Características de escórias siderúrgicas
A siderurgia é sem dúvida um dos braços mais estudados e explorados de toda a metalurgia.
Registros históricos datam que os primeiros utensílios metálicos criados pelo são de 1200 a.c. Tudo isso iniciou com a necessidade de criar novos materiais cada vez mais duráveis e resistentes para os mais variados fins.
Para que seja produzido uma liga metálica de qualidade é necessário que haja um nível mínimo de impurezas e que a composição química esteja de acordo com os limites estabelecido por padrões técnicos. Surge então etapas conhecidas como refino primário e secundário do banho metálico.
Conhece-se como refino etapas com o objetivo de reduzir o número de impurezas e adequar a composição química do banho metálico através de sopro com oxigênio, adição de elementos de ligas e/ou redução da pressão de trabalho. Como coproduto destas etapas existe as escórias que são uma estrutura amorfa complexa e praticamente formada apenas por óxidos dos metais oriundos das impurezas.
Dentre as funções das escórias siderúrgicas se destacam:
Remoção das “impurezas” do banho metálico,
Isolamento térmico e condução elétrica
Proteção contra oxidação,
Remoção das “impurezas” do banho metálico
Essa é uma das características mais desejadas das escórias pois afeta diretamente a qualidade final do produto metálico final. Escórias de alto-forno devem possuir um alto poder de absorção das impurezas oriundas da carga metálica (minério de ferro, sínter e pelotas). Além disso em alguns casos elas devem apresentar certa capacidade de dessulfuração (remoção de enxofre) que é de origem da carga redutora do alto-forno.
Uma escória de refino deve ter um elevado poder desfosforaste (remoção de fósforo) e dessulfurante. Além disso elas devem possuir um alto poder de captura de inclusões que são altamente prejudiciais as propriedades finais dos produtos.
Isolamento térmico e condução elétrica
O processo de refino do aço ocorre a temperaturas da ordem de 1600 °C e é necessário que haja o transporte do metal liquido para outras estações de tratamento. Durante estas movimentações ocorre uma das principais perdas energéticas do processo que é a perda térmica para a atmosfera externa. Neste momento entra a escória que atua como uma cobertura isolante que impede de certa forma que o calor contido no aço não seja perdido para a atmosfera externa.
Em certos reatores elétricos de refino tais como os fornos elétricos a arco a condução de calor para a carga é feita através de um arco elétrico que na maioria das vezes é submerso ao banho. O banho é aquecido pela condução do calor do arco para a carga que por sua vez tem início na escória formada. Por isso é necessário que a escória obtenha um certo nível de condutividade elétrica para elevar a eficiência da condução de calor. Além disso a escória serve também como um isolante térmico entre o arco elétrico e a atmosfera, evitando assim um despendimento desnecessário de potência específica.
Proteção contra oxidação
Existem aplicações que demandam um nível extremo de propriedades dos materiais como: proteção contra corrosão, resistência mecânica e tenacidade.
Solicitações como esta requerem um alto nível de limpidez dos aços. Para atingir tamanha qualidade é necessário que o banho metálico não fique exposto ao contato direto com a atmosfera externa - rica em oxigênio – para que não haja a formação de óxidos, que foram previamente removidos, em sua composição final. As escórias então devem atuar como camada protetora impedindo que o oxigênio – cerca de 21% dos gases da atmosfera – atinja diretamente o banho.
Como forma de prever o comportamento físico-químico das escórias utiliza-se diagramas de fases. Através deles é possível entender a que temperatura elas estão liquidas, quais são as fases presentes e obter informações para prever variáveis de processo.
Podemos então inferir que as escórias são de suma importância para o processo siderúrgico. Sem elas seria impossível obter um produto que atendesse os pré-requisitos de qualidade mínimos para as maias diversas aplicações. Além disso conhecendo suas principais propriedades podemos trabalhar para que estas características sejam otimizadas e até mesmo recriar novas utilidades
dentro do fluxo produtivo.
Referências bibliográficas
1- Silva, Alvimar José da Estudos dos principais processos metalúrgicos de aciaria (EOF, FEA, LD) / Alvimar José da Silva. – Divinópolis: Faculdade Pitágoras / Unidade Divinópolis, 2013. 54 p.
2- Campos, VF. Desenvolvimento da tecnologia do alto-forno, Belo horizonte. UFMG 1984. P. 777-871.
3- Lei Gan. Blast furnace slag viscosity. In: Associação Brasileira de Metalurgia, Materiais e Mineração. Curso do 45° Ironmaking and raw materials seminar: 2015: Rio de janeiro, Brasil. São Paulo: ABM: 2015. p. 01-85.
4- STAHLEISEN., Verlag; (R.F.A), Verein Deutscher Eisenhüttenleute. Slag atlas. 2. ed. Alemanha: Dusseldorf : Verlag Stahleisen Gmbh, 1995. 616 p. Edited by Verein Deutscher Eisenhuttenleute (VDEh).
5- MOURAO, Marcelo Breda. INTRODUÇÃO À SIDERURGIA. SÃo Paulo: Abm, 2007. 428 p.
