2018 1 9 FSENAI Aciaria 3 Refino secunda 1526071555

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Disciplina: Metalurgia Extrativa 
Graduação em Processos Metalúrgicos 
Refino secundário dos aços 
Professor: Fábio de Oliveira Braga 
Engenheiro Metalúrgico 
Doutor em Ciências (Ciência dos Materiais) 
Tema da aula: 
Rio de Janeiro, Maio de 2018 
1. Introdução 
1. Introdução 
 Os conversores LD/BOF e os fornos elétricos a arco (FEA) são hoje 
responsáveis pela quase totalidade do aço produzido no Brasil; 
 Entretanto, nestes equipamentos, há sérias limitações quanto à remoção 
de O, S, P, N e H. 
 Para produzir aços de alta qualidade (high-grade steel), com baixíssimos 
teores dos elementos citados (da ordem de ppm), foi necessário o 
desenvolvimento de processos mais eficientes na remoção destas 
impurezas; 
 Para melhora da eficiência operacional, estes processos se passam fora 
do equipamento de reversão do gusa (LD ou FEA). 
 Estes são os processos de refino secundário dos aços. 
1. Introdução 
Os processos de refino secundário são bastante diversificados, mas em 
geral envolvem: 
 Uso de vácuo; 
 Adição de ligas e agentes de refino; 
 Utilização de escória sintética; 
 Agitação do banho metálico. 
1. Introdução 
 Os processos de refino secundário são executados e uma Panela ou no Forno Panela 
(FP), e por isso também são conhecidos por “Metalurgia de Panela”. 
 Os seguintes processos são executados: 
 Desoxidação; 
 Dessulfuração; 
 Desgaseificação (remoção de H2 e N2); 
 Acerto de composição química do aço; 
 Descarburação; 
 Eliminação parcial de inclusões; 
 Alteração da morfologia das inclusões remanescentes; 
 Homogeneização intensiva de composição e temperatura. 
1. Introdução 
 Atualmente, é relativamente fácil de produzir aços com baixíssimos 
teores de impurezas por meio do refino secundário (C30ppm, S30ppm, 
P40ppm, H2ppm, O10ppm e N30ppm). 
1. Introdução 
2. O Forno Panela 
 Após o vazamento do aço a partir do conversor (ou FEA), as perdas de 
temperatura da Panela devem ser compensadas, para que o aço seja 
entregue à próxima fase de processamento dentro da faixa de 
temperatura desejadas. 
 Neste caso, a maneira mais usual de incorporação de calor é o arco 
elétrico, que é obtido por meio de eletrodos de grafite sobre o banho 
metálico. 
 O conjunto Panela + Transformador + Circuito Elétrico + Eletrodos é 
chamado de Forno Panela. 
2. O Forno Panela 
1. Introdução 
https://www.youtube.com/watch?v=nJue9KJH9EI 
https://www.youtube.com/watch?v=fycAEtZrEbU 
Forno Panela 
 
1. Corpo da panela; 
2. Eletrodos; 
3. Aço tratado; 
4. Escória; 
5. Dutos para gases inertes; 
6. Tijolo poroso (para passagem 
dos gases); 
7. Injeção de arames; 
8. Calha para adição de 
materiais. 
1. Introdução 
Forno Panela da VAIBH (India) 
 O Forno Panela é o equipamento siderúrgico cuja aplicação experimentou 
a evolução mais rápida. 
 A primeira unidade já estava operando em 1965 (Europa). 22 anos mais 
tarde já havia 200 instalações em funcionamento no mundo. 
 No Brasil, iniciou-se em 1969, com a Unidade da Villares, de 24t. 
 No início, os Fornos Panela apareceram especialmente nas Aciarias 
elétricas, produzindo aços de alta qualidade. O motivo era evitar os 
longos períodos de refino que diminuem a produtividade. 
 Esta razão ficou mais evidente com a evolução de técnica de FEA´s de 
ultra-alta potência. 
