Estudo de caso: análise dos fatores responsáveis pela formação de porosidades em tarugos de aço acalmado ao silício para construção civil

Abstract

A produção de aços destinados à construção civil demanda esforços concentrados das empresas para o fornecimento de um material de boa qualidade com baixo custo agregado. A porosidade é um dos defeitos mais comuns na produção de tarugos de lingotamento contínuo de jato aberto, sendo motivo de expressivo sucateamento de barras no processo de laminação pela decorrente presença de trincas no produto acabado. Poros surgem durante a solidificação do aço devido ao excesso de gases, podendo sua ocorrência ser minimizada diminuindo a captação de H2, N2 e O2 durante o processo ou ainda, promovendo sua desgaseificação e desoxidação. Com o intuito de diminuir a ocorrência de porosidades nos tarugos de aço com sessão 160mm² para concreto armado de uma aciaria elétrica de jato desprotegido, através de método estatístico DOE são avaliadas a influência de três fatores sobre a ocorrência do referido defeito: a adição de fio de alumínio no molde do lingotamento contínuo, o teor de silício e manganês no aço e o uso de escória sintética. Como resultado, o uso do fio de alumínio apresentou correlação de 82% com o defeito e a instituição do seu uso reduziu a média de contagem de 06 para 02 blow-holes por tarugo e zerou a ocorrência de sucateamentos, se mostrando uma excelente alternativa para problemas de reoxidação após a liberação da corrida do forno panela. O impacto do uso do fio nas inclusões no aço foi avaliado via MEV/EDX e microscopia ótica, constatando-se uma brusca redução de sulfetos de manganês e sua substituição por inclusões de composição química complexa Si-Mn-Al-S, com morfologia típica de inclusões duras no vergalhão laminado. A influência da modificação da morfologia e da composição química das inclusões no comportamento mecânico dos vergalhões foi avaliado via tração, indicando ser insignificante quando comparado com a influência de outros parâmetros de processo da laminação, como por exemplo a taxa de resfriamento.

The production of steels for civil construction requires concentrated efforts from companies to supply a good quality material at low added cost. Porosity is one of the most common defects in the production of billets in open stream continuous casting, leading to significant scrapping of bars in the rolling process due to the resulting presence of cracks in the finished product. Pores arise during the steel solidification due to the excess of gases, and their occurrence can be minimized by reducing the capture of H2, N2, and O2 during the process, or by promoting degassing and deoxidation. To reduce the occurrence of porosity in 160mm² steel billets for reinforced concrete, using the statistical method DOE, the influence of three factors on the occurrence of this defect is evaluated: the addition of aluminum wire in the continuous casting mold, the silicon and manganese content in the steel, and the use of synthetic slag. As a result, the use of aluminum wire showed an 82% correlation with the defect, and its implementation reduced the average count from 06 to 02 blow-holes per billet and zeroed the occurrence of scrapping, proving to be an excellent alternative for reoxidation problems after the release of the ladle furnace run. The impact of wire use on steel inclusions was assessed via SEM/EDX and optical microscopy, showing a drastic reduction in manganese sulfides and their replacement by inclusions of complex chemical composition Si-Mn-Al-S, with a typical morphology of hard inclusions in the rolled rebar. The influence of the modification of the morphology and chemical composition of the inclusions on the mechanical behavior of the rebars was evaluated via tensile testing, indicating it to be insignificant when compared with the influence of other rolling process parameters, such as the cooling rate.