Hot shortness in steels and a novel aprroach

Cortedad en caliente de los aceros y un nuevo enfoque

El acortamiento en caliente del acero es el resultado de la acumulación de elementos vagabundos en los aceros reciclados, principalmente cobre (Cu). No es posible refinar el Cu con el método convencional de producción de acero. Los estudios se centran en la química de las escorias, la separación magnética y la cloración de la chatarra de acero. Presentamos un enfoque novedoso y sencillo para eliminar la segregación superficial de Cu en el acero. Se ha descubierto que el Cu se acumula en la superficie del acero durante el proceso de oxidación. La oxidación de planchas finas de acero concentra Cu en la superficie del acero en poco tiempo. El mecanizado de la superficie del acero elimina la segregación de Cu y las macrofisuras superficiales. Los resultados mostraron que se pueden obtener propiedades mecánicas satisfactorias de las muestras de acero mecanizadas.

INTRODUCCIÓN

El acero es el material metálico más producido en todo el mundo, con una producción anual de 1808 millones de toneladas en 2018[1]. La cuota del horno de arco eléctrico (EAF) en la producción de acero es del 28,8 % en 2018 [1].

La ruta EAF utiliza chatarra de acero en general para el reciclaje del acero. El acero reciclado tiene una menor huella de carbono en la producción y preserva la materia prima que se agota en el mundo [2]. Aunque el reciclaje del acero es respetuoso con el medio ambiente, presenta problemas específicos [3].

El acortamiento en caliente es uno de los principales problemas de los aceros reciclados debido a la presencia de elementos vagabundos [4-13]. Los elementos vagabundos son elementos que se acumulan en la producción de acero con cada etapa de reciclado debido a restricciones termodinámicas [3]. Los elementos vagabundos tienen una energía libre de Gibbs de oxidación superior a la del Fe, por lo que permanecen en el baño de acero durante las operaciones de escorificación [3]. El principal elemento vagabundo en el reciclado del acero es el Cu, que tiene el mayor impacto en el trabajo en caliente del acero y en la cantidad de chatarra [14].

Se prevé que en el año 2050 la industria siderúrgica tendrá que hacer frente a una cantidad de Cu en la chatarra superior a la tolerable [14]. El efecto del Cu en el acero se conoce como acortamiento en caliente [4]. Se trata de grietas superficiales en el acero debidas a la segregación y licuefacción del Cu en la superficie [6]. Se ha observado que los elementos de aleación de Ni y Si en el acero reducen la vulnerabilidad al calor del acero [9], [15]. La oxidación de los aceros que contienen Cu provoca la segregación del Cu en la superficie del metal oxidado [16], [17]. El Cu segregado en la superficie del acero provoca grietas intergranulares durante el trabajo en caliente del acero [4,6,8,18].

En este trabajo se investigan las propiedades mecánicas de un acero con un contenido de Cu del 2,58 % tras el mecanizado de la superficie del fallo de cortocircuito en caliente.