2. O Forno Panela 
2. O Forno Panela 
Fornos Panela no Brasil 
Causas do desenvolvimento dos processos de refino fora dos fornos de 
fusão: 
 Necessidade de aumento da produtividade; 
 Redução de custos de fabricação de aços; 
 Exigências de qualidade cada vez mais severas. 
 Assim, em um FEA, os períodos de refino podem ser eliminados, através 
de emprego de um Forno Panela, com aumento da produtividade de até 
20%. 
 No FEA, o período de refino não só toma um tempo precioso, mas há uma 
sub-utilização da potência disponível. 
 Para uma Aciaria LD há também ganho de produtividade. 
2. O Forno Panela 
Refratário da Panela 
 A Panela é fabricada de aço, com revestimento interno de material refratário, o que 
permite conter o aço líquido entre 1550 e 1650 °C. 
 Composto de tijolos ou concreto de óxidos estáveis: alumina (Al2O3), magnésia (MgO), 
magnésia impregnada com carbono (MgO-C) ou dolomita (MgO+CaO). 
 Devem apresentar um baixo teor de óxidos não-estáveis tais como a sílica (SiO2), o 
óxido de ferro (FeO), o óxido de manganês (MnO) e o óxido de cromo (Cr2O3), que 
dificultam o refino pela contaminação do aço com oxigênio. 
 A linha da escória recebe normalmente refratários mais resistentes (básicos). 
 A linha do aço é comumente revestida com refratários aluminosos, podendo, em casos 
especiais, serem utilizados refratários básicos. 
 Um fator importante é a distância da borda da panela e o banho metálico, chamada de 
borda livre. Para minimizar riscos de trasbordamento e o sobreaquecimento da 
abóbada, operam-se, normalmente, com borda livre na faixa até 100 cm. 
2. O Forno Panela 
2. O Forno Panela 
Imagem do interior da Panela, 
mostrando o refratário 
Detalhe da borda livre em uma 
Panela de aço líquido 
Abóbada da Panela 
 A abóbada é uma tampa que se posiciona sobre a panela, minimizando 
as perdas térmicas e a oxidação do banho metálico. 
 Normalmente uma abóbada possui 5 furos na sua parte superior, sendo 
três para passagem dos eletrodos, um para adições de ligas e fundentes e 
o 5º furo, opcional, para coleta de amostras e medição automática de 
temperatura. 
 Abóbadas podem ser refrigeradas ou não. Esta refrigeração prolonga a 
vida do refratário, mas as perdas térmicas são 4x maiores. 
2. O Forno Panela 
Saída de aço da Panela 
 A saída de aço da Panela para o equipamento seguinte (normalmente uma 
Máquina de Lingotamento Contínuo) se dá por uma abertura, chamada de 
Válvula Gaveta, situada em sua parte inferior, normalmente fechado por 
placas deslizantes. 
Agitação de aço da Panela 
 Para homogeneização da temperatura, da composição química e 
distribuição das inclusões. 
 Pode ser feito por borbulhamento de gases inertes e por campo 
magnético. 
2. O Forno Panela 
2. O Forno Panela 
Formas de agitação do banho metálico 
 Na agitação por gás inerte, se usa o argônio (Ar) ou, em casos mais raros, 
o nitrogênio (N2). 
 O gás entra por um tijolo poroso (um plug poroso) instalado no fundo da 
Panela. A subida das bolhas de gás cria um movimento no aço líquido que 
permite obter uma massa homogênea. 
 Além disso, na superfície dessas bolhas, ocorre a união dos átomos do 
carbono e de oxigênio no aço dissolvidos, na forma de gases CO e CO2. 
 Na agitação por campo magnético (CM), este é induzido por bobinas 
localizadas fora da Panela. O CM faz o aço líquido se movimentar dentro 
da Panela, trazendo resultados similares à agitação por gás inerte. 
 A carcaça externa da Panela deve ser construída em aço não magnético. 
 A utilização do argônio encarece bastante o processo. 
