PROCESO INDUSTRIAL Y PRODUCCIÓN ACERO INOXIDABLE

PROCESO INDUSTRIAL Y PRODUCCIÓN ACERO INOXIDABLE

 ACERO INOXIDABLE .-

Los aceros inoxidables contienen cromo, níquel y otros elementos de aleación, que los mantienen brillantes y resistentes a la herrumbre y oxidación a pesar de la acción de la humedad o de ácidos y gases corrosivos. Algunos aceros inoxidables son muy duros; otros son muy resistentes y mantienen esa resistencia durante largos periodos a temperaturas extremas. Debido a sus superficies brillantes, en arquitectura se emplean muchas veces con fines decorativos. El acero inoxidable se utiliza para las tuberías y tanques de refinerías de petróleo o plantas químicas, para los fuselajes de los aviones o para cápsulas espaciales. También se usa para fabricar instrumentos y equipos quirúrgicos, o para fijar o sustituir huesos rotos, ya que resiste a la acción de los fluidos corporales. En cocinas y zonas de preparación de alimentos los utensilios son a menudo de acero inoxidable, ya que no oscurece los alimentos y pueden limpiarse con facilidad

El agregado de otros elementos a la aleación permite formar un amplio conjunto de materiales, conocidos como la familia de los aceros inoxidables. Entre los elementos de aleación, dos se destacan: el cromo, elemento presente en todos los aceros inoxidables por su papel en la resistencia a la corrosión y el níquel por la memoria en las propiedades mecánicas.

El acero inoxidable fue inventado por Harry Brearley (1871-1948), quien había comenzado a edad muy temprana, 12 años, a trabajar como operario en la acería de su pueblo natal, Sheffield (Inglaterra). En 1912, Brearley comenzó a investigar, a petición de los fabricantes de armas, en una aleación que presentara mayor resistencia al desgaste que la experimentada hasta el momento por el interior de los cañones de las pequeñas armas de fuego como resultado del calor despedido por los gases. Buscando un metal que resistiera la erosión, Brearley encontró un metal resistente a la corrosión. Su invento no tuvo mayor interés inmediato y fue destinado a la fabricación de cuberterías.

PROCESO INDUSTRIAL DEL ACERO INOXIDABLE

1.      Se funde en el horno eléctrico de arco una carga formada principalmente por chatarra de inoxidable, ferrocromo carburado y con silicio, ferro-manganeso carburado y, eventualmente, níquel.

2.      Dentro del horno se efectúa una oxidación incompleta, que no llegue a oxidar el cromo, con lo que el carbono pasa a CO gas y el silicio se convierte en sílice SiO2 que pasa a la escoria.

3.      El acero, que ha quedado con aproximadamente 0,50 % de carbono y está a unos 1580 º C se cuela a la cuchara. Durante la basculación se adiciona cal CaO para escorificar la sílice formada en la oxidación anterior.

4.      Se introduce la cuchara en el tanque VOD de vacío, se cierra la tapa y se conectan los sistemas de soplado, adiciones y control. Se ponen en marcha las bombas de vacío hasta llegar a una presión de 70 torr. En ese momento se momento se inicia el soplado de oxígeno (unos 800 a 1000 Nm3/h). Simultáneamente se inyecta a través de los tapones porosos del fondo de la cuchara el gas de agitación. Este gas suele ser argón, aunque para algunos aceros puede ser más interesante el nitrógeno.Al final de esta fase de tratamiento el acero queda a 1690 º C y con menos de 0,10 % de carbono

.

6.      Desgasificación en vacío. En este momento el baño de acero está fuertemente saturado en oxígeno. Se detiene el soplado a la vez que se intensifica el vacío, quedando la presión en el tanque a menos de 5 torr. Se mantiene el barboteo de gas de agitación por el fondo de la cuchara. Todo ello provoca un fuerte hervido. que enfría algo el caldo. El acero queda a unos 1650 º C y con 0,03 % de carbono y 0,05 % de azufre.

