Controle de fósforo na siderurgia

O fósforo é normalmente denotado como [P] na fabricação de aço.

Efeitos do fósforo nas propriedades do aço

Efeitos nocivos:

1. Reduz a soldabilidade do aço.
2. Diminui a plasticidade e a tenacidade, resultando em fragilidade a frio — uma queda significativa na tenacidade ao impacto em baixas temperaturas.
3. Para a maioria dos tipos de aço, o fósforo é considerado um elemento prejudicial e deve ser minimizado.

Efeitos benéficos (em casos limitados):

1. Melhora a fluidez do aço fundido, auxiliando nos processos de fundição.
2. Aumenta a resistência à corrosão em certos aços de liga.
3. Melhora a permeabilidade magnética em aços elétricos de silício.

Condições e métodos de desfosforização

A remoção de fósforo é um processo crítico na siderurgia. A desfosforização eficaz depende de várias condições essenciais:

1. Alcalinidade e Fluidez da Escória: A escória deve ter uma basicidade alta, tipicamente em torno de 2,5, para facilitar a captura de fósforo. A fluidez adequada da escória também é essencial para garantir a transferência de massa e a reação eficientes com o fósforo.
2. Oxidação de escória: um ambiente de escória fortemente oxidante promove a formação de compostos de fosfato estáveis, auxiliando na remoção de fósforo do aço fundido.
3. Controle de Temperatura: Embora temperaturas mais baixas favoreçam termodinamicamente a reação de desfosforação, elas podem dificultar a dissolução da cal e retardar a difusão. Portanto, a temperatura do fundido deve ser cuidadosamente controlada — nem excessivamente alta, para evitar a reversão da reação, nem muito baixa, para evitar a redução da eficiência da reação.
4. Volume de escória: Um grande volume de escória aumenta a capacidade de absorção de fósforo, aumentando o efeito geral de desfosforação.

Refosforização

A refosforização refere-se ao aumento indesejado do teor de fósforo durante as etapas finais do refino do aço, resultando frequentemente em um produto final com níveis de fósforo mais elevados do que nas etapas iniciais do aço fundido. Isso pode ocorrer por vários motivos:

1. Temperatura excessiva do forno: temperaturas elevadas podem reverter a reação de desfosforação, fazendo com que o fósforo retorne da escória para o aço.
2. Desoxidação durante o vazamento: A adição de ligas de ferro durante o vazamento pode reduzir significativamente o teor de FeO da escória. Isso, combinado com produtos de desoxidação como o SiO₂, reduz a basicidade da escória e promove a reação reversa do fósforo no aço fundido.
3. Fósforo em ligas: Algumas ligas de ferro introduzidas durante a metalurgia secundária podem conter fósforo, o que aumenta diretamente o teor de fósforo no aço.