defeito s lingotamento de tarugos

DEFEITOS EM PRODUTOS DO LINGOTAMENTO CONTÍNUO

POR:

CRISTIANO FAUSTINO ALMEIDA E MARCELO JOSÉ DA SILVA COSTA

Fotos da Capa por: Harald Finster

http://www.hfinster.de/StahlArt2/archive-Trinec-Steelworks-img_2532-2008

http://www.slideshare.net/HaraldFinster




ÍNDICE

Página

Introdução 01

1- Defeitos de Forma 03

1-1- Romboidade 03

1-2- Convexidade / Concavidade 07

1-3- Empeno 08

1-4- Emenda 10

2- Defeitos Superficiais 11

2-1- Trincas Superficiais Intergranulares em Tarugos e Blocos 11

2- 2- Trincas Longitudinais em Tarugos 14

2-3- Trincas Longitudinais de Canto 16

2-4- Trincas Transversais 17

2-5- Marcas de Oscilação e Depressões Transversais nas Faces 20

2-6- Dobra 23

2-7- Pele Dupla 25

2-8- Sangria 27

2-9- Perfuração 29

2-10- Gota Fria 31

2-11- Incrustação de Escória na Superfície do Tarugo 33

2-12- Afundamento Longitudinal 35

2-13- Risco 36

3- Defeitos Internos 37

3-1- Pinholes e Blowholes 37

ÍNDICE

Página

3-2- Trincas Internas 41

3-3- Pequenas Trincas Interdendríticas na Zona Coquilhada 43

3-4- Trincas Internas Associadas a Forma Romboidal, Trincas de Canto,

Trincas Diagonais 44

3-5- Trincas Internas da Região Central 46

3-6- Trincas em Estrela na Região Central 47

3-7- Trincas na Seção Média do Tarugo 49

3-8- Trincas de Desempeno 40

3-9- Trincas Internas Próximas à Superfície Causadas por Depressão ou

Concavidade das Faces 52

5-10- Macroinclusões / Microinclusões 54

5-11- Rechupe Central e Segregação 56

6- Referências Bibliograficas 59

DEFEITOS NO TARUGO

INTRODUÇÃO.

Os produtos de lingotamento contínuo tem, atualmente qualidade superficial indiscutivelmente superior aos do processo convencional. Por este motivo prestam-se de modo especial à técnica de enfornamento a quente ou laminação direta, o que tem sido um atrativo a mais para este processo.

O nível de defeitos internos, embora de maior relevo, pode ser adequado com a utilização dos recursos disponíveis para seu controle.

Entretanto cabe salientar, que o lingotamento contínuo exige um processo de aciaria diferenciado, muito mais restritivo que o convencional.

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“ No lingotamento convencional, pode-se obter tarugos com boa qualidade interna e superficial a partir de um aço sujo; no lingotamento contínuo um aço sujo levará a tarugos sem qualidade e nos casos mais graves não lingotará. “

Ao final deste módulo, você deverá estar dotado de conhecimentos básicos sobre a influência do processo operacional e capacidade de entender que os defeitos no tarugo pode trazer aos nossos clientes.

A função do Lingotamento Contínuo é transformar o aço líquido em produtos sólidos, com formas e comprimentos definidos, que permitem às transformações serem executadas nas etapas posteriores de fabricação dos produtos siderúrgicos.

DEFEITOS NO TARUGO

Dividimos Defeitos no Tarugo em 3 classificações:

1- Defeitos de Forma.

2- Defeitos Superficiais.

3- Defeitos Internos.

Influência da Composição Química do Aço Vários elementos químicos fazem parte da composição química do aço, sendo o

carbono (C) o que mais influencia na transmissão de calor executada no molde. A transferência de calor é mínima e, como conseqüência, a casca também, como

aços com carbono de aproximadamente 0,12 % e máximas com carbono de 0,40%. O que chama a atenção é que , muitas vezes, um molde com determinado

desenho serve para um determinado tipo de aço e para outro apresenta problemas, e isto é

importante na hora da adoção do tipo de molde (cônico, hiperbólico,...).

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DEFEITOS NO TARUGO

Romboidade em mm = D – d Diagonal maior = D Diagonal menor = d

D - d

d

Normalmente, ela é expressa em %.

R = X 100% Vamos explicar este defeito passo a passo: A – Primeira casca formada no tarugo.

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1- Defeitos de Forma.

Defeito de Forma se dá à qualidade como a solidificação do tarugo é formada.

Para isso dentro de Defeitos de Forma temos classificamos tais defeitos:

Romboidade;

Achatamento;

Empeno ou Torção;

1-1- Romboidade:

Este é o defeito que aparece na maioria das usinas, o quadrado fica com dimensões das diagonais diferentes, produzindo-se um tarugo “achatado”. A medida da romboidade é dada pela simples diferença entre as diagonais do tarugo. É considerada severa se ultrapassar os 6 – 8 mm. A romboidade às vezes é expressa em porcentagem. Em caso de máquinas novas, os fornecedores garantem 1 ou 2 % de romboidade máxima segundo o caso.

