Precipitation of metallic chromium during rapid cooling of Cr2O3 slags

Precipitación de cromo metálico durante el enfriamiento rápido de escorias de Cr2O3

Se analizaron los sistemas de escoria de CaO-SiO₂- Cr₂O₃ y Al₂O₃-CaO-MgO-SiO₂- Cr₂O₃. Estos sistemas de escoria se dan en la producción de acero inoxidable y son importantes desde el punto de vista de la metalurgia de procesos. Se prepararon y fundieron muestras de escoria sintética con distintos contenidos de óxido de cromo. A continuación, las muestras de escoria fundida se enfriaron rápidamente sobre grandes placas de acero, de modo que se conservó la microestructura de alta temperatura. Las muestras se analizaron mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) y difracción de rayos X (XRD). Se estudió la precipitación de diferentes fases de óxido de cromo, pero sobre todo se observó la precipitación de cromo metálico. Estos resultados nos ayudan a interpretar las muestras de escoria industrial.

INTRODUCCIÓN

El cromo es uno de los principales elementos de aleación en los grados de acero inoxidable, debido a los óxidos resistentes a la corrosión y a los aceros resistentes a la fluencia, debido a los carburos de alta temperatura [1]. Las pérdidas de cromo se producen durante la producción de la masa fundida de acero inoxidable, especialmente durante la fase de descarburación en el horno de arco eléctrico (EAF) [2,3]. La principal reacción de descarburación del sistema Fe-Cr-C puede describirse mediante la ecuación 1

2Cr + 3CO_(g) = Cr₂O_3(s) + 3C (1)

Las líneas de equilibrio de la figura 1 muestran las líneas de equilibrio de la reacción 1 para diferentes concentraciones de C-Cr y a temperaturas comprendidas entre 1 550 y 1 800 °C. Los datos termodinámicos se tomaron de Sigworth y HSC8 [4]. Las mayores pérdidas se producen durante la descarburación a temperaturas más bajas. Debido a la naturaleza exotérmica de la reacción de descarburación, la temperatura de la masa fundida aumenta significativamente durante el proceso, por lo que la oxidación no puede comenzar a temperaturas muy altas; de lo contrario, la masa fundida debe enfriarse mediante una carga adicional. Debido a las bajas temperaturas iniciales, las pérdidas de cromo son inevitables (inevitables).

Por lo tanto, los sistemas de óxidos que describen la escoria durante la fabricación del acero son importantes para comprender y optimizar el proceso de fabricación del acero. La composición de fases de las escorias está muy influida por su basicidad. A las temperaturas de fabricación del acero están presentes óxidos de cromo 2+ y 3+. Pueden describirse como CrO y Cr₂ O₃ . El CrO es soluble en las escorias, mientras que el Cr₂ O₃ tiene una solubilidad insignificante en la matriz de la escoria [5-7].

MATERIALES Y MÉTODO

Las composiciones de las muestras fundidas con diferente concentración de Cr₂ O₃ y basicidad de la escoria se muestran en la Tabla 1.