The role of a gas phase in the evaporation process of volatile components of the metal bath

El papel de una fase gaseosa en el proceso de evaporación de los componentes volátiles del baño metálico

En el trabajo se presenta el papel de la fase gaseosa en el proceso de evaporación de los componentes volátiles del baño metálico, considerando la transferencia de masa.

INTRODUCCIÓN

El desarrollo de las tecnologías de producción de materiales metálicos de construcción modernos se basa principalmente en procedimientos realizados a baja presión, tanto en el caso de la fusión por inducción en vacío (VIM) como en el de la refundición por arco en vacío (VAR). El tratamiento al vacío garantiza la producción de metales y sus aleaciones de mayor pureza, así como la ausencia de gases disueltos y otros contaminantes metálicos. Este último efecto es posible gracias a la evaporación del baño de los contaminantes, cuyas presiones de vapor en equilibrio son superiores a las del metal matriz.

En el artículo se presenta el papel de la fase gaseosa en el proceso de evaporación de los componentes volátiles del baño metálico, considerando la transferencia de masa.

CINÉTICA DE EVAPORACIÓN

Se sabe que en el proceso de evaporación de componentes líquidos de aleaciones metálicas existen tres etapas esenciales[1]:

• Transferencia de la masa del componente en evaporación desde el cuerpo de la fase metálica líquida hasta la interfase - etapa I.
• Una reacción superficial, es decir, el propio proceso de evaporación en la interfase metal líquido-fase gaseosa -etapa II.
• Transferencia de la masa del componente en evaporación desde la interfase al núcleo de la fase gaseosa -etapa III.

Los factores que pueden afectar notablemente a la velocidad de evaporación son los siguientes [2-4]

• temperatura
• la presión en el sistema de fusión
• composición de la aleación
• composición de la fase gaseosa sobre el baño
• hidrodinámica del sistema de fusión.

​La velocidad del proceso de evaporación anterior viene determinada por su etapa más lenta. Como se ha demostrado en numerosos estudios, las etapas que limitan la velocidad de evaporación son principalmente: la transferencia de masa en la fase gaseosa y la transferencia de masa en la fase líquida. El control de la fusión difusa, relacionado con la transferencia de masa en la fase líquida, se observa más comúnmente para presiones bajas < 10 Pa. Para presiones superiores a 100 Pa, el proceso se controla principalmente por difusión en la fase gaseosa. En la Tabla 1, se presentan ejemplos de resultados de experimentos sobre la evaporación de varios componentes de aleación y las etapas que determinan estos procesos. etapas que determinan estos procesos.