Desulfuración con carburo de calcio en la siderurgia

Por Steel Refining Materials
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Desulfuración con carburo de calcio en la siderurgia

El azufre es una de las impurezas más perjudiciales en el acero, ya que provoca fragilidad en caliente, reduce la ductilidad y degrada la soldabilidad. Para los grados de acero que exigen un contenido de azufre inferior al 0,01 por ciento — tales como los aceros de embutición profunda, los grados para tuberías y los aceros estructurales de baja aleación y alta resistencia — la desulfuración del metal líquido antes de su entrada al convertidor básico de oxígeno resulta mucho más eficiente y económica que intentar eliminar el azufre del acero fundido en etapas posteriores del proceso. El carburo de calcio (CaC2) se ha consolidado como uno de los agentes desulfurantes más eficaces en esta fase de pretratamiento, capaz de reducir los niveles de azufre por debajo del 0,005 por ciento cuando se aplica correctamente.

La desulfuración con carburo de calcio opera mediante una reacción directa entre el CaC2 y el azufre disuelto en el metal líquido, produciendo sulfuro de calcio (CaS) y carbono grafítico. La reacción está fuertemente favorecida desde el punto de vista termodinámico a las temperaturas habituales del metal líquido, entre 1300 y 1400 grados centígrados, y el carbono producido permanece disuelto en el hierro sin causar problemas. La principal ventaja del CaC2 frente a los desulfurantes a base de magnesio reside en su previsibilidad y constancia: la reacción es menos violenta que la inyección de magnesio, lo que facilita su control y hace que su manipulación sea más segura en operaciones de alto rendimiento. Es especialmente adecuado para las estaciones de desulfuración basadas en cucharas torpedo o cucharas de colada donde es necesario tratar grandes volúmenes de metal líquido con rapidez.

La eficacia de la desulfuración con carburo de calcio depende en gran medida del método de inyección y de las prácticas de gestión de la escoria. La coinyección con un gas portador (típicamente nitrógeno) a través de una lanza sumergida garantiza una penetración profunda del reactivo en el metal líquido, maximizando el área de contacto y la eficiencia de la reacción. El tamaño de las partículas también resulta crítico: las partículas más finas reaccionan más rápido, pero pueden ser arrastradas por los gases de escape, mientras que las más gruesas se hunden y reaccionan más lentamente, aunque de forma más completa. La mayoría de las instalaciones utilizan una distribución granulométrica escalonada para equilibrar la velocidad y el rendimiento. Una capa de agente cubridor correctamente diseñada sobre el metal líquido es esencial para evitar la resulfuración por exposición atmosférica y para absorber el producto de reacción CaS en la fase escoria.

Para los siderúrgicos que apuntan a grados con contenido de azufre ultra bajo, un enfoque en dos etapas suele ofrecer los mejores resultados: una desulfuración inicial con carburo de calcio para reducir el azufre al rango de 0,005 a 0,008 por ciento, seguida de un pulido con magnesio o una segunda inyección fina de CaC2 para alcanzar el objetivo final. La elección entre estos enfoques depende del nivel de azufre de entrada, el contenido de azufre final requerido y la capacidad disponible en la estación de desulfuración. Las acerías que invierten en una manipulación adecuada de los reactivos, el mantenimiento de las lanzas y el control de la química de la escoria alcanzan de forma consistente eficiencias de desulfuración superiores al 80 por ciento con carburo de calcio.