Fabricación de acero por arco eléctrico

El proceso

Después de la toma de calor, se retira el techo y se inspecciona el hogar y, si es necesario, se repara. A continuación, un puente grúa carga el horno con chatarra desde un cubo cilíndrico abierto por arriba para la carga y dotado de un fondo abatible para una carga rápida. Los cubos de chatarra se cargan de manera que se garantice la amortiguación de la chatarra pesada cuando la carga cae sobre la solera para obtener una buena conductividad eléctrica en la carga, un bajo riesgo de rotura de los electrodos y una buena protección de las paredes del horno durante la fusión. A veces se añaden a la carga formadores de carbono y escoria para evitar la sobreoxidación del acero y acelerar la formación de escoria. Después de cargar un cubo, el techo se traslada de nuevo al horno y se bajan los electrodos. La fusión comienza con un ajuste de baja potencia hasta que los electrodos se han quemado en la chatarra ligera de la parte superior de la carga, protegiendo las paredes laterales del sobrecalentamiento durante la fusión de mayor potencia. Dejando algo de chatarra sin fundir en la pared del horno para su protección, se carga una segunda cubeta y se sigue el mismo procedimiento de fusión. La fusión de chatarra muy ligera requiere a veces la carga de una tercera o incluso cuarta cubeta.

Después de la fusión, el nivel de carbono en el acero es aproximadamente un 0,25 por ciento superior al nivel final de la colada, lo que evita la sobreoxidación de la masa fundida. En este momento se ha formado una escoria básica, que suele estar compuesta por un 55 por ciento de cal, un 15 por ciento de sílice y entre un 15 y un 20 por ciento de óxido de hierro. La espuma de la escoria suele generarse inyectando carbón o una mezcla de cal y carbón, que reacciona con el óxido de hierro de la escoria para producir gas de monóxido de carbono. Esta espuma protege la pared lateral y permite una mayor potencia. En función de las necesidades, el contenido de carbono del acero se reduce mediante el soplado de oxígeno o se aumenta mediante la inyección de carbono. Se toman muestras, se comprueba la temperatura, se hacen adiciones y, cuando todas las condiciones son correctas, se golpea el horno haciéndolo girar hacia delante para que el acero fluya por el pico o por la piquera vertical hacia una cuchara. Cuando aparece la escoria, se aplica una rápida inclinación hacia atrás y la escoria se vierte a través de la puerta trasera del horno en una olla de escoria. Algunos talleres dejan un 15% del acero líquido en el horno. Esta práctica de «talón caliente» permite la separación completa de la escoria.

Se puede producir un acero muy limpio -es decir, con bajo contenido de oxígeno y azufre- en el EAF mediante una práctica de dos escorias. Después de eliminar la escoria de la primera fusión oxidante, se añaden nuevos formadores de escoria que contienen carbono o aluminio, o ambos, como agentes reductores. La nueva escoria reductora puede estar compuesta por un 65% de cal, un 20% de sílice, carburo de calcio o alúmina (o los tres), y prácticamente sin óxido de hierro. Las aleaciones, que se oxidan fácilmente, se añaden en este momento para minimizar las pérdidas y mejorar el control metalúrgico. El refinado continúa bajo la escoria reductora hasta que el calor está listo para el golpeo. El tiempo total de calentamiento es de una a cuatro horas, dependiendo del tipo de acero fabricado, es decir, de la cantidad de refinado aplicado y del calentamiento auxiliar utilizado. Muchos talleres no aplican la práctica de las dos escorias, sino que tratan el acero, tras la fusión de la chatarra y la colada, en estaciones de tratamiento de cucharas. Estas instalaciones metalúrgicas secundarias, que se comentan más adelante, permiten que el horno de arco eléctrico funcione únicamente como un fundidor de chatarra altamente eficiente.

De vez en cuando, a medida que el arco erosiona sus puntas y la atmósfera del horno a alta temperatura oxida sus cuerpos, se añaden nuevos electrodos a la parte superior de las cadenas de electrodos en el horno. Los electrodos se consumen a razón de tres a seis kilogramos por tonelada de acero, según el tipo de operación.