DESULFURACIONDesulfuración:En el pasado la desulfuración era realizada en los procesos de aceración primaria pero era difícil obtener niveles altos de desulfuración ya que reinaba un atmosfera oxidante (salvo en el HEA).Es por eso que este proceso se empezó a llevar a cabo durante la aceración secundaria.Para poder obtener una buena desulfuración es necesario cuidar los siguientes parámetros: presión de la fusión, analizar la altura a al que se encuentre las burbujas, el contenido inicial de azufre y la cantidad de calcio añadido.La desulfuración se presenta al reaccionar la escoria y el metal de acuerdo a las siguientes ecuaciones:(S) + 3/2{O2 } = {SO2} + (O)[S] +(O) = [O] + (S)Es muy importante que para llegar a los valores deseados de S exista contacto entre metal y escoria y que se evite la introducción inesperado de oxigeno.Para que la desulfuración se lleve a cabo es necesario tener una escoria con alto contenido de iones O2, aumentar la actividad del azufre al adicionar elementos (Si, Al, P, etc.), desoxidar y proteger el baño metálico al generar una atmosfera reductora y aumentar la estabilidad del azufre en la escoria al aumentar los iones de calcio y manganeso en ellos presentes.El calcio y el magnesio tienen altas actividades en comparación del oxigeno y azufre por lo que al ser introducidos en el baño metálico tienen un alto efecto desulfurizador y desoxidante. Como los óxidos son termodinámicamente más estables su formación es preferencial al de los sulfuros.Por lo que si se utiliza un tratamiento con calcio para desulfurar es necesario reducir el O al adicionar aluminio.La desulfuración generalmente se realiza al adicionar al baño metálico elementos de calcio o cal o tierras alcalinas; con esto se pretende llegar hasta contenidos de .01%S.el equipo más común para lo descrito anteriormente es un horno-cuchara con caldeo eléctrico 3 electrodos y inyectando en la parte inferior argón. La ecuación de desulfuración típica al adicionar calcio es

[Fes] + CaO = (CaS) + [FeO] cuya constante de equilibrio seria k = (CaS )∗[FeO ][FeS ]∗(Cao)

En cambio se desulfura con magnesio es prácticamente solo viable para bajos contenidos de oxigeno y la reacción que se lleva a cabo es la siguiente;[FeS] +2[Al] +3[S] = 3(CaS) +(Al2O3)El porcentaje del azufre contenido en la escoria(S) y el acero [S] se explica con el coeficiente de repartición cuya ecuación es:

Ls=(S)[ S]

= Cs[Ao]

De la cual:Cs= capacidad del azufreAo= actividad del oxigeno

Par lograr una buena desulfuración es necesario tener llegar a un alto valor de Ls.el cual se puede obtener con un alto valor de Cs o un bajo valor de ho.

Los requisitos principales para desulfurar son:a) Escoria con alta capacidad de sulfuro básica y co alta actividad de CaOb) Baja act ividad de feO en la escoria condiciones reductoras

c) baja actividad de O disuelto en el banio metalicod) Alta temperaturae) Agitación del metal liquidof) Vaciog) Escoria fluida para agilizar la agitaciónh) Baja concentración de oxigeno en el acero

Es importante mencionar que la presión en la superficie del baño y la velocidad de flujo del argón determinan la energía de agitación y por lo tanto la constante de reacción.Los refractarios en la desulfuración también son muy importantes ya que necesita ser unos básicos y el más conveniente es el de dolomita cubierta con un revestimiento de magnesita para proteger al refractario del flujo turbulento de la escoria y el flujo desulfurizante.Algunos de los mas fuertes desulfurante son Ba, Ca,Ce y Mg en ese orden siendo el Ba el mas fuerte.Sin embargo el CaO se considera como el principal desulfurnate en la escoria.una escoria que no este saturada en Cao no es buena desulfurante y el CaO en estado puro tampoco lo es.

Desfosofracion:Los parámetros para desfosforar son:

alta actividad de Feo o atmosfera oxidante, escoria básica con incremento en la actividad de CaO, bajos puntos de fusión, temperatura baja, escoria fluida.