2. O Forno Panela 
Aquecimento do aço na Panela 
Métodos de incorporação de calor no aço: 
 Por eletrodos submersos na escória e no aço; 
 Por lança de plasma; 
 Por indução; 
 Por oxidação de alguns elementos de liga (via injeção de oxigênio gasoso); 
 No caso de oxidação de elementos, estão compreendidos o C, Si ou Al. 
 Entretanto, a oxidação como fonte de calor deve ser evitada no refino 
secundário, devido ao aumento do teor de oxigênio dissolvido no aço líquido. 
 A exceção é o uso de oxigênio para diminuir a quantidade de carbono, após a 
adição de ferro-ligas de alto carbono ao aço, na obtenção de aços inoxidáveis. 
2. O Forno PanelaEletrodos e arco elétrico no Forno Panela 
 No circuito elétrico do FP, os eletrodos têm importância fundamental, pois 
transferem a energia para o aço líquido; 
 São feitos de grafite, devido à sua grande estabilidade em altas 
temperaturas, mantendo-se a sua condutividade elétrica; 
 Contrariamente ao FEA, o FP possui diâmetro interno relativamente 
pequeno e o arco elétrico fica muito próximo da parede da panela. Para 
minimizar o desgaste do refratário, o diâmetro dos eletrodos é menor 
possível; 
 Neste caso deve-se observar o limite máximo de corrente por seção 
transversal do eletrodo e utilizar eletrodos mais nobres para evitar um 
desgaste excessivo, principalmente por oxidação das paredes laterais 
devido ao superaquecimento. 
2. O Forno Panela 
3. Reações de equilíbrio metal-escória 
Escória do refino secundário 
 A escória do processo de fusão não é desejável no refino secundário. 
 Ela deve ser removida da Panela após o vazamento ou dispositivos devem 
ser instalados no equipamento de fusão para evitar sua passagem para a 
Panela. 
 Com o aço na Panela, porém, sem escória, inicia-se imediatamente a 
oxidação do ferro e elementos de liga do aço pelo oxigênio do ar. 
 Para evitar esta oxidação, é formada uma nova escória pelo 
carregamento de CaO ou Al2O3 e muitas vezes MgO na Panela. 
 Não é desejável obter uma escória de óxidos não estáveis (SiO2, FeO, 
MnO, Cr2O3). 
3. Reações de equilíbrio metal-escória 
3. Reações de equilíbrio metal-escória 
 O diagrama de Elingham ao 
lado mostra que os óxidos 
CaO, Al2O3 e MgO são os 
mais estáveis, e por isso são 
denominados estáveis. 
 Por outro lado, óxidos como o 
SiO2, MnO e FeO possuem 
menor estabilidade. Por isso 
são denominados como não 
estáveis. 
 
Equilíbrio químico escória-aço líquido 
 Nos processos de refino secundário, os elementos químicos presentes no 
aço líquido estão em permanente equilíbrio com os compostos presentes 
na escória ou nas inclusões; 
 A principal reação de equilíbrio químico é entre o oxigênio (O) dissolvido 
no aço líquido e o Fe presente no aço líquido e o FeO presente na escória 
ou nas inclusões dentro do aço; 
 
 O equilíbrio pode ser deslocado para a esquerda, isso é, para a 
dissolução de oxigênio no aço, se houver grande quantidade de FeO na 
escória; 
 Por outro lado, a ausência de FeO na escória desloca o equilíbrio para a 
direita, o que na prática significa que a escória passa a absorver o 
oxigênio dissolvido no aço na forma de FeO. 
3. Reações de equilíbrio metal-escória 
Equilíbrio químico escória-aço líquido 
 Para relembrar a noção de equilíbrio químico, calcule a constante de equilíbrio 
(K) da reação Fe(l) + 1/2O2 ↔ FeO, na temperatura do refino secundário 
(T=1600°C). Dados: ΔG = -RTlnK; ΔG = -55620 + 10,83T (cal/mol); 
 O que você pode concluir do valor encontrado? O que fazer se eu quiser evitar 
a formação do FeO? E do contrário, se eu quiser formá-lo ao máximo? 
