Na fabricação de aço, o processo de desoxidação desempenha um papel decisivo na determinação da limpeza do aço fundido e da qualidade final do aço. O excesso de oxigênio no aço fundido forma inclusões, reduz a capacidade de fundição e enfraquece as propriedades mecânicas.
Para alcançar uma desoxidação eficiente e completa, condições ambientais e de processo específicas devem ser atendidas, juntamente com uma seleção adequada de agentes desoxidantes.
I. Requisitos ambientais básicos para a desoxidação do aço fundido
Para garantir um desempenho ideal de desoxidação, o processo de fabricação de aço deve proporcionar as seguintes condições:
- Baixo teor de inclusões
A desoxidação deve ocorrer em um ambiente de aço fundido limpo. Inclusões existentes podem atuar como núcleos para reações de oxidação, dificultando a remoção dos produtos de desoxidação. - Alta afinidade entre o desoxidante e o oxigênio
O desoxidante deve ter uma forte afinidade pelo oxigênio. Mesmo uma pequena adição deve reduzir efetivamente o nível de oxigênio residual no aço, garantindo alta eficiência de desoxidação. - Produtos de desoxidação com fácil flutuação
Os óxidos formados durante a desoxidação devem aglomerar-se, crescer e flutuar rapidamente. Caso contrário, permanecem como inclusões não metálicas, reduzindo a limpeza e a capacidade de fundição do aço. - Prevenção da Oxidação Secundária
Após a desoxidação, o aço fundido deve ser protegido da reoxidação através do uso de escória de refino ou proteção com gás inerte para manter uma atmosfera com baixo teor de oxigênio.
II. Vantagens da utilização de liga de bário na desoxidação
Dentre os diversos métodos de desoxidação, a desoxidação de ligas contendo bário se destaca devido ao seu mecanismo de desoxidação complexo e à alta eficiência na remoção de inclusões.
Quando uma liga de bário é adicionada ao aço fundido, a solubilidade do bário é muito baixa, e apenas uma pequena quantidade de BaO se forma inicialmente. Outros elementos da liga reagem primeiro com o oxigênio, produzindo seus respectivos óxidos. Conforme a reação prossegue, o bário se combina com esses óxidos para formar produtos complexos de desoxidação, que oferecem diversos benefícios:
- Flotação por inclusão mais rápida:
O bário possui uma alta massa atômica, produzindo partículas de óxido composto maiores que flutuam mais rapidamente. - Aço fundido mais limpo:
O processo de desoxidação composto reduz significativamente as inclusões, melhorando a limpeza e a capacidade de fundição do aço. - Efeito de desoxidação aprimorado do cálcio:
O bário reduz a pressão de vapor do cálcio, aumentando sua solubilidade no aço fundido. Isso aprimora a capacidade desoxidante do cálcio e promove a modificação das inclusões.
Assim, as ligas compostas de Ba-Ca são consideradas desoxidantes altamente eficientes na siderurgia moderna, combinando uma poderosa capacidade de desoxidação com um excelente controle de inclusões.
III. Características e limitações da desoxidação do alumínio
O alumínio metálico é amplamente utilizado no refino secundário devido à sua forte capacidade desoxidante e à sua rápida taxa de reação. No entanto, na produção de aço limpo, a desoxidação do alumínio apresenta diversas desvantagens:
- Inclusões de Al₂O₃ afetam a trabalhabilidade
As inclusões de alumina reduzem severamente a capacidade de trefilação do aço mola e do arame duro, frequentemente causando a quebra do arame. Para evitar inclusões quebradiças de Al₂O₃, aplica-se o refino em forno LF com processos de desoxidação sem alumínio ou lavagem de escória, mantendo o oxigênio total (T[O]) ≤ 0,003%. - Resistência à fadiga reduzida
As partículas de Al₂O₃ frequentemente atuam como núcleos para trincas de fadiga, sendo particularmente prejudiciais ao aço de rolamentos, aço ferroviário e aço de rodas. - Fragilidade por fluência e menor resistência a altas temperaturas
Os produtos da desoxidação do alumínio e o Al residual podem causar fragilidade por fluência em aços resistentes ao calor, reduzindo a resistência a altas temperaturas e a vida útil.
Risco de entupimento do bico durante a fundição contínua
Em temperaturas de fabricação de aço, as partículas de Al₂O₃ são sólidos com bordas afiadas que tendem a se acumular no bico da panela de distribuição, causando bloqueio e interrupções na fundição.