Si se realiza el proceso en un horno de inducción se logran contenidos de hasta .005-.0004 %PLa reacción de defosoforacion es la siguiente:2P + 5 O= P2O5

CaO +P2O5 =CaO.P2O5

Si las fusiones contienen C o N los radios de desfosforacion alcanzan contenidos de hasta 90%.en cambio si las fusiones contienen Cr los radios de desfosofracion van disminuyendo conforme aumenta el contenido de cromo esto ocurre porque afecta la actividad constante del fosforo.Es posible que después del proceso de desfoforacion el fosforo de la escoria vuelva a pasar al baño metalico si al final del proceso se eleva la temperatura y se agregan elementos desoxidantes como aluminio y silicio disminuyendo asi la basicidad de la escoria y regresando el fosforo al baño metalico.

(P₂O₅·4CaO)+ Al → [P] + (Al₂O₃.4CaO) (P₂O₅·4CaO)+ Si → [P] + (SiO₂.4CaO)

I. PARÁMETROS DE CONTROL

TemperaturaSe facilita la desulfuración al aumentar la temperatura a 1610-1630oC.

Energía de mezclaLos principales métodos de agitación son:

a) Agitación por inducciónb) Inyección de polvos: es la más eficiente pero también la más carac) Burbujeo profundo con bajo fluido de argónd) Burbujeo profundo con alto fluido de argóne) Burbujeo superficial con alto flujo de argón

Ppm de oxigenoAntes de comenzar a desulfurar es necesario desoxidar el metal líquido.

Índice de basicidadAl aumentar la basicidad se logra un mejor desulfuracionDebe ser mayor a 3.5

%FeO

II. DESULFURACIÓN Y DESFOSFORARÍANSe necesita tener un ampli cuidado de la cantidad de escoria de la aceración primario en hornos que se deja pasar a las cucharas durante la metalurgia secundaria ya que contienen oxidos que son inestables en presencia de acero desoxidado lo que puede causar cierta regresión del fosforo al acero por lo que es necesario minimizar la cantidad de escoria que pasa a la metalurgia secundaria y modificar esta escoria adicionando CaO,Al,SiO2,Al2O3 y CaF2 para obtener escoria con las propiedades deseadas.

Etapas en unidad de fusión

Control temperatura

III. Control de fosforo en refinación secundaria

Retiro y control de paso de escoria

IV. Inyección de polvos en el metal para control de azufreInyección de polvos con escoria superiorPara la produccion de aceros ultra bajo carbono es indispensable la inyección de polvos como calcio silicio al baño metalico. Permiten producir aceros con contenidos de azufre de 10 a 20 ppm.en este proceso se adiciona CaO , Al y CaF2, SiO2 Al2O3. El primero para formar escoria saturada de CaO . el segundo para que reacione con el oxigen y forme Al2O3 lo que eleva la temperatura y se une a la escoria en ocasiones reaciona con sílice también presente en ella.los últimos 3 son necesarios para formar escoria.Las adiciones se realizan durante el Tapping de el horno a la cuchara por que es enm este momento en el que se produce mas contacto entre escoria y baño metalico lo cual facilita la desulfuración. Este proceso se mejora al agregar escoria sintetica. Al final de esta adicion se obtiene una escoria con altos contenidos de CaO y Al2O3 y algo de CaF2,SiO2.es aquí cuando comienza la segunda etapa del proceso con la agitación por inyección de argón a travez de un tapon poroso. Se alcanza el equilibrio de azufre en la escoria y metal cuando Ls no es muy alto; cuando no ocurren reaccionesalternas como que el azufre reacione con el refractario o que absorba oxigeno de la atmosfera.los mejores resultados se obteniana con una cuchara de desgasificado al vacio.los pasos cinéticos para el proceso general de desulfuración son los siguientes:

La tranferencia de el azufre disuelto en el baño metalico a la interface metal escoria La transferencia del oxigeno ene la escoria a la interface metal escoria La reacion en la interfase

La transferencia de los iones de azufre de la interface a la escoria La tranferencia de el oxigeno de la interfase a el banño metalico El mezclado de la fase de la escoria El mezclado de el baño metalico

En la industria s epuede observar que la desulfuración esta mas regida por la transferencia d e masa que por la reacion química.