 Sabendo-se que para a reação Mn(l) + 1/2O2 ↔ MnO, ΔG = -84700 + 14,5T 
(cal/mol), calcule a constante de equilíbrio da reação global (FeO + Mn ↔ Fe + 
MnO). 
 O que ocorre ao FeO, portanto, se um material com maior afinidade pelo 
oxigênio é adicionado à mistura reacional? 
 No caso do Mn, por que a constante de equilíbrio é tão mais próxima à 
unidade? 
3. Reações de equilíbrio metal-escória 
Equilíbrio químico escória-aço líquido 
 A quantidade óxidos não-estáveis deve ser mínima na escória, pois suas 
reações de equilíbrio estão deslocados para a liberação de oxigênio no aço; 
 
 
 No caso dos chamados óxidos estáveis, o equilíbrio está sempre deslocado 
para a formação do óxido; 
 
 
 Se há no banho elementos formadores de óxidos estáveis, o oxigênio 
dissolvido no aço líquido, a formação do óxido é preferencial, removendo-se 
o oxigênio dissolvido no aço. 
3. Reações de equilíbrio metal-escória 
Funções da escória sintética no refino secundário 
 A escória sintética, adicionada no processo de refino secundário, deve 
cumprir um ou mais dos seguintes objetivos: 
 Proteger o aço líquido da oxidação pelo oxigênio presente no ar, absorver 
os gases H, N e O (prevenção da re-oxidação); 
 Minimizar as perdas térmicas, tornando controlável a queda de 
temperatura a que o aço está sujeito; 
 Captar inclusões não-metálicas; 
 Participar da incorporação de elementos indesejáveis a certos tipos de 
aços, especialmente o S e, em algumas situações, o F; 
 Impedir a exposição do arco elétrico. 
 
3. Reações de equilíbrio metal-escória 
3. Reações de equilíbrio metal-escória 
Aluminato de cálcio para formação de escória sintética (empresa Refractory Plants). 
Composição da escória sintética no refino secundário 
 Em geral, as escórias sintéticas podem ser à base de Al2O3-CaO-SiO2, 
com predominância de silicatos ou aluminatos de cálcio, ou ainda CaO-
CaF2. 
 A escória à base de Al2O3-CaO-SiO2 de maior uso é: 
 
 
 As escórias à base de CaO-CaF2 podem ser utilizadas na maioria dos 
aços para a desoxidação, mas têm um custo normalmente mais elevado. 
Um exemplo de escória destas é: 
3. Reações de equilíbrio metal-escória 
3. Reações de equilíbrio metal-escória 
3. Reações de equilíbrio metal-escória 
3. Reações de equilíbrio metal-escória 
4. Ferro-ligas e acerto de composição 
química 
 A adição de elementos químicos no aço líquido é feita principalmente por 
ferroligas, por questões de manuseio ou economia. 
 O Forno Panela, por permitir o aquecimento de forma controlada, 
possibilita a adição de grandes quantidades de ligas, sem necessidade de 
sobreaquecimento excessivo do aço; 
 A perda para a escória é um dos principais fatores que reduzem o 
rendimento de ligas adicionadas. 
 Com a finalidade de elevar este rendimento aumenta-se a intensidade da 
agitação, afastando-se à escória e expondo o aço líquido, antes de 
adicionar o material; 
 As ligas podem ser adicionadas sob a forma sólida, em tamanhos que 
variam de 2 a 100 mm, ou através de pós encapsulados em envoltório de 
aço, conhecidos como arames recheados (cored-wire). 
 
4. Ferro-ligas e acerto de composição química 
 As ferro-ligas podem ser classificadas quanto à sua dissolução no aço 
líquido em duas classes: 
 Classe 1: ligas cuja temperatura de fusão (Tf) está abaixo do ponto de 
solidificação do aço líquido (T<1500ºC). A absorção se dá através do 
fenômeno de fusão. A adição da liga fria (sólida) ao banho promove a 
solidificação, ao redor, de uma camada de aço, que permanece enquanto a 
liga se funde. Freqüentemente, a liga se funde totalmente, antes da 
camada de aço refundir e liberá-la ao banho. 
4. Ferro-ligas e acerto de composição química 
 Classe 2: ligas cujo ponto de fusão está acima do ponto de solidificação do 
aço. Nesta rota, a adição da liga também provoca a solidificação de uma 
camada de aço, porém, esta se refunde para expor a liga sólida, cuja 
temperatura de fusão está acima da temperatura do banho. Desta forma, 
ocorre um processo de dissolução sólido-líquido. A dissolução dessas 
ligas é afetada pela solubilidade e difusividade no aço, e pela agitação 
existente. 
4. Ferro-ligas e acerto de composição química 
 Quando a adição de ferro-ligas deve ser feita com grande precisão, ou quando 
tiver alta reatividade (Ex: CaSi) o meio de adição deve ser o de arames 
recheados (Cored Wire). 
 A adição de ligas pulverizadas ao aço líquido por Cored Wire, constitui uma das 
mais importantes evoluções da Metalurgia Secundária. 
 Esta modalidade permitiu eliminar os onerosos equipamentos de injeção de 
pós, substituindo-os por simples máquinas injetoras de arame; 
 Estas são constituídasde motores e roletes de reduzidas dimensões e 
contadores de comprimento. 
 A adição das ligas nessa forma tem provado ser mais eficiente devido ao 
controle mais eficaz de processo, resultando no aumento do rendimento da 
liga injetada e na melhoria das propriedades do aço. 
4. Ferro-ligas e acerto de composição química 
4. Ferro-ligas e acerto de composição química 
4. Ferro-ligas e acerto de composição química 
Arame recheado – desoxidante Máquina de injeção de arame recheado 
na Panela 
4. Ferro-ligas e acerto de composição química 
 Devido a liberação e dissolução no interior do banho, evitando perdas para 
a escória, além da tendência de ligas a boiar sob a forma granulada 
(densidade inferior à do aço), o rendimento dos arames recheados é 
significativamente maior. 
 O acerto da composição é feito com maior precisão na Panela quando 
comparado aos processos de refino primário, pois a grande oxidação e 
exposição do aço líquido à atmosfera torna o rendimento das ferroligas 
baixo. 
4. Ferro-ligas e acerto de composição química 
Desoxidação 
4. Ferro-ligas e acerto de composição química 
Desoxidação 
 Equações: Iguais às do exemplo de equilíbrio químico entre aço líquido e 
escória. 
 Na prática: Desoxidação é feita com Al, Si e Mn, sempre com escória com 
baixos teores dos óxidos destes metais. 
 Uso combinado do Si e Mn é vantajoso: Formação do composto silicato de 
Mn, que é líquido na temperatura do processo, não formando inclusões nem 
sendo absorvido pela escória. 
 A contínua remoção deste composto, pela dissolução no aço líquido, leva o 
equilíbrio constantemente para a direita → maior eficiência da desoxidação. 
 Formadores de óxidos estáveis, como Ca e Mg, são de alto custo e difícil 
manuseio, não sendo utilizados nestes processos industriais. 
 Por isso Si, Al e Mn são desoxidantes mais usuais. 
 
4. Ferro-ligas e acerto de composição química 
 A desoxidação também pode ser feita por: C + O ↔ CO(g) 
 Neste caso, o equilíbrio é entre aço e atmosfera. 
 Reação desloca para direita (com a desoxidação do aço) com o aumento 
do teor de carbono dissolvido no aço ou com a redução do teor de CO 
na atmosfera. 
 Redução da %CO na atmosfera pode ser feita por diluição, adicionando-se 
gases inertes, como o argônio, ou pela remoção do CO, por vácuo. 
4. Ferro-ligas e acerto de composição química 
Descarburação 
 Mesma equação de equilíbrio da desoxidação por C: C + O ↔ CO(g) 
 Diluição ou remoção do CO por vácuo, atuam também no sentido da 
descarburação. 
 O mesmo ocorre se entra oxigênio no aço líquido. 
 Por ser feita injeção de O2 ou entrada de FeO na escória: Fe + O → FeO. 
 A descarburação é necessária para fabricação de aços inoxidáveis pois o 
Cr é adicionado como FeCr AC (7,5%C). 
 A fabricação de aços comuns com %C muito baixa (<0,05%C) também 
exige descarburação. 
4. Ferro-ligas e acerto de composição química 
Desfosforação 
 Segue a equação: 2P + 5FeO ↔ P2O5 + 5Fe 
 A escória deve ter 35-40%CaO para fixação do P2O5. O contato aço-
escória deve ser o mais intenso possível. 
 A agitação por O2 pode ser benéfica, pois aumenta FeO (chegando a 30-
40%) na escória, deslocamento reação para direita (desfosforação). 
 É fácil obter escória rica em FeO nos processos de refino primário. 
 A desfosforação na Panela deve ser feita só em casos excepcionais, pois a 
escória remanescente do processo de fusão deve ser removida (contém 
muito P, e qualquer redução de %FeO, reverte o P para o aço). 
4. Ferro-ligas e acerto de composição química 
Dessulfuração 
 Reação: 3CaO + 2Al + 3S ↔ 3CaS + Al2O3. 
 Como o S ficará fixado na escória, como CaS, o contato entre aço líquido e 
escória é essencial. 
 Neste caso a agitação não pode ser feita por oxigênio, que levaria à 
formação de Al2O3, deslocando o equilíbrio para a esquerda. 
 A dessulfuração é feita, portanto, adicionando Al metálico e CaO na 
escória. 
 Uma variante da dessulfuração: 3CaO + 2C + 3S ↔ 3CaS + CO. 
 Isto explica a dessulfuração de aços com alto carbono, e a ocorrida sob 
vácuo, mesmo sem a presença de Al. 
 
4. Ferro-ligas e acerto de composição química 
Desgaseificação 
 Reações: 2H ↔ H2(g) e 2N ↔ N2(g) 
 Equilíbrio se dá entre o aço e a atmosfera. 
 Se desloca para a direita com a redução da % dos gases na atmosfera. 
 Importante: a remoção de N2 é mais difícil que a do H2. Enquanto 70% do 
H2 podem ser removidos por tratamento normal sob vácuo, apenas 25% do 
N2 podem. 
 Então o N2 deve ter absorção limitada na etapa anterior (fusão e 
vazamento). A absorção se dá com nitrogênio do ar. 
 Método eficiente: Insuflação de O2 durante fusão e vazamento do aço, 
bloqueando sítios de absorção. 
4. Ferro-ligas e acerto de composição química 
Controle de morfologia das inclusões 
 Nem todas as inclusões podem ser absorvidas pela escória. 
 Algumas até são formadas durante a solidificação do aço, quando movimento 
de massa já é restrito. 
 Então, para que sejam neutralizadas, é necessário modificar sua morfologia. 
 Uma das mais comuns: Inclusões duras e angulosas de Al2O3, substituída por 
inclusões de cantos arredondados de aluminato de cálcio (12CaO.7Al2O3), de 
melhor conformabilidade. 
 As inclusões de Al2O3, aparecem com a introdução de Al no aço. 
 Após laminação, ficam na forma de aglomerados de pequenas inclusões que 
são prejudiciais às fases de estampagem do produto, por fragilizar as regiões 
onde ocorrem. 
 São também indesejáveis quando na trefilação para diâmetros finos (provocam 
rupturas). 
