Fundición Al Alto Vacío

Fundición al alto vacío
HORNO DE ALTO VACÍO
En 1954 una turbina tuvo una falla catastrófica e Estados Unidos. El rotor de una turbina a vapor para generación de energía de 165 MW se rompió en varias partes operando a 3600 rpm. La planta ubicada en Ridgland (Chicago) fue destruida. El mismo año, otro rotor fabricado para Arizona Public Service Co. se rompió en varias partes cuando estaba siendoprobado. El análisis de estas fallas mostró que la causa de los defectos fue el hidrógeno. Desde esa época el acero desgasificado se tornó obligatorio para varios productos, tal como rotores de turbina.
En los procesos de fabricación del acero, ¿se obtiene en la colada la calidad, pureza y composiciones deseadas? La respuesta a esta pregunta, en general, es no. Cualquiera que sea el proceso deobtención del acero, siempre trae consigo la presencia de impurezas, gases, incrustaciones y segregaciones que hacen necesario la implementación de procesos de refinación posterior, comúnmente conocidos como “afino” del acero. Finalmente, las técnicas y procedimientos de refinación del acero, no se encuentran fácilmente en la literatura técnica, por cuanto constituyen secretos industriales, que sonla base de la competitividad.
La metalurgia del vacío se introdujo hacia el año 1955. Las roturas catastróficas que se produjeron en varias centrales eléctricas de Estados Unidos, como las antes mencionadas, aceleraron la puesta en marcha de los procesos alemanes de desgasificación por vacío (eliminación del H2). La ley de Siebert rige el fenómeno y basta un vacío menor de 10 Torr para bajar elO2 a niveles inocuos. El vacío elimina parcialmente el H2, O2 y el N2.

Proceso de Vacío del Acero Fundido

Después de ser producido en cualquiera de los hornos de fabricación de acero, el acero derretido puede refinarse aún más para producir acero de alta pureza y homogeneidad. Esto se logra removiendo los gases (oxígeno, hidrógeno y nitrógeno) en el acero derretido que fueron absorbidos oformados durante el proceso de fabricación.
Si los gases no se remueven antes que el acero se solidifique, su presencia o sus reacciones con otros elementos en el acero puede producir defectos tales como: inclusiones (partículas sólidas de óxido), sopladuras (bolsas de gas), descascarillamiento (grietas internas) y fragilidad (pérdida de ductibilidad).
La desgasificación del acero fundido se llevaa cabo exponiéndolo a un vacío. La presión enormemente reducida sobre la superficie del líquido permite que los gases escapen.
El acero fundido puede desgasificarse de varias maneras. Las dos más comunes son:
Desgasificación por Flujo
Desgasificación en la Olla Colada

Desgasificación por flujo
En este proceso, el acero fundido se vierte desde la olla de colada dentro de una lingotera, lacual está completamente encerrada en una cámara de vacío. Mientras el flujo de acero fundido cae dentro del vacío, se separa en gotitas. Debido a la reducida presión sobre el líquido, los gases disueltos revientan y se extraen fuera de la cámara por medio de una bomba de vacío. Libre ya de gases en la lingotera, éste se solidifica en un acero de alta pureza.

Desgasificación en la olla de coladaEn este proceso, el acero derretido se desgasifica en la olla de colada. Se hace descender un recipiente de vacío calentado de modo que su boquilla de absorción quede por debajo del nivel líquido del acero fundido.
La presión atmosférica impulsa el acero fundido hacia arriba dentro de la cámara de vacío, en donde los gases revientan y se extraen mediante la bomba de vacío. La elevación delrecipiente de vacío permite que el acero fundido fluya de vuelta, por la fuerza de gravedad, dentro de la olla de colada. Este ciclo se repite varias veces hasta que la totalidad el acero fundido en la olla se ha desgasificado.
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