Estudo sobre o pick-up de nitrogênio após a etapa de refino primário do aço.

Abstract

Com a necessidade crescente de maior qualidade exigida pelo mercado consumidor de aço, há uma grande demanda para o desenvolvimento da produção de aços com restrições cada vez maiores a determinados elementos químicos. Por exemplo, em relação aos efeitos de carbono e nitrogênio em aços do tipo Interstitial Free para indústria automobilística. Estas restrições muito se devem a aplicação final à qual o produto se destina. No caso de aços para aplicação em estampagem e que necessitam de certa deformabilidade, o percentual do elemento químico nitrogênio se torna um ponto crítico quanto às propriedades mecânicas deste material. Este estudo visa a analisar os fatores que determinam a variação do percentual de nitrogênio nos aços produzidos num convertedor a oxigênio até o momento em que ele é entregue a uma estação de refino secundário. Esta análise foi realizada a partir de uma base de dados correspondente aos processos da Aciaria da ArcelorMi ttal Tubarão, em Vitória. A variação do percentual de nitrogênio foi analisada sob uma ótica mais prática e em consonância com formulações matemáticas (regressões e modelos matemáticos), de tal forma a identificar o grau de influência de alguns fatores do processo. Podem ser citadas as seguintes conclusões: 1)_ Os resultados mostraram que com a presença de escória o pick-up de nitrogênio é pouco significativo (na média das corridas testadas o pick-up de nitrogênio se encontra em torno de 5,5 ppm entre as etapas fim de sopro e liberação da corrida para as estações de refino secundário ( 1 N D ) e 3,5ppm entre a etapa de liberação da panela o refino secundário e a primeira amostra retirada na estação de refino secundário ( 2 N D )). O caso mais significativo e que inspira maior cuidado envolve os aços API (neste tipo de aço, o valor de 1 N D se situa em torno de 13,9ppm e o valor de 2 N D em torno de 7,6ppm). Na fabricação destes aços se emprega uma maior quantidade de adições (até 5.000Kg) e de alumínio (em torno de 650kg) e borbulhamento de gás inerte (chegando até 10 minutos). Ressalta-se que estas operações de adição de materiais e borbulhamento de gás na panela são realizadas após a etapa de vazamento de aço do convertedor - na etapa de metalurgia inicial de panela - antes de liberá- la para as estações de refino secundário. 2)_ Em termos de avaliação estatística adotou-se como variáveis dependentes os pick-ups de nitrogênio já citados, DN1 e DN2. As variáveis independentes que apresentaram influência estatisticamente significativa foram:- para a determinação de DN1, a Massa de nitrogênio no alumínio adicionado na panela e o peso de aço líquido; - para a determinação de DN2, o tempo de borbulhamento. O valor de R2 ajustado para a regressão envolvendo DN1 foi de 0,21. No caso da regressão envolvendo DN2, o valor de R2 ajustado foi de 0,09. 3)_ A estimativa do possível pick-up de nitrogênio através do “olho da pluma”, utilizando dados da AM Tubarão, sugere valor relativamente baixo, que não explica todas a variações observadas. Sugere-se que contribuição importante deve -se às matérias-primas, principalmente nos aços API. 4)_ Os valores médios de pick-up de nitrogênio determinados neste trabalho podem ser considerados comparativamente baixos em relação ao que se observa entre o lingotamento contínuo e o refino secundário, em torno de 15 ou 20 ppm. Apesar de aparentemente pequeno o pick-up objeto deste estudo é parte importante na análise de vi abilidade de ser atingida a especificação do cliente. 5)_ Foi constatado que o pick-up de nitrogênio está ligado ao peso de alumínio adicionado no aço. Isto pode ser devido à liberação dos sítios interfaciais ocupados anteriormente pelo oxigênio ou enxofre.