Estudo sobre a capacidade de absorção de inclusões pela escória de refino secundário na fabricação de aços

Abstract

Na fabricação de aços, uma das funções do refino secundário é remover as inclusões não metálicas, geradas na desoxidação do banho e durante o processo. O mecanismo de remoção dessas inclusões passa por três etapas fundamentais: flotação, separação e dissolução das inclusões na escória sobrenadante. Como a etapa de dissolução está sujeita à escória, este trabalho busca esclarecer a capacidade de absorção de inclusões pela escória, bem como os fatores que influenciam nas propriedades da escória em absorver inclusões e, ainda, o impacto de cada fator na limpeza inclusionária dos aços estudados. Para isso, foram analisados os resultados de amostras de aços e de escórias da indústria, colhidas durante as etapas de refino secundário. A quantidade e a composição química das inclusões no aço foram determinadas através de MEV/EDS (microscopia eletrônica de varredura acoplada à espectrometria de energia dispersiva) automatizada. Enquanto a composição química das amostras de escória foi medida por XRF (fluorescência de raios-X) e, depois, submetida a simulações termodinâmicas no software FactSage v.6.3. Isso viabilizou, entre outras informações, o conhecimento da composição química e proporção da fase líquida presente na escória. Verificou-se que o número de inclusões no aço é menor quando se tem altos valores de fração líquida da escóra, baixa viscosidade da escória, alta força motriz para reação de dissolução da inclusão e quando não há formação de compostos com cinética desfavorável, como Ca2SiO4 e MgAl2O4.

In the steel production, one of the purposes of secondary refining is to remove nonmetallic inclusions, generated from steel deoxidation and during the process. The mechanism responsible for removing these inclusions goes through three basic steps: flotation, separation and particle dissolution on top slag. Since the dissolution step is subject to the slag, this research focus on clarifying the ability of slags to absorb inclusions, as well as the factors that have influence on the properties of slags and, yet, the impact of each of these factors on steel cleanliness. For this purpose, steel and slag samples taken from the secondary refining stages in a steelworks were analyzed. The amount and chemical composition of the inclusions were determined by the automated SEM/EDS (scanning electron microscope with energy dispersive spectroscopy) technique. While slag’s chemical compositions were measured by XRF (X-ray fluorescence) and, then, submitted to thermodynamics simulation using FactSage v.6.3 software. This enabled, among other information, the knowledge of slag’s liquid phase proportion and chemical composition. It was verified that the number of nonmetallic inclusions in steel is smaller when one has high liquid fraction of slag, low viscosity of slag, high driving force for the dissolution reaction and when there is no formation of compounds with unfavorable kinetics, such as Ca2SiO4 and MgAl2O4.