Estudo do desempenho metalúrgico de agentes fluxantes livres de flúor para lingotamento de aços peritéticos

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Pereira, Márcia Maria da Silva Monteiro
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Aços peritéticos; Continuous casting; Cristalização; Crystallization; Fluor; Flúor; Lingotamento contínuo; Mold fluxes; Peritectic steels; Pós fluxantes
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97134/tde-27062025-120831/

Os agentes fluxantes, escórias sintéticas utilizadas no processo de lingotamento contínuo, tradicionalmente contêm entre 3-10% em massa de flúor devido à sua eficiência em ajustar a viscosidade da escória e ao seu papel essencial no controle da transferência de calor por meio da formação de cristais de cuspidina (3CaO·2SiO2·CaF2). Esses cristais ajudam a evitar trincas longitudinais em aços peritéticos, reduzindo as tensões na carapaça solidificada do aço. Embora os agentes fluxantes contendo flúor tenham sido amplamente utilizados, preocupações crescentes nas áreas ambiental e de saúde ocupacional impulsionaram a busca por alternativas. Desenvolvimentos recentes abordaram o uso em aços de baixo carbono para placas e produtos longos, mas os aços peritéticos apresentam desafios específicos, uma vez que requerem controle rigoroso da transferência de calor e a formação intencional de cuspidina para prevenir trincas. Este estudo investiga fluxantes livres de flúor para o lingotamento contínuo de placas de aço peritético, substituindo matérias-primas contendo flúor por composições baseadas em diferentes proporções de Na2O, TiO2 e B2O3. Um planejamento fatorial foi aplicado para examinar os efeitos dessas composições em propriedades-chave, incluindo viscosidade, temperatura de cristalização e comportamento de fusão. Técnicas analíticas, como medições de viscosidade, calorimetria exploratória diferencial (DSC), difração de raios X (XRD) e microscopia eletrônica de varredura com análise por EDS (SEM-EDS), juntamente com modelagem termodinâmica, foram utilizadas para avaliar o desempenho de cinco formulações selecionadas. As amostras B e D, que incorporaram B2O3, apresentaram cristalização reduzida e viscosidades adequadas (2,90 e 2,97 Pa·s, respectivamente). A amostra C, com alto teor de Na2O, mostrou intensa cristalização de merwinita (Ca3MgSi2O8) e perovskita (CaTiO3). A amostra E, com um teor de flúor ligeiramente superior ao da amostra D, sem B2O3, exibiu baixa viscosidade (1,75 Pa·s) com uma tendência moderada de cristalização. Já a amostra F, livre de flúor e B2O3, apresentou alta viscosidade (4,58 Pa·s) e cristalização significativa. Esses resultados demonstram a viabilidade de desenvolver fluxantes livres de flúor com propriedades comparáveis às composições tradicionais à base de flúor, oferecendo uma alternativa sustentável para a siderurgia. No entanto, são necessários ensaios industriais para validar seu desempenho em condições operacionais.