Limpeza inclusionária em aciaria com vistas a interação de revestimentos refratários e escórias de distribuidor

Abstract

O distribuidor de lingotamento contínuo de uma aciaria de aços especiais é peça fundamental no que se refere ao nível de inclusões contidas no aço a ser lingotado. Para obter um produto semiacabado com boa qualidade, inúmeras variáveis no processo devem ser controladas e otimizadas no intuito de mitigar a presença das macroinclusões. Inclusões não-metálicas causam danos catastróficos na estrutura do aço após a laminação e processos posteriores. Duas das variáveis de maior importância na formação/modificação e remoção de inclusões são estudadas a fundo nesta tese: a interação aço/escória com os revestimentos refratários do distribuidor e a interação do material de cobertura utilizado com a escória do processo. Neste trabalho são conduzidos diversos experimentos em forno resistivo laboratorial, simulando as condições do distribuidor da aciaria em questão (1540 ºC e dois diferentes tempos de patamar) com vistas a um melhor entendimento dos fenômenos envolvidos. Foram analisados diferentes revestimentos refratários (um à base de massa seca e outro uma massa de projeção) e três materiais de cobertura, empregados no arranjo experimental. Resultados obtidos através de microscopia eletrônica do tipo ASPEX e cálculos termodinâmicos via software computacional FactSage versão 7.3 indicam a preferência por uso da massa refratária do tipo spray e o material de cobertura do tipo cálcio-aluminato como menos prejudiciais quando se pensa em limpeza inclusionária. Isso tendo como base a comparação dos resultados de densidade e diâmetro médio das inclusões e cálculos termodinâmicos via FactSage (principalmente viscosidade das escórias e o desvio de saturação da Al2O3).

The special melt shop continuous casting tundish reservoir is a key factor when referring to impurities level in steel to be casted. In order to a semi-finished product be obtained with good quality, several process variables must be controlled and optimized aiming mitigate macroinclusions appearance. Non-metallic inclusions cause catastrophic losses to steel structure, after rolling mill and further processes. Two of the most important variables in rising/modifying and removing inclusions are studied deeply in this thesis: the interaction steel/slag with refractory lining from the tundish, as well as the interaction of the covering material used in combination with the process slag. In this work, many experiments are conducted in a resistive laboratorial furnace, simulating the steel shop tundish conditions (1540 ºC and two different plateau times) with the view to a better understanding of the phenomena involved. It was analyzed different refractory linings (one made of dry mass and the other based on spray) and three covering materials employed in the experimental arrangement. The results obtained via electronic microscopy ASPEX and thermodynamic calculations via computational software FactSage version 7.3, indicate the preference of use of the refractory spray type and the covering material calcium-aluminate type as the least harmful when considering steel cleanliness. This is based on the comparison of the outcomes (mainly density and mean diameter of inclusions) and thermodynamic calculations via FactSage (mainly viscosity of slags and alumina thermodynamic driving force).