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Embora o lingotamento estacionário convencional tenha sido muito utilizado durante muito tempo, já há várias décadas, desde o século XX, as usinas siderúrgicas de grande porte passaram a utilizar o lingotamento contínuo para a produção do aço solidificado, devido aos evidentes ganhos de produtividade associados ao uso deste processo para a fabricação do aço em larga escala industrial.
Neste processo, a panela de aço líquido resultante do refino na aciaria (conversor LD ou outro processo equivalente) vaza o metal líquido para uma guia (‘calha”). Esta guia fica acoplada ao fundo da panela, sendo revestida com refratário e contendo em seu interior proteção gasosa. Conduz o metal líquido a um distribuidor (”tundish’), que encaminha o mesmo para a solidificação. A partir do revestimento refratário da guia podem se destacar partículas cerâmicas, gerando inclusões não metálicas exógenas no aço.
No vazamento deve haver controle de composição química, temperatura e tempo. Para evitar segregação no distribuidor é realizada agitação eletromagnética.
As variações de temperatura em diferentes locais do material em processo de solidificação podem ocasionar segregação. À época dos primeiros desenvolvimentos do processo de lingotamento contínuo, o mesmo apresentava uma configuração bastante vertical, que aos poucos foi se horizontalizando. Entretanto, deve-se tomar cuidado para que as curvas sejam razoavelmente suaves, para evitar a ocorrência de trincas. Outras variáveis importantes neste aspecto são a velocidade de lingotamento e a velocidade de resfriamento. Do mesmo modo, outro aspecto importante em a altura da coluna de metal líquido, que se for excessiva pode acarretar tensões compressivas excessivas. Sobre a escória são adicionados pós desoxidantes e exotérmicos.
Na configuração básica do lingotamento contínuo, o metal líquido que deixa a panela entre em contato com ar, nitrogênio e outros gases, ao chegar à guia, é vedado ao entrar no distribuidor, no qual o teor de oxigênio do aço líquido é controlado, assim como o nível de metal líquido. A agitação magnética promove a homogeneização de temperatura e composição química, evitando o aparecimento de bolsões (de alto teor de manganês, por exemplo). O suporte pneumático do distribuidor também agita o metal líquido. Entretanto, a aceleração da gravidade (g) afeta a velocidade, que, se for elevada, pode provocar o surgimento de defeitos no aço. Variáveis que, ao saírem for a de controle, podem provocar o surgimento de trincas no aço em solidificação são a temperatura, as tensões térmicas atuantes e a velocidade de vazamento. O sistema de refrigeração e suporte conduz o aço recém-solidificado à unidade de corte.
A solidificação procede das paredes do molde para o interior do material, em sentido contrário ao da extração de calor. Podem surgir defeitos internos e externos (na superfície). No lingotamento contínuo surgem tensões superficiais, em função da maior, ou menor, molhabilidade do aço líquido sobre o molde sólido.
Etapas da solidificação:
1 - No início da solidificação forma-se uma “casca” de metal solidificado a partir da parede do molde. A adição de lubrificantes (graxas, óleos e etc.), a temperatura e a velocidade de vazamento afetam a velocidade de solidificação. A presença de óleo de beterraba provoca a emissão de gases, que se localizam entre a escória e o metal, reduzindo a velocidade de solidificação e proporcionando bom aspecto superficial ao lingote solidificado. A diminuição da temperatura e da velocidade de vazamento acarreta aumento da espessura da camada solidificada, permitindo que a camada não se frature e não se oxide, o que dificultaria a possibilidade dessa camada se soldar.
2 – Posteriormente ocorre o enrugamento da superfície: se a temperatura e a velocidade de vazamento forem baixas, a crosta formada se solidifica rapidamente, e se essa solidificação for muito rápida podem surgir defeitos no aço solidificado. Tensões podem gerar trincas. Outros defeitos que podem surgir são porosidade e inclusões não metálicas.
Refusão de eletrodo Consumível em Banho de Escória (“Electroslag Refining”)
Entre a escória, localizada mais acima, e o metal líquido, localizado mais baixo, existem duas outras camadas, denominadas camada de contato superior (imediatamente abaixo da escória) e camada de contato inferior (imediatamente acima do metal líquido). O enxofre contido no metal líquido migra para a camada de contato inferior, e desta para a camada de contato superior, onde se dissocia, transformando-se no íon S--. Nesta condição migra da camada de contato superior para a escória.
Assim, é necessário condicionar a escória para que esta fase passe a apresentar características favoráveis à absorção de enxofre.
Na aciaria devem ser controlados os teores de C, Mn, Si, elementos de liga, S, P, O e gases: são produzidos lingotes (”eletrodos”), que serão refundidos em escória líquida para eliminar o enxofre: exemplos: aços fundidos, laminados e forjados.
Na refusão o lingote atua como eletrodo conectado (por uma extremidade) a um transformador, que passa corrente, a qual funde o eletrodo: gotas atravessam a escória (em contato com a outra extremidade do lingote, que está imersa na escória), se purificando, pois assim o metal refinado é depositado no molde refrigerado a água, onde se solidifica.
Enquanto o metal é condutor, a escória é altamente resistiva. Na escória atuam a força eletrodinâmica, a gravidade e as tensões superficiais associadas às fases líquidas. O enxofre se dissocia em íons S - - e migra do metal para a escória. O metal em contato com a escória ainda está no estado líquido, porém o metal situado mais abaixo, ao ser resfriado por água se solidifica. A escória contém CaF2, Al2O3, SiO2, FeO, ZrO2, TiO2 e BaO. A CaF2 aumenta a condutividade elétrica da escória, mas a fluidez é melhorado com adições balanceadas de SiO2, FeO e BaO.
