Por que a desoxidação é essencial
Quando as reações de fabricação de aço reduzem o carbono e o manganês a níveis baixos, o aço fundido ainda contém uma quantidade significativa de oxigênio dissolvido (tipicamente 0,02%–0,08%).
Se não for removido, esse oxigênio pode causar sérios problemas de qualidade durante a solidificação:
- Formação de FeO e FeO–FeS nos contornos de grão, levando à fragilidade a quente e à redução da ductilidade.
- Geração de bolhas de gás CO à medida que o oxigênio dissolvido reage com o carbono durante o resfriamento.
- Criação de lingotes de aço porosos ou soltos, reduzindo a densidade e a resistência do produto.
Para evitar esses problemas, o oxigênio deve ser reduzido antes da fundição.
Os alvos típicos são:
- Aço com aro: oxigênio < 0,03%;
- Aço acalmado: oxigênio < 0,005%.
O que são desoxidação e liga?
- A desoxidação é o processo de adição de elementos com maior afinidade pelo oxigênio do que o ferro, formando óxidos estáveis que se separam do aço fundido.
- A adição de elementos de liga ajusta a composição química do aço através da inclusão de ferroligas ou metais para atingir a qualidade desejada.
Na siderurgia moderna, a desoxidação e a liga metálica frequentemente ocorrem simultaneamente.
Exemplos comuns:
- Utilizados tanto para desoxidação quanto para ligas: ferrossilício (FeSi), ferromanganês (FeMn).
- Utilizado apenas para desoxidação: ligas de cálcio-silício, alumínio ou silício-alumínio.
- Utilizados principalmente para ligas metálicas: ferrocromo, ferromolibdênio, ferronióbio, ferrovanádio e ferrotungstênio.
Principais objetivos da desoxidação
- Reduzir o oxigênio dissolvido no aço fundido para atender aos requisitos de qualidade do aço.
- Remova os produtos da desoxidação de forma eficiente para garantir a limpeza do aço.
- Controlar a morfologia e a distribuição das inclusões, melhorando as propriedades mecânicas.
Princípio da Desoxidação
A desoxidação depende da afinidade química entre o oxigênio e os elementos desoxidantes.
Quando desoxidantes fortes (Al, Si, Mn, etc.) são adicionados ao aço fundido, eles reagem com o FeO e o oxigênio livre para formar óxidos, que flutuam para a camada de escória.
No entanto, parte desses óxidos pode permanecer no aço como inclusões não metálicas, afetando potencialmente a tenacidade e a resistência à fadiga se não forem controladas.
Métodos comuns de desoxidação
Com base no mecanismo de remoção de oxigênio, quatro métodos principais de desoxidação são utilizados na fabricação de aço:
- Desoxidação por precipitação
O método mais utilizado. Os desoxidantes reagem com o oxigênio dissolvido para formar óxidos que flutuam ou são removidos por convecção. - Desoxidação por Difusão
Utiliza escórias com baixo teor de FeO que absorvem oxigênio do aço fundido por meio de difusão. - Desoxidação a vácuo
Realizada sob vácuo para reduzir a pressão parcial de CO, permitindo que o oxigênio e o carbono se combinem e escapem como gás CO.
→ Ideal para aços de alta pureza ou especiais. - Desoxidação Combinada
Uma abordagem híbrida que integra mecanismos de precipitação e difusão para alcançar melhores resultados e controle de inclusões.