Inyección metalúrgica para desulfuraciónLos procesos de inyecion se empezaron a llevar a cabo en 1970 con el propósito de lograr mayores tasas de desulfuración de acero liquido o baño metalico.existen dos variantes del proceso:La inyección continua de reactivos en polvo con un flujo de gas (Ar)Inyección comntinua de reactivos en alambre Generalmente son compuestos de calcio los que se inyectan para lograr una desoxidación y desulfuración profunda.el reactivo mas común es el CaSi.

A 1600oC el Ca tiene una presión de 1.81 atm por lo que al instante se puede transformar en vapor ya que su temperatura de fusion ronda os 1050oC y para que pueda reaccionar con el bano metalico se necesita inyectar a cierta profundidad de 1 a 1.5 m dentro del bano metalico para que la [presión ferrostatica evitara la formación de vapor pudiendo asi reacionar con el oxigeno y azufre.Este proceso también permite desfosforar .Generalmente se realiza en una cuchara , el gas (Ar y N) se inyecta junto con polvos reactivos solidos a través de una lanza con recubrimiento de refarctario. La tasa de alimintacion d epolvo y gas vienen controlados po las presiones del eyector y las superiore asi como las dimensiones del orificio. Se recomienda un refractario de alta alumnina o básico.Tipos de proceso

La tasa de reacion era 5 veces mas alta que en el proceso de escoria superior.La reacion ocurre principalmente en 3 zonas:

La zona de contacto transitorio: esto ocurre mientras los polvos van reaccionando en su trayectoria a través

La zona de contacto permanente:la reacion entre metal escoria La zona de romper a través de: estp ocurre cuando burbujas de gas sobrepasan a través

de la escoria en ocasiones cargando metal liquido y causando que reaccionen con la atmosfera lo que ocasiona una reoxidación por lo que esta no es ua reacion que se desea que ocurra

el refractari dolomítico es el mejor parra desulfurar.

Velocidad de inyección Anteriormenmte se inyectaba argón a 6 x 10 -4 Nm3/s. en la actualidad se inyecta los suficiente para que no se produzca una emulsion metal escoria. La tasa de flujp de argn generalmente es de 2.5 Nm

Altura de inyección.

Volumen de adición/s

Para que existauna participación efectiva las partículas en la desulfuración estas se deben separar de las burbujas de argón y introducirse al liquido lo mas rápido posible.se recomienda que el tamaño de estas partículas sea de .1 a 1 mmLas principales recomendaciones técnicas son las siguientes:

Que el refractario sea dolomítico Que exista la minima escoria posible de procesos anteriores como máximo 5 kg/ton de

hacer. Que los aceros sean calmados cnAl Que para que en el proceso de escoria superor exista escoria con alta capacidad de

azufre se realicen las adicines durant el Ta a pping. Min d Que se adicione calcio silicio de 8 a 10 min en una flujo de .1 a .3 kg//ton de acero y se

inyecte argón de .001aa .003Nm3/min Para medir el oxigeno disuelto se usa un sensor de oxigen de inmersión Una vez erminada la adicion se mezcla lentamente por inyeccin de oxigeno para

hmogenizar y remover inclusiones

Si se ccmpara la inyecion de polvos con la inyecion de calambre se puede ver k en la inyección de polvos permite una mejor desulfuración y m,odificacion de inclusiones. Sin embargo en el proceso con alambre mejore las inclusiones y permite una mejor recuperación y precisión de la aleación.

dición de escorificantesPara determinar la capacidad de la escoria para absorber azufre se detrmina mediante el valor de Cs el cual se calcula con la siguiente ecuación:

Donde:

Escorias sintéticasExisten metodos como el proceso MpE y el proceso de REXOSLAG en el cual se utilizan escorias sinteticas durante el proceso de Tapping y utilizando la enrgia cientica del flujode Tapping.tambien se utiliza tratamienos con escoria cintetica a hacer liquido con iagitacion con gases ya sea en un horno VAD o e una cuchara o durande VD

Escorias solidas

Escorias liquidas o prefundidas