4. Ferro-ligas e acerto de composição química 
Controle de morfologia das inclusões 
 O 12CaO.7Al2O3 também é importante para neutralizar o efeito negativo 
das inclusões de MnS grande alongamento na laminação, criando linhas 
de fragilidade. 
 O tratamento do aço desoxidado por Ca forma este composto, que atua 
como base para precipitar MnS e CaS, eliminando estas linhas de 
fragilidade. 
 Adições insuficientes de cálcio nos aços acalmados ao Al podem promover 
a formação de inclusões de CaO.2Al2O3 que são maiores as de alumina, 
prejudicando as propriedades do aço. 
 
4. Ferro-ligas e acerto de composição química 
5. Instalações para refino secundário 
5. Instalações para refino secundário 
Forno Panela 
 É a mais popular instalação de refino secundário. 
 É de baixo investimento, o que o torna bastante popular. 
5. Instalações para refino secundário 
Tanque de vácuo 
 A Panela é posicionada dentro de um tanque, que tem sua pressão 
reduzida. 
5. Instalações para refino secundário 
ASEA-SKF 
 Nome do antigo fabricante. ABB é sucessora. 
 Possui duas estações, uma de aquecimento (similar a um Forno Panela 
comum) e outra de vácuo. 
 Não utiliza uma câmara onde a Panela é posicionada, mas apenas uma 
campânula (abóbada) sobre ela. 
5. Instalações para refino secundário 
ASEA-SKF 
5. Instalações para refino secundário 
VAD (Vacuum Arc Degassing) 
 A instalação VAD, ou também conhecida como Finkl-Mohr traz em uma única 
posição as instalações de aquecimento e vácuo. 
 Não se trata de uma instalação muito popular devido à complexidade 
associada com o uso de eletrodos de grafite dentro de um tanque de vácuo. 
 Em síntese, é um Forno Panela onde se pode fazer o vácuo, somando as 
vantagens de ambos. 
5. Instalações para refino secundário 
5. Instalações para refino secundário 
VAD (Vacuum Arc Degassing) 
5. Instalações para refino secundário 
VOD (Vacuum Oxygen Decarburization) 
 Trata-se de um tanque de vácuo com lança supersônica de O2. 
Normalmente utilizado em conjunto com um Forno Panela. 
 Utilizado principalmentepara a fabricação de aços inoxidáveis. 
 Entrada de Cr por meio de Fe-Cr de alto teor de carbono é mais econômica 
e traz a necessidade de uma descarburação sob vácuo para se evitar a 
perda do cromo adicionado por oxidação. 
 Indicado na produção de aços inoxidáveis especialmente de extra-baixo 
carbono (304L, 316L), o que não pode ser atingido em fornos elétricos, a 
temperaturas altas (>1900º C) sob pressão normal. 
 A reação de descarburação é favorecida pela injeção de oxigênio sobre a 
superfície do aço na panela. Em condições oxidantes e sob vácuo, a 
reação do carbono com o oxigênio C + O = CO (gás) é deslocada para a 
direita e tem preferência sobre a oxidação de cromo. 
5. Instalações para refino secundário 
5. Instalações para refino secundário 
VOD (Vacuum Oxygen Decarburization) 
5. Instalações para refino secundário 
AOD (Argon Oxygen Decarburization) 
 Como o VOD, é utilizado na fabricação de aços inoxidáveis. 
 A necessidade de remoção de carbono após a entrada de FeCr AC faz com 
que o equilíbrio da reação C + O ↔ CO deva ser deslocado a direita. 
 O refino é realizado na instalação AOD, que é um reator especial, onde os 
gases Ar ou N2 juntamente com o O2, são soprados em ventaneiras laterais. 
 Aqui, o abaixamento da pressão parcial do CO do refino é feito pela diluição 
dos gases gerados em gás inerte (argônio) e não por vácuo. 
 O resultado final é o mesmo do VOD, mas o processo AOD é 
consideravelmente mais produtivo. 
 Os processos AOD e VOD foram desenvolvidos nos meados do século XX e 
revolucionaram a tecnologia de aço. 