7.      Una vez completada la descarburación al vacío, y sin detener el barboteo de gas, se añaden las ferroaleaciones, escorificantes y fundentes a través de las esclusas de vacío, ajustando la escoria y la composición química del baño. Si es necesario se añade chatarra refrigerante (algunos equipos tienen un sistema VAD adicional por si hubiera que hacer calentamiento final). El acero está a unos 1580 º C y con sólo 0,001 % de azufre.Como calmante se añade una mezcla de ferrosilicio y ferroaluminio. Éstos reducen el óxido de cromo Cr2O3 que pasó a la escoria

8.   El metal es recocido. Este es un tratamiento térmico donde primero se calienta el metal y luego es enfriado en condiciones extremas controladas. En consecuencia, se trata el metal con tensión interna y es debidamente suavizado y fortalecido. Este proceso también es conocido como “endurecimiento por precipitación”. Requiere un monitoreo cuidadoso de la temperatura y de los tiempos de calentamiento y enfriado. La temperatura envejecida afecta las propiedades del metal de manera masiva; las temperaturas bajas causan una alta fortaleza y baja resistencia a la rotura. El recocido o tratamiento térmico puede desarrollar un precipitado, conocido como incrustación. Estas incrustaciones pueden ser eliminadas a través de diferentes métodos, como el decapado (baño con ácido nítrico-fluorhídrico), electrolimpieza (aplicación de corriente eléctrica, usando ácido fosfórico y un cátodo)

9.  El desincrustado del material en el proceso de fabricación se lleva a cabo en momentos distintos, dependiendo del tipo de acero que se produce. Aunque el cable y las barras de acero se han tratado de forma tradicional con laminación en caliente, forjado y extrusión, las láminas y las bandas pasan por el desincrustado luego de la laminación en caliente.

10.      Las operaciones de cortado en el proceso de fabricación son esenciales para obtener la forma y el tamaño deseado del producto final. El corte mecánico involucra el uso de guillotinas y cuchillas de acero de alta velocidad para perforar (dar forma mediante cizallamiento) y picar (realiza un aserie de huecos superpuestos). También se puede cortar con soplete, un proceso que involucra el uso de una llama generada por oxígeno, propano y polvo de hierro. El método de corte con llama de plasma usa una columna de gas ionizado para derretir y cortar el metal.

11.  El acabado de la superficie, el paso final en la fabricación de acero inoxidable, es crítico para obtener la superficie suave y reflectiva por cual el metal es popular. Este último paso proporciona al producto la resistencia deseada a la corrosión y deja el metal listo para otros pasos específicos de fabricación industrial según se requiera. En la etapa del acabado de la superficie, el metal es sometido a tratamiento según apariencia la física deseada: un acabado opaco, un acabado brillante o un acabado tipo espejo.

12.      Fabricar los productos finales requiere dar mayor forma a través de la laminación en caliente, prensado, forja y extrusión. Luego, se une el material con soldadura y se le da la forma deseada.

MEDIDAS PARA LA FABRICACIÓN DE ACERO INOXIDABLE

La medida más importante a tomar para prevenir los problemas que puede ocasionar la corrosión es seleccionar adecuadamente el grado de acero inoxidable con los procedimientos de fabricación idóneos para el ambiente que se prevea. En cualquier caso, tras la selección adecuada de un determinado acero se conseguirá hacer uso de todo el potencial de resistencia a corrosión que puede ofrecer dicho acero, si tal selección viene acompañada por buenos detalles constructivos. Las medidas anticorrosivas a adoptar deberían estar presentes en la fase de planteamiento del proyecto y obra y en el desarrollo y diseño de todos los detalles constructivos. Los problemas debidos a la corrosión pueden ser eliminados frecuentemente modificando de forma apropiada el diseño sin necesidad de cambiar el tipo de acero. Algunos de los parámetros de diseño a tener en cuenta son: la forma de las juntas, la continuidad de la superficie y la concentración de las tensiones. Las soldaduras a tope son preferibles a las soldaduras en solape, y es imprescindible utilizar buenos métodos de soldadura. Se reducirá al mínimo el uso de piezas complementarias, tales como planchas o placas de refuerzo rodeadas de costuras o cordones de soldadura para evitar tensiones biaxiales que resultan difíciles de eliminar por tratamiento térmico.