Kinetics of chromium evaporation from heat-resisting steel under reduced pressure

Cinética de la evaporación del cromo del acero resistente al calor a presión reducida

Este artículo describe un análisis cinético del proceso de evaporación del cromo de aleaciones ferrosas fundidas a presión reducida. El estudio analizado comprende la determinación del coeffi ciente de transferencia de masa en fase líquida, así como el valor de la velocidad de evaporación constante. Aplicando estos valores, así como los valores del coeffi ciente global de transferencia de masa estimados a partir de los datos experimentales pertinentes, se establecieron las fracciones de resistencia de cada una de las etapas del proceso.

INTRODUCCIÓN

El problema de la pérdida de componentes de los baños de aleaciones metálicas durante la fusión es especialmente importante cuando incluso el más mínimo cambio en el contenido del componente evaporado altera las propiedades de la aleación que se está fundiendo. En el caso de la fundición de aceros con alto contenido en cromo, hay que hacer frente a las pérdidas de cromo, sobre todo en los procesos realizados en condiciones de presión reducida. Este fenómeno fue observado por numerosos investigadores, entre ellos Bellot [1], en el proceso de fundición de aceros inoxidables con un contenido de cromo del 17 % en peso.

PARTE ANALÍTICA

Para realizar un análisis cinético del proceso de evaporación del cromo del hierro líquido, se aplicaron los resultados de los experimentos discutidos en los trabajos de Ohno [2], Bellot [1] y Blacha [3]. Los autores investigaron la evaporación del cromo a partir de acero con un contenido de Cr del 1 al 25 % en peso, fundido en condiciones de presión reducida en hornos de inducción. Los valores del coeficiente global de transferencia de masa establecidos por dichos autores a partir de datos experimentales para el cromo, así como los parámetros básicos de los experimentos realizados, se han cotejado en la Tabla 1, mientras que la Figura 1 representa el impacto de la presión en el coeficiente global de transferencia de masa para el proceso de evaporación de cromo analizado.

COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE MASA PARA LA FASE LÍQUIDA METÁLICA

Para la descripción de un proceso de transferencia de masa en líquidos, los modelos de penetración son los más recomendados en la actualidad. Sin embargo, en el proceso de evaporación analizado, su aplicación es limitada, debido a que, en estos modelos, en las dependencias que describen el coeficiente de transferencia de masa, los parámetros utilizados son difíciles de estimar. Según el modelo de Higbie, donde el coeficiente de transferencia kl se describe por la siguiente dependencia:

​$k_l= ( frac{D_{A-B}}{π﹒t*}) ^{0,5}$   (1)