El Desgasificado al Vacío (VD) impulsa la formación de inclusiones de espinela principalmente a través de la erosión de los refractarios de la cuchara. El proceso utiliza una agitación intensa en un entorno de baja presión para eliminar gases y facilitar las reacciones escoria-metal. Sin embargo, esta vigorosa agitación física desgasta el revestimiento de la cuchara, introduciendo magnesio en la escoria y creando las condiciones químicas necesarias para la formación de inclusiones de espinela de magnesio-aluminio (Mg-Al).
Si bien el Desgasificado al Vacío es fundamental para la eliminación de gases, la agitación prolongada al vacío acelera la degradación de los ladrillos de la cuchara. Esta erosión enriquece la escoria con Óxido de Magnesio (MgO), que sirve como precursor químico directo de las inclusiones de espinela duras y perjudiciales.
El Mecanismo de Formación de Inclusiones
El Papel del Entorno Físico
El proceso VD se basa en un entorno de vacío combinado con agitación prolongada e intensa.
Esta agitación es necesaria para asegurar que la masa fundida de acero interactúe lo suficiente con la escoria y para facilitar la eliminación de gases no deseados.
Degradación Refractaria
La naturaleza agresiva de esta agitación somete a los refractarios de la cuchara a un estrés inmenso.
Estos revestimientos suelen estar construidos con ladrillos de magnesia-carbono o ladrillos de alto contenido de alúmina, que sucumben al desgaste físico del proceso.
Enriquecimiento Químico de la Escoria
A medida que los refractarios se erosionan, liberan sus materiales constituyentes en el entorno de fabricación del acero.
Específicamente, esta erosión provoca un aumento significativo en el contenido de MgO dentro de la escoria.
Formación de Espinelas de Mg-Al
La presencia de exceso de MgO en la escoria es el punto de inflexión para la formación de inclusiones.
Este magnesio reacciona con el aluminio en la masa fundida, proporcionando la base química para que las inclusiones de espinela de Mg-Al nucleen y crezcan dentro del acero para rieles pesados.
Comprendiendo las Compensaciones
Eficiencia del Proceso vs. Limpieza del Material
Existe un conflicto inherente entre los objetivos operativos del proceso VD y la limpieza del producto final.
Para eliminar eficazmente los gases y optimizar las reacciones escoria-metal, se requiere una agitación intensa.
El Costo de la Agitación
Sin embargo, la propia energía utilizada para purificar el acero de gases actúa como fuente de contaminación en lo que respecta a las inclusiones.
Forzar ciclos de desgasificación más largos o más vigorosos se correlaciona directamente con un aumento de la erosión refractaria y una mayor población de inclusiones de espinela.
Gestión de las Variables del Proceso para la Calidad del Acero
Para optimizar la producción de acero para rieles pesados, debe equilibrar la necesidad de desgasificación con los riesgos de erosión refractaria.
- Si su enfoque principal es la eliminación de gases: Mantenga la intensidad de agitación necesaria pero controle estrictamente la duración para evitar un desgaste excesivo de los refractarios.
- Si su enfoque principal es el control de inclusiones: Minimice la agresividad de la agitación y controle de cerca los niveles de MgO en la escoria para detectar signos tempranos de degradación del revestimiento.
Comprender que el revestimiento de la cuchara es un participante químico activo en el proceso VD es clave para controlar la formación de espinela.
Tabla Resumen:
| Elemento del Proceso VD | Impacto en el Acero para Rieles Pesados | Papel en la Formación de Espinela |
|---|---|---|
| Agitación Intensa | Facilita la eliminación de gases y las reacciones escoria-metal | Causa desgaste/erosión física de los refractarios de la cuchara |
| Entorno de Vacío | Reduce la presión parcial para la desgasificación | Acelera las interacciones químicas en la interfaz de la escoria |
| Erosión Refractaria | Libera MgO en la escoria y la masa fundida | Proporciona el precursor de MgO para la nucleación de espinela de Mg-Al |
| Enriquecimiento de MgO | Cambia el perfil químico de la escoria | Reacciona directamente con el aluminio para formar inclusiones duras |
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Referencias
- Jun Zhu, Jichun Yang. Study on the Causes and Control Measures of Mg–Al Spinel Inclusions in U75V Heavy Rail Steel. DOI: 10.3390/app14051718
Este artículo también se basa en información técnica de Kintek Furnace Base de Conocimientos .
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