Las ferroaleaciones deben dosificarse en función de la cantidad del elemento de aleación que se espera que permanezca en el acero, no de la cantidad añadida. Un certificado que indique el contenido de manganeso o silicio establece la composición de entrada; no determina cuánto retendrá el baño. Usar una hipótesis de recuperación inadecuada puede producir una colada fuera de especificación, aunque el pesaje y el análisis de la aleación sean correctos.

El valor de recuperación útil es específico de cada elemento, etapa del proceso y punto de muestreo. Debe tener en cuenta las condiciones en las que la adición se disuelve, reacciona y permanece en el acero.

Defina la recuperación antes de calcular una adición

La recuperación elemental es el aumento neto de la masa de un elemento en el acero atribuible a una adición, dividido por la masa de ese elemento añadida. Expresada como porcentaje:

Recuperación (%) = masa del elemento retenida de la adición ÷ masa del elemento añadida × 100

Esto es distinto del porcentaje de aleación que se disuelve físicamente. Una adición puede disolverse y, después, perder parte de su manganeso o silicio por oxidación. A la inversa, una muestra tomada antes de que se completen la disolución y la mezcla puede indicar una recuperación aparente baja, aunque posteriormente una mayor cantidad del elemento pase al baño muestreado.

En las aleaciones que contienen varios elementos de interés, calcule la recuperación por separado para cada uno. El silicomanganeso, por ejemplo, aporta tanto manganeso como silicio, pero la recuperación de esos elementos no tiene por qué ser la misma.

Calcule primero el déficit elemental y, después, tenga en cuenta las pérdidas

Para un cálculo preliminar en el que la adición sea pequeña en relación con la masa de acero, utilice:

Masa de aleación añadida ≈ M × (w_objetivo − w_inicial) ÷ (x × R)

• M: masa de acero líquido antes de la adición.
• w_objetivo y w_inicial: fracciones másicas objetivo e inicial del elemento en el acero.
• x: fracción másica de ese elemento en la ferroaleación.
• R: recuperación elemental prevista, expresada como decimal.

Mantenga todas las entradas de composición en la misma base. Convierta los porcentajes en fracciones másicas antes de usar esta ecuación y utilice unidades de masa coherentes. El cálculo muestra por qué un ensayo más alto de la aleación no implica automáticamente una menor cantidad necesaria: su ventaja puede verse compensada por una recuperación más baja.

Esta aproximación supone que la masa de acero permanece prácticamente constante. Cuando las adiciones modifican sustancialmente la masa del baño, utilice un balance de masa completo que incluya la masa final del acero y las contribuciones retenidas de todas las adiciones. Si varios materiales aportan el mismo elemento, incluya todas las fuentes en lugar de atribuir todo el aumento de composición a una sola ferroaleación.

Compruebe los demás elementos que introduce la dosis calculada. Una adición de manganeso también puede aportar carbono, silicio, fósforo o azufre. Alcanzar el objetivo de manganeso no demuestra que el acero resultante cumpla la especificación completa del grado.

Por qué varía la recuperación de las ferroaleaciones entre coladas

La actividad del oxígeno y el estado de oxidación de la escoria afectan directamente a las pérdidas. El oxígeno disuelto y los componentes oxidantes de la escoria pueden consumir elementos de aleación. Por tanto, el ferrosilicio añadido para la desoxidación cumple una función distinta de la de una adición de ajuste de silicio realizada después de reducir el oxígeno. Tratar ambas adiciones como si tuvieran un mismo factor de recuperación puede distorsionar el cálculo de la carga.

La basicidad de la escoria por sí sola no basta para predecir la recuperación. La composición de la escoria, las actividades de los óxidos, la cantidad de escoria y su contacto con el metal influyen en las reacciones. La escoria oxidante arrastrada de una etapa anterior puede cambiar el resultado aunque el grado de la aleación y el peso de la carga se mantengan constantes.

La temperatura, el tamaño de partícula y la mezcla afectan a la disolución y la distribución. Las piezas grandes pueden necesitar más tiempo para disolverse; los finos excesivos pueden perderse por generación de polvo u oxidarse con facilidad durante la manipulación y la carga. El intervalo de tamaños adecuado depende del método de carga, las condiciones del baño y el tiempo de mezcla disponible.

El momento de la adición modifica tanto la exposición a la oxidación como el tiempo disponible para la disolución. Una adición tardía puede encontrar condiciones químicas más favorables, pero dejar demasiado poco tiempo para que la mezcla se complete antes del muestreo o la colada. Por lo tanto, retrasar las adiciones no es una vía universal para aumentar la recuperación.

Establezca una base de recuperación que permita tomar decisiones fiables

Utilice los registros operativos de coladas comparables para establecer las hipótesis de recuperación. Agrupe los resultados por grado de aleación, etapa de adición, práctica de desoxidación, condiciones de la escoria, intervalo de temperatura y práctica de mezcla. Un único promedio calculado a partir de distintos métodos puede ocultar la variabilidad que provoca incumplimientos de los objetivos de composición.

Para cada cálculo, registre la masa de acero, el análisis inicial, las adiciones pesadas, el análisis del lote de aleación y el momento del muestreo final. Tenga en cuenta las adiciones intermedias y otras fuentes o pérdidas del elemento. Una recuperación aparente superior a la retención total suele indicar que los límites del balance están incompletos, que hay diferencias de muestreo o que existe incertidumbre de medición; no debe convertirse en una hipótesis de dosificación habitual.

Las comparaciones entre proveedores deben incluir el análisis químico, los límites pertinentes de impurezas, la distribución del tamaño de partícula, los finos y la uniformidad entre lotes. Una especificación de producto puede definir el material suministrado, pero una afirmación sobre la recuperación requiere que se indiquen las condiciones operativas y el método de medición.

Compare el coste por unidad de elemento retenido utilizandoprecio de la aleación por unidad de masa ÷ (fracción del elemento × recuperación). A continuación, considere la variabilidad de la recuperación junto con el promedio: un rendimiento irregular puede aumentar las adiciones correctivas y dificultar el control de límites de composición estrechos.

Antes de cambiar una regla de dosificación, determine qué parte del cálculo ha cambiado: el déficit elemental, la composición de la aleación o la recuperación en las condiciones reales del proceso. Cada caso requiere una corrección distinta.