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Escória
A escória é o resultado da combinação dos fundentes com a ganga do minério e com as cinzas do carvão, sendo obtida no estado líquido e na parte inferior do alto forno.
1. A escória é o resultado da combinação dos fundentes com a ganga do minério e com as cinzas do carvão, sendo obtida no estado líquido e na parte inferior do alto forno.
2. Seus constituintes mais importantes são: CaO, MgO, SiO2 e Al2O3.
3. A escória do alto forno é responsável pela eliminação dos elementos indesejados da carga enfornada, mas está intimamente ligada a produtividade, consumo de carvão, qualidade do ferro e estabilidade da marcha operacional.
4. Por isso a porcentagem dos elementos, a temperatura e viscosidade dos compostos presentes devem ter uma faixa determinada para cada tipo de escória.
Funções e propriedades da escória
1. Separa a maior parte das impurezas
2. Proteger o metal dos efeitos maléficos dos gases quentes
3. Mantém em solução os óxidos que desprendem do metal (insolúveis no mesmo) mantendo, portanto o metal limpo.
Ponto de fusão
1. As escórias não apresentam ponto de fusão característico, mas se solidificam e fundem numa faixa de temperatura, dependendo da composição dos constituintes presentes.
2. É importante que a escória tenha uma diferença pequena entre a temperatura de início e final da fusão ( menor zona de amolecimento e fusão) e que a escória esteja completamente líquida nas temperaturas de fabricação do gusa.
Fluidez
1. Para que a escória escoe com facilidade e haja boa transferência da massa, a escória deve ter Baixa viscosidade.
2. A escória além de líquida deve ser suficientemente fluida para maior eficiência da produção do gusa. A fluidez da escória é fortemente influenciada pela sua composição química e temperatura.
Tolerância
1. Pequenas alterações na composição ou na temperatura devem ser toleradas sem causar problemas.
2. A escória deve ser capaz de tolerar as variações naturais de temperatura e composição química, de forma a garantir a estabilidade da marcha operacional.
Dessulforação e desfosforação
1. A escória deve ter uma alta capacidade de remoção de enxofre quando no forno a coque, e alta capacidade de remoção do fósforo quando nos forno a carvão vegetal.
2. A remoção dos elementos alcalinos (Na2O eK2O) também é importante para evitar a formação de cascões no interior do forno. Este elementos alcalinos reagem bem com escórias mais ácidas. Quando não devidamente removidos, reagem com o refratário da parede do forno, formando massa de material não fundido que é chamado cascão.
Volume
1. O volume de escória deve ser o menor possível desde que não prejudique as condições de drenagem da escória e da dessulfuração quando necessário.
2. Uma operação com menor volume de escória acarreta uma diminuição do consumo de carvão vegetal, mas torna-se perigosa, pois diminui a margem de tolerância da escória com relação as oscilações de temperatura e da composição química da escória.
3. A quantidade de escória depende da qualidade do carvão e do minério, sendo que quanto melhor a qualidade destes insumos, menor a quantidade de escória e melhor a operação do forno.
Índice de basicidade
1. A basicidade expressa a razão entre óxidos básicos e ácidos. Pode ser expressa como:
Binária: %CaO / %SiO2
Ternária: %CaO + %MgO / SiO2
Quaternária: %CaO + %MgO / %SiO2 + %Al2O3
 O valor da basicidade, denominado índice de basicidade, é muito utilizado na metalurgia para se avaliar o comportamento das escórias nos seguintes casos.
a) Ataque das escórias sobre o revestimento
b) Viscosidade das escórias
c) Desfosforação ou dessulfuração no refino do aço.
No caso dos altos fornos a carvão vegetal, é normal a operação com valores de IB entre 0,70 e 0,95.
Viscosidade
1. A viscosidade é uma propriedade física que mede a capacidade de escoamento de um fluído.
2. Uma escória muito viscosa é aquela que tem grande resistência ao escoamento e a escória pouco viscosa é aquela que flui com facilidade.
3. A viscosidade pode ser medida através de viscosimetros ou ser estimada com auxílio de diagramas de iso-viscosidade.
4. A viscosidade da escória é fortemente influenciada pela sua composição química e temperatura.
Fatores que influenciam a viscosidade
1. O aumento dos óxidos básicos (CaO e MgO) frente à quantidade de Sílica provoca diminuição da viscosidade.
2. O MgO tem um potencial de fluidez um pouco maior que o CaO.
3. O Al2O3 tem um efeito similar a SiO2 na escória, ambos colaboram para o aumento da viscosidade.
4. Na faixa de basicidade binária de 0,70 a 0,95, utilizada no alto forno, um aumento na basicidade causa um decréscimo na viscosidade.
5. Esta escória apresenta-se líquida na temperatura mais baixas que as escórias básicas, no entanto mesmo fluidas escoam com maior dificuldade.
Influencia dos elementos na escória
Alumina
1. A Alumina apresenta um comportamento similar a sílica com relação a viscosidade provocando aumento desta viscosidade
2. Alumina até 20% provoca um aumento na campo de estabilidade da escória
3. Acima de 20% a alumina apresenta redução no campo de estabilidade, diminuindo os níveis de segurança da escória quanto as oscilações químicas
4. A porcentagem usual de alumina na escória esta na faixa entre 12 e 15%, sendo limitada à 20%, acima do qual aumenta a viscosidade.
MgO
1. Para altos fornos a carvão vegetal cuja escória é ácida, o MgO tem efeito fluidizante.
2. A substituição parcial de CaO por MgO provoca uma diminuição da viscosidade final das escórias
3. A porcentagem usual de MgO está na faixa de 5 a 7%, o que permite uma maios variação da soma SiO2+Al2O3 sem risco de obter escórias viscosas.
FeO
1. O FeO também tem efeito fluidizante sobre a viscosidade das escórias.
2. Escórias ricas em FeO podem ter baixa viscosidade mesmo com alto teor de sílica ou em baixas temperaturas.
3. No entanto uma queda muito acentuada da viscosidade deixa a escória esponjosa em contacto com o ambiente o que pode causar perda da fluidez.
Classificação visual
Análise da escória
1. Uma amostra de escória é retirada a cada corrida para análise visual e química.
2. Visual: a coloração da escória do alto forno, quando solidificada, é capaz de indicar o índice de basicidade ou acidez desta. Verde=acida; Branca=básica; Cinza=acidez média 0,75; Preta=oxidada (oxido de ferro).
3. Química: assim como no caso do metal, uma análise química da escória possibilita confirmar a qualidade desta, e quais os elementos devem ser enfornados para acerto de sua composição.
Escória clara
1. Cinza:
Apresenta cor cinza após solidificada.
Completamente líquida na temperatura de 1350 a 1400.
Boa fluidez, escoa com facilidade
É caracterizada por ter teores maiores dos elementos básicos
Escória verde
1. Verde Clara
Cor verde ao solidificar
Líquida a temperatura de 1350 a 1400
Boa fluidez e escoamento
Caracterizado por ter um teor de SiO2 um pouco mais elevado.
Normalmente objetivado no alto forno a CVR, pela remoção de álcalis.
Escória queimada
1. Queimada
Cor preta (alto teor de FeO).
Temperatura do gusa abaixo de 1300
Indica que a redução esta prejudicada, pode ser indicio de um principio de marcha fria
Alumina
1. Alta alumina
2. Escória com brilho fosco
3. Baixa fluidez com bastante linhas