 O AOD já era responsável por 68,7% da produção de aço inoxidável na Europa 
em 1996. 
5. Instalações para refino secundário 
5. Instalações para refino secundário 
AOD (Argon Oxygen Decarburization) 
5. Instalações para refino secundário 
DH (Dortmund-Horder-Huetten) 
 Permite submeter porções do aço à ação do vácuo por meio de um vaso 
posicionado sobre a panela, este apresentando movimento oscilante. 
 A troca de aço entre o vaso sob vácuo e a panela é feita por um canal de 
comunicação. 
 O DH e o RH (a ser apresentado) são recomendados quando a panela 
possui grande capacidade, sendo custosa instalação de tanque de 
vácuo. 
5. Instalações para refino secundário 
DH (Dortmund-Horder-Huetten) 
5. Instalações para refino secundário 
DH (Dortmund-Horder-Huetten) 
5. Instalações para refino secundário 
RH (Ruhrstahl-Heraeus) 
 Similar ao DH, porém, o contato entre o vaso e o aço da panela é por meio 
de dois canais de comunicação. 
 O borbulhamento de argônio por um dos canais promove movimento 
contínuo de aço para dentro do vaso, o que permite um tratamento mais 
homogêneo. 
 Em algumas configurações, é utilizada a oxidação do alumínio para 
manutenção/controle da temperatura. 
5. Instalações para refino secundário 
RH (Ruhrstahl-Heraeus) 
5. Instalações para refino secundário 
RH (Ruhrstahl-Heraeus) 
FIM 
Exercícios 
1. Quais o objetivo de se realizar o refino secundário dos aços? 
2. Explique por que os processos de refino secundário passaram a ser realizados fora dos reatores 
de fusão-redução, como o conversor LD/BOF e FEA. 
3. Explique como pode ser feita a homogeneização química e térmica do aço no Forno Panela. Qual 
a importância destes processos de homogeneização? 
4. Quais são as funções da escória sintética no refino secundário? 
5. Suponha uma escória com 65% de CaO, 40% de Al2O3 e 3% de SiO2. Dê duas razões para se 
manter um baixo teor de SiO2 na escória. 
6. Com base no diagrama de Ellingham, explique porque os óxidos CaO, Al2O3 e MgO são 
denominados estáveis. Diga por que eles são preferíveis na composição dos refratários da 
Panela. 
7. Para deslocar as reações de refino no sentido desejado, diferentes variáveis podem ser 
modificadas durantes os processos no Forno Panela (pressão, temperatura, composição da 
escória, composição do aço líquido). Cite ao menos 4 formas de se atuar no processo de Refino 
secundário a fim de deslocar o equilíbrio das reações. Cite um exemplo de reação para cada. 
Exercícios 
8. Cite duas formas de injeção de ferro-ligas no Forno Panela. Qual delas é mais 
eficiente? 
9. A utilização dos arame recheados para adição de ferro-ligas no Forno Panela foi uma 
grande inovação em relação à sua injeção pulverizada. Em questões econômicas, 
qual a vantagem da técnica de arames recheados? 
10. As ferro-ligas são classificadas em classes. Com base nisso, diga como ocorre a 
dissolução dos elementos de liga no banho de aço líquido em cada classe. 
11. Em relação ao equilíbrio químico escória-metal líquido, cite o motivo pelo qual deve-
se evitar uma alta concentração de óxidos não-estáveis na escória. Explique. 
12. O que pode ser feito para neutralizar inclusões duras de alumina no aço? Explique o 
método e os mecanismos. 
13. Dê o nome e explique dois processos de fabricação de aços inoxidáveis. 
Referências: 
 
 MATLAKHOVA, Lioudmila Aleksandrovna. Siderurgia: Refino secundário 
dos aços. Apostila. Campos dos Goytacazes, 2007. 
 MOURÃO, M.B. Introdução à siderurgia. São Paulo: ABM, 2007.