Off-Squareness

DEFEITOS NO TARUGO

C – Como conseqüência, se a folga de contração é maior no canto, as forças de contração

agem mais ou menos assim:

.

. As forças de contração tracionam

a casca solidificada, deformando

mais no canto, que é a zona mais

fina.

D – Isto nos leva a pensar que, se as trações fossem homogêneas nos quatro cantos, a deformação também o seria. Porém, em tarugos com pronunciadas romboidades, isto não ocorre. As forças de contração provocam que o lado oposto a este canto também sofra o mesmo mecanismo, ficando o tarugo com a forma romboidal. Para que você memorize este fenômeno, imagine que a casca é um tubo quadrado de papel e você empurra uma das arestas : ele tenderá a se deitar.

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Na solidificação inicial, a casca tende a se contrair, mas não pode, devido à pressão de aço líquido no seu interior. B – À medida que o tarugo vai solidificando, a casca vai engrossando e deixando uma folga de contração. Como a velocidade de solidificação nos cantos é menor que a da parede, forma-se uma casca assim:

A casca solidificada é mais fina e tem maior folga nos cantos.

DEFEITOS NO TARUGO

E - Quando o tarugo sai do molde, esta situação tende a se agravar, pois no molde as deformações externas da casca não passam das folgas de contração, e na refrigeração secundária, elas estão livres para aumentar. Em outras palavras, no molde existe a limitação física do mesmo, enquanto que, na refrigeração secundária, os limites físicos (rolos endireitadores) são menores.

-Causas da Romboídade O problema da romboidade tem origem no molde, devido à solidificação diferenciada entre os cantos do tarugo e as faces. O mesmo é agravado na refrigeração secundária, se ocorrerem:

Falta de alinhamento entre o molde-veio, Sprays desalinhados ou entupidos, Vazões e pressões de água nos sprays inadequadas e mal direcionadas.

Tarugo com Romboidade

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Como detectar o defeito:

Facilmente observável no material após lingotamento.

Conseqüências do defeito no produto final após laminação:

Normalmente a perda de esquadria máxima aceitável é de 2 a 3%, mas em alguns casos se aceita de 4 a 5%.

No aço, a tensão de contração aperta o aço do núcleo em formação.

Dentro do molde, a casca ficaria assim:

PAREDE DA CASCA

MOLDE

FOLGA DE

CONTRAÇÃO

As temperaturas nos ângulos mais fechados ( agudos ) são menores.

DEFEITOS NO TARUGO

Origem Problema

Água de Refrigeração 1 – Material em suspensão. 2 – Camisas tortas, mal centradas, enferrujadas,... 3 – Distância entre a camisa e o molde maior que o padrão ( 3 a 4 mm ).

1 – Depósitos que tornam a extração de calor menos homogênea, no sentido longitudinal e transversal. 2 – Fluxos de água não homogêneos entre a camisa e o molde, tornando a extração de calor deficiente em determinadas regiões. 3 – Baixas velocidades de água, proporcionando o aparecimento de fervuras na água e no óleo de lubrificação, reduzindo a vida do molde.

A observação da parede externa revela os sintomas que podem virar defeitos do tarugo.

Molde 1 – Conicidade inadequada para o perfil de contração do aço. 2 – Moldes usados ou com grande vida, que podem ter deformações muito fortes. 3 – Espessuras de parede muito finas, menores que 12,5 mm, favorecem a deformação do molde. 4 – Camadas de cromo muito gastas também aceleram a deformação do molde. 5 – Moldes com baixa resistência.

1 – Maiores folgas de contração em determinadas zonas, pioram a extração de calor. 2 – Alteram a folga de contração, causando extrações de calor imprevisíveis, e proporcionando extrações de calor diferenciadas, mesmo que o perfil de solidificação esteja de acordo com a conicidade usada. 3 – Mais uma vez, caiu-se no problema anterior. 4 – Novamente o perfil do molde é alterado. 5 – Deformam muito cedo, poucas corridas.

A observação da parede interna do molde revela os sintomas que podem afetar a qualidade do tarugo.

Operação 1 – Estripamento negativo alto ou temperaturas altas de lingotamento. 2 – Altas velocidades de lingotamento.

1 – Marcas de oscilação profundas e irregulares, em particular nos cantos, provocam uma pré- condição para a romboidade. 2 – A quantidade de calor retirada do tarugo é menor no molde, podendo provocar não só perfurações, abaulamentos, como também romboidades.

O tarugo lingotado é a melhor fonte de informações, existem muitas variações interligadas.

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DEFEITOS NO TARUGO

1-2- Convexidade ( Abaulamento ) - CONCAVIDADE

Achatamento - Este defeito se dá a uma pressão excessiva dos extratores no tarugo. O rolo extrator está laminando - achatando ou amassando - o tarugo. Pressão excessiva na extração. Relação l/kg baixa na refrigeração secundária – baixa vazão de água e alta velocidade de lingotamento.

Swelling/ Concavity

Convexidade - È uma distorção de forma do tarugo que causa um abaulamento em duas fases opostas.

Concavidade - È um defeito em direção oposta ao discrito acima.

Convexidade Concavidade

Achatamento

Origem do Defeito

1-2-1- Convexidade

Projeto inadequado da máquina par suportar a pressão ferrostática;

Este defeito também pode der resultado de alta velocidade de lingotamento, refrigeração secundária insuficiente, pequena conicidade do molde, pressão de desempeno elevada, alta temperatura de lingotamento.

1-2-1- Concavidade

Grande conicidade do molde;

Intenso resfriamento secundário.

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DEFEITOS NO TARUGO

Contramedidas:

Uso de moldes de acordo com o grau de aço e velocidade de lingotamento;

Controle das condições do molde;

Uma perfeita medição do perfil do molde é imprescindível;

Controle do resfriamento secundário e ajuste dos bicos sprays;

Água de refrigeração dentro das especificações do fabricante da máquina;

A pressão de endireitamento não deve ser muito elevada ( aprox. 250 kg/cm

Manter uma alta temperatura de lingotamento.


Facilmente observável no material após resfriamento.


Estes defeitos não apresentam grande influência, mas as trincas ligadas a essas deformações podem ser perigosas se estão próximas à superfície do tarugo. Durante a laminação elas podem aflorar.

1-3- Empeno

Bending, Camber.

É a curvatura do tarugo ou bloco ao longo de seu eixo longitudinal, em qualquer direção. Pode ser linear ( ao longo de toda a peça ) ou localizado.

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DEFEITOS NO TARUGO

Contramedidas:

Manter alinhamento dos rolos/moldes;

Verificar refrigeração secundária;

Evitar quedas do material através de uma boa manutenção de pontes, trilhos e eletroímãs;

Descarregar o material a temperaturas mais baixas e promover uma melhor ventilação na pilha de modo a permitir uma troca de calor uniforme.


Inspeção visual nos casos mais graves ou medição ( a frio ).


Normalmente é exigido pelos clientes um empeno máximo de 7 mm/m e 60 mm total por peças, e um empeno de pontas de 25 mm máximo a 1,2 m da ponta do tarugo.

O empeno causa problemas nos fornos de reaquecimento, dificultam ou mesmo inviabilizam a laminação posterior.

A) De processo

Origem do defeito:

• Desalinhamento de rolos;

• Refrigeração secundária desigual ( mais comum em aços alto carbono)

B) De manuseio / estocagem

• Queda durante o transporte / descarregamento;

• Resfriamento desigual das faces do tarugo durante o empilhamento em temperaturas muito elevadas.

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DEFEITOS NO TARUGO

1-4- Emenda ou Costura

Aparecem quando há uma interrupção momentânea do fluxo de aço no molde, por exemplo quando o operador utiliza a calha. Este defeito é comum nas práticas quando é preciso realizar uma emenda sem precisar interromper a produção no veio definitivamente.

O defeito é sempre grave, o operador do lingotamento é responsável por avisar o inspetor.

Splice / Seam

Origem do Defeito

Quando há interrupção momentânea do jato de aço no molde e volta novamente o jato no molde; Quando o operador joga calha; Quando há obstrução da válvula do distribuidor para o molde.

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Emenda


Inspeção visual nos casos mais graves ou medição ( a frio ).


Pode causar sucata no trem de laminação, pela separação da barra em duas.

DEFEITOS NO TARUGO

2- Defeitos Superficiais:

Intergranular Cracks on Billet and Bloom Surfaces.

Tarugos e blocos que são lingotados com a utilização de pó ( válvula submersa ) podem apresentar trincas superficiais intergranulares, algumas vezes profundas, causadas pelo aprisionamento deste pó próximo à superfície. Essas trincas são semelhantes as causadas pelo agarramento do metal no molde de cobre. Neste caso não há agarramento metal/molde. Elas normalmente não são visíveis na superfície limpa mecanicamente ( jato de granalha ), mas são facilmente identificáveis após decapagem química. Nos piores casos, estas trincas podem atingir de 1 a 3 mm de profundidade e levam a formação de trincas nos produtos laminados. Geralmente apresentam de 0,5 a 1,0 mm de profundidade e não causam problemas no produto.

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2-1- Trincas Superficiais Intergranulares em Tarugos e Blocos:

DEFEITOS NO TARUGO

Origem do defeito:

A seguir apresenta-se as principais causas de ocorrência de trincas intergranulares analisadas em uma usina que molda blocos redondos de 260 mm de diâmetro em aços especiais.

• Fatores químicos ( Cu, Ni, ;

• Depressões superficiais ( uma pequena depressão é suficiente);

• Pó fluxante utilizado no molde é impróprio;

• Grandes variações do nível de aço no molde;

• Tensões de tração acima da necessária ao desempeno;

• Forma de seção rombóide;

• Pequena conicidade do molde;

• O resfriamento secundário não tem grande influência devido a pequena quantidade de água utilizada ( 0,3 l/kg );

• A espessura da camada de Cr duro depositada na superfície interna do molde não tem grande influência.

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Contramedidas:

Manter baixo o nível de elementos residuais: Estes elementos não são pré-requisitos necessários para o aparecimento deste tipo de trinca, uma vez que ela também ocorre em aços originários de processo LD;

O mais importante pré-requisito para formação deste tipo de trinca é uma microestrutura grosseira e formação de um filme de precipitados frágeis no contorno de grão;

A principal contramedida para prevenir esta trinca é garantir uma microestrutura fina e regular, através de um rápido início de solidificação no molde. A formação de pressões também deve ser evitada. Outras ações são de menor importância.

Medição acurada do perfil do molde antes da partida;

Melhoria no controle automático do nível do molde;

Melhoria da qualidade do pó utilizado no molde;

Alimentação automática de pó no molde;

Melhoria geral das condições operacionais da máquina de lingotamento continuo.

DEFEITOS NO TARUGO


Não é detectável durante o lingotamento.

De difícil detecção após limpeza mecânica.

Facilmente detectável após ataque químico da superfície.

Podem ser observadas na seção de corte de blocos e tarugos cortados com tesouras.

Facilmente detectável por magnafluxo ou liquido penetrante.


Se a profundidade das trincas for de 1 a 3 mm, existirão deferentes tipos de trincas superficiais no produto laminado final.

Trincas de 0,5 a 1 mm não apresentam perigo.

As trincas transversais leves causam o aparecimento de esfoliações e lascas nos laminados.

As trincas transversais graves podem gerar sucata no trem de laminação, por rasgamento da barra.

Gera a formação de trincas / dobras nos laminados.

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DEFEITOS NO TARUGO

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Trincas longitudinais superficiais na direção axial do tarugo podem ser observadas na face, ou nos raios de canto ( e nas proximidades ). Trincas longitudinais na face próximas ao canto estão sempre associadas com depressões longitudinais. A conicidade do próprio molde é útil na prevenção das trincas longitudinais.

2-2- Trincas Longitudinais em Tarugos:

Causas mais prováveis:

Rasgamento do canto do tarugo decorrente do descolamento prematuro da pele do canto. Raio excessivo do canto do molde. Temperatura excessiva de lingotamento.

Características importantes:

• As trincas longitudinais podem ser contínuas ou descontínuas.

• As trincas mais comuns são as trincas longitudinais exatamente no canto. As trincas longitudinais de face são muito raras.

Trinca longitudinal de canto

Longitudinal cracks.

2-2-1- Trincas Longitudinais na Face:

Longitudinal Facial cracks.

No passado, trincas longitudinais nas faces um sério problema para o lingotamento de blocos, e de menor importância no lingotamento de tarugos. Hoje este tipo de trincas pode ser evitado porque suas principais causas foram determinadas. Como outros defeitos, ela tem origem no molde mas, pode crescer de tamanho durante a seqüência do processo de lingotamento contínuo devido a tensões térmicas e mecânicas.

DEFEITOS NO TARUGO

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Este tipo de trincas ocorre mais frequentemente em aços com limite de resistência elevado onde Mn ~ 1 Nb ~ 0,03 e com V. Altos teores de Al e N diminuem a tenacidade do aço da mesma forma que o S e P.

Origem do defeito:

A) Problemas de composição química: alto Mn, Nb,V, Al, S e P

B) Problema de processo de lingotamento.

• Variação ou aumento da velocidade de lingotamento;

• Grande variação no nível do molde;

• Válvula submersa fora do centro ( principal causa, quanto menor a seção lingotada e a velocidade, maior o problema );

• Temperatura de lingotamento elevada;

• Condições do molde: refrigeração inadequada, perda da conicidade, desgaste, distorção;

• Oscilação irregular do molde;

• Pó utilizado no molde não possui a viscosidade adequada;

• Super-resfriamento na parte de baixo do molde e no secundário (parte superior dos sprays);

• Sustentação insuficiente na parte de baixo do molde (para grandes blocos);

• Desalinhamento entre o molde e os rolos de pé.

Contramedidas:

A) Respeitar as restrições de composição química necessárias para o lingotamento contínuo;

B) Controle de todos os parâmetros de lingotamento, a saber:

Alimentação de aço no molde;

Oscilação adequada do molde;

Correto alinhamento entre molde, rolos de pé e rolos do secundário;

Controle visual do molde através de medições precisas de seu perfil e impressões de Baumann do aço;

Controle automático de nível do molde;

Funcionamento adequado dos bicos de spray do resfriamento secundário.

DEFEITOS NO TARUGO

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Trincas longitudinais de canto tendem a aparecer próximas ou muito próximas dos raios de canto dos tarugos e blocos. Elas estão correlacionadas com parâmetros operacionais e fatores metalúrgicos.

2-3- Trincas Longitudinais de Canto:

Longitudinal Corner cracks.

Origem do defeito:

• Raio de canto do molde é muito grande;

• Conicidade do molde em sentido inverso causada por distorção e por desgaste das faces ou raios de canto do molde;

• Pequena conicidade do molde;

• Grande romboidade na forma dos tarugos (trincas situadas na região obtusa da face );

• Em ligonteiras de placas: “gaps” excessivos nos cantos do molde (>0,8 mm);

• Temperatura de lingotamento muito elevada;

• Velocidade de lingotamento muito elevada;

• alinhamento incorreto entre molde, rolo de pé e secundário;

• Aços contendo C de 0,17 a 0,25%; S > 0,035%; P > 0,35%;

• Utilização de “água dura” ( pH básico) no molde levando a formação de depósitos nos sistemas de refrigeração do molde e como conseqüência, um resfriamento irregular.

DEFEITOS NO TARUGO

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Contramedidas:

Controle do molde: conicidade (deve ser medida); desgaste e deformação – Trocar o molde se as condições não forem adequadas;

Controlar alinhamento (molde-rolos de pé, rolos do secundário);

Seguir as temperaturas e velocidades de lingotamento especificadas;

Utilizar molde com raio de canto menor;

Controle da dureza da água: ela deve ser tal que, quase uma variação de no máximo 1 cal °C. Caso não seja atingido, o molde deve ser retirado de operação e limpo após 15 a 30 seqüências de lingotamento.;

No caso de molde de placas, controlar raio de canto.

Trincas e depressões transversais são sempre devidas ao agarramento no molde gerado por uma lubrificação desigual ( que causa a falta de contato do lubrificante com a parede do molde), variação de oscilação ou conicidade excessiva: resultando em uma pele fina que também pode produzir extravazamento ou ruptura. Altas taxas de resfriamento no molde ou no sistema de resfriamento secundário também são responsáveis pelas trincas transversais. Trincas de canto transversais podem também ser causadas pelo desempeno em temperaturas muito baixas.

As trincas transversais concentram-se normalmente nos raios de canto de blocos e tarugos produzidos por lingotamento contínuo, mas também podem aparecer na região central da face. Essas trincas geralmente estão localizadas no fundo das marcas de oscilação.

2-4- Trincas transversais em Tarugos:

Transversal Crakcs.

Trinca transversal de canto Trinca transversal de face

DEFEITOS NO TARUGO

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• Aparecem nas marcas de oscilação profundas.

• Dois tipos de trincas são encontrados: i. Trincas transversais com depressões ou afundamentos transversais e ii. Trincas transversais sem deformação da superfície do tarugo.

• A abertura aparente da trinca, bem como o comprimento, definem o grau do defeito. Por exemplo, as trincas “fechadas” são leves e as “abertas” são graves.


Dobramento do tarugo com temperatura baixa - trincas sem depressões Relação l/kg excessiva na refrigeração secundária – alta vazão de água e/ou baixa velocidade de lingotamento. Resfriamento muito intenso no canto - colunas desalinhadas. Atrito do tarugo no molde - trincas com depressões Molde deformado no menisco. Oscilador trepidando. Variação excessiva no controle automático do nível. Desalinhamento da máquina.

Origem do defeito:

Pequenas trincas nas faces formadas à quente.

• Aspectos de composição química:

• C = 0,17 a 0,25%;

• Baixa relação Mn/S

• Alto teor de S

• O número de trincas aumenta com o crescimento do % de elementos de liga como Al, Nb, V, Cu e acima de 1% de Mn ( quando o Mn = 1,2 a 1,8% durante o resfriamento ao ar formam-se tensões superficiais que levam ao aparecimento de trincas. Comportamento semelhante aos aços inox. De alto cromo. É necessário fazer resfriamento controlado. Adicionar Ti para melhorar a tenacidade ). O Al, Nb, V e o Cu precipitam no contorno de grão em temperaturas variando de 800 a 900 °C, fragilizando a estrutura. Importante observar também que estes materiais devem passar pelo endireitador a uma temperatura maior que a anterior citada para evitar a potencialização destes defeitos.

DEFEITOS NO TARUGO

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B) Um resfriamento secundário inadequado causa o aparecimento de uma granular grosseira ( pode ser considerada uma concausa dos defeitos );

C) Desalinhamento dos rolos na área de resfriamento secundário ( é muito importante o alinhamento dos rolos );

D) O Pó utilizado não é adequado para garantir as condições de lingotamento ( neste casos é possível encontra-se pó dentro das trincas e das marcas de oscilação );

E) Relação inadequada entre a freqüência de oscilação do molde e a velocidade de lingotamento ( tempo de stripping negativo muito alto )

Trincas de canto ( borda rompida )

As principais causas de rompimento da borda são:

a) Excesso de refrigeração nas bordas;

b) Oscilação do molde inadequadas;

c) Desalinhamento entre o molde e os rolos de pé;

d) Desempeno a temperaturas muito baixas;

e) Aços com alto teores de Al, Nb, V e Mn > 1%, são muito sensíveis. Adicionar Ti para melhorar a tenacidade;

f) Resfriamento secundário desigual ou excessivo;

g) Pó utilizado no molde é inadequado;

h) Alta flutuação do nível de aço no molde;

i) Grandes deformações na área do menisco no caso de moldes redondos;

j) Alta temperatura do aço;

k) Elevada conicidade da lingoteira.

Contramedidas:

%S < 0,20%;

Controle preciso das condições do molde: conicidade, deformação e desgaste;

Controle de oscilação do molde;

Manter a temperatura do aço até o desempeno acima de 900 °C;

Troca do molde;

Controle do resfriamento secundário e dos rolos de pé.

DEFEITOS NO TARUGO

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Oscilation Marks and Transversal Depressions on the estrand surface.

Os primeiros instantes do processo de solidificação são extremamente importantes no que se refere a qualidade superficial do produto. Este aspecto é mais significativo ainda no que se refere a solidificação em moldes com elevadas taxas de resfriamento como no lingotamento contínuo. Quando um metal líquido é vazado contra a parede de um molde espera-se que sua superfície solidificada assuma a regularidade da superfície do molde, entretanto com altas taxas de resfriamento a superfície apresenta irregularidades, com marcas ao longo de todo o perímetro do tarugo ou bloco. O lingotamento contínuo se diferencia dos demais processo de solidificação porque além de elevadas taxas de extração de calor possui o sistema de oscilação do molde, que determina a formação das marcas de oscilação. Historicamente o dimensionamento dos parâmetros de oscilação tem sido feitos através do % de estripamento negativo que representa o quanto a velocidade média do molde é superior à de extração do tarugo.

As marcas de oscilação são normalmente separadas por uma distância equivalente a quantidade de aço que sai do molde durante um ciclo de oscilação. A marca de oscilação pode produzir defeitos superficiais, particularmente trincas transversais. A formação das marcas de oscilação foi muitas vezes considerada como resultado da ruptura seguida de soldagem (caldeamento) da casca solidificada, mas é bem mais provável que seja devido a deformação do menisco de solidificação através de um mecanismo de dobramento, similar as ondulações do lingotamento convencional. Perto das marcas de oscilação, o contato metal/molde é menos intenso, o que leva a baixas taxas de resfriamento. Isto leva a uma estrutura de solidificação grosseira, com alta sensibilidade à trincas. Depressões transversais, são geralmente mais intensas quando se lingota utilizando óleo como lubrificante do molde, se a velocidade é muito baixa. A causa direta do defeito é uma intensa refrigeração do molde próxima ao menisco.

2-5- Marcas de Oscilação e Depressões Transversais nas Faces:

MARCA DE OSCILAÇÃO

DEFEITOS NO TARUGO

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• Aparecem mais facilmente nas faces laterais dos tarugos, que não foram “

laminadas” no extrator.

• Marcas de oscilação graves podem trazer no seu interior trincas transversais. A medição da profundidade da marca é realizada através do corte em diagonal do tarugo.

Quanto mais profundas forem as marcas de oscilação, mais grosseira fica a estrutura de solidificação sobre as mesmas, e maior a tendência de geração de trincas superficiais e subsuperficiais, que podem gerar defeitos graves nas barras, após laminadas.

Na descida

O esforço provocado pela maior velocidade do molde evita o agarramento, porém dobra a ponta da casca, podendo se transmitir até posições mais abaixo do dobramento.

VÃO (GAP)

CASCA SOLIDIFICADA DO TARUGO PAREDE

DO MOLDE

Na subida

O molde está em sentido contrário ao movimento do tarugo, provocando um enchimento do vão existente entre a casca e o molde. Este aço, por estar em alta temperatura e a ponta da casca ser muito fina, funde as pontinhas, ficando no entanto a marca de oscilação.

MARCAS DE OSCILAÇÃO

Aumentando-se o tempo de estripamento negativo,

aumenta-se a profundidade das marcas de oscilação.

DEFEITOS NO TARUGO

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Origem do defeito:

Uma otimização de processo necessária do ponto de vista da qualidade superficial é a redução da profundidade das marcas de oscilação. As possíveis causas são listadas a seguir, como um guia para a otimização da qualidade superficial:

• Marcas de dobramento: resfriamento excessivo do menisco, tensões na camada solidificada, consumo de lubrificação;

• Marcas de transbordamento: variação para cima do nível do molde;

• Rupturas/extravazamentos: atrito excessivo com o molde, formação de marcas de oscilação típicas;

• Depressões transversais: baixa velocidade de lingotamento utilizando óleo como lubrificante;

• O dobramento da pele no menisco está acentuada;

• Moldes deformados no menisco.

• Parâmetros de oscilação inadequados: baixa frequência e / ou alta amplitude.

Contramedidas:

Elevar superaquecimento;

Reduzir o % de estripamento negativo (tempo de “strip” negativo) e o tempo total do ciclo;

Manter o controle automático do nível do molde com alta estabilidade.

Minimizar o consumo de pó;

Manter o molde em boas condições.

C) Ruptura/extravazamentos:

A) Marcas de dobramento:

B) Marcas de transbordamento:

Adequada seleção do tipo de lubrificante e uma boa distribuição deste no molde;

Controle da geometria e alinhamento do molde;

DEFEITOS NO TARUGO

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Substituindo o pó por óleo lubrificante temos um aumento da qualidade de marcas de dobramento de pouca profundidade mas, isto favorece formação de uma camada solidificada uniforme, aumentando a transferência de calor;

Um alto consumo de lubrificantes leva a um aumento na profundidade da marca de oscilação. A redução da profundidade destes defeitos para aços baixo carbono (C<0,2%) pode ser obtida reduzindo ao mínimo o consumo de pó. Isto pode ser conseguido através de uma escória de alta viscosidade e pela redução do tempo de ciclo ( alta freqüência de oscilação ). Contudo, valores mínimos de consumo de pó ( ~0,3 kg/m2) devem ser mantidos para garantir a limpidez do aço (aços sujos necessitam de um alto consumo de pó), a estabilidade das condições de lingotamento. O controle do nível no molde, a uniformidade de alimentação do pó, evitar turbulências, etc.


Facilmente identificável no tarugo;

Mais visível após jateamento.


Em alguns casos as marcas de oscilação não são geralmente consideradas como defeitos, mas trincas ou escória podem estar “escondidas” em seu interior. Nestes casos os tarugos de blocos tem de ser totalmente esmerilhados e em seguida sofrem inspeção por partículas magnéticas ( aços com exigências de alta qualidade superficial e aços inox)

Podem causar esfoliações / dobras nos laminados - semelhantes às das trincas transversais - se forem muito profundas.

Overlaps.

As dobras se formam quando o aço entre em atrito com as paredes do molde. Durante as sucessivas oscilações o aço se desprende das paredes, algumas vezes, ele entra em contato novamente com o molde formando a dobra. O problema de dobras é mais sério quando se utiliza óleo como lubrificante, mas também pode ocorre com pó quando se lingota blocos e placas.

2-6- Dobra:

Dobra

DEFEITOS NO TARUGO

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A) Utilizar moldes com superfície interna lisa ( revestimento de Cr duro eletro depositado, sem deformações e com conicidade apropriada):

Possível remoção de escória no molde deve ser feita com muito cuidado;

Origem do defeito:

A) Operação com jato aberto, com alimentação automática do óleo de lubrificação:

• Má lubrificação do molde;

• Desgaste interno do molde;

• Muita escória no aço;

• Formação de aglomerados de alumina (clogging) nas válvulas do distribuidor;

• Baixa velocidade de lingotamento;

• Molde muito grande;

• Mal funcionamento do mecanismo de oscilação.

B) Dobras em Blocos e placas:

• As dobras não são um problema muito sério em blocos e placas. Mais importante é a influência do pó e do perfil do molde nas condições internas da superfície do molde. Fortes flutuações no nível do molde são também muito prejudiciais.

Contramedidas

Alimentação do óleo lubrificante deve ser feita de forma balanceada e a quantidade de óleo necessária deve ser conhecida;

A quantidade de escória deve ser a menor possível ( utilização de “slag-ball”, controle da espessura da escória na panela, proteção de aço com gás inerte, materiais refratários de boa qualidade) ;

Dobras podem aparecer quando existe uma variação de nível excessiva no molde.

B) Dobras em blocos e placas:

Controle do molde;

Selecionar um pó com boas propriedades lubrificantes;

Manter o controle automático de nível em boas condições;

DEFEITOS NO TARUGO

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Bitola de 130 mm – aços para mola ( C=0,60; Mn=0,85; Si=1,75 ) 112 g de CaSi/ton de aço eram adicionados através de fio. Significante melhoria foi obtida alterando-se a quantidade adicionada para 400-500 g/ton de aço. Poucos defeitos com necessidade de remoção por esmerilhamento.


Pode ser facilmente identificável no tarugo à frio;


Dobras na superfícies dos tarugos resultam em trincas de vários tamanhos no produto laminado.

Dobras maiores podem se destacar do material e agarrar nas guias de laminação, causando sucatas e transtornos no processo produtivo.

C) Exemplo do lingotamento contínuo da Danieli:

Ocasionada pela falta de lubrificação localizada ou generalizada, que provoca o colamento da superfície solidificada do veio contra o molde, sem chegar a produzir “bleeding” ou perfuração. Este defeito origina a formação de escamas superficiais durante a laminação a quente. Observando-se que foi feito no tarugo ao longo do defeito, pelo seu aspecto, é fácil imaginar a formação de escamas durante a laminação, com a incorporação da carepa existente no degrau.

2-7- Pele Dupla:

DEFEITOS NO TARUGO

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• As peles duplas podem ser entendidas como marcas de oscilação grosseiras e

irregulares.


Agarramento da pele do tarugo no molde ● Oscilador trepidando. ● Molde com conicidade excessiva. ● Freqüência de oscilação baixa. ● Molde desgastado e/ou com trincas na camada de Cromo no menisco. ● Lubrificação deficiente – vazão baixa ou falta de óleo em alguma face. ● Variação excessiva do controle automático do nível. ● Temperatura excessiva de lingotamento. ● Folgas no extrator. ● Falta de sincronia entre extrator / endireitador.

Efeito na laminação:

As peles duplas causam o aparecimento de esfoliações e lascas nos laminados.

PELE DUPLA

Contramedidas


A quantidade de escória deve ser a menor possível ( utilização de “slag-ball”, controle da espessura da escória na panela, proteção de aço com gás inerte, materiais refratários de boa qualidade) ;

Pele dupla podem aparecer quando existe uma variação de nível excessiva no molde.

DEFEITOS NO TARUGO

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Bleeding.

2-8- Sangria:

SANGRIA

As sangrias podem ser entendidas como mini-perfurações que não se concretizaram. As sangrias sugerem cascas superpostas à pele do tarugo, indicando rompimento local da pele do tarugo. Se este fluxo de aço é solidificado dentro do molde, e for estancado, o defeito chama-se sangria.

Para um melhor entendimento da tabela abaixo, vamos supor que a água de refrigeração está adequada ( qualidade, vazão, pressão, velocidade ).

Origem Problema

Molde 1 – Falta de lubrificação. 2 – Moldes com problemas de marcas, abaulamentos exagerados.

1 – Maior atrito, perturbação da marca de oscilação, tornando irregular e rompendo, em alguns lugares, o menisco. 2 – Marcas de oscilação irregulares e rompimento do menisco.

Operação 1 – Tempo de estripamento negativo baixo demais, alta velocidade para a freqüência operada.

1 – A casca prende na parede do molde, provocando o rompimento da mesma.

DEFEITOS NO TARUGO

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A qualidade do óleo lubrificante aumenta a qualidade do tarugo mas, isto favorece formação de uma camada solidificada uniforme, aumentando a transferência de calor;

Causas mais prováveis: ● Molde com conicidade excessiva. ● Freqüência de oscilação baixa. ● Molde desgastado e/ou com trincas na camada de Cromo no menisco. ● Lubrificação deficiente – vazão baixa ou falta de óleo em alguma face. ● Variação excessiva do controle automático do nível. ● Temperatura excessiva de lingotamento. ● Agarramento no molde.

Sangria leve Sangria Grave

Efeito na laminação:

As sangrias causam o aparecimento de esfoliações e lascas nos laminados.

Contramedidas


Controle da temperatura de lingotamento;

Controle da variação de nível no molde.

DEFEITOS NO TARUGO

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Bore Hole.

2-9- Perfuração:

PERFURAÇÃO

A perfuração ocorre quando o aço líquido, que está no centro do tarugo, rompe a primeira casca ou pele que está solidificada e escorre para fora. Este fluxo de aço é tão forte que o tarugo, ao sair do molde, continua ainda a escorrer aço líquido pela superfície. Quando o tarugo sai do molde, esta situação tende a se agravar, pois no molde as deformações externas da casca não passam das folgas de contração, e na refrigeração secundária, elas estão livres para aumentar. Em outras palavras, no molde existe a limitação física do mesmo, enquanto que, na refrigeração secundária, os limites físicos (rolos endireitadores) são menores. Porém, a incidência de agarramentos, que é a aderência ou colagem do aço em solidificação ao molde era muito grande. Estes agarramentos provocavam perfurações, peles duplas e sangrias no aço na solidificação, que são defeitos superficiais, pois causam refugos em outras etapas do processo siderúrgico (laminações, trefila,...), os mesmos precisam ser eliminados na operação de Lingotamento Contínuo (LC).


• A perfuração é um rompimento da pele do tarugo chegando a parar o processo.

• A parte não refundida se fixa na pele récem solidificada, incorporando as escórias eventualmente presentes no menisco. O excesso de óleo se queima e produz poros.

DEFEITOS NO TARUGO

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Controle de parâmetros de lingotamento;

• Má lubrificação do molde ( pó ou óleo );

• Má condição do molde;

• Oscilação do molde está inadequada;

• Flutuação do nível de aço no molde;

• Alta velocidade de lingotamento;

• Refrigeração deficiente

Contramedidas

Origem do defeito:

Uso de bons moldes;

Lubrificação adequada ( óleo e pó ).


As gotas frias causam o aparecimento de defeitos grosseiros do tipo vazios e/ ou incrustações metálicas, seguidos de dobras nos laminados.

Via de regra não conseguem passar pelo trem e causam o sucateamento do laminado no bloco ou na zona de resfriamento.

DEFEITOS NO TARUGO

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Cold Shuts, Splash, Spatter.

2-10- Gota Fria:

A gota fria é formada por pequenas quantidades de aço líquido que se solidificam sobre a superfície do tarugo após a formação de sua pele.


• As gotas frias são aglomerados de respingos encontrados na superfície, principalmente nos cantos.

• O defeito engana! Imagine sempre que a gota fria é a ponta de um iceberg. Um defeito pontual pode esconder uma quantidade enorme de respingos aglomerados no interior do tarugo.

Tampa Superior

Flange de lubrificação

Nível do Menisco

Óleo de Lubrificação

Jato de Aço

Respingos de Aço

aderidos

Respingos de Aço

Mecanismo de formação

•Respingos de aço aderem às paredes do molde, junto às flanges e sobretudo no canto.

•Respingos ficam embebidos no óleo de lubrificação.

•Aglomerado de respingos se desