e s t o s d o s p r o c e d i m i e n t o s , h a y t o d a v í a u n a s e r i e d e — v a r i a c i o n e s que s e d i s t i n g u e n p o r l a d u r a c i ó n c o r r e s p o n d i e n t e y - m e t a s a s p i r a d a s p o r l o s p e r i o d o s d e o x i d a c i ó n y r e d u c c i ó n . De — - a c u e r d o a ^ e s t o s d i f e r e n t e s m é to d o s de t r a b a j o , s e o r i e n t a t a m b ié n l a e l e c c i ó n d e l a c a r g a .

De a c u e r d o a l a c l a s e d e c a r g a m e t á l i c a y d e l o s m é to d o s ~ c o n c e r n i e n t e s a su a p l i c a c i ó n , s e e m p le a n t o d o s o' p a r t e d e l o s — c a p í t u l o s s i g u i e n t e s i1 . - C a r g a .2 . - F u s i ó n .^3 . - O x id a c ió n . /* + .- A f i n a c i ó n o r e d u c c i ó n .5 . - A d i c i ó n d e n l o s e le m e n t o s d e a l e a c i ó n .6 . - D e s o x id a c ió n .7 . - C o la d o .

E s t o s c a p í t u l o s , n o s e d e b e n c o n s i d e r a r como e s t r i c t o s , v a ­r í a n e n l a p r á c t i c a s e g ú n e l m éto d o m e t a l ú r g i c o s e g u i d o , co m p o r­t a m ie n t o d e l o s e le m e n t o s d e a l e a c i ó n , d e l a c h a t a r r a , e t c .

CARGA.En h o r n § s d e c a p a c i d a d m e á la y p e q u e ñ a , s e r e a l i z a l a c a r g a

a mano o' m e c á n ic a m e n t e , d e s l i z á n d o l a . En h o r n o s g r a n d e s , s e em------p l e a l a c a r g a p o r m e d io d e c e s t a s , l a c u a l t i e n e l a v e n t a j a d e — r e d u c i r e l t ie m p o n e c e s a r i o p a r a e f e c t u a r l a c a r g a y d e e x p o n e r - e l h o rn o s o l o a un p e q u e ñ o e n f r i a m i e n t o .

En h o r n o s g r a n d e s , l a c a r g a s e e f e c t ú a a v e c e s e n c i e r t a s » p l a n t a s , c o n m á q u in a c a r g a d o r a , u s a d a t a m b ié n p a r a a g r e g a r e s c o r i f i c a n t e s y a d i c i o n a r a l e a c i o n e s . La c h a t a r r a s e d e p o s i t a e n l o p o s i b l e e n fo r m a c o m p a c t a , p a r a l o c u a l s e c o l o c a e s p e c i a l m e n t e l a - c h a t a r r a p e s a d a b a j o l o s e l e c t r o d o s , p a r a p r o t e g e r a l a s o l e r a — d e l e f e c t o d e l a r c o .

En u n a c a r g a q u e c o n s t a r e n s u m a y o r ía d e c h a t a r r a l i g e r a , — t r a b a j a n l o s e l e c t r o d o s muy r á p id a m e n te a t r a v é s d e l a c a r g a y — p u e d e n d a ñ a r l a s o l e r a e n p r e s e n c i a de u n b a ñ o m e t á l i c o p e q u e ñ o , - m e d ia n t e s o b r e c a l e n t a m i e n t o l o c a l . E l e m p le o d e u n a p a r t e d e v i r u t a s e s d e s e a b l e p a r a l o g r a r u n b u e n g r a d o d e r e l l e n o y f a c i l i t a r - a i m ism o t ie m p o e l a r r a n q u e d e l h o r n o .

En e l u s o d e c a n t i d a d e s g r a n d e s d e e s p o n j a d e h i e r r o , e s — c o n v e n i e n t e e x t e n d e r p r im e r a m e n te e l a r r a b i o y l a c h a t a r r a s ó b r e ­l a s o l e r a y a g r e g a r e n t o n c e s l a e s p o n ja d e h i e r r o .

L o s e s c o r i f i c a n t e s s e i n t r o d u c e n e n p a r t e c o n l a c a r g a me­t á l i c a , su c a n t i d a d s e o r i e n t a s e g ú n l a c a l i d a d d e l a c a r g a y d e l m éto d o d e a f i n a c i ó n . P a r a p r o t e g e r l a s o l e r a d e l a t a q u e d e l a c h a t a r r a muy o x i d a d a , e s c o n v e n i e n t e a g r e g a r a l h o r n o u n a p a r t e d e - l a c a l como c a l i z a , a n t p s d e c a r g a r , s e c a r g a ta m b ié n u n a p a r t e - d e l o s o x i d a n t e s ( m i n e r a l ó s i n t e r ) .

L o s p e r j u i c i o s a l r e f r a c t a r i o d e l h o r n o , m e d ia n t e s a c u d i d a s

f u e r t e s a l i n t r o d u c i r l a c h a t a r r a c o n l a s c e s t a s d e c a r g a , p u e d e n s e r e v i t a d a s m e d ia n t e e l e m p le o d e u n a p a r t e r e l a t i v a m e n t e a l t a - d e v i r u t a s .

FUSION.Una c o l o c a c i ó n a d e c u a d a á e l a c h a t a r r a n o p r e s e n t a a l i n i ­

c i o d e l a f u s i ó n ^ d i f i c u l t a d e s , g e n e r a lm e n t e s e p u e d e c o n e c t a r l a - r e g u l a c i ó n a u t o m á t i c a d e l o s e l e c t r o d o s p o c o s m in u to s d e s p u é s d e - i n i c i a r s e e l a r c o . S i n em b a rg o p u e d e n s u r g i r s ie m p r e d i f i c u l t a d e s en e l " e n c e n d id o " c u y a c a u s a s o n p o r l o g e n e r a l m a t e r i a l e s n o c o n d u c t o r e s o' u n a c o l o c a c i ó n d e m a s ia d o f l o j a d e l a c h a t a r r a , e s t a s - d i f i c u l t a d e s s e r e m e d ia n c o n l a a d i c i ó n d e p e d a z o s de e l e c t r o d o s o c o q u e , b a j o l o s e l e c t r o d o s ( e n e l c a s o d e c a r c a s d e r e f u s i ó n , - p u e d e n a l t e r a r l o s p e d a z o s d e e l e c t r o d o s e l t r a n s c u r s o d e l a a f i ­n a c i ó n , m e d ia n t e l a ^ c a r b u r a c l ó n n o p r e v i s t a .

En l a c o l o c a c i ó n c o m p a c ta d e l a c h a t a r r a , s e fo rm a a l r e d e d o r d e s e a d a e l e c t r o d o un p o z o d e m e t a l l í q u i d o y a l c o n t i n u a r l a f u — s i ó n , s e u n en l o s p o z o s en un b añ o m e t á l i c o , a l b a j a r l o s e l e c t r o d o s c o m p le t a m e n t e . En h o r n o s c o n s o l e r a g i r a t o r i a , l a f u s i ó n e s - más r á p i d a p e r t r a e r s e , a l s u b i r l o s e l e c t r o d o s y g i r a r l a s o l é — r a , u n a v e z fo r m a d o s l o s p r im e r o s p o z o s d e m e t a l , c h a t a r r a n u e v a ­m en te b a j o l o s e l e c t r o d o s .

S i l a m a rc h a de l o s e l e c t r o d o s y l a c o n d i c i ó n ^ e l é c t r i c a — n e l h o r n o , s o n b u e n a s , t r a n s c u r r e e l p r o c e s o d e f u s i ó n s i n d i f i — c u i t a d a s y n o s e tem o l a a p a r i c i ó n d e r e s t o s de c a r g a n o f u n d i d a -s o b r e l a s o l e r a . A n te s d e c a r g a r l a ú l t i m a c e s t a , s e tom a un a -----m u e s t r a d e a c e r o que r e c i b e e l n o m b re d e " p r u e b a p r e l i m i n a r " , q u e s i r v e p a r a c o n o c e r aproximadamente e l a n á l i s i s d e la c o l a d a y te ­n e r un a i d e a s o b r e l a fo rm a d e t r a b a j o p o r s e g u i r .

En e s t e p e r i o d o d e ^ f u s i ó n ( e n #e l t r a b a j o n o r m a l d e l o s h o r n o s ) , s e t r a b a j a co n l a m áxim a t e n s i ó n d i s p o n i b l e m ie n t r a s h a y a - c h a t a r r a q u e p r o t e j a a l a b ó v e d a y a l a s p a r e d e s d e l a r a d i a c i ó n - t o t a l d e l a r c o . S i q u e d a e l a r c o d e s c u b i e r t o , s e t e r m in a e n t o n c e s l a f u s i ó n c o n l a s 3 A p a r t e s d e l a t e n s i ó n m ax im a.

En c a s o d e q u e e l p r o c e s o d e a f i n a c i ó n , t e n g a p e r i o d o — o x i d a n t e , s e i n i c i a r a é s t e c o n l o s o x i d a n t e s i n t r o d u c i d o s y a c o n - l a c a r g a y a d e m á s co n p o s t e r i o r e s a d i c i o n e s d e m i n e r a l , s i n t e r , - c a s c a r i l l a d e l a m i n a c i ó n ú o t r o s o x i d a n t e s d i s p o n i b l e s .

I g u a l m e n t e , s e a d i c i o n a n p o s t e r i o r m e n t e l o s e s c o r i f i c a n t e s r e s t a n t e s . L a ^ a d i c i ó n d e o x i d a n t e s e n l a f u s i ó n , a c e l e r a e l p e r í o d o d e o x i d a c i ó n c o n s i d e r a b l e m e n t e y p r o d u c e d e s p u é s d e t e r m i n a d a - l a f u s i ó n u n b a ñ o y a en e b u l l i c i ó n . La f o r m a c ió n d e una e s c o r i a - r e a c t i v a r i c a e n / eO a t e m p e r a t u r a s r e l a t i v a m e n t e b a j a s , f a c i l i t a e l t r a b a j o m e t a l ú r g i c o e s p e c i a l m e n t e c u a n d o s e e s t á o b l i g a d o a — t r a b a j a r c o n c a r g a r i c a e n f ó s f o r o . La m ayo r p a r t e d e l f o s f o r o — s e o x i d a y a d u r a n t e l a f u s i ó n y s e p u e d e r e t i r a r d e l h o r n o m e d ia n t e d e s e s c o r i a d o . Lo m ismo v a l e p a r a e l m an g a n e so q u e s e e s c o r i f i ­c a a b a j a s t e m p e r a t u r a s .

E l p e l i g r o de una a d s o r c i ó n d e g a s e n e l p e r i o d o d e f u s i ó n , e s r e l a t i v a m e n t e p e q u e ñ a c o n e l e m p le o d e c a r g a s y m a t e r i a l e s d e a d i c i ó n s e c o s . S o la m e n te l a a d s o r c i ó n d e n i t r o g e n o , e s p e c i a l m e n ­t e e n l a f u s i ó n d e c h a t a r r a l i g a d a d e cro m o , p a r e c e s e r m ás g r a n d e q u e e n e l h o r n o S ie m e n s M a r t in a c a u s a d e l e f e c t o a c t i v a d o r - d e l a r c o e l é c t r i c o , o s e a s o b r e l o s ó x i d o s d e n i t r ó g e n o fo r m a d o s . E l n i t r o g e n o a d s o r b i d o a s i como e l h id r ó g e n o d e l ó x id o h i d r a t a d o

- 11+2 -

y d e l o s e s c a r i f i c a n t e s , p u e d e n s e r a m p lia m e n te e l i m i n a d o s d u r a n ­t e e l p e r í o d o d e o x i d a c i ó n , m e d ia n t e e l p r c c e s o d e e b u l l i c i ó n .

En c a r g a s d e r e f u s i ó n , d e b e l i m i t a r s e a un m ín im o l a a d s o r ­c i ó n d e h i d r o g e n o , m e d ia n t e l a e l e c c i ó n d e l a c h a t a r r a y e l s e c a ­do d e l o s e s c o r i f i c a n t e s , p o r no e x i s t i r p o s i b i l i d a d a lg u n a e n e l t r a n s c u r s o d e l a f u s i ó n , d e e l i m i n a r e l h id r ó g e n o d e l b añ o d e a c á r o .

La a l t a t e m p e r a t u r a d e l a r c o e l e c t r i c o , c o n d u c e en e l p e — r i o d o d e f u s i ó n a p é r d i d a s d e m e t a l n o t a b l e s , p a r a l a s c u a l e s e s - d e c i s i v o ad em á s d e l p u n to d e e b u l l i c i ó n d e l e le m e n t o c o r r e s p o n d i e n t e , ta m b ié n l a v o l a t i l i d a d d e l o s ó x i d o s , p o r q u e e l v a p o r fo r m a d o en e l a r c o , en c o n t a c t o c o n l a a t m ó s f e r a d e l h o r n o , s e o x i d a .

PERIODO OXIDASTE. #E s t e p e r í o d o p u e d e e f e c t u a r s e t a m b ié n p a r c i a l ó t o t a l m e n t e —

e n h o rn o S ie m e n s M a r t in ó e n c o n v e r t i d o r . S i s e r e a l i z a r e n h o r n o - e l é c t r i c o d e a r c o , s e d e b e c a l c u l a r e l c a r b o n o i n i c i a l ó d e e n t r a ­d a de t a l m an e ra q u e a l a l c a n z a r s e e l c o n t e n i d o d e c a r b o n o f i n a l — d e s e a d o , a n t e s d e l c a m b io d e e s c o r i a , s e h a y a n e l i m i n a d o p o r l o — m enos 0 .2 ^ 0 . E l c o n t e n i d o d e m a n g a n e so d e l a c a r g a , e s i m p o r t a n t e - p a r a e l t r a n s c u r s o d e l p e r i o d o o x i d a n t e y s i e l a n a l i s i s f i n a l p r e s c r i t o l o p e r m i t e , s e e l i g e e n l o p o s i b l e d e m a n e ra t a l q u e - — p e r m a n e z c a e n e l a c e r o a l f i n a l d e l p e r í o d o o x i d a n t e d e 0 . 2 -0 .3 $ M n s i e s q u e n o s e t r a b a j a p o r r a z o n e s d e c a l i d a d h a s t a l a a p a r i c i ó n - d e l a f r a g i l i d a d e n c a l i e n t e .

La m a g n itu d d e l o s p r o c e s o s d e o x i d a c i ó n e n e l p e r í o d o d e — f u s i ó n , d e p e n d e e s e n c i a l m e n t e de l a c a n t i d a d d e ó x i d o s c o n t e n i d o s - * n l a c a r g a y d e l a s a d i c i o n e s d e o x i d a n t s s .

En l a s c o l a d a s d e c o n s t i t u c i ó n , e l f i n d e l p e r í o d o d e o x i d a ­c i ó n e s a n t e t o d o , d i s m i n u i r a m p lia m e n te e l c o n t e n i d o d e f ó s f o r o — y e n c a s o d a d o ta m b ié n e l d e c a r b o n o a s í como e n l o s a c e r o s d e h e ­r r a m i e n t a s p o r r e g l a g e n e r a l t a m b ié n e l c o n t e n i d o d e m a n g a n e s o .

En e s t e p e r i o d o , d e b e o c u r r i r un a e b u l l i c i ó n i n t e n s a p o r q u e - p o r e s e m e d io , e s ta m b ié n f a c i l i t a d o un b u e n d e s c a s a d o y e l i m i n a — c i ó n d e l a s s u s p e n s i o n e s . L o s c o n t e n i d o s d e h i d r o g e n o , p u e d e n d i s ­m in u i r s e a c o n t e n i d o s f i n a l e s muy b a j o s m e d ia n t e e l p e r i o d o d e o x i d a c i ó n .

Un p r o c e s o d e e b u l l i c i ó n i n t e n s o e n e l p e r í o d o o x i d a n t e , e s - ta m b ié n v e n t a j o s o p a r a l a d u r a b i l i d a d d e l h o r n o , p o r q u e e l a t a q u e - de l a b ó v e d a e n e s p e c i a l , m e d ia n t e l a r e f l e x i ó n d e l c a l o r d e s d e — l a s u p e r f i c i e d e l a e s c o r i a e s d is m in u id o g r a n d e m e n te .

L a s t e n s i o n e s s e c u n d a r i a s e n e l p e r i o d o d e o x i d a c i ó n , s o n — e s e n c i a l m e n t e m ás b a j a s q u e e n l a f u s i ó n . La a p l i c a c i ó n de u n a b a ­j a t e n s i ó n , e s n e c e s a r i a a n t e to d o e n c o n s i d e r a c i ó n a l a d u r a b i l i ­d ad d e l r e f r a c t a r i o ; s e o r i e n t a s i n e m b a rg o e n l o p a r t i c u l a r s e g ú n l a s c o n d i c i o n e s d e t e m p e r a t u r a d e l b añ o d e s e a d a s . La t e m p e r a t u r a - d e l b añ o d e a c e r o , d e b e s e r a l f i n a l d e l p e r í o d o o x i d a n t e s u f i c i e n t e m e n te a l t a p a r a c o m p e n s a r l a s p é r d i d a s d e t e m p e r a t u r a m e d ia n t e - e l ca m b io d e e s c o r i a e n l a t r a n s i c i ó n a l p e r í o d o d e a f i n a c i ó n ó r e d u c c ió n y l a s p é r d i d a s d e t e m p e r a t u r a en l a a d i c i ó n d e e s c o r i f l — - c a n t e s .

T am b ién p o r r a z o n e s d e c a l i d a d , e s d e s e a b l e e l m a n t e n im ie n to d e u n a t e m p e r a t u r a a l t a e n d i c h o p e r i o d o , p u e s e l b a ñ o d e a c e r o , - t e r m in a d e h e r v i r c o n un c o n t e n i d o d e FeO b a j o a e l c o n t e n i d o d e - c a r b o n o d e s e a d o y l a e l i m i n a c i ó n de l a s im p u r e z a s no m e t á l i c a s y -

- 1^3-

- lM f -d e l o s p r o d u c t o s d a l a s r e a c c i o n e s q u í m i c a s e s f a c i l i t a d o ; u n p e ­r i o d o o x i d a n t e m a l c o n d u c id o , e s a m enudo l a c a u s a p r i n c i p a l d e u n p r o d u c t o d e c a l i d a d r e p r o c h a b l e .

S e d e b e c u i d a r l a c a n t i d a d d e o x i d a n t e s , e v i t a n d o e x c e s o s ------p o r q u e e s p e c i a l m e n t e a t e m p e r a t u r a s a l t a s , s e p u e d e l l e g a r a u n a - s o b r e - o x i d a c i ó n d e l a c e r o . E l g r a d o d e o x i d a c i o n d e p e n d e e n c a d a - c a s o d e l a c a l i d a d d e l a c e r o p o r p r o d u c i r y d e l m é to d o d e f u s i ó n - e l e g i d o .

N a t u r a lm e n t e s e c o n t r o l a d u r a n t e e s t e p e r i o d o e l c a m b io d e - c o m p o s ic ió n d e l b a ñ o d e a c e r o m e d ia n t e l a tom a d e p r u e b a s p a r a e l - a n a l l s i s r á p i d o d e c a r b o n o , m a n g a n e s o , a z u f r e ó f ó s f o r o ; l o s e l e — m e n to s d e a l e a c i ó n s i l o s h a y , s e d e t e r m in a n e n l a ú l t i m a p r u e b a —a n t e s d e l c a m b io d e e s c o r i a , e n e l c a s o d e e l e m e n t o s e s c o r i f i c a ------b l e s y e n l a p r im e r a p r u e b a e n e l c a s o d e e le m e n t o s n o o x i d a b l e s .

E s ^ n e c e s a r i o e n c i e r t a s c i r c u n s t a n c i a s , u n c a m b io d e e s c o r i a p a r c i a l o ^ t o t a l , p o r e je m p lo e s u s u a l s a c a r u n a p a r t e d e l a e s c o — r i a d e s p u e s d e l a f u s i ó n en e l c a s o d e s e r d e m a s ia d o g r a n d e , i g u a l m e n ta , s e c a m b ia p a r c i a l m e n t e c u a n d o e s v i s c o s a y l e n t a a r e a c c i o ­n a r . La c a u s a d e l a f o r m a c i ó n d e t a l e s e s c o r i a s , p u e d e n s e r im p u ­r e z a s e n ^ l a c a r g a co n o t a m b ié n p a r t e s d e r e f r a c t a r i o , e s p e c i a l m e n ­t e d e s p u é s d a r e p a r a c i o n e s g r a n d e s , a s í como t a m b ié n c o n t e n i d o s a l t o s d e ó x i d o s d e cro m o d e c h a t a r r a s r i c a s e n c ro m o .

Ha c a m b io d e e s c o r i a d i r e c t a m e n t e d e s p u é s d e l a f u s i ó n , — p u e d e s e r n e c e s a r i o p o r r a z o n e s m e t a l ú r g i c a s s i s e t r a t a d e e l i m i ­n a r d e l b a ñ o d e a c e r o c o n t e n i d o s e l e v a d o s d e P y Mn, e l i m i n a c i ó n - q u e o r d i n a r i a m e n t e s e r e a l i z a s o l a m e n t e c o n c a n t i d a d e s g r a n d e s d e - e s c o r i a a t e m p e r a t u r a s b a j a s .

P u e d e s e r n e c e s a r i o t a m b ié n e n d e t e r m i n a d a s c i r c u n s t a n c i a s , - un s e g a n d o c a m b io de e s c o r i a e n e l t r a n s c u r s o d e l p e r í o d o d e o x i ­d a c i ó n . E l c o n t e n i d o d e f ó s f o r o e n e l a c e r o t e r m in a d o a s u s u a lm a n - t e d e 0.015% o ' a u n m en o s.

En e l h o r n o , e l é c t r i c o , s e p u e d e a l c a n z a r un a b u e n a f l u i — d e z y p o r c o n s i g u i e n t e u n a b u e n a r e a c t i v i d a d c o n b a s i c i d a d e s m ás - e l e v a d a s q u e l a s d e l h o r n o S ie m e n s M a r t i n . La c a n t i d a d d e e s c o r i a - e s p o r l o g e n e r a l e l >+-(j% d e l p e s o d a l a c o l a d a .

Y a q u e l a e l e v a c i ó n d e l a t e m p e r a t u r a e s p o s i b l e t a m b ié n e n - un l a p s o d e t ie m p o c o r t o , m e d ia n t e u n a e l e v a c i ó n d e l a p o t e n c i a , - e l p e r í o d o d e o x i d a c i ó n p u e d e l i m i t a r s e p o r l o t a n t o a l a m a g n itu d m e t a l ú r g i c a n e c e s a r i a .

En g e n e r a l , p u e d e c o n t a r s e c o n q u e a s s u f i c i e n t e u n a d is m in u c i ó n d e c a r b o n o d e 0 . 2 - 0 . 3¡* c o n v e l o c i d a d d e d e s c a r b u r a c i ó n n o rm aT de a p r o x im a d a m e n te 0 .b -0 .2 % C / h ( c o n m i n e r a l ) . A dem ás d a o x i d a r c o n m i n e r a l , s e o x i d a ta m b ié n c o n o x í g e n o g a s e e s o , q u e s e i n s u f l a a l . - b a ñ o d e a c e r o m e d ia n t e u n t u b o ó l a n z a d e a c e r o . E s t e m é to d o h a c a - p o s i b l e l a o x i d a c i o n de b a ñ o s d e a c e r o s c o n e l e v a d o s c o t t e n i d o s do a l e a c i o n e s , e n p o c o t ie m p o , a c o n t e n i d o s de C b a j o s , m e n o r e s d e — 0.1% s i n p e r d i d a s e x c e s i v a s d a e l e m e n t o s d e a l e a c i ó n .

P o r e je m p lo e n l a a f i n a c i ó n c o n o x ig e n o d e un a c o l a d a d e 5 1 - t o n e l a d a s c o n 1 0 . 72 ^ C r y 0 . 1 6 - 0 . 08$ C , p u d o a l c a n z a r s e u n r e n d im ie n t o d e Cr d e 7 9 » 5%t l a v e l o c i d a d d e d e s c a r b u r a c i ó n a s c e n d i ó a p e s a rd e l a l t o c o n t e n i d o de cro m o a 0 .0 0 2 5 '^ C / m in u t o = 0 .1 ^ C / h o r a . E n ------m u ch as p l a n t a s , s e u s a a s t a fo r m a d e t r a b a j o p a r a a p r o v e c h a r FeC r- m as c a r b u r a d o , e l c u a l e s a d i c i o n a d o a l m ism o t ie m p o c o n l a c a r g a , p a r a l a p r o d u c c ió n de a c e r o s d e b a j o c o n t e n i d o d e c a r b o n o , a l C r y

C r - N i. La a p l i c a c i ó n d e o x í g e n o g a s e o s o , c o n s t i t u y e a d em á s un me­d i o cóm odo p a r a e l e v a r l a t e m p e r a t u r a d e l b a ñ o d e a c e r o 'r§ p id a m e n t e . I n c r e m e n t o s de t e m p e r a t u r a d e 1 0 0 ° C , p u e d e n l o g r a r s e e n p o c o s m in u to s m e d ia n t e e l i n s u f l a d o d e 02 , l a e l e v a c i ó n r á p i d a d a l a — t e m p e r a t u r a , p u e d e a p r o v e c h a r s e ta m b ié n p a r a a c e l e r a r l a f u s i ó n , - i n s u f l a n d o o x íg e n o d e s p u é s d e f u s i ó n p a r c i a l e n l a p a r t e l í q u i d a , p u d ie n d o r e d u c i r e l co n su m o d a c o r r i e n t e ta m b ié n p o r e s e m e d i o , — au n q u e e n p e q u e ñ a m a g n itu d .

A l f i n a l i z a r e l p e r í o d o d e o x i d a c i ó n , s e r e t i r a l a e s c o r i a - c o m p le t a m e n t e ; d e s p u é s d e d e j a r f l u i r l a e s c o r i a , s e s a c a l a c a n ­t i d a d r e s t a n t e t e n i e n d o l o s e j e c t r o d o s l e v a n t a d o s . M e d ia n te l a — i n t e r r u p c i ó n d e l a a l i m e n t a c i ó n d e c a l o r y l a n e c e s a r i a a p e r t u r a - d e l a p u e r t a d e t r a b a j o , s e e f e c t ú a un a c a í d a d e t e m p e r a t u r a d e le - c o l a d a , q u e d e b e t o m a r s e e n c u e n t a en l a c o n d u c c ió n d e l a te m p e — r a t u r a e n e l p e r í o d o o x i d a n t e .

La e x t r a c c i ó n d e l r e s t o d e l a e s c o r i a , l a p a r t e m ás f l u i d a , s e f a c i l i t a m e d ia n t e a d i c i ó n de c a l o' d o l o m i t a q u e l a h a c e n v i s c o s a ; t a m b ié n l a m a g n e s i t a e s a d e c u a d a a c a u s a d e su a l t o c o n t e n i d o d e MgO. E s a m enudo u s u a l m o v e r h a c i a l a p u e r t a d e t r a b a j o l o s — r e s t o s d e e s c o r i a m e d ia n t e l a e b u l l i c i ó n p r o v o c a d a p o r l a in m e r —s i ó n d e un a b a r r a d e a c e r o f r í a p o r e l a g u j e r o d e c o l a d a ó l a -----p u e r t a a u x i l i a r . Una e l i m i n a c i ó n c o m p le t a d e t o d o s l o s r e s t o s d e ­e s c o r i a s e c e b e a s p i r a r , c u a n d o u n a r e d u c c i ó n d e e le m e n t o s i n d e —

s e a b l e s como e l f ó s f o r o p o r e j e m p l o . ^ e b e i m p e d i r s e a t o d o t r a n ­c e . D esp u é s d e l d e s e s c o r i a d o s e e f e c t ú a l a a d i c i ó n d e l a e s c o r i a - de a f i n a c i ó n o ' r e d u c c i ó n . En c a r g a s d e r e f u s i ó n o p a r a l a r e c u p e ­r a c i ó n d e e le m e n t o s d e a l e a c i ó n , s e c o n v i e r t e l a e s c o r i a d e o x i d a c i ó n e n e s c o r i a d e r e d u c c i ó n o" a f i n a c i ó n .

PERIODO DE AFINACION Y REDUCCION.En l a s c o l a d a s d e c o n s t i t u t i ó n , d e s p u é s d e e x t r a e r s e l a e s ­

c o r i a o x i d a n t e , s e i n i c i a e s t e p e r í o d o c o n un a p r e - d e s o x i d a c i ó n - <jue s e p u e d e ^ v e r i f i c a r c o n c a r b o n o , S p i e g e l e i s e n , Fe-M n F e - S i» M n - o F e - S i ; s e g ú n l a c o m p o s ic ió n d e l a c o l a d a , p u e d e e m p l e a r s e un o ó v a r i o s d e l o s d e s o x i d a n t e s m e n c io n a d o s .

E l c a r b o n o s e a ñ a d e s o b r e e l b añ o d e s n u d o com o c i s c o d e c o ­q u e ó h a r i n a d e g r a f i t o . La c a n t i d a d m áxim a p e r m i s i b l e d e c a r b o n o s e o r i e n t a s e g ó n e l a n á l i s i s f i n a l d e l a c e r o .

E k i^ a c e r o s d e c o n t e n i d o d e c a r b o n o b a j o , s e e f e c t ú a l a p r e d e s o x l d a c i ó n c o n F e -M n .F e -S i-M n ó ta m b ié n c o n s i l i c i o s o l o . En a l ­g u n o s c a s o s , e s a c e p t a b l e e l e m p le o e x c l u s i v o d e F e - S i como d e s o ­x i d a n t e c u a n d o l o s p r o d u c t o s d e r e a c c i ó n o r i g i n a d o s , p u e d e n s e r - e l i m i n a d o s t o d a v í a e n s u m a y o r í a .

f Una p r e d e s o x i d a c i ó n c o n s i l i c i o h a s t a l a c o m p le t a d e s o x i d a c i ó n d e l b a ñ o , e s s o l o r e a l i z a b l e s i n p e r j u i c i o p a r a l a p u r e z a - d e l a c e r o , cu a n d o e l a c e r o e s d e p u r a d o d e l a s s u s p e n s i o n e s d e s í ­l i c e o r i g i n a d a s , m e d ia n t e u n in m e d i a t o m éto d o d e r e a c c i ó n c o n e s ­c o r i a .

Cuando e l c o n t e n i d o d e m a n g a n e so e n l a c o m p o s ic ió n f i n a l — d e u n a c a l i d a d d e a c e r o e s m ayor q u e e l á e l b a ñ o d e a c e r o , e n t o n ­c e s e l d e s o x i d a n t e p r e f e r i d o c o n c o n t e n i d o d e c a r b o n o b a j o e s e l - F e - S i - M n , c o n m ás a l t o c o n t e n i d o d e c a r b o n o , e l Fe-M n ó S p i e g e l e i s e n . L a s a l e a c i o n e s d e Mn y S i-M n , t i e n e n l a v e n t a j a d e p o d e r f o r m ar c o n e l FeO d i s u e l t o e n e l b a ñ o d e a c e r o , p r o d u c t o s d e r e a c c i ó n

- 1h5 -

d e f á c i l f u s i b i l i d a d , q u e s e s e p a r a n r á p id a m e n t e d a l b a ñ o d e a c e ­r o . En e l m éto d o d e " r e f u s i ó n d e c a r g a s " a ú n c o n l a i n c l u s i ó n d e u n c o r t o p e r í o d o d e o x i d a c i ó n , n o e s n e c e s a r i o e f e c t u a r p o r r e g l a g e n e r a l u n a p r e d e s o x i d a c i ó n . S i e l a n á l i s i s f i n a l l o e x i g e , p u e — d e n a d i c i o n a r s e t a m b ié n e n e s t e p r o c e s o , l o s p o r t a d o r e s d e Mn a l - p r i n c i p i o d e l p e r í o d o d e a f i n a c i ó n l o m ism o q u e e l c a r b o n o e n c a ­s o d e s e r n e c e s a r i a u n a r e c a r b u r a c i ó n .

I n m e d ia ta m e n te d e s p u é s ó d u r a n t e l a p r e - d e s o x i d a c i ó n , s e cq, m ie n z a c o n l a a d i c i ó n d e l a e s c o r i a d e a f i n a c i ó n . E s t a s s o n e s c o r i a s d e c a l ó c a l - s í l i c e c o n a d i c i o n e s d e f l u i d i f i c a n t e s ( C a F p ) , - l a s c u a l e s d e s p u é s d e l a f l u i d i f i c a c i ó n , m e d ia n t e l a a d i d i ó n Sa - r e d u c t o r e s como C, F e - S i , C a S i-, y A l , s e m a n t ie n e l i b r e d e ó x i ­d o s d e l o s m e t a l e s p e s a d o s .

S e g ú n su c o n t e n i d o d e c a r b o n o , s e d i s t i n g u e n " e s c o r i a b l a n ­c a " y " e s c o r i a d e c a r b u r o " , l a p r o p o r c i ó n d e l a s c a n t i d a d e s d e — e s c o r i f i c a n t e s ¡y r e d u c t o r e s , e s a p r o x im a d a m e n te l a s i g u i e n t e s

E s c o r i a M a n c a CaO: CaF2 : C = 1 2 : 2 : 1 E s c o r i a d e c a r b u r o C aO :C aF2 t C = 6 : l : 2

P u d ié n d o s e s u s t i t u i r e n l o s d o s c a s o s l a f l u o r i t a p o r a r e n a de — s í l i c e , s o l a m e n t e cu a n d o n o s e p r e t e n d a u n a d e s u l f u r a c i ó n i n t e n s a , p u e s l a s í l i c e d is m in u y e l a p a r t e l i b r e d e c a l e n l a e s c o r i a .

La p o r c i ó n d e c a r b o n o e n l a s e s c o r i a s d e c a r b u r o , p u e d e o s ­c i l a r p a r a u n a r e l a c i ó n m e d ia de C aO :C aF2= 6 : 1 , e n t r e 1 y 3 l l a ­m án d o se r e s p e c t i v a m e n t e e s c o r i a d e c a r b u r o d é b i l ó f u e r t e .

P a r a l a f o r m a c ió n d e l a e s c o r i a , s e a ñ a d e l a n e z c l a p r e p a r a - d a ^ d e c a l c a l c i n a d a y f l u o r i t a 6 a r e n a y d e s p u é s d e l a f l u i d i f i c a ­c i ó n e l c a r b o n o y l o s o t r o s r e d u c t o r e s , s e e s p a r c e n s o b r e e l l o s . - S e d e b e e v i t a r u n a m e z c la p r e v i a d e l c a r b o n o , p o r q u e p u e d e t e n e r - l u g a r d e l o c o n t r a r i o , u n a ^ c a b u r a c i ó n d e l b a ñ o i n c o n t r o l a b l e . S i - s e t e r m in a l a f l u i d i f i c a c i ó n d e s p u é s d e 1 0 -2 0 m in u t o s , s e d is m in u ­y e e n t o n c e s l a t e n s i ó n .

l a a l i m e n t a c i ó n d e e n e r g í a , s e o r i e n t a en lo p a r t i c u l a r s e ­g ú n l a dem an da d e c a l o r de l a c o l a d a p a r a l a d i s o l u c i ó n d e l a s a d i c l o n e s d e a l e a c i o n e s y p a r a a l c a n z a r l a t e m p e r a t u r a d e v a c i a d o p r e v i s t a . * “

E l e s t a d o d e l a e s c o r i a , s e c o n t r o l a c o n t in u a m e n te m e d i a n t e - to m a d e m u e s t r a s d e e s c o r i a ; l a s e s c o r i a s r e d u c t o r a s b l a n c a s , d e b e n m o s t r a r u n a c o n s i s t e n c i a g r a n u l o s a y d i s g r e g a r s e f á c i l m e n t e a l e n ­f r i a r s e . e n u n p o lv o b l a n c o ; l a s e s c o r i a s d e c a r b u r b , s e d i s g r e g a n m ás l e n t a m e n t e j- p r o d u c e n s e g ú n su c o n t e n i d o d e C s u s p e n d i d o : u n - p o l v o g r i s c l a r o h a s t a g r i s o b s c u r o , c o n e n t r e g a s i m u l t á n e a ae a c e t i l e n o d e b id o a l e f e c t o d e l a hum edad d e l a i r e s o b r e e l c a r b u r o d e c a l c i o .

L a s e s c o r i a s d e a f i n a c i ó n f u e r t e m e n t e c a r b u r a d a s , l l e g a n a 8 s e r h a c i a a l f i n a l d e l p r o c e s o , l i g e r a m e n t e v i s c o s a s y s e d e sc o m ­p o n e n a l e n f r i a r s e a l a i r e , d e s p u é s d e un t ie m p o m ás l a r g o . S i a l - v a c i a r l a c o l a d a no s e r e t i e n e n t a l e s e s c o r i a s , , e x i s t e e n t o n c e s a -

d em ás d e l p e l i g r o d e u n a ^ c a r b u r a c i ó n i n c o n t r o l a b l e , t a m b ié n l a — p o s i b i l i d a d d e l a f o r m a c i ó n d e un a e m u ls ió n c o n e l a c e r o l í q u i d o ; - u n a e m u ls ió n s e m e j a n t e , n o s e d e s - m e z c l a e n e l t ie m p o d i s p o n i b l e — h a s t a e l c o l a d o e n c o n t r a s t e c o n l a s m e z c l a s d e a c e r o y e s c o r i a — b l a n c a ó l i g e r a m e n t e c a r b u r a d a , a s í q u e u n a p a r t e c o n s i d e r a b l e d e - l a c o l a d a p u e d e p e r d e r s e .

La c o n s i s t e n c i a c o r r e c t a d e l a e s c o r i a , s e c o n s e r v a m e d ia n t e

- l*+6 -

a d i c i ó n d e c a l c a l c i n a d a ó f l u o r i t a . E l c a r b o n o a d i c i o n a d o d e s p u é s d e l a f o r m a c i ó n d e l a e s c o r i a , e s u s a d o e n e l t r a n s c u r s o d e l p e r í o do d e a f i n a c i ó n p a r a l a r e d u c c i ó n d e l FeO e l c u a l s e g ú n e l e q u i l i ­b r i o d e r e p a r t i c i ó n , s e d i f u n d o d e s d e e l b a ñ o d e a c e r o & l a e s c o — r i a a s í como p a r a r e d u c i r l o s ó x i d o s d e l o s m e t a l e s p e s a d o s ^ r e s t a f i t e s ; o c u r r e ig u a l m e n t e u n a p é r d i d a d e t e r m i n a d a , p o r o x i d a c i o n e n - l a s u p e r f i c i e d e l a e s c o r i a » D ebe m a n t e n e r s e p o r c o n s i g u i e n t e l a - c o m p o s ic ió n c o r r e c t a m e d ia n t e a d i c i ó n p o s t e r i o r d e c i s c o d e c o q u e , h a r i n a d e g r a f i t o , C a S Í 2 , F e - S i ó A l .

E l c a r b u r o d e c a l c i o fo r m a d o e n e l a r c o e l é c t r i c o e n p r e ­s e n c i a d e s u f i c i e n t e s c a n t i d a d e s d e c a r b o n o , r e p r e s e n t a u n r e d u c ­t o r m ás e n é r g i c o q u e e l c a r b o n o e l e m e n t a l » E l c o n t e n i d o d e c a r b u r o d e c a l c i o d e l a s e s c o r i a s d e c a r b u r o , p u e d e i m p o r t a r s e g ú n e l c o n ­t e n i d o d e c a r b o n o , h a s t a e l 5 $ d e l p e s o d e l a ^ e s c o r i a »

P a r a f a c i l i t a r l a e s t i m a c i ó n d e l a a c c i ó n r e d u c t o r a d e l a — e s c o r i a , s e o b s e r v a q u e , c o n c o n t e n i d o s d e C t o t a l e s d e a p r o x im a d a m en te c o r r e s p o n d i e n t e a 1 . 3 CaC2 e n l a e s c o r i a , p u e d e s e r —e s t a b l e t o d a v í a a p r o x im a d a m e n te 1% d e^F eO y MnO e n l a m ism a . E l — c a r b o n o s u s p e n d id o e n l a e s c o r i a , a c t ú a c a r b u r a n d o l i g e r a m e n t e e l - b a ñ o . En p r o m e d io , s e d e b e c o n s i d e r a r a n a c a r b u r a c i ó n d e 0 .0 2 j6 C /h o r a . La a c c i ó n r e d u c t o r a d e l c a r b o n o o ' d e l c a r b u r o , s e a y u d a m e d ia n t e l a a d i c i ó n d e F e - S i , C a S Í2i ó A l . E s t o e s n e c e s a r i o p r i n c i p a l m e g t e e n l a f u s i ó n d e a c e r o s d e c a j o c o n t e n i d o d e c a r b o n o , c u a n d o s e - d e b e t r a b a j a r c o n e s c o r i a b l a n c a p a r a i m p e d i r c u a l q u i e r a b s o r c i ó n - d e c a r b o n o . T a l e s r e d u c t o r e s , s e ^ d e b e n a d i c i o n a r a l a e s c o r i a d e - modo t a l d e i m p e d i r u n a d i s o l u c i ó n e n e l b a ñ o d e a c e r o q u e c o n d u c l r í a a l a f o r m a c i ó n d e p r o d u c t o s d e r e a c c i ó n d i f í c i l m e n t e s e p a r a — - b l e s , como s u s p e n s i o n e s d e S lO p '? A120o .

L a a d i c i ó n d e F e - S i , a c t ú a m e d ia n t e l a f o r m a c i ó n d e s í l i c e - como f l u i d i f i c a n t e ; s u e f e c t o p u e d e c o m p e n s a r s e m e d ia n t e l a a d i ­c i ó n p o s t e r i o r d e c a l c a l c i n a d a .

L a a p a r i c i ó n d e c a r b u r o d e c a l c i o e n l a s e s c o r i a s d e c a r bu r o , e s u n i n d i c a d o r d e u n a e s c o r i a c o n s i d e r a b l e m e n t e l i b r e d e ó x i ­d o s d e l o s m e t a l e s p e s a d o s . L a s e s c o r i a s b l a n c a s , m u e s tr a n un c o n ­t e n i d o m ás e l e v a d o d e ó x i d o s m e t á l i c o s , m e d i a n t e c o l o r e e c o r r e s p o n d i e n t e s ; l a s c a n t i d a d e s d e ó x i d o s r e c o n o c i b l e s p o r e l c o l o r » s o n - v a r i a b l e s , l a e s c o r i a p u e d e s e r t o d a v í a b l a n c a c o n l%FeO y Í^ M n O ,- m i e n t r a s q u e l^ C ^ O s d e e s c o r i a no d e s i n t e g r a d a , d a ' y a un c o l o r - v e r d e .

T o d a s l a s r e a c c i o n e s e n t r e l a f a s e e s c o r i a y l a f a s e m e------t a l , t r a n s c u r r e n r e l a t i v a m e n t e l e n t a s . E l i n t e r c a m b i o m o l e c u l a r ~ s e a f e c t ú a s o b r e l a s u p e r f i c i e l í m i t e d e f a s e b a ñ o m e t á l i c o - e s c o — r i a . L a s c a n t i d a d e s r e a c c i o n a n t e s e n l a u n id a d d e t ie m p o s o n d e t e r m in a d a s m e d ia n t e l a v e l o c i d a d d e d i f u s i ó n d e l a s m o l é c u l a s e n a m b as f a s e s j u n a a c e l e r a c i ó n d e l a i g u a l a c i ó n d e c o n c e n t r a c i ó n , p u e d e — r e a l i z a r s e s o l a m e n t e m e d ia n t e a g i t a c i ó n .

A dem ás d e l a r e d u c c i ó n d e l o s ó x i d o s , s e e f e c t ú a e n a l p e r í o do d e a f i n a c i ó n u n a d e s u l f u r a c i ó n d e l b a ñ o d e a c e r o . E l CaS o r i g i ­n a d o e n l a r e a c c i ó n e n t r e l a c a l y l o s s u l f u r o s , e s d i s u e l t o p o r - l a e s c o r i a . La c o n c e n t r a c i ó n d e s a t u r a c i ó n d e e s c o r i a s p o b r e s e n - s i l i c e , e s s e g ú n l a s i n v e s t i g a c i o n e s d e a p r o x im a d a m e n te b~5% C aS— c o r r e s p o n d i e n t e a c e r c a d e 2%S q u e , q o n l a s u s u a l e s c a n t i d a d e s d e ­e s c o r i a fo r m a d a c o n e s c o r i f i c a n t e s l i b r e s d e a z u f r e , p u e d e e l i m i —

- I«f8 -n a r s e a p r o x im a d a m e n te O . l^ S d e l b a ñ o d e a c e r o . P r á c t i c a m e n t e , s e - r e q u i e r e u n t ie m p o muy l a r g o p a r a e l i m i n a r g r a n d e s c a n t i d a d e s d e - a z u f r e , p o r l o c u a l c o n c o n t e n i d o s d e a z u f r e a l t o s , s e p r e f i e r e —

f o r m a r u n a s e g u n d a e s c o r i a .E l t ie m p o d i s p o n i b l e n o r m a lm e n te e n e l p e r i o d o d e r e d u c c i ó n ,

p o s i b i l i t a l a d i s m in u c i ó n d e l c o n t e n i d o d e a z u f r e e n e l b a ñ o d e - a c e r o , d e 0 . 0 3 - 0 . 0 5 # e n p r o m e d io .

E l c o n t e n i d o d e g a s e s e n l a s c o l a d a s d e c o n s t i t u c i ó n a l - f i n a l d e l p e r í o d o o x i d a n t e , e s r e l a t i v a m e n t e p e q u e ñ o .y s e p u e d e n - a l c a n z a r c o n t e n i d o s d e h i d r ó g e n o d e m ás ó m en o s 2 cn P / 1 0 0 g a c e ­r o . n i t r ó g e n o p o r l o g e n e r a l m en o s d e 0 . 00*+$, c o n t a l d e q u e n o - e x i s t a n e le m e n t o s qu e l i g u e n e l n i t r ó g e n o . En e l p e r í o d o de a f i — n a c i ó n p o r f a l t a r un p r o c e s o d e d e s g a s a d o , n o s e e s p e r a n d is m in u ­c i o n e s n o t a b l e s d e l ^ c o n t e n i d o de l o s g a s e s . En l a s c o n d i c i o n e s — p r á c t i c a s , o c u r r e m ás q u e n a d a , d e o r d i n a r i o , u n in c r e m e n t o m ás ó m en o s i n t e n s o d e l c o n t e n i d o d e g a s ; d e c i s i v o p a r a e s t e in c r e m e n t o e s e l c o n t e n i d o d e g a s d e l o s f u n d e n t e s , m l m t r a s q u e l a a t m ó s f e ­r a m ism a q u e a p e n a s t i e n e c o n t a c t o c o n e l a c e r o , e s d e im p o r t a n ­c i a s e c u n d a r i a .

E s p e c i a l m e n t e l a c a l c a l c i n a d a e m p le a d a p a r a l a p r e p a r a c i ó n d e l a e s c o r i a , c o n d u c e a l b a ñ o d e a c e r o r e g u l a r m e n t e g r a n d e s c a n ­t i d a d e s d e h id r ó g e n o q u e p u e d e n r e d u c i r s e a u n a m e d id a t o l e r a b l e , m e d ia n t e e l e m p le o d e c a l c a l c i n a d a f r e s c a o c a l s e c a d a . C a r a c t e ­r í s t i c o p a r a l a m a g n itu d d e l h i d r ó g e n o i n t r o d u c i d o c o n l a c a l -----c a l c i n a d a , e s t a m b ié n l a c o m p o s ic io n d e l a a t m ó s f e r a d e l h o r n o .

Con e l e m p le o d e c a l i z a e n l u g a r d e c a l c a l c i n a d a , n o o c u r r e n in g u n a e l e v a c i ó n n o t a b l e d e l c o n t e n i d o d e ' fL ,.

P a r a a c e r o s q u e d e b e n t e n e r c o n t e n i d o s D a jo s d e H2 , s e h a - e s t a b l e c i d o u n p r o c e d i m i e n t o e n e l c u a l s e u s a c a l i z a p a r a l a p r e p a r a c i ó n d e l a e s c o r i a d e a f i n a c i ó n . S e a d i c i o n a p r im e r a m e n te u n a - p a r t e d e l a c a n t i d a d t o t a l d e e s c o r i a p r e v i s t a e n fo r m a d e c a l i z a y d e s p u e s d e l a f l u i d i f i c a c i ó n , s e a d i c i o n a s o l a m e n t e e l r e s t o de l a c a l com o c a l c a l c i n a d a . E l c o n t e n i d o d e n i t r ó g e n o d e l b añ o d e ­s c e r o e n e l p e r í o d o d e a f i n a c i ó n , m u e s t r a e n c a m b io p o r l o g e n e r - r a l s o l o u n in c r e m e n t o m ás p e q u e ñ o , a ú n c u a n d o e l c o n t e n i d o d e n i t r o g e n o d e l a e s c o r i a s e i n c r e m e n t e p r o b a b le m e n t e f u e r t e m e n t e p o r e l e f e c t o a c t i v a d o r d e l a r c o .

A dem ás d e l a s e s c o r i a s d e r e d u c c i ó n y a f i n a c i ó n c i t a d a s , s e e m p le a n e n e l h o r n o b á s i c o t a m b ié n , e s c o r i a s d e ch a m o ta y d e c u a r z o - m a g n e s i t a : c o r r e s p o n d i e n d o a s u c o m p o s ic ió n q u ím ic a d i f e r e n t e - e s f u e r t e m e n t e r e d u c i d a l a m a g n itu d d e l a s r e a c c i o n e s m e t a l ú r g i — c a s . Su c o m p o n e n te m e t a l ú r g i c o m ás e f e c t i v o , e s l a s í l i c e , p o s e e n a l i g u a l q u e l a s e s c o r i a s u s u a l e s d e r e d u c c i ó n y a f i n a c i ó n , u n a - c a p a c i d a d d e a b s o r c i ó n a l t a p a r a FeO y MnO. Una d e s u l f u r a c i ó n n o - s e r e a l i z a ; m e d ia n t e a d i c i ó n d e r e d u c t o r e s como F e - S i y A l , s e —

p u e d e r e a l i z a r u n a r e d u c c i á n d e s i l i c i o ; t i e n e n l a v e n t a j a a d e m á s , d e e x c l u i r e n e l p e r í o d o d e a f i n a c i ó n , a m p lia m e n te e l p e l i g r o d e u n a a d s o r c l o n d e H2 p o r n o c o n t e n e r l o s c o m p o n e n te s d e l a e s c o r i a e s p e c i a l m e n t e p r e s e c a d o s , c a n t i d a d e s n o t a b l e s d e a g u a .

^En c a r g a s d e r e f u s i ó n , e n l a t r a n s i c i ó n d e l p e r í o d o d e - - o x i d a c i o n a l p e r i o d o d e a f i n a c i ó n ^ n o s e r e a l i z a n in g ú n c a m b io •—d e f e s c o r i a ; l a e s c o r i a d e o x i d a c i o n s e h a c e p a s a r m e d ia n t e a d i -----c i o n d e ^ r e d u c t o r e s o e n c a s o d a d o e s c o r i f i c a n t e s , e n e s c o r i a d e - a f i n a c i ó n , s o l a m e n t e c o n c a n t i d a d e s d e e s c o r i a muy g r a n d e s y d e -

c o m p o s ic ió n muy d e s f a v o r a b l e , s e d e s e s c o r i a p a r c i a l m e n t e y s e com ­p le m e n t a m e d ia n t e n u e v a s a d i c i o n e s . C a n t id a d e s g r a n d e s d e e s c o r i a - d i f i c u l t a n e l t r a b a j o d e r e d u c c i ó n y r e q u i e r e n g r a n d e s c a n t i d a d e s - d e r e d u c t o r e s , r e t i e n e n t a m b ié n c o n r e d u c c i ó n i n t e n s a t o d a v í a c a n ­t i d a d e s r e l a t i v a m e n t e g r a n d e s d e e le m e n t o s d e a l e a c i ó n , s e c o n s e r ­v a p o r c o n s i g u i e n t e l a c a n t i d a d d e a d i c i o n e s d e s d e e l p r i n c i p i o p -p e q u e ñ a , c u a n d o n o s e p r e v e e u n c a m b io d e e s c o r i a .

En e l p e r í o d o d e a f i n a c i ó n , o c u r r e n t a m b ié n p é r d i d a s p o r - e v a p o r a c i ó n , p r e d o m in a n d o p r e f e r e n t e m e n t e l a p a r t e d e a l c a l i n o t é — r r e o s c u y a s p é r d i d a s s o n r e l a t i v a m e n t e a l t a s y p u e d e n a s c e n d e r h a s t a 2% y m ás d e l o s e s c o r i f i c a n t e s a g r e g a d o s ; e v a p o r a n a d e m á s , s e - ~ gtín l a c o m p o s ic ió n d e l a e s c o r i a , t a m b ié n t o d a v í a ó x i d o s d e i o s — m e t a l e s d e a l e a c i ó n a s í como p e q u e ñ a s c a n t i d a d e s d e a z u f r e .

ADICION DE LOS ELEMENTOS DE ALEACION.E l i n s t a n t e d e l a a d i c i ó n 3 e l a s a l e a c i o n e s , s e o r i e n t a a n t e

t o d o , s e g ú n e l c o m p o r ta m ie n to m e t a l ú r g i c o d e l o s e l e m e n t o s d e a l e a J l ó n e n l o p a r t i c u l a r . E le m e n to s d e a l e a c i ó n c o n a f i n i d a d p o r e l - o x íg e n o m ás p e q u e ñ a q u e l a d e l h i e r r o , p u e d e n a d i c i o n a r s e y a c o n - l a c a r g a , m i e n t r a s q u e , a l e a c i o n e s co n a f i n i d a d p o r a l o x í g e n o ma­y o r q u e r í a d e l h i e r r o , s e a d i c i o n a n a p e n a s d e s p u e s d e l p e r i o d o f i e - o x i d a c i ó n ; e l i n s t a n t e d e l a a d i c i ó n e n e l p e r i o d o d e a f i n a c i ó n ó - r e d u c c i ó n , d e p e n d e d e l e s t a d o d e o x i d a c i ó n d e lb a ñ o d e a c e r o , d e l - p u n to d e f u s i ó n d e l a s a l e a c i o n e s y d e l a c a n t i d a d d e l a s m is m a s , - p o r i n t r o d u c i r .

En e l m é to d o d e r e f u s i ó n , s e a g r e g a s i n e m b a rg o y a u n a p a r t e d e l o s e le m e n t o s d e a l e a c i ó n c o n x a c a r g a ; e n c a r g a s d e r e f u s i ó n - c o n d u c id a s c o n u n a c o r t a o x i d a c i ó n , p a s a p o r c o n s i g u i e n t e u n a p a r ­

t e d e l a s a l e a c i o n e s a l a e s c o r i a , p a r t e q ú e s e p u e d e r e c u p e r a r me­d i a n t e r e d u c c i ó n p o s t e r i o r . La a d i c i ó n d e l r e s t o d e l a s a l e a c i o n e s , s e e f e c t ú a s e g ú n l o s m ism o s p u n t o s d e v i s t a d e l a s c o l a d a s d e c o n s t i t u c i ó n . “

L a s a d i c i o n e s s ó l i d a s d e a l e a c i o n e s , s e e f e c t ú a n en l a o l l a - s o l o e n c a s o s e x c e p c i o n a l e s , a m en o s qu e s e t r a t e d e e l e m a n t c s c o n

muy a l t a a f i n i d a d p o r e l o x íg e n o como C a ,Z r y T i c o n l o s c u a l e s - u n a a d i c i ó n e n e l h o r n o , p u e d e c o n d u c i r a p é r d i d a s e x c e s i v a m e n t e - a l t a s . t

P a r a e l c á l c u l o d e l a a d i c i ó n ^ d e a l e a c i o n e s p a r a e l a n a l i s i s f i n a l p r e s c r i t o , e s n e c e s a r i o a d em á s d e l p e s o d e l a c a r g a y e l p e s o f i n a l d e l a c o l a d a , e l c o n o c im ie n t o d e l a s p é r d i d a s p o r e s p e ­r a r s e . A c o n t i n u a c i ó n , s e i n d i c a b r e v e m e n t e l a fo r m a d e v e r i f i c a r ­l a s a d i c i o n e s d e d i f e r e n t e s e le m e n t o s d e a l e a c i ó n .

CARBONO.La c a r b u r a c i ó n d e l a s c o l a d a s d e c o n s t i t u c i ó n , s s e f e c t ú a -

p o r r e g l a g e n e r a l m e d ia n t e a d i c i ó n d e c a r b o n o a l b a ñ o d e s n u d o , ——d e s p u é s d e s a c a r l a e s c o r i a o x i d a n t e ; e n a c e r o s a l t o c a r b o n o , --------c o n s t i t u y e a d em á s un m a g n í f i c o p r e d e s o x i d a n t e p o r f o r m a r s e s o l o - p r o d u c t o s d e r e a c c i ó n g a s e o s o s » E l c o n t e n i d o d e c a r b o n o d e s p u é s d e l a c a r b u r a c i ó n , d e b e e s t a r a p r o x im a d a m e n te 0.1% a b a j o d e l v a l o r — p r e s c r i t o , h a b ie n d o c o n s i d e r a d o y a e l c a r b o n o i n t r o d u c i d o c o n l a s - a l e a c i o n e s } l o q u e g a r a n t i z a l a a m p li t u d n e c e s a r i a e n e l p e r í o d o - d e a f i n a c i ó n , e s p e c i a l m e n t e e n t o n c e s c u a n d o s e t r a b a j a c o n e s c o r i a d e c a r b u r o .

- l>+9 -

S e p u e d e s u p o n e r q u e a p r o x im a d a m e n te e l 1 0 - 1 ? $ d e l c o n t e n !do d e c a r b o n o d e s c o q u e o c a r b ó n d e e l e c t r o d o s a d i c i o n a d o , s e — rp i e r d e ( v a r í a s e g ú n l a s c o n d i c i o n e s d e t r a b a j o ) . La d i s o l u c i ó n de p e q u e ñ a s c a n t i d a d e s , s e e f e c t ú a ^ r á p i d a m e n t e , m i e n t r a s q u e , a d i c i o n e s m a y o r e s r e q u i e r e n t ie m p o s m ás l a r g o s p a r a l a c o m p le t a d i s o l u ­c i ó n , a d i c i o n á n d o s e p o r l o t a n t o a p r o p ó s i t o e n c a n t i d a d e s p a r c i a

l e s a l b a ñ o .En c o l a d a s d u l c e s , d e b e r e a l i z a r s e l a a d i c i ó n d e c a r b u r a n —

t e s s ie m p r e e n p a r t i d a s p e q u e ñ a s , p a r a i m p e d i r <jue e l b a ñ o r e b o s e p o r e l d e s a r r o l l o i n t e n s o de g a s e s q u e s e e f e c t ú a .

En l a s c o l a d a s a e r e f u s i ó n s i n c a m b io d e e s c o r i a , s e a j u s t ae l c o n t e n i d o d e c a r b o n o y a e n l a c a r g a , a ^ l a m e d id a d e s e a d a » En -c a s o d e q u e e l c o n t e n i d o u e c a r b o n o d e s p u e s d e l a f u s i ó n m ás e l - c a r b o n o r d e l a s a l e a c i o n e s y e l c a r b o n o a b s o r b i d o d e l a e s c o r i a d e a f i n a c i ó n , s e a m enor a l c o n t e n i d o p r e s c r i t o , s e c a r b u r a c o n p e d a ­z o s g r a n d e s d e e l e c t r o d o s ( d e s p e r d i c i o ) ó c o n K a r b u r i t a . E l t i e m ­po d e p e r m a n e n c ia d e l o s ^ p e d a z o s d e e l e c t r o d o e n e l h o r n o , s e -----o r i e n t a s e ^ ú n v a l o r e s p r á c t i c o s d e l a v e l o c i d a d d e d i s o l u c i ó n ( y s e g ú n l a c a r b u r a c i ó n p o r r e a l i z a r ) ; e f e c t u a d a l a c a r b u r a c i ó n , s e - s a c a e l r e s t o d e l o s c a r b u r a n t e s d e l h o r n o .

La v e l o c i d a d d e d i f u s i ó n p a r a u n a t e m p e r a t u r a d a d a , s e — p u e d e d e t e r m i n a r e x p e r i m e n t a l m e n t e , d e m a n e ra t a l q u e l a c a r b u r a ­c i ó n p u e d e c o n t r o l a r s e c o n r e l o j .

La a d i c i ó n d e p e d a z o s p e q u e ñ o s d e e l e c t r o d o s r o t o s ó K a r b u ­r i t a . e s in a d e c u a d a p o r q u e p u e d e n s e r r e t e n i d a s p o r l a e s c o r i a — c a n t i d a d e s i n c o n t r o l a b l e s ¿ q u e s e o x i d a n ó p r o d u c e n p o s t e r i o r m e n ­t e u n a c a r b u r a c i ó n d e l b a ñ o d e a c e r o . E s t a a d i c i ó n , p u e d e e f e c ­t u a r s e t a m b ié n a c o l a d a s q u e , d e s p u é s d e l a c a r b u r a c i ó n e n b a ñ o - d e s n u d o , m u e s t r a n un c o n t e n i d o d e c a r b o n o d e m a s ia d o b a j o , com o ~~ ta m b ié n a c o l a d a s d e c o n s t i t u c i ó n q u e t i e n e n d e s p u é s d e í a f u s i ó n un c o n t e n i d o d e c a r b o n o d e m a s ia d o b a j o p a r a c o n d u c i r un p e r í o d o —o x i d a n t e s u f i c i e n t e . La c a r b u r a c i ó n d e l a c o l a d a p o r I n m e r s ió n d el o s e l e c t r o d o s ( s i n c o r r i e n t e ) , e s a n t i e c o n ó m i c a .

N í q u e l , C o b a lt o y c o b r eE l N i, Co y Cu, p o s e e n un a a f i n i d a d p o r e l o x í g e n o , m ás p e ­

q u e ñ a q u e l a d e l h i e r r o , d e modo t a l q u e , a ú n e n l o s m é to d o s d e -f u s i ó n c o n p e r í o d o o x i d a n t e , p e r m a n e c e n p r á c t i c a m e n t e i n a l t e r a b l e s en e l b a ñ o d e a c e r o ; s e e f e c t ú a p o r c o n s i g u i e n t e s u a d i c i ó n d e o r ­d i n a r i o c o n l a c a r g a , l o q u e t i e n e l a v e n t a j a c o n c o n t e n i d o s e l e — v a d o s d e e s t o s e l e m e n t o s , d e a c o r t a r e l t ie m p o d e f u s i ó n t o t a l y - a d e m á s d e q u e l o s g a s e s e i n c l u s i o n e s n o m e t a l i c a s r e t e n i d a s e n — e l l o s , s e e l i m i n a n a m p lia m e n te .

En l a a d i c i ó n d e N i y Co m e t á l i c o c o n l a c a r g a , d e b e n p r o t e ­g e r s e e s t o s e le m e n t o s e n l o p o s i b l e d e l e f e c t o d i r e c t o d e l a r c o , — p a r a e v i t a r p é r d i d a s más e l e v a d a s p o r e v a p o r a c i ó n ; p o r e s t a r a z ó n , s e p u e d e a g r e g a r ^ ta m b ié n u n a p a r t e d e e l l o s a p e n a s d u r a n t e e l p r o ­c e s o d e e b u l l i c i ó n ó d i r e c t a m e n t e a n t e s d e l a f o r m a c ió n d e l a e s ­c o r i a d e a f i n a c i ó n .

Con c o n t e n i d o s d e a l e a c i ó n b a j o s , s e p a r m a n e c e c o n l a a d i c ­c i ó n c a l c u l a d a a b a j o d e l l í m i t e i n f e r i o r d e l a n á l i s i s y s e a d i c i o ­

n a e l r e s t o d e l a s a l e a c i o n e s ^ h a c i a e l f i n a l d e l a f u s i ó n , d e s -----p u e s d e e f e c t u a r u n a n á l i s i s r á p i d o , e l c u a l e s c o n v e n i e n t e e n l a - m a y o r ía d e l o s c a s o s como m ed io d e c o n t r o l .

- 1 5 1 - M o lib d e n o .

En c a s o d e e n c o n t r a r s e e l Mo y a e n l a c a r g a , n o s e e f e c t ú a n - p r á c t i c a m e n t e p é r d i d a s p u e s l o s ó x i d o s d e Mo q u e s e fo r m a n , s o n - r e d u c i d o s p o r e l F e l í q u i d o .

S i s e e m p le a e l Mo e n fo r m a d e CaOMoOj, s e e f e c t ú a l a a d i — c i ó n p r á c t i c a m e n t e , a l f o r m a r l a e s c o r i a d e a f i n a c i ó n , u t i l i z a n d o e l c o n t e n i d o d e c a í d e l m o l i b d a t o como c o m p o n e n te d e í a e s c o r i a . Una a d i c i ó n p o s t e r i o r d e CaMoOi^., n o e s c o n v e n i e n t e p o r q u e e l F eO - o r i g i n a d o e n l a r e d u c c i ó n , a l a r g a e l t ie m p o d e d e s o x i d a c i ó n d e l - p e r i o d o d e a f i n a c i ó n . En e l e m p le o d e m o l i b d a t o , s e e f e c t ú a l a —a d i c i ó n p o r c o n v e n i e n c i a d e s p u e s d e l a f u s i ó n .

La a d i c i ó n d e F e-M o ó d e Mo m e t á l i c o , e s p e r m i s i b l e I n m e d ia l t a m e n t e d e s p u é s d e f o r m a r l a e s c o r i a d e a f i n a c i ó n . C a n t id a d e s ma­y o r e s , s e a d i c i o n a n s i n e m b a r g o , e n e l m om ento e n q u e e l b a ñ o d e ­a c e r o p o s e a e l c o n t e n i d o d e c a l o r n e c e s a r i o p a r a l a d i s o l u c i ó n . E n l a c a r g a m ism a , n o s e e m p le a m o l i b d a t o d e c a l c i o ó Fe-M o p u e s l a s p é r d i d a s p o r e v a p o r a c i ó n p u e d e n s e r c o n s i d e r a b l e s a v e c e s .

M a n g a n e so .E l m a n g a n e so c u e n t a y a e n t r e l o s e le m e n t o s c o n u n a r e l a t i v a ­

m en te a l t a a f i n i d a d p o r e l o x í g e n o , p o r e s o l a s c a n t i d a d e s c o n t e ­n i d a s e n l a c a r g a , e s t á n e x p u e s t a s a un a e s c o r i f i c a c i ó n p a r c i a l - d e p e n d i e n t e d e l a m a g n itu d d e l g r a d o d e o x i d a c i ó n .

En l a s c a r g a s d e r e f u s i ó n , s e p u e d e i n t r o d u c i r y a c o n l a —c a r g a l a c a n t i d a d t o t a l d e m a n g a n e so r e q u e r i d a . S e d e b e t o m a r e nc u e n t a q u e ,^ c o n c o n c e n t r a c i o n e s de Mn m as e l e v a d a s , p o r l a a c c i ó n d e l a r c o e l é c t r i c o , p u e d e n s o b r e v e n i r f u e r t e s p é r d i d a s p o r e v a p o ­r a c i ó n .

La a d i c i ó n d e m a n g a n e so como e le m e n t o d e a l e a c i ó n e n e l — t r a n s c u r s o d e l a a f i n a c i ó n , s e e l i g e e n c o n s i d e r a c i ó n a l a s p r o p i e d a d e s f a v o r a b l e s d e s u s p r o d u c t o s d e r e a c c i ó n c o n e l o x í g e n o d e l - b añ o m e t á l i c o , d e m a n e ra t a l q u e , c a n t i d a d e s de a l e a c i ó n d e u n o s - d é c im o s p o r c i e n t o s e a d i c i o n a n e n l a p r e d e s o x i d a c i ó n ó b i e n e n - l a d e s o x i d a c i ó n f i n a l .

C a n t id a d e s m a y o r e s , d e b e n a d i c i o n a r s e p r e c a l a n t a d a s , a l — i g u a l q u e l o s e l e m e n t o s d e a l e a c i ó n r e s t a n t e s , d u r a n t e e l p e r i o ­

do d e a f i n a c i ó n .T u n g s te n o , c r o m o , v a n a d i o , t a n t a l i o y n i o b i o .

La a d i c i ó n d e e s t o s e le m e n t o s d e a l e a c i ó n s e e f e c t ú a e n c o ­l a d a s d e c o n s t i t u c i ó n t como e n c a r g a s d e r e f u s i ó n , e n e l p e r i o d o -

d e a f i n a c i ó n ó r e d u c c i ó n , c o m e n z á n d o la l o más p r o n t o p o s i b l e d e s ­p u é s d a ^ l a f o r m a c i ó n d e u n a e s c o r i a c o r r e c t a d e d e s o x i d a c i ó n ó — r e d u c c i ó n , c u a n d o n o s o n d e t e m e r s e r e a c c i o n e s c o n l o s co m p o n en — t e s d e l a e s c o r i a . S o l o e n c a r g a s d e r e f u s i ó n , e s u s u a l e l * e m p le o d e c h a t a r r a s q u e c o n t i e n e n W, Cr ó V (Y e n l a p r o d u c c ió n d e a c e r o i n o x i d a b l e , en e l c a s o d e l Cr e n c o l a d a s d e c o n s t i t u c i ó n ) .

F e r r o t u n g s t e n o y t u n g s t e n o m e t á l i c o , p u e d a n a d i c i o n a r s e a — c a u s a d e s u r e l a t i v a m e n t e p e q u e ñ a a f i n i d a d p o r e l o x i g e n o , a n t e s - qu e e l cro m o y e l v a n a d i o . La te m p r a n a a d i c i ó n d e l W a l a c e r o , — e s ta m b ié n n e c e s a r i a a c a u s a d e l a m ás d i f í c i l s o l u b i l i d a d d e l — m ism o , p o r l o c u a l , c a n t i d a d e s g r a n d e s , d e b e n p r e c a l e n t a r s e b i e n - y a d i c i o n a r s e e n p e q u e ñ a s p a r t i d a s a l b a ñ o d e a c e r o , p r o c u r a n d o - u n a b u e n a a g i t a c i ó n d e l ú l t i m o , p a r a f a c i l i t a r l a d i s o l u c i ó n .

En c a r g a s d e r e f u s i ó n , s e c a r g a un a p a r t e d e l t u n g s t e n o n e ­c e s a r i o e n fo r m a d e c h a t a r r a a l e a d a s i n t e m e r u n a p é r d i d a n o t a —

- 152 -b l e p o r e s c o r i f i c a c i ó n , t r a b a j a n d o a s í , o c u r r e n p o r c i e r t o d e t e r ­m in a d a s p é r d i d a s p o r e v a p o r a c i ó n .

E l a l e a r c o n c ro m o , dem an d a c i e r t a s m e d id a s d e p r e c a u c i ó n , - e s p e c i a l m e n t e e n l a p r o d u c c ió n d e a c e r o s c o n a l t o g r a d o d e p u r e z a p o r q u e s e fo r m a n e n ^ l a r e a c c i ó n c o n e l c o n t e n i d o d e o x íg e n o r e s i ­d u a l d e l a c o l a d a , ó x i d o s d e cro m o d i f í c i l m e n t e e l i m l n a b l e s . L a -e l e c c i ó n d e l m om ento o p o r tu n o d a l a a d i c i ó n d e c r o m o jd e p e n d e --------e s e n c i a l m e n t e d e d o s c o s a s : D e l e s t a d o d e d e s o x i d a c i ó n d e l b a ñ o y d e l g r a d o d e p u r e z a d e l a a l e a c i ó n .

En c o n s i d e r a c i ó n a l a f o r m a c i ó n d e s u s p e n s i o n e s d e ó x i d o s , e s v e n t a j o s a l a a d i c i ó n a l f i n a l d e l p e r í o d o d e r e d u c c i ó n , e s d e ­c i r , e n un b a ñ o i n t e n s a m e n t e d e s o x i d a d o . M em a s s e d e b e d a r a l a s im p u r e z a s i n t r o d u c i d a s c o n e l m e t a l d e a l e a c i ó n , l a o p o r t u n i d a d -

de s e p a r a r s e ( d e c a n t a r s e ) h a s t a e l c o l a d o d e l a c e r o .E n t r e m ás p u r a s e a l a a l e a c i ó n , m ás s e c o n s i d e r a e l p r i m e r -

r e q u i s i t o , c o n t a l d e q u e n o s e #d e b a e f e c t u a r l a a d i c i ó n d e c a n t i d a d e s g r a n d e s , e n un i n s t a n t e m ás t e m p r a n o , e n c o n s i d e r a c i ó n a l a t e m p e r a t u r a d e l b añ o d e s a c e r o . En e s t e c a s o , e s u s u a l e n l a p r á c ­t i c a , r e a l i z a r l a a d i c i ó n d e F e - C r t a n o p o r tu n a m e n t e , q u e l o s p r o d u c t o s d e r e a c c i ó n o r i g i n a d o s y l a s im p u r e z a s c o n t e n i d a s e n e l - - F e - C r s e e l i m i n e n t o d a v í a e n e l p e r i o d o d e a f i n a c i ó n .

La a d i c i ó n d e F e -V F e -T a y F e -N b , s e e f e c t ú a d e i g u a l m an e­r a q u e e l F e - C r , d u r a n t e e l p e r í o d o d e a f i n a c i ó n , s e d e b e t e n e r - e n c u e n t a s i n e m b a rg o e n e l e m p le o d e l F e -N b s u d i f í c i l s o l u b i l i ­d a d .

S i l i c i o , a l u m i n i o , t i t a n i o y z i r c o n i o .S e a d i c i o n a n s ie m p r e a l f i n a l d e l p e r í o d o d e r e d u c c i ó n ó —

a l v a c i a r . Su a d i c i ó n s e e f e c t ú a d e o r d i n a r i o e n com ún c o n l a d e ­s o x i d a c i ó n f i n a l .

S e d e b e e v i t a r un a p e r m a n e n c ia m ás p r o l o n g a d a d e a c e r o s a l - a l u m i n l o e n e l h o r n o , p u e s d e l o c o n t r a r i o , p u e d e n r e d u c i r s e c a n ­t i d a d e s m a y o r e s d e s i l i c i o , d e e s c o r i a s q u e c o n t i e n e n s í l i c e . -----G ra n d e s a d i c i o n e s de A l , s e e f e c t ú a n e n l a o l l a c o n a l u m i n i o p r e -

f u n d i d o .C a n t i d a d e s e l e v a d a s d e t i t a n i o y z i r c o n i o , s e e f e c t ú a n e n -

e l b añ o d e a c e r o b i e n p r e d e s o x i d a d o , c a n t i d a d e s m ás p e q u e ñ a s d e - a d i c i o n e s , p a r a c o n t e n i d o s m ás b a . 'o s , s e a d i c i o n a n a p e n a s e n l a - o l l a a l v a c i a r .

En e l f e r r o t i t a n i o , s e d e b e o b s e r v a r q u e , c o n t e m p e r a t u r a s - d e p r e c a l e n t a m i e n t o d e m a s ia d o a l t a s , p u e d e e f e c t u a r s e un a a g lo m e ­r a c i ó n d e l o s p e d a z o s d e a l e a c i ó n , m e d ia n t e l a c u a l , l a d i s o l u -----c i o n s e d i f i c u l t a y l a s p é r d i d a s p u e d e n e l e v a r s e e n fo r m a d e s p r o - p o r c i o n a l .

N it r ó g e n o .E l a l e a r c o n n i t r ó g e n o , s u p o n e l a e x i s t e n c i a d e e l e m e n t o s -

d e a l e a c i ó n e n e l b añ o d e a c e r o q u e e l e v e n l a c a p a c i d a d d e d i s o —l u c i ó n d e l h i e r r o p o r e l n i t r ó g e n o m e d ia n t e l a f o r m a c ió n d e n i -----t r u r o s s o l u b l e s , p o r l o t a n t o p r e f e r e n t e m e n t e Cr,M n y Mo. P r á c t i ­c a m e n te e n c u e n t r a a p l i c a c i ó n s o l a m e n t e e l F e -C r o Fe-M n q u e c o n — t i e n e n n i t r ó g e n o . P e r d i d a s n o t a b l e s d e n i t r ó g e n o , no t i e n e n l u g a r e n e l t r a n s c u r s o d e l p e r í o d o d e a f i n a c i ó n .

- 1 5 3 -DESOXIDACION.

E s l a a d i c i ó n d e e l e m e n t o s q u e p o s e e n u n a a f i n i d a d p o r e l - o x í g e n o , p a r t i c u l a r m e n t e a l t a . S e t r a t a a q u í d e un a d e s o x i d a c i ó n - p o r p r e c i p i t a c i ó n q u e t i e n e e l o b j e t o d e e l im i n a r l a s c a n t i d a d e s - r e s t a n t e s d e ó x i d o s ( d e l o s m e t a l e s p e s a d o s ) e s p e c i a l m e n t e d e FeO .

La d e s o x i d a c i ó n s e i n i c i a c o n l a p r e d e s o x i d a c i ó n a l c o m ie n z o d e l a a f i n a c i ó n y s e c o n t i n ú a m e d ia n t e , 1 a e x t r a c c i ó n p o r d i s o ­l u c i ó n d e l FeO p o r l a e s c o r i a ( d e s o x i d a c i ó n p o r d i f u s i ó n ) .

Como d e s o x i d a n t e s , s e e m p le a n p r e d o m in a n te m e n te M h ,S i y A l - p e r o t a m b ié n T i y Z r . A dem ás s e e m p le a n l a s c o m b in a c io n e s d e a l e ac i o n e s m ás v a r i a d a s a s í com o p a r a f i n e s e s p e c i a l e s d e d e s o x i d a ------c i ó n t a m b ié n Mg y a l e a c i o n e s C a - S i . E s t a s u l t i m a s s e a d i c i o n a n — a p e n a s e n l a o l l a .

S o l o c o n a d i c i o n e s d e M n -S i c o r r e s p o n d i e n t e s a u n a c o n ­c e n t r a c i ó n m áxim a d e 0 . 3 # [S i] , s e p u e d e n e s p e r a r p r o d u c t o s d e -

r e a c c i ó n l í q u i d o s , f á c i l m e n t e e í i m i n a b l e s d e l b a ñ o d e a c e r o .En d a s o d e a g r e g a r s e d e t e r m in a d o s d e s o x i d a n t e s , a n t e t o d o -

a l u m i n i o , d e m a s ia d o te m p r a n o a l b a ñ o d e a c e r o , s e d e b e c o n t a r e n ­t o n c e s c o n l a p r e s e n c i a d e s u s p e n s i o n e s s ó l i d a s d i f í c i l m e n t e s e — p a r a b l e s . ,

L o s e f e c t o s d e u n a d e s o x i d a c i ó n p o r p r e c i p i t a c i ó n s e p u e d e n s o l o a p r e c i a r c u a n d o s e h a fo r m a d o a n t e s d e l a a d i c i ó n de l o s —

d e s o x i d a n t e s , u n a i d e a c l a r a s o b r e e l e s t a d o r e a l d e l b a ñ o , me------d i a n t e l a to m a d e p r u e b a s a p r o p i a d a s . f

E l o r d e n u s u a l d e l a a d i c i ó n , s e i n i c i a c o n l a a d i c i ó n d e — Fe-M n ó F e - S i- M n d e s p u é s d e l o c u a l , s e a d i c i o n a n l o s o t r o s d e s o - x i d a n t e s j e n o r d e n d e s u c r e c i e n t e a f i n i d a d p g r e l o x i g e n o . La i n t r o d u c c i o n d e l a d e s o x i d a c i ó n p o r p r e c i p i t a c i ó n m e d ia n t e u n a a d i ­c i ó n d e Mn, t i e n e e l o b j e t o , a n t e t o d o , d e c o n d u c i r l a m a y o r ía d é ­l o s p r o d u c t o s d e r e a c c i ó n s ó l i d o s , d e l o s d e s o x i d a n t e s r e s t a n t e s , e n m e z c l a s c o n e l MnO f á c i l m e n t e f u s i b l e s p a r a f a c i l i t a r d e e s t e - modo s u s e p a r a c i ó n d e l b a ñ o d e a c e r o » E s p e c i a l m e n t e e f i c a z e s e l - u s o d e F e - S i - M n . En c a g o d e s e r s u f i c i e n t e m e n t e a l t o e l c o n t e n i d o d e Mn, s e p u e d e i n i c i a r e n t o n c e s l a d e s o x i d a c i ó n c o n l a a d i c i ó n » d e F e - S i . l a c a n t i d a d d e a d i c i o n e s , d e p e n d e t a m b ié n n a t u r a l m e n t e - d e l a c o m p o s ic ió n f i n a l d e l a c o l a d a .

La a d i c i ó n d e s i l i c i o , s e e f e c t ú a g e n e r a lm e n t e e n e l h o r ­n o . E l F e - S i s e d i s u e l v e y d i s t r i b u y e r á p id a m e n t e e n e l b añ o d e - a c e r o , e n c a s o d e f l o t a r , s e h u n d e c o n l a a y u d a d e b a r r a s d e a c e ­r o . A lu m in io y a l e a c i o n e s c o n t e n i e n d o a l u m i n i o a s i com o a l e a c i o ­n e s d e t i t a n i o , s e a d i c i o n a n e n e l h o m o ó e n l a o l l a . En l a a d i ­c i ó n e n e l h o r n o , a c a u s a d e s u p e a u e ñ o p e s o e s p e c í f i c o , d e b e n — h u n d i r s e e n e l b añ o d e a c e r o y m a n t e n e r s e d e n t r o h a s t a l a d i s o l u ­c i ó n , E l a lu m in io e n l i n g o t e s , s e i n t r o d u c e a l b a ñ o s u j e t o a u n a - b a r r a d e a c e r o .

Un p r e c a l e n t a m i e n t o d e l o s d e s o x i d a n t e s , n o e s n e c e s a r i o - p u e s e l c a l o r d e s o l u c i ó n y l a s c a n t i d a d e s r e l a t i v a m e n t e p e q u e ñ a s , im p id e n u n a c a í d a d e t e m p e r a t u r a .

E l e m p le o d e a l e a c i o n e s c o m b in a d a s , a n t e t o d o d e M n - S i - A l , -t i e n e n e l m ism o f i n q u e l a d e M n -S i.

M e d ia n te l a e l e c c i ó n d e u n a a d e c u a d a r e l a c i ó n d e c a n t i d a d e s ,d e b e l o g r a r s e l a f o r m a c i ó n d e p r o d u c t o s d e r e a c c i ó n f á c i l m e n t e —e í i m i n a b l e s ; c o n e l t i t a n i o , e l p e l i g r o d e un a c o n t a m i n a c i ó n d e l ­a c e r o e s m ás p e q u e ñ o , p o r q u e e l o x i d o d e t i t a n i o , s e s e p a r a r á p i -

d a m e n te d e a c u e r d o a l a p r á c t i c a .La a d i c i ó n d e l o s o t r o s d e s o x i d a n t e s C a y Z r , s e l l e v a a c a ­

t o d e o r d i n a r i o e n l a o l l a e n f o r m a d e a l e a c i o n e s q u e c o n t i e n e n — m a y o re s c a n t i d a d e s d e s i l i c i o . L o s p r o d u c t o s d e r e a c c i ó n o r i g i n a — d o s , s e s e p a r a n f á c i l m e n t e , lo g r á n d o s e c o n su e m p le o u n e f e c t o - - - p u r i f i c a d o r e n e l b a ñ o d e a c e r o q u e s e m u e s t r a c o n u n a d i s m i n u c i ó n d e l n ú m e ro d e i n c l u s i o n e s d e l o s a c e r o s a s i t r a t a d o s . E l C a co m o - C a S ig , s e a g r e g a t a m b ié n e n e l p e r i o d o d e a f i n a c i ó n p a r a f o r m a r — l a e s c o r i a r e d u c t o r a .

E l m a g n e s io s e e m p le a p r á c t i c a m e n t e s o l o p a r a l a d e s o x i d a -------c i ó n d e a c e r o s d i a l t o N i , s e a d i c i o n a e n e l h o r n o com o Mg m e t á l i ­c o e n p e q u e ñ a s p a r t i d a s ó e n f o r m a d e u n a a l e a c i ó n N i - M g .

L a s c a n t i d a d e s d e d e s o x i d a n t e s n e c e s a r i a s p a r a o b t e n e r u n — b a ñ o d e a c e r ó c o m p le t a m e n t e c a lm a d o , s o n m uy d i f e r e n t e s ; e s t o s e - c o n s e g u i r í a p o r e je m p lo e n e l c a s o d e l m a n g a n e s o a p e n a s c o n , c o n t e - n i d o s d e m ás d e l 10% , m i e n t r a s q u e b a s t a r í a u n a c o n c e n t r a c i ó n d e - s i l i c i o d e 0. 2- 0 . 3 # e n e l b a ñ o d e a c e r o p a r a e l m ism o f i n .

P a r a e l c o m p le t o c a lm a d o c o n a l u m i n i o , s i n s i l i c i o , e s n e — c e s a r l a u n a a d i c i ó n d e A l d e a p r o x im a d a m e n te 0 . 1 3 # ; n o s e r e a l i z a - d e o r d i n a r i o l a d e s o x i d a c i ó n s o l o c o n A l , c u y a a d i c i ó n t i e n e ú n l — c a m e n te e l o b j e t o e n l a m a y o r ía d e l o s c a s o s , d e s e g u i r d i s m i n u — y e n d o e l c o n t e n i d o d e o x íg e n o r e s i d u a l q u e p e r m a n e c e t o d a v í a d e s — p u é s d e l a a d i c i ó n d e S i a l b a ñ o d e a c e r o . L a s c a n t i d a d e s a d i c i o — n a d a s , s o n p o r l o t a n t o m e n o r e s d e 0 . 10# .

E n l a e l e c c i ó n d e l o s d e s o x i d a n t e s , s e d e b e c o n s i d e r a r t a m —b l é n s u i n f l u e n c i a e n e l p r o c e s o d e v a c i a d o y d e s o l i d i f i c a c i ó n . - L o s p r o d u c t o s d e r e a c c i ó n o r i g i n a d o s , c o n d u c e n co m o y a s e m e n c io n ó a u n c a m b io d e l a v i s c o s i d a d d e l a c e r o l í q u i d o y p o r o t r o l a d o a - u n c a m b io d e l c o n t e n id o d e e m b r io n e s c r i s t a l i n o s d e l a c o l a d a .

L a a d i c i ó n d e A l , T i y Z r , p r o d u c e a d e m á s d e l a e l i m i n a -------c i ó n d e l o x í g e n o , t a m b ié n u n a d e s n i t r o g e n a c i ó n d e l b a ñ o d e a c e r o . - L o s p r o d u c t o s o r i g i n a d o s e n l a d e s n i t r o g e n a c i ó n , p a r e c e n t e n e r im ­p o r t a n c i a e s p e c i a l com o f o r m a d o r e s d e e m b r io n e s c r i s t a l i n o s . L a — u n i ó n d e l n i t r ó g e n o , s e r e a l i z a a p e n a s d e s p u é s d e u n a d e s o x i d a c i ó n i n t e n s a j p u e s l a a f i n i d a d d e e s t o s e le m e n t o s p o r e l n i t r ó g e n o , e s - m u c h o m as p e q u e ñ a q u e p o r e l o x í g e n o . E m p le á n d o s e c a n t i d a d e s m a y o ­r e s p a r a l a c o m p le t a d e s n i t r o g e n a c i ó n . p o r e je m p lo e n l a p r o d u c c ió n d e a c e r o s r e s i s t e n t e s a l e n v e j e c i m i e n t o . E l T i y e l Z r , p r o d u c e n - t a m b ié n u n a d e s u l f u r a c i ó n m e d ia n t e l a f o r m a c i ó n d e s u l f u r o s e s t a ­b l e s .

D e s p u é s d e l a a d i c i ó n d e d e s o x i d a n t e s , s e c o n t r o l a s u e f e c t o e n u n a , p r u e b a d a c u c h a r a . S i s e h a a l c a n z a d o y a u n a c o m p le t a d e s o ­x i d a c i ó n d e l a c e r o e n e l h o r n o , s o l i d i f i c a e l a c e r o v a c i a d o e n u n a l i n g o t e r i t a d e p r u e b a , c o m p le t a m e n t e t r a n q u i l o , e n c a s o c o n t r a r i o - o c u r r e t o d a v í a d e s a r r o l l o d e g a s e s , n e c e s i t á n d o s e d e s o x i d a r t o d a — v í a e n e l h o r n o o 'e n l a o l l a p a r a c o n s e g u i r l i n g o t e s c o m p le t a m e n t e c a lm a d o s y l i b r e s d e s o p l a d u r a s .

S i r e s u l t a n s i n e m b a rg o t a m b ié n c o n a d i c i o n e s p o s t e r i o r e s - d e d e s o x i d a n t e s t o d a v í a , d e s p r e n d i m i e n t o s d e g a s e s , a l f i n a l d e l — p e r í o d o d e s o l i d i f i c a c i ó n , q u e n o p u e d e n s u p r i m i r s e e s p e c i a l m e n t e - e n a c e r o s a l t o N i , e n t o n c e s c o n t i e n e e l a c e r o c a n t i d a d e s e l e v a d a s - d e h i d r o g e n o .

- 1 5 5 -

COLADOD e s p u é s ,d e l a d e s o x i d a c i ó n e n e l h o r n o y c o n t r o l d e l e s t a d o

d e d e s o x i d a c i ó n p o r m e d io d e l a p r u e b a f i n a l , s e e n c u e n t r a l a c o ­l a d a l i s t a p a r a v a c i a r s e a l a o l l a , d e b ie n d o m o s t r a r n a t u r a l m e n t e l a t e m p e r a t u r a d e c o la d o d e s e a d a ( l a t e m p e r a t u r a d e c o l a d o , v a r í a s e g ú n e l t i p o d e a c e r o , n ú m e ro d e l i n g o t e s p o r c o l a r , f o r m a d e — c o l a r , a t e . )

U n a e l e v a c i ó n c o n s i d e r a b l e d e t e m p e r a t u r a d e s p u é s d e l a d e ­s o x i d a c i ó n f i n a l , n o e s r e c o m e n d a b le , p o r q u e c o n u n a p e r m a n e n c i a - m ás l a r g a d e l a c e r o e n e l h o r n o , p u e d e n e f e c t u a r s e t r a n s f o r m a c i o ­n e s i n d e s e a b l e s , ü n a v e z s a t i s f e c h o s t o d o s l o s r e q u i s i t o s r e s p e c ­t o de l a c o m p o s i c ió n y t e m p e r a t u r a d e l b a ñ o de a c e r o , s e c o n t r o l a e l e s t a d o d e l a e s c o r i a .

E s c o r i a s m u y f l u i d a s , s e p u e d e n e s p e s a r a n t e s d e v a c i a r p a r a - f a c i l i t a r s u , d e t e n c i ó n . E s t a d e t e n c i ó n t i e n e p o r o b j e t o i m p e d i r - l a c a r b u r a c i ó n c o n e s c o r i a s f u e r t e m e n t e c a r b u r a d a s o u n a e m u ls ió n d i f í c i l m e n t e d e s m e z c l a b l e . C o n e s c o r i a s b l a n c a s , n o e x i s t e e s t a — p e l i g r o .

A d i c i o n e s e n l a o l l a , s e a r r o j a n e n f o r m a d e p e d a z o s p e q u e ­ñ o s a l c h o r r o d e a c e r o , a l e s t a r l l e n a a p r o x im a d a m e n t e l a c u a r t a - p a r t e d e l a o l l a . l a a g i t a c i ó n i n t e n s a d e l a c e r o e n l a o l l a , p r o ­v e e u n a b u e n a d i s t r i b u c i ó n y p a r e c e i n f l u e n c i a r f a v o r a b l e m e n t e l a a g l o m e r a c i ó n d e l o s p r o d u c t o s d e r e a c c i ó n y p o r c o n s i g u i e n t e su - s e p a r a c i ó n .

T ie m p o d e e s p e r a d e l a c e r o e n l a o l l a a n t e s d e c o l a r . - E n — c o n c o r d a n c ia l a p r á c t i c a c o n l a s c o n s i d e r a c i o n e s t e ó r i c a s , b a s t a n 10 m in u t o s p a r a l a s e p a r a c i ó n d e l a s s u s p e n s io n e s m ás g r a n d e s , — m i e n t r a s q u e , u n a d i s m i n u c i ó n , e f i c a z d e l a s i n c l u s i o n e s e x t r e m a d a m e n te f i a a s , n o s e a l c a n z a p r á c t i c a m e n t e a ú n c o n t ie m p o s d e e s p e ­r a m as l a r g o s .

A c o n t i g u a c i ó n , s e t r a n s c r i b e l a h i s t o r i a d e u n a c o l a d a .

C o la d a N o . 9 1 1 9 J t i p o d e a c e r o P - 5 (S A E 5 1 5 0 1 )A n á l i s i s p r e s c r i t o : C 0 . 1 5 # , Mh O .V O - O .ó O # , S i 0.5%, M o 0 . ^ - 0 - 0 . 6 5 ^

C r b-6% , P 0 . 0 ^ # y S 0.03% m á x im o .

C a r g a e f e c t u a d a : T o n e la d a s . •C h a t a r r a H , M . 2 2 . 0 0O h a t a r r a d e t u b o . 1 5 .1 9A r r a b i o 3 . 0 0F e M n 0 . 1 0F é M o 0 . 3 0

T o t a l ^ 0 . 5 9 + 2 . * f t o n d e c a lH o r a0 0 0 I n i c i o d e l a f u s i ó n2 . 1 5 B a ñ o f u n d i d o .2 . 1 7 S e a d i c i o n a n 1 5 0 K g . d e m i n e r a l d e h i e r r o ( 6 1 # F e ) , 1 0 0 —

K g d e f l u o r i t a (855? C a F 2 ) , 5 0 K g d e c a l i z a . S a l e e s c o r i a .2 . 2 5 A n á l i s i s d e l b a ñ o d e a c e r o : C 0 . 3 2 # M n 0 . ^ 2 # S 0 . 0 6 0 # , M o .

0 . 3 9 # .2 . 3 0 A d i c i ó n d e 1 5 0 k g . d e m i n e r a l d e h i e r r o y 5 0 K g . d e c a l i z a

S a l e e s c o r i a .2 . k-5 Baño t r a b a j a b i e n .2 .M 3 A n á l i s i s d e l b a ñ o d e a c e r o : C 0 . 2 lf # ,M n 0 . 3 2 # , S O .O M f# .

2 . 5 0 A d i c i ó n d e 1 5 0 K g d e m i n e r a l d e h i e r r o y 1 5 0 K g . d e c a l .3 . 0 0 A n á l i s i s d e l b a ñ o d e a c e r o : C 0 .1 7 5 5 , M n 0 . 3 0 $ , S ^ . O ' t l j í3 . 0 5 I n s u f l a c i ó n d e o x íg e n o d u r a n t e 5 m in u t o s a 7 a t m ó s f e r a s d e ­

p r e s i ó n y 6 0 0 n P N /n3 . 1 0 A n á l i s i s d e l b a ñ o d e a c e r o : C 0 . 1 2 $ , M n 0 . 2 5 $ , S O .O ^ O ^ .3 . 1 5 A d i c i ó n d e 5 0 K g . d e m i n e - a l d e h i e r r o , 3 0 0 K g . d e c a l y -

6 0 K g . d e ^ f l u o r i t a .3 . 2 5 I n s u f l a c i ó n d e o x íg e n o d u r a n t e 3 m i n u t o s .3 . 3 5 A n á l i s i s d e l b a ñ o d e a c e r o : C 0 . 0 8 $ , Mn 0 . 1 8 $ , S 0 . 0 3 8 $ . 3 . 3 7 T e m p e r a t u r a 1 6 5 0 ° C .3 .4 - 1 S e s a c a e s c o r i a o x i d a n t e .3 . 5 5 S e a d i c i o n a l a e s c o r i a d e a f i n a c i ó n . - k-00 K g d e c a l , V o K g .

d e f l u o r i t a , 5 0 K g d e F é M n ( 7 5 $ J 6 . 8$ C ) , 1 0 0 K g d e F e S ÍM n ( 68$ Mn y 1 9 $ S i ) y 5 K g . d e a l u m i n i o .

^ . 0 3 A n á l i s i s d e l b a ñ o d e a c e r o : C 0 . 0 9 $ , M n 0 . 3 9 $ , S 0 .0 3 * + $ .^ . 0 5 S e a g r e g a n a l a e s c o r i a 3 0 K g . d e h a r i n a d e e l e c t r o d o s y 5 0

K g . d e s i l i c i u r o d e c a l c i o .*+. 1 0 T e m p e r a t u r a ló ^ O O C .* + .1 7 S e a d i c i o n a n 1 0 0 0 K g . d e F é C i ( 7 2 $ C r . O . O l4 -5$C )* + .2 3 S e a g r e g a n 1 5 K g . d e h a r i n a d e e l e c t r o d o s y 2 5 K g . d e C a S ip ^ . 2 7 S e a d i c i o n a n 5 0 0 K g . d e F e C r .^ . 3 0 S e a g r e g a n 1 5 K g . d e h a r i n a d e e l e c t r o d o s y 2 5 K g . d e C a S io ^ . 3 5 S e a d i c i o n a n 5 0 0 K g . d e F e C r .V .3 7 S e a d i c i o n a n 1 0 K g . d e h a r i n a d e e l e c t r o d o s y 1 5 K g . d e -------

C a S io . .1+ . lf 2 S e a d i c i o n a n 8 0 0 K g . d e F e C r .^ .^ ■ 5 S e a g r e g a n 2 5 K g . d e h a r i n a d e e l e c t r o d o s , 5 0 K g . d e C a S Í2-

y a d i c i o n a n a l b a ñ o d e a c e r o 1 0 0 K g . d e F e S i . k.5 0 T e m p e r a t u r a 1 6 0 0 ° C .5 . 0 0 A n á l i s i s d e l b a ñ o d e a c e r o : C 0 . 0 9 $ , Mn 0 . 5 8 $ , S 0 . 0 2 0 $ .5 . 0 5 T e m p e r a t u r a d e l b a f ío d e a c e r o 1 6 1 0 ° C .5 . 0 7 S e s a n g r a e l h o r n o ( e n l a o l l a s e t e n í a n 130 K g d e C a S io y -

5 K g . d e A l ) .S o c o l a r o n l i n g o t e s d e 3 2 p mm 0 ( T o n e l a j e n e t o 3 9 5 9 2 K g ) .A n á l i s i s f i n a l e n p o r c i e n t o e n p e s o .C M n S i Mo C r P S

0 .1 1 0 . 5 1 , 0 . 3 V 0.5b * f.8 0. 02b 0 . 0 1 7P r u e b a s m e c a n ic a s .L í m i t e d e f l u e n c i a L í m i t e d e r u p t u r a A l a r g a m i e n t o

K g /im n2 K g / m m 2 e n $9 V . 8 / 1 0 3 12M -.1 / 128.2 , 9 A / 8 . V

A n a l i z a n d o e l g r a d o d e d e s u l f u r a c i ó n q u e t e ó r i c a m e n t e s e d e b ía o b t e n e r y a q u e l q u e p r á c t i c a m e n t e s e o b t u v o , s e p u e d e n s a c a r c o n c l u s i o n e s s o b r e l a m a rc h a d e l ^ p r o c e s o . L a d e s u l f u r a c i ó n ^ t e ó r i c a , s e c a l c u l a m e d ia n t e l a r e l a c i ó n d e r e p a r t i c i ó n q u e , d u r a n t e e l p e r í o d o o x i d a n t e e s :

- 156 -H o r a

= 10S i :

[S] o = C o n t e n id o i n i c i a l d e S d e lb a ñ o m e t á l i c o = 0 . 0 8 0 (S) 0 = C o n t e n id o i n i c i a l d e S d e l a e s c o r i a = 0

- 1 5 7 -i S ] i = C o n t e n id o d a S d e l a c e r o a l f i n a l d e l p e r í o d o o x i d a n t e .

( S ) j = C o n t e n id o d e S d e l a e s c o r i a a l f i n a l d e l p e r i o d o o x i ­d a n t e .

( S ¿ x p e s o d e l a e s c o r i a + ["S]j_ x p e s o d e l b a ñ o m e t á l i c o = K g . d e S i n i c i a l e s . . . ( 1 )

P e s o e s c o r i a o x i d a n t e sCa 0 = 2 *+ 00 + k-50 = 2 8 5 0 K g .C a 0 , S i 02 y A I2O3 d e 1 0 0 K g . d e c a l i z a = 5 6 . 6 K g .M i n e r a l d e h i e r r o 6 1 . 3 # . C . 0 . 1 6 $ , M n 5 . 09%S i 5.26%, P . O . 0 3 8 ^ , S 0 . 0 9 $ ) = 500 K g .

I = 3 ^ 0 0 K g ,P e r d i d a s d e f u e g o d e l a c a r g a m e t a l i c a :

T o n e l a j e b r u t o o b t e n i d o - A d ic io n e s m e t á l i c a s = C a r g a m e t á l i ­c a - p é r d i d a s .

1+1 500 - 3 1 7 0 = 38 3 3 0 K g .P é r d i d a s = C a r g a m e t á l i c a - 3 8 3 3 0 = *+ 0 1 9 0 - 3 8 3 3 0 = 1 8 6 0 K g .D e a s t o e 1 8 6 0 K g . u n a p a r t e s e i n c o r p o r a a l a e s c o r i a y o t r a e s c a ­p a c o n l o s g a s e s . S u p o n ie n d o q u e l a p a r t e q u e p a s a a l a e s c o r i a c omo ó x i d o s , s e a y a e n e s t a f o r m a i g u a l a l 6 0% d e l a c a n t i d a d c a l c u r l a d a , se t i e n e :

60% d e 1 8 6 0 = 1 1 0 0 K g .S e c a u s a a d e m á s e n c a d a c o la d a u n a c i e r t a c o r r o s i o n d e l r e v e s t í -------m ie n t o d e l h o r n o q u e e n p r o m e d io a s c ie n d e a a p r o x im a d a m e n t e 2 0 K g . / T o n . n e t a .E n n u e s t r o c a s o , s e t i e n e a p r o x im a d a m e n te u n c o n s u m o t o t a l d e 8 0 0 - K g . d e r e f r a c t a r i o , c o n s i d e r a n d o u n c o n s u m o d e 6 5 0 K g . d u r a n t e e l - p e r i o d o o x i d a n t e y d e 1 6 0 K g . d u r a n t e e l p e r í o d o r e d u c t o r .

E l p e s o d e l a e s c o r i a e s e n t o n c e s a p r o x im a d a m e n te s 3 ^ 0 0 + 1 1 0 0 + 6 5 0 = 5 1 5 0 K g .

S u s t i t u y e n d o e n ( 1 ) :5 1 . 5 0 ( S ) , + 3 8 3 . 3 [S] 1 = 0 . 0 8 x *+01 (P e s o d e l a c a r g a —

m e t á l i c a /100 ) ( 2 )( s )

de m í — = 10 se dasPe a s ^ i

( S ) x = 10 f s j x

S u s t i t u y e n d o e n ( 2 )5 1 5 [ S J i + 3 8 3 . 3 [s ]1 = 32.08898 [ % = 32.08M i = j ¡ § ¿ § 5 _ . 0.0358*

S e s a b e q u e u n a p a r t e d e l S , s e e l i m i n a co m o SO2, q u e e s c a p a c o n l o s g a s e s , e n t o n c e s e l c o n t e n i d o f i n a l d e S e n e s t e p e r i o d o , o x i ­d a n t e , d e o la s e r t o d a v í a m e n o r d e 0. 0358 , s i n e m b a r g o , e l a n á l i s i s f i n a l d e l b a ñ o d e a c e r o m u e s t r a u n c o n t e n i d o d e 0 .0 3 8 % S . E s t o n o s i n d i c a , q u e n o s e a l c a n z a e n e s t e c a s o t o t a l m e n t e e l v a l o r d e l a — r e l a c i ó n d e r e p a r t i c i ó n d e l a z u f r e e n t o d a l a e s c o r i a , l o q u e p a r a c e j u s t i f i c a r s e p o r l a s d o s d e s c o r i f i c a e i o n e s r e a l i z a d a s a l p r i n c i p i ó , d e l p r o c e s o , q u e t u v i e r o n co m o f i n e l i m i n a r e l f ó s f o r o a b a ñ o - m e t á l i c o r e l a t i v a m e n t e f r í o .

- 158 -D e s u l f u r a c i ó n d u r a n t e e l p e r í o d o ^ r e d u c t o r .

D u r a n t e e l p e r í o d o r e d u c t o r , l a r e l a c i ó n d e d e s u l f u r a c i ó n e s a p r o x im a d a m e n t e :

( S ) g

TS]¡ — ^E l p e s o d e l a e s c o r i a r e d u c t o r a :

j+ 0 0 K g . C aO + *+0 K g . C a F 2 + 1 5 0 K g . r e f r a c t a r i o + o t r o s = 6 0 0 K g .

[ S i l = 0 . 038# ; 0.038 x 3 8 3 . 3 = 1 ^ . 5 5 K g . S = cf O \2 x p e s o d e l a e s c o r i a = a

3 ¡2 x p e s o d e l b a ñ o m e t á l i c o = ba + b = c

6 ( S )2 + * f l^ - [¡3^2 — l ^ f . 5 5

( S ) 2 = l+0 [ S ] 26 x IfO ¡ S ¡2 = 2 V 0 ' S | 2

2^0 íslL + [Sfe = líf.556 5 ^ | S ]2 = i i f .55

S "2 0* 0222^E l c o n t e n i d o d e S la d o fe ó r e l a n á l i s i s f i n a l d e l b a ñ o d e ---

a c e r o e s 0. 020$ , l a d i f e r e n c i a c o n 0.022 o s e a 0 . 002* s e s u p o n e - -q u e f u e v o l a t i l i z a d o ó e l i m i n a d o p o r e l C a S i2 *

L A S E P A R A C IO N D E LAS S U S P E N S IO N E S D E L BAÑO D ESA C ER O .

L o s c o m p o n e n te s c o l o i d a l e s y d e ta m a ñ o m i c r o s c ó p i c o d i s t r i ­b u id o s e n e l b a ñ o d e a c e r o com o e m u ls io n e s o ' s u s p e n s io n e s ; . c u a n — t a n s e g ú n s u c a n t i d a d , ta m a ñ o y f o r m a d e d i s t r i b u c i ó n , e n t r e l a s - im p u r e z a s d e s e a b le s i n d e s e a b l e s .

L o s c o m p o n e n te s c o l o i d a l e s , e s e n c i a l m e n t e ó x i d o s , n i t r u r o s - y c a r b u r o s , p e r o t a m b ié n c a r b o n i t r u r o s y s u l f u r o s , i n f l u e n c i a n l a f l u i d e z d e l a c e r o y com o e m b r io n e s c r i s t a l i n o s , l a c r i s t a l i z a c i ó n p r i m a r i a y s e c u n d a r i a a s í co m o l o s p r o c e s o s d e t r a n s f o r m a c i ó n a l o t r ó p i c a y r e c r i s t a l i z a c i ó n .

S u s p e n s io n e s y e m u ls io n e s d e ta m a ñ o m i c r o s c o p i c o y m a c r o s ­c ó p i c o , s o n d e c i s i v a s p a r a e l g r a d o a e p u r e z a d e l a c e r o , e l l a s c o n d u c e n a e x c e p c i ó n d e a lg u n o s c a s o s e s p e c i a l e s , a u n a c o n t a m in a c i S h i n d e s e a b l e d e l a c e r o t e r m i n a d o .

L a p o s i b i l i d a d d e l a s é p a r a c i ó n d e t a l e s e m u ls io n e s y s u s ­p e n s i o n e s , d e p e n d e d e l a c o n s t i t u c i ó n f í s i c a d e l a s p a r t í c u l a s y - d e l i n s t a n t e d e s u f o r m a c i ó n ó su a p a r i c i ó n e n e l a c e r o e n e l — t r a n s c u r s o d e l p r o c e s o d e f a b r i c a c i ó n . De a c u e r d o a e s t o , s e d i s ­t i n g u e n :1 . - Im p u r e z a s q u e l l e g a n y a c o n l a c a r g a a l a c e r o , p o r e j e m p l o —c o n l a c h a t a r r a y c o n e l a r r a b i o *2 . - P r o d u c t o s d e r e a c c i ó n d e l o s e le m e n t o s d e a l e a c i ó n , q u e s e — o r i g i n a n e n e l p e r í o d o d e o x i d a c i ó n ó e n e l d e d e s o x i d a c i ó n y q u e s o n i n s o l u b l e s e n e l b a ñ o d e a c e r o .

Im p u r e z a s d e e le m e n t o s d e a l e a c i ó n y d e s o x id a n t e s im p u r o s » Im p u r e z a s d e l r e f r a c t a r i o , d e l r e v e s t i m i e n t o d e l h o r n o , d e l a o l l a y d e l a f o s a d e v a c i a d o , q u e e n p a r t e m e d ia n t e r e a c c i ó n -q u ím ic a y e n p a r t e m e d ia n t e a r r a s t r e m e c á n ic o , l l e g a n a l a c e ­r o .

fc :

- 159 -T o d a s l a s s u s p e n s i o n e s , t i e n e n u n p e s o e s p e c i f i c o m as p e q u e ­

ñ o q u e e l d e l a c e r o l i q u i d o y l a t a b l a X m u e s t r a u n r e s u m e n d e l o s p e s o s e s p e c í f i c o s d e d i v e r s a s s u s t a n c i a s y l a d i f e r e n c i a c o n e l — p e s o e s p e c í f i c o d e l a c e r o l í q u i d o .

TAB LA X .

P e s o e s p e c í f i c o d é ' j í v g r s a s s u s t a n c i a s t fe e g ú n H e n e j i c k s y ^ I c i s c á i)- P a r t i c u l a s d e "P e s o e s p e c i f i c o "Ss

( F e t E- T i >= ?.1>

Si«S2 ' ' 2 . 3 >1,8F e O . S i 0 2 3 * 0 * f . lM n O .S i0 2 3 . 6 3 * 5

£ § ?3 . 9» f.O

3 . 23 . 1

2 M n 0 . S i 0 2 > f . l 3 . 02 F e 0 . S i 0 2 M-.3 2.8F e S k.6 2 . 5MnO 5 . 5 1 .6F e O 5 . 9 ______ . ..................... 1 í í L _ . , . .

d e c a n t a c i ó n . C o n s id e r a n d o a l a s p a r t í c u l a s e s f é r i c a s , s u v e l o c i — d a d d e a s c e n c i ó n e s ( L e y d e S t o k e s ) »

v = 2 r 2 ( S p - S j K g / 9 r \ v e s l a v e l o c i d a d d e a s c e n c ió n e n c m /s , d e p a r t í c u l a s d e r a d i o r - e n cm y d e p e s o e s p e c í f i c o S i , e n u n m e d io c o n e l p e s o e s p e c i f i c o S 2 y l a v i s c o s i d a d r\ ;g e s l a a c e l e r a c i ó n d e l a g r a v e d a d .

L a s p a r t í c u l a s , s e e l e v a n m ás r á p i d o e n t r e m a y o r s e a l a - d i f e r e n c i a d e d e n s i d a d e s y s u d i á m e t r o y m e n o r l a v i s c o s i d a d d e l ­a c e r o l í q u i d o .

E s t a l e y e s v á l i d a p a r a m o v im ie n t o l a m i n a r d e l a s p a r t í c u l a s , e s d e ­c i r s i a d e l a n t e y d e t r á s d e e l l a s , n o s e p r e s e n t a l a f o r m a c i ó n d e r e ­m o l in o s y l a r e s i s t e n c i a p e rm a n e fe e p r o p o r c i o n a l a a v e l o c i d a d . H a ­b i e n d o f o r m a c i ó n de r e m o l i n o s e n — l a s p a r t í c u l a s , e n t o n c e s l a r e s i s ­t e n c i a e s p r o p o r c i o n a l a l c u a d r a d o d e l a v e l o c i d a d , l l e g á n d o s e a l a - f o r m a c i ó n d e u n m o v im ie n t o t u r b u ­l e n t o .

F H a r tm a n n c a l c u l ó m e d ia n t e - l a l e y d e S t o k e s , l a v e l o c i d a d d e - a s c e n c ió n e n e l b a ñ o d e a c e r o , d e ­p a r t í c u l a s d e d i f e r e n t e t a m a ñ o , — b a j o l a s u p o s i c i ó n d e u n m o v im ie n ­t o l a m i n a r . L o s r e s u l t a d o s o b t e n i ­d o s , s e r e p r e s e n t a n e n l a f i g u r a - 5 0 .S e s u p u s o co m o v a l o r d e l a d i f e r e n c i a d e p e s o s e s p e c í f i c o s 2.9 y s e -

r e a l i z ó e l c á l c u l o p a r a t r e s d i f e ­r e n t e s v i s c o s i d a d e s .

F i e . 5 0 . - V e l o c i d a d da a s e e n -------c i o n e n e l a c e r o , d e p a r t í c u ­l a s d e d i f e r e n t e t a m a ñ o , ( H a r t m a n n ) .

E l v a l o r r = 0 . 0 1 9 (c m -3 - g r . s e g - 3 - ) c o r r e s p o n d e a l a v i s c o — s i d a d d e l a c e r o c o n 0. 3 - 0. 5%C a t e m p e r a t u r a s d e 1 5 7 0 ° C « a 1 5 9 0 ° C . Como e j e m p l o , l a l í n e a p u n t e a d a i n d i c a l a v e l o c i d a d d e u n a p a r t í ­c u l a d e r a d i o i g u a l a 0 . 0 0 3 c m . a l a s t r e s v i s c o s i d a d e s . L a l í n e a D E F i n d i c a e l l í m i t e d e a p l i c a c i ó n d e l a l e y d e S t o k e s . A v e l o c i ­d a d e s m á s ^ e l e v a d a s , p a s a e l m o v im ie n t o l a m i n a r a t u r b u l e n t o , l o - q u e t e n d r á l u g a r p a r a l a s p a r t í c u l a s c o n s i d e r a d a s e n e l p u n t o Q .

D e e s t a s r e l a c i o n e s , s e d e d u c e q u é ta m a ñ o s d e p a r t í c u l a s - - p u e d e n s e p a r a r s e e n u n b a ñ o d e a c e r o d e d e t e r m i n a d a a l t u r a e n u n - t i e m p o d e t e r m i n a d o , m e d ia n t e a s c e n s i ó n a l a c a p a d e a s c o r i a . E s o ­s e r e p r e s e n t a m e d ia n t e l a s r e l a c i o n e s d e l a f i g u r a 51 .

D e l a f i g u r a s e d e d u c e p o r e je m p lo q u e , c o n u n t ie m p o d e e s p e r a d e l - a c e r o e n l a o l l a d e 10 m in u t o s d e - d u r a c i ó n y u n c o n t e n i d o d e a c e r o - e n l a o l l a d e 2 m . d e a l t u r a , p u e ­d e n s u b i r a l a s u p e r f i c i e t o d a s — l a s p a r t í c u l a s e n f o r m a d e g o t a s - c o n u n d i á m e t r o m a y o r d e 0 . 0 6 m m .-y e l i m i n a r s e p o r c o n s i g u i e n t e , ------c u a n d o l a v i s c o s i d a d d e l b a ñ o d e - a c e r o e s d e 0 . 0 1 0 P o i s e .L a s p a r t í c u l a s q u e s e e l e v a n e n e l a c e r o p u e d e n a r r a s t r a r o t r a s p a r — t í c u l a s m ás p e q u e ñ a s a l i g u a l q u e - s u s p e n s io n e s s o l i d a s q u e e n c u e n t r a n e n s u c a m in o , f a c i l i t a n d o a s í s u - s e p a r a c i ó n ^ d e l b a ñ o d e a c e r o . L a -a g l o m e r a c i ó n d e p a r t í c u l a s m ás ------

g r a n d e s y m ás p e q u e ñ a s , e s i m p o r t a n t e p a r a l a s e p a r a c i ó n d e l a s i n c l ü s io n e s d e b a ñ o s d e a c e r o e n m o v i-™ m i e n t o . E n t a n t o q u e e l m o v im ie n t o

F i g . 5 1 . - T ie m p o d e a s c e n s ió n d e l b a ñ o d e a c e r o , n o s e a t a n in % ee n e l a c e r o d e p a r t í c u l a s , a - t e n s o d e p o d e r p r o v o c a r unís d i v i —d i f e r e n t e s v i s c o s i d a d e s . s i ó n y c o n e l l o u n a e m u ls ió n d e —( H a r t m a n n ) . l a s p a r t í c u l a s , e j e r c e c a d a f o r m a ­

c i ó n d e r e m o l i n o s u n e f e c t o c o a g u ­l a n t e s o b r e l a s m is m a s y f a v o r e c e - a s í l a p u r i f i c a c i ó n d e l a c e r o .

T o d a s e s t a s c o n s i d e r a c i o n e s s o n v á l i d a s p a r a p a r t í c u l a s ------l í q u i d a s q u e a d o p t a n e n e l a c e r o f o r m a d e g o t a * L a s p a r t í c u l a s — s ó l i d a s y p o r t a n t o s u s p e n d id a s , t i e n e n a l c o n t r a r i o u n a f o r m a — i n a l t e r a b l e y u n a r e s i s t e n c i a e n su m o v im ie n t o e n e l a c e r o m ás — e l e v a d a q u e l a s p a r t í c u l a s l í q u i d a s d e i g u a l s e c c i ó n .

L a s e p a r a c i ó n d e p a r t í c u l a s s u s p e n d id a s , s e f a c i l i t a m e------d i a n t e u n a e l e v a d a t e m p e r a t u r a d e l b a ñ o d e a c e r o . La m a y o r f l u i — d e s y m o v i l i d a d d e d i c h a s p a r t í c u l a s ^ f a c i l i t a t a n t o su a s c e n s ió n a l a e s c o r i a com o t a m b ié n l a f o r m a c i ó n d e c o m p le jo s m ás g r a n d e s .A l m is m o t ie m p o » c o n l a e l e v a c i ó n d e l a t e m p e r a t u r a , s e a l c a n z a — l a t e m p e r a t u r a a e f u s i ó n d e u n a p a r t e d e l a m e z c la c o n p u n t o d e - f u s i ó n e l e v a d o , d e m odo t a l q u e b a j o e l e f e c t o d e l a t e n s i ó n s u — p e r f i c i a l , p u e d e n f o r m a r s e p a r t í c u l a s e s f é r i c a s .

L a s s u s p e n s io n e s e x i s t e n t e s e n e lb a n o d e a c e r o d e s d e e l -

- 160 -

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M ia r a o i c ó n ¿ a c i a m a p 200 » 50Q »

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^ ¡OrfUrj

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k o d 'O C n e n )

c o m ie n z o d e l a f u s i ó n , s e p u e d e n e l i m i n a r o r d i n a r i a m e n t e e n e l — t r a n s c u r s o d e l p r o c e s o o x i d a n t e .

E l e f e c t o d e l in c r e m e n t o d e t e m p e r a t u r a d e l b a ñ o d e a c e r o , - e n l a v e l o c i d a d d e s e p a r a c i ó n , s e e l e v a m e d ia n t e e l F e O d i s u e l t o - y p o r e l MnO r e s u l t a n t e , q u e f o r m a n c o n l o s ó x id o s s u s p e n d id o s — d i f í c i l m e n t e s o l u b l e s , m e z c la s l í q u i d a s , l a s q u e a y u d a d a s p o r e l - m o v im ie n t o d e l b a ñ o , p u e d e n s u b i r m ás f á c i l m e n t e a l a e s c o r i a .

De l o s p r o d u c t o s o x id a d o s i n s o l u b l e s , o r i g i n a d o s e n e l p e — r í o d o o x i d a n t e , l a s e p a r a c i ó n d e l O 2O3 p u e d e c a u s a r d e a c u e r d o a l a p r á c t i c a g r a n d e s d i f i c u l t a d e s .

La c a n t i d a d d e im p u r e z a s e l i m i n a d a s , d e p e n d e t a m b ié n n a t u r a l m e n te d e l t i e m p o d i s p o n i b l e . A d e m ás d e l o s e le m e n t o s d i s p e r s o s - r ( i m p u r e z a s ) c o n t e n i d o s e n l o s e le m e n t o s d e a l e a c i ó n y c a r b u r a n t e s , p u e d e c a u s a r t a m b ié n u n c o n t e n i d o m a y o r d e S i ó A l , m e d ia n t e l a - f o r m a c i ó n d e ó x i d o s , s u s p e n s io n e s i n d e s e a b l e s , q u e s e p u e d e n e v i ­t a r s i e x i s t e t a m b ié n u n d e t e r m i n a d o c o n t e n i d o d e m a n g a n e s o . P o r - r e g l a g e n e r a l , s e a y u d a l a s e p a r a c i ó n d e l a s s u s p e n s i o n e s , m e d ia n t e u n t ie m p o d e e s p e r a d e l a c o l a d a e n l a o l l a , a n t e s d e v a c i a r . - T ie m p o s d e m a s ia d o l a r g o s , s o n s u p e r f l u o s p o r q u e e n n i n g ú n c a s o , - p u e d e n c o n d u c i r a u n a s e p a r a c i ó n i n t e n s a co m o a m e n u d o s e s u p o n e .

LOS CA M B IO S D E L ACERO Y "ES C O R IA D ESD E E L COLADO H ASTA E L V A C IA D O ,

L a s c a u s a s d e e s t o s c a m b io s , s o n e s e n c i a l m e n t e : L a o x i d a c i ó n p o r - e l a i r e y l a a d s o r c i ó n d a g a s , l a s r e a c c i o n e s q u ím ic a s e n t r e e l - b a ñ o de a c e r o y l a e s c o r i a e n l a o l l a a s í co m o l a c o n t a m i n a c i ó n — d e l a c e r o m e d ia n t e r e a c c i o n e s q u ím ic a s y e s f u e r z o s m e c á n ic o s d e l - m a t e r i a l r e f r a c t a r i o e n l a o l l a , e n e l e m b u d o ó e n l a p l a c a d e — v a c i a r .

U n a o x i d a c i ó n , s e e f e c t ú a s ie m p r e , c u a n d o e l a c e r o l i q u i d o — t i e n e c o n t a c t o c o n e l a i r e ; e l F e O o r i g i n a d o , r e a c c i o n a c o n l o s - e le m e n t o s d e a c o m p a ñ a m ie n to c o n t e n id o s e n e l a c e r o , e n s u m a y o r í a c o n d e s o x i d a n t e s .

En l a s c o la d a s d e a c e r o s e s p e c i a l e s , c a s i t o t a l m e n t e d e s o x i d a d a s , s e o r i g i n a n o t r o s p r o d u c t o s d e d e s o x i d a c i ó n co m o S ÍO 2 , “ A lp 03> T i 02 e t c . P a r a e v i t a r l a o x i d a c i ó n p o r e l a i r e , s e u s a n — p r á c t i c a m e n t e l a s s i g u i e n t e s m e d id a s u s u a l e s , co m o t ie m p o c o r t o - d e v a c i a d o , p r o t e c c i ó n d e l a s u p e r f i c i e d e l a c e r o m e d ia n t e u n a — c a p a d e e s c o r i a e n l a o l l a , c r e a c i ó n d e u n a a t m ó s f e r a p r o t e c t o r a - e n l a l i n g o t e r a , v a c i a d o a l v a c í o , e t c . . . U n c a m b io n o t a b l e d e l a c o m p o s ic io n q u ím ic a m e d ia n t e o x i d a c i ó n p o r e l a i r e , n o s e p r o d u c e g e n e r a lm e n t e e n a c e r o s c a lm a d o s , p e r o p u e d e s e r l a c a u s a l a f o r ­m a c ió n d e l a p e l í c u l a d e ó x i d o , d e d i f e r e n t e s d e f e c t o s d e l o s - b l o q u e s . , '

E n c o m p a r a c ió n c o n l a a d s o r c i ó n d e o x í g e n o , l a a d s o r c i o n - d e n i t r ó g e n o p o r p a r t e d e l a c e r o , a l v a c i a r y c o l a r , e s i n s i g n i

f i c a n t e , p o r e l c o n t r a r i o , e n ^ c o n t a c t o c o n v a p o r d e a g u a , p u e d e = ' r e a l i z a r s e u n a f u e r t e a d s o r c i ó n d e h i d r ó g e n o . U n s e c a d o c u i d a d o ­s o d e to d o s l o s m a t e r i a l e s e n c o n t a c t o c o n e l a c e r o l í q u i d o , c o ­mo e l r e v e s t i m i e n t o r e f r a c t a r i o y l a s l i n g o t e r a s , e s p o r l o t a n ­t o u n a n e c e s id a d e s e n c i a l .

L o s c a m b io s q u ím ic o s e n t r e a c e r o y e s c o r i a e n l a o l l a , - s e a t r i b u y e n a l d e s p l a z a m i e n t o d e l e s t a d o d e e q u i l i b r i o a u e o c u -

- 161 -

rre p o r la di s m i n u c i ó n ^ d e la te mperatura, c omo t a mb ié n p o r los — cambi os de c o n c e n t r a c i ó n d e la escoria.

L a d i s m i n u c ió n d e te mp er at ur a, t i e n e u n e f e c t o p e q u e ñ o y - c o n l a t e m p e r a t u r a d e c r e c i e n t e , v a u n i d a t a m b ié n u n a d i s m i n u c i ó n - d e l a v e l o c i d a d d e r e a c c i ó n .

U n a e l e v a c i ó n d e l a c o n c e n t r a c i ó n d o s í l i c e e n l a e s c o r i a — c o n d u c e a u n a e n t r e g a de FeO a l b a ñ o de a c e r o , p o r d s c o m p o s ic ió n d e l a f e r r i t a de c a l c i o , l o qu e e n l o s a c e r o s c a lm a d o s , g u e d e o r i g i n a r u n d e s c e n s o d e l c o n t e n i d o d e s i l i c i o . L e i t n e r y P l o c k i n g e r 7 c o n s i d e r a n que e l a u m e n to de l a u n i ó n C a 0 - S i 0 2 , o r i g i n a ig u a lm e n ­t e u n r e t o r n o d e f ó s f o r o a l a c e r o , l o q u e v a l e t a m b ié n p a r a l a — p o s i b i l i d a d d e u n a r e - s u l f u r a c i ó n . E s t o e s e n e l c a s o d e t e n e r — u n a e s c o r i a b á s i c a o x i d a n t e , c o n l a c u a l e l r e v e s t i m i e n t o d e l a s - o l l a s q u e p o r r e | l a g e n e r a l e s d.e c h a m o t a , e s a t a c a d o in t e n s a m e n ­t e , b a j o d i s o l u c i ó n de s í l i c e .

G e n e r a l m e n t e j ces an todas estas re ac c i o n e s p o r l a r á p i d a - d i s m i n u c i ó n d e l a c a p a c id a d d e r e a c c i ó n d e l a escoria.

L o s c a m b io s e n l a s e s c o r i a s b á s i c a s r e d n c t o r a s , n o p r o v o c a n - v a r i a c i o n e s n o t a b l e s a u e l b a ñ o d e a c e r o . E l a t a q u e q u ím ic o d e l — r e f r a c t a r i o d e l a o l l a í a s i co m o d e l o s c a n a l e s d e d e s c a r g a d e l a p l a c a d e v a c i a d o f e n s i f ó n ) , p u e d e r e a l i z a r s e m e d ia n t e e l ó x i d o - f e r r o s o y e l m a n g a n e s o . S e g ú n L e i t n e r y P l o c k i n g e r , u n c o n t e n i d o - e l e v a d o d e m a n g a n e s o , p u e d e c o n d u c i r a u n a r e d u c c i ó n d e l S Í 0 2 , — m e d ia n t e f o r m a c i ó n d e MnO

S i 0 2 + 2 M n = 2 MnO + S i E l Ito O f o r m a d o , fo m e n ta p o r su l a d o , l a f o r m a c i ó n d e s i l i c a t o d e ­m a n g a n e s o l í q u i d o , m e d ia n t e l a r e a c c i ó n :

2MnO + S i 0 2 = ( M n 0 )2. S 1 0 2y s e e f e c t ú a p o r e s e m e d io u n a d i s o l u c i ó n i n t e n s a d e l o s r e f r a c t a r i o s . E n t a l e s s i t i o s de r e a c c i ó n , s e im p u ls a t a m b ié n e l a r r a s - “ t r e m e c á n ic o d e l r e f r a c t a r i o .

CONTROL D E L TRANSCURSO DE LAS TRANSFORM ACIONES t M E TA LU RG IC AS

T a l c o n t r o l , s e e f e c t ú a ^ m e d i a n . e m e d ic ió n d e l a t e m p e r a t u r a , d e t e r m i n a c i ó n d e l a c o m p o s ic ió n q u í m i c a , d e t e r m i n a c i ó n d e l a v i s ­c o s id a d d e l a e s c o r i a y e l a c e r o , a s í com o m e d ia n t e l a

D E T E R M IN A C IO N D E L ESTADO DE O X ID A C IO N Y GRADO DE PUREZA D E L ACERO.

La p r u e b a d e f r a g i l i d a d e n c a l i e n t e , c o n s t i t u y e u n o d e l o s - m e d io s m a s / u s u a l e s y v a l i o s o s p a r a l a d e t e r m i n a c i ó n d e l e s t a d o — d e o x i d a c i ó n d e l a c o l a d a : s e a p r o v e c h a p r i n c i p a l m e n t e p a r a j u z g a r e l c o n t e n i d o d e o x íg e n o a l f i n a l d e l p e r í o d o o x i d a n t e .

E l b l o q u e c i t o d e p r u e b a , s e f o r j a a u n a b a r r a p l a n a y s e - c o n fo r m a e n l a r e g i ó n d e f r a g i l i d a d ! e n c a l i e n t e . L a s c o n d i c i o n e s - d e p r u e b a p u e d e n a u m e n ta r s e m e d ia n t e m u e s c a s ó p e r f o r a c i o n e s e n e l s i t i o d e c o n f o r m a c ió n . E s t a p r u e b a s e b a s a e n e l fe n ó m e n o q u e , e l - F e O d i s u e l t o e n e l a c e r o , e n l a s o l i d i f i c a c i ó n s e e n r i q u e c e e n l o s l i m i t e s i n t e r g r a n u l a r e s e i n t e r r u m p e l a c o h e s ió n m e t á l i c a d e l o s - c r i s t a l e s .

S i l a s s e g r e g a c io n e s d e FeO e x c e d e n u n a c i e r t a m e d id a , s e — l l e g a d u r a n t e l a c o n f o r m a c ió n e n c a l i e n t e a r o t u r a e n l a e s t r u c t u ­

r a , a l o l a r g o de l o s l í m i t e s i n t e r g r a n u l a r e s p r i m a r i o s , p o r q u e - l a r e s i s t e n c i a d e e s t a s u s t a n c i a i n t e r g r a n u l a r , e s m ás p e q u e ñ a a -

- 162 -

a l t a s t e m p e r a t u r a s q u e l a d e l o s c r i s t a l e s p r i m a r l o s .E s t a p r u e b a n o e s s i n e m b a rg o u n i n d i c a d o r t e r m i n a n t e d e l -

c o n t e n i d o d e o x í g e n o , p u e s o t r a s s e g r e g a c io n e s co m o l o s s u l f u r o s ,e n l o s l í m i t e s i n t e r g r a n u l a r e s p r i m a r i o s , p u e d e n o r i g i n a r ta m -------b i e n l a r o t u r a .

E l g r a d o d e p u r e z a d e l a c e r o d e p e n d e e s e n c i a l m e n t e d e l a ~ c a n t i d a d d e s u s p e n s io n e s o x id a d a s d e l a c o l a d a , q u e s e o r i g i n a n - e n su m a y o r ía e n e l p r o c e s o d e d e s o x i d a c i ó n . E l e s t a d o de d e s o x i ­d a c ió n d e l b a ñ o y su c o n t e n i d o d e s u s p e n s io n e s o x i d a d a s , p u e d e — s e r e s t im a d o d e a c u e r d o a l a s i n v e s t i g a c i o n e s d e G , R a n q u e , e n l a a p a r i c i ó n d e l v e l o d e " ó x id o e n u n a s u p e r f i c i e m e t á l i c a d e s n u d a . l i ­n a p r u e b a d e a c e r o , s e d e s e s c o r i a e n u n a c u c h a r a d e p r u e b a y s e — m id e e l t ie m p o q u e t r a n s c u r r e h a s t a l a a p a r i c i ó n d e l v e l o d e ó x i d o . B a jo l a s u p o s i c i ó n d e u n a v e l o c i d a d d e d i s o l u c i ó n c o n s t a n t e , d e l - ó x ig e n o e n e l b a ñ o d e a c e r o , s e r á n l o s ^ l e m p o s h a s t a l a a p a r i c i ó n d e l v e l o d e ó x i d o , c o n i g u a l c o m p o s ic ió n q u ím ic a r e s i d u a l e i g u a l t e m p e r a t u r a , m u ch o m ás l a r g o s , c u a n d o m ás p e q u e ñ o s e a e l c o n t e n i ­d o d e F e O . E s t a p r u e b a s e d e b e a d a p t a r a n t e t o d o , a l c o n t r o l d e l - p r o c e s o d e d e s o x i d a c i ó n . ,

L o s t ie m p o s h a s t a a p a r i c i ó n d e l ^ v e l o d e o x i d o , s e e l e v a n - c o n d e s o x i d a c i ó n p r o g r e s i v a . C o n a d i c i ó n d e u n e x c e s o d e d e s c o c í— d a n t e s , b a j a n d e n u e v o . E s t o s e a t r i b u y e , d e a c u e r d o c o n e s t u d i o s a n a l í t i c o s , a q u e p o r e je m p lo u n e x c e s o d e ^ S i d e l F e - S i a d i c i o n a ­d o , v a a l í> a ñ o . E s t o c o n d u c e e n l a ^ o x i d a c l ó n c o n e l a i r e e n l a — c u c h a r a d e p r u e b a s , a l a s e g r e g a c ió n d e m a y o r e s c a n t i d a d e s r d e s u s p e n s io n e s o x id a d a s q u e f a v o r e c e n l a a p a r i c i ó n d e l v e l o d e o x i d o .

E s t a o b s e r v a c i ó n y l a c i r c u n s t a n c i a q u e l o s ^ a c e r o s s a t u r a — d o s d e ó x i d o s , f o r m a n m o m e n tá n e a m e n te u n v e l o d e ó x i d o , p e r m i t e - - á a c a r c o n c l u s i o n e s s o b r e e l c o n t e n id o d e i n c l u s i o n e s . P a r a a c e r o s d e i g u a l g r a d o d e o x i d a c i ó n , i g u a l c o m p o s ic ió n q u í m i c a e i g u a l — t e m p e r a t u r a , e s m ás c o r t o e l t ie m p o h a s t a l a a p a r i c i ó n d e l r e l o , - c u a n d o e l a c e r o c o n t i e n e m ás i n c l u s i o n e s o x i d a d a s .

I V . - T E C N IC A D E L V A C IA D O .L o s d e f e c t o s d e l o s l i n g o t e s , o r i g i n a d o s e n e l v a c i a d o d e l a c e r o , s o n p r i n c i p a l m e n t e i I n c l u s i o n e s , s o p l a d u r a s , s a l p i c a d u r a s , p o r o s , e s c a m a s o' c á s c a r a s , s o ld a d u r a s f r í a s , g r i e t a s t r a n s v e r s a l e s y - - l o n g i t u d i n a l e s , r e c h u p e s , e t c . . . ,

A p a r t e d e l a s i n c l u s i o n e s fo r m a d a s d u r a n t e l a f a b r i c a c l o n - d e l a c e r o , l l a m a d a s e n d ó g e n a s , s e t i e n e n l a s i n c l u s i o n e s e x o g e n a s m e d ia n t e c o n t a c t o c o n d i f e r e n t e s m a t e r i a l e s , d e s d e e l m o m e n to e n - q u e s e c u e l a e l a c e r o a l a o l l a , h a s t a q u e s e t e r m i n a e l v a c i a d o . E l c o n t a c t o s e t i e n e c o n :1 . - S u c ie d a d e s d e l c a n a l d e c o l a d a .2 . - S u c ie d a d e s ^ d e l a o l l a d e c o la d a y r e f r a c t a r i o d e l a m is m a , —

c u y a e r o s i ó n a u m e n ta c o n s i d e r a b le m e n t e e l n ú m e ro d e i n c l u s i o ­n e s .

3 . - E l r e f r a c t a r i o d e l s is t e m a d e v a c i a d o p o r a b a j o .L a s im p u r e z a s d e l v a c i a d o p o r a b a j o , s e p u e d e n r e d u c i r c o n l a s s i g u i e n t e s m e d id a s : d i á m e t r o s u f i c i e n t e m e n t e g r a n d e d e l l a d r i l l o — r e i n a o' r o s e t a , b u e n a c a l i d a d d e l m a t e r i a l r e f r a c t a r i o , m a n t e n i — m ie n t o e x a c t o d e l a t e m p e r a t u r a d e v a c i a d o , c o m p o s i c i ó n a d e c u a d a - d e l a c o l a d a ( e l FeO y e l Mn d e l a m ism a a t a c a n l o s l a d r i l l o s ) y - tJ e m p o d e c o la d a a d e c u a d o , p u e s c o n t ie m p o s m uy l a r g o s , se r e b l a n

- 1 6 3 -

d e c e n i o s l a d r i l l o s d e l o s c a n a l e s d e d e s c a r g a y s e f a c i l i t a s u — e r o s i ó n .

L a s s o p la d u r a s n o d e b í a n p r e s e n t a r s e e n l i n g o t e s d e a c e r o - c a lm a d o , s i n e m b a rg o l a i n f l u e n c i a d e l a h u m e d a d e n e s p e c i a l , p u e d e o r i g i n a r l a s . S e d e b e c u i d a r p o r l o t a n t o q u e s e im p id a c u a l ­q u i e r p r o c e s o m e t a l ú r g i c o e n l a s p a r e d e s d e l a l i n g o t e r a ; l a s l i n g o t e r a s d e b e n e s t a r c o m p le t a m e n t e s e c a s y l i b r e s d e ó x id o y e s c a ­m a s .

M e d ia n t e u n a a t m ó s f e r a r e d u c t o r a ó n e u t r a ó m e d ia n t e e l v a c i a d o e n v a c í o , s e im p id e q u e s e o x i d e n p a r t e s d e a c e r o q u e h a n - s o l i d i f i c a d o p r e m a t u r a m e n t e , co m o l a s s a l p i c a d u r a s , c á s c a r a s y l a p a r t e s u p e r i o r d e l a c e r o l l a m a d a t a p a . E s t a s p a r t e s , s e r í a n d i s u e l t a s n u e v e m e n te p o r e l a c e r o , p r o d u c i r í a n ^ r e a c c i o n e s e n t r e l o s ó x i r d o s y e l c a r b o n o y c a u s a r í a n s o p l a d u r a s ó p o r o s . E n c a s o d e n o s e r d i s u e l t a s , s e o r i g i n a n u n io n e s ( ó c o s t u r a s ) f r í a s , q u e p u e d e n c o n ­

d u c i r f á c i l m e n t e a s e p a r a c i o n e s p e r m a n e n t e s .L a a t m ó s f e r a ^ r e d u c t o r a ó n e u t r a , s e p u e d e l o g r a r m e d ia n t e —

v a p o r e s d e a l q u i t r á n ó d e l a c a p a r a l i n g o t e r a s , l i b r e s d e a g u a . — L a l a c a ó e l a l q u i t r á n , s e a p l i c a n a l a s p a r e d e s d e l a l i n g o t e r a - c a l i e n t e , a a p r o x im a d a m e n te 6 0 ° C y d e b e n r e s i s t i r a l c a l o r h a s t a - 1 0 0 C . L o s m e jo r e s m a t e r i a l e s d e r e c u b r i m i e n t o , s o n l o s q u e s e — q u e m a n l e n t a m e n t e d u r a n t e e l v a c i a d o y q u e c r e a n e n l a l i n g o t e r a - m e d ia n t e l o s g a s e s p r o d u c id o s l a m e n c io n a d a a t m ó s f e r a r e d u c t o r a ó - n e u t r a . E l l o s im p id e n d e e s a m a n e r a l a s c a p a s d e ó x id o e im p u r e z a s

s o b r e l a s u p e r f i c i e d e l l i n g o t e y e n e l v a c i a d o p o r a r r i b a , q u e - p e r m a n e z c a n a d h e r i d a s l a s s a l p i c a d u r a s y p r o t e g e n l a l i n g o t e r a d e - u n a t a q u e i n t e n s o d e l a c e r o l í q u i d o , q u e p u e d e c o n d u c i r p r e m a t u r a ­m e n te a l a f o r m a c i ó n d e g r i e t a s d e f u e g o .

E n l i n g o t e r a s s i n l a c a , l a p a r t e s u p e r i o r d e l a c e r o ( v a c i a d o p o r a b a j o ) s e p e g a f á c i l m e n t e e n l a s u p e r f i c i e á s p e r a ; e n c a s o d e -h a b e r s e l a c a d o , a l s u b i r e l a c e r o , q u em a l a l a c a y s e c a l i e n t a -------y c a r b u r a p o r e s e m e d io ; l a c a p a p e r i f é r i c a d e a c e r o , e s p o r l o — t a n t o s ie m p r e l í q u i d a y n o s e p e g a . V a c ia n d o d e m a s ia d o r á p i d o , n o s e q u em a b i e n ^ e l a l q u i t r a n o l a c a , q u e m á n d o s e ó d e s c o m p o n ié n d o s e —

a p e n a s d e s p u e s e n e l b a ñ o d e a c e r o , c a u s a n d o s o p l a d u r a s . Lo m is m o s u c e d e c u a n d o s e a p l i c a u n a c a p a m u y g r u e s a d e e s t o s m a t e r i a l e s d e a p o r t a c i ó n .

E l e s p e s o r d e l r e c u b r i m i e n t o , s e o r i e n t a s e g ú n l a s e c c i ó n - d e l l i n g o t e , c o n e l in c r e m e n t o d e l a s e c c i ó n d e l l i n g o t e , d i s m i n u ­y e l a v e l o c i d a d dfe v a c i a d o e le v á n d o s e l a c a n t i d a d d e l m a t e r i a l d e - r e c u b r i m i e n t o .

L a s l i n g o t e r a s l a c a d a s y d e ja d a s e n f r i a r a b s o r b e n f á c i l m e n ­t e h u m e d a d , m e d ia n t e l o c u a l s o h a c e p o s i b l e l a f o r m a c i ó n d e s o p l a d u r a s y l a a d s o r c i o n d e h i d r ó g e n o . “

S i l a s l i n g o t e r a s e s t á n m uy c a l i e n t e s , s e a u m e n ta e l p e l i g r o d e l s o ld a d o d e l l i n g o t e .

L a s g r i e t a s t r a n s v e r s a l e s s o n p o r l o g e n e r a l l a c o n s e c u e n c i a d e u n v a c i a d o d e m a s ia d o c a l i e n t e y r á p i d o . E l a c e r o m uy c a l i e n t e , - f o r m a e n s e g u i d a u n a c o s t r a d e lg a d a s o b r e l a p a r e d d e l a l i n g o t e r a , s i e l e n g r o s a m ie n t o d e e s t a c o s t r a se a l t e r a m e d ia n t e v a c i a d o v i o ­l e n t o , e n t o n c e s e l l a s e r o m p e . E s t a s g r i e t a s t r a n s v e r s a l e s , s e — n o m b ra n p o r e s o g r i e t a s d e m o v i m i e n t o ; s e e x t i e n d e n r a r a v e z m á s - p r o f u n d a m e n t e s o b r e l a s u p e r f i c i e y p u e d e n e l i m i n a r s e g e n e r a lm e n - 1 r m e d ia n t e e s c a r p a d o .

- I6*f -

M ás p e l i g r o s a s s o n l a s g r i e t a s l o n g i t u d i n a l e s q u e a p a r e c e n - p r i n c i p a l m e n t e e n l a s p a r t e s b a j a s d e l i n g o t e s l a r g o s ( 1/3 ó l A - d e l a l o n g i t u d ) y s e p r o d u c e n c u a n d o l a f o r m a c i ó n d e c o s t r a s e s - m uy p e q u e ñ a a c a u s a d e u n a d e f i c i e n t e c o n d u c c ió n d e l c a l o r , , d e — m odo t a l q u e l a d e lg a d a c o s t r a , n o r e s i s t e l a p r e s i ó n d e l n ú c l e o - d e m e t a l l í q u i d o y s e r e v i e n t a . S e p u e d e n e v i t a r e s t a s g r i e t a s — m e d ia n t e r e f o r z a m i e n t o d e , 1a p a r e d d e l a l i n g o t e r a , c o n e l f i n d e t e n e r u n a f o r m a c i ó n m ás r á p i d a d e c o s t r a s m ás g r u e s a s y t a m b ié n - m e d ia n t e e l e m p le o d e l i n g o t e r a s d e c u a t r o o " m u c h o s l a d o s , e n l u ­g a r d e l i n g o t e r a s r e d o n d a s , p a r a q u e l a f o r m a c i ó n d e c a n t o s d e l - l i n g o t e a u m e n te n r á p id a m e n t e e l e n f r i a m i e n t o .

L o s r e c h u p e s s e p u e d e n e v i t a r ó i n f l u e n c i a r , s u p o s i c i ó n y - m a g n l t u d m e d ia n t e l a s s i g u i e n t e s m e d ld a s ía . - M a n t e n ie n d o l í q u i d a l a p a r t e s u p e r i o r d e l l i n g o t e , m e d i a n t e —

l l e n a d o p o s t e r i o r d e m e t a l l í q u i d o , d e t a l m odo q u e l a ^ l i n g o - t e r a p e r m a n e c e l l e n a h a s t a q u e t e r m i n a l a s o l i d i f i c a c i ó n d e l - l i n g o t e . E s t a m e d id a p u e d e s e r a p o y a d a m e d ia n t e l a c o l o c a c i ó n d e u n a m a z a r o t a d e c h a m o ta s o b r e l a l i n g o t e r a ( c a b e z a p e r d i d a ) ó m e d ia n t e r e v e s t i m i e n t o d e l a p a r t e s u p e r i o r d e l a l i n g o t e r a c o n l a d r i l l o s u o t r o m a t e r i a l a s í com o t a m b ié n m e d ia n t e u n — d i s p o s i t i v o ó m e d io d e c a l e n t a m i e n t o , q u e m a n te n g a c a l i e n t e - e l a c e r o d e l a p a r t e s u p e r i o r .

b . - E l e c c i ó n c o r r e c t a d e l a v e l o c i d a d d e c o l a d a .c . - M a n t e n ie n d o l a t e m p e r a t u r a d e v a c i a d o l o m ás b a j a p o s i b l e .d . - F o rm a c o n v e n ie n t e d e l a l i n g o t e r a .

M e d ia n t e l a c o l a d a c o n t i n u a , t a m b ié n s e p u e d e e l i m i n a r e l r e ­c h u p e y s e e m p le a a c t u a l m e n t e c o n é x i t o p a r a l a o b t e n c i ó n d e s e m i p r o d u c t o s . E n e s t e s i s t e m a , e l v a c i a d o s e v e r i f i c a e n u n a l i n g o — t e r a v e r t i c a l e n f r i a d a p o r a g u a , d o t a d a d e u n m o v im ie n t o a s c e n d e n t e y d e s c e n d e n t e . L a l o n g i t u d d e e l l a e s p o r l o g e n e r a l p e q u e ñ a .L a s o l i d i f i c a c i ó n d e l a ra m a d e a c e r o , s e c o m p le m e n ta m e d ia n t e — u n e n f r i a m i e n t o p o s t e r i o r e n u n r e c i p i e n t e c o n d u c h a s d e a g u a . E l s e m ip r o d u c t o , s e c o r t a a l o s ta m a ñ o s r e q u e r i d o s y s e m an d a a l a - l a m i n a c i ó n .

L a s v e n t a j a s d e e s t e s is t e m a e n c o m p a r a c ió n d e l s i s t e m a — n o r m a l d e v a c i a d o s o n : R e n d im ie n t o 8 - 1 0 $ m a y o r , e s t r u c t u r a p r i m a ­r i a m ás f i n a , g r a n h o m o g e n e id a d , r e p a r t i c i ó n m as f i n a d e l a s i n e l c l u s i o n e s , d i s m i n u c ió n d e l a s e g r e g a c i ó n . L a s i n c l u s i o n e s n o m e­t á l i c a s s o n m e n o r e s , ü n a s p e c t o m uy i m p o r t a n t e s o n l o s c o s t o s d e ­t r a n s f o r m a c i ó n q u e Se r e d u c e n b a s t a n t e e m p le a n d o e s t e s i s t e m a d e ­v a c i a d o .

- 1 6 5 -

G a s to n e G u z z o n i : G l i a c c i a i c o m u n i e s p e c i a l i ; E d i t o r i a l H o e p l i -

M i l a n o 1 9 5 2 .

C a t á lo g o t é c n i c o g e n e r a l e D a lm in e , 1 9 5 6 .

G iu s e p p e V i o l i s E l e m e n t i d i c h i m i c a - f i s i c a d e l l a f a b b r i c a z i o n e

d e l l ' a c c i a i o . A s s o c ia z io n e i t a l i a n a d i m e t a l l u r g i a . 1 9 6 0 .

L e i t n e r - P l o c k i n g e r : D ie E d e l s t a h l e r z e u g u n g . S p r i n g e r V e r l a g 1 9 5 0 .

J . F . E l l i o t t t T h e p h y s i c a l c h e m i s t r y o f s t e e l m a k i n g . 1 9 5 6 .

H i l t y , R a s s b a c h y G r a f t s : O b s e r v a c io n e s d e l m é to d o d e f u s i ó n d e —

a c e r o s i n o x i d a b l e s . J o u r n a l o f t h e i r o n -

a n d s t e e l i n s t i t u t o . V o l . ( l 8 0 ) 1 9 5 5 .

P r i n c i p a l ! e l e m e n t i c o r r e t t i v i d e l l a g h is a e d e l l ' a c c i a i o . M e t a l —

c h i m i c a . T o r i n o .

L ' i m p i e g o e i l t r a t t a m e n t o d e l l ' a c c i a i o . E d i t r i c e n a z i o n a l e C o g n e .

T o r i n o 1 9 5 9 .

E l e c t r i c f u r a a c e S t e e l P r o c e e d i n g s . A IM E . 1 9 5 3 y 1 9 6 0

G iu s e p p e Z i l i a n i : I g a s n e i m e t a l l i . A s s o c i a z i o n e i t a l i a n a d i m e­

t a l l u r g i a . 1950 .

H o f f u . D a h l : G r u n d la g e n d e s W a l z v e r f a h r e n s » V e r l a g S t a h l e i s e n .

D u s s e l d o r f 1 9 5 5 .

D ie W e i t e r v e r a r b e i t u n g d e s S t a h l e s . M o n t a n i s t i s c h e H o c h s c h u le i n -

L e o b e n . S om m er u . P o l l a c k t E l e k t r o s t a h l e r z e u g u n g . V e r l a g S t a h l e i

s e n . D u s s e l d o r f 1 9 5 0 .

W as d e r S ie m e n s M a r t i n S t a h l w e r k e r v o n s e i n e r A r b e i t w i s s e n m u s s .

V e r l a g S t a h l e i s e n . D u s s e l d o r f 1 9 5 2 .

Z u s t a n d s s c h a u b i ld d e r U n l e g i e r t e n S t a h l e . V e r l a g S t a h l e i s e n 1 9 6 0 .

BIBLIOGRAFIA.

S c h u l z e t A l l g e m e i n e u n d P h y s i k a l i s c h e C h e m ie . S a n m lu n g G o s c h e n , -

l a y 2 a . p a r t e . B e r l í n . 1 9 6 0 .

D a n i e l s : P h y s i c a l C h e m ls t r y . W l l e y . New Y o r k 1 9 5 3 .

Z u l l a n l í E l e t t r o s i d e r u r g i a . H o e p l i . M i l a n o 1 9 5 5 .

S c h r i f t e n u b e r M e t a l l k u n d e u n d P r i s c h e n d e r S t a h l e d e r M o n t a n i s t i

- s c h e n H o c h s c h u le i n L e o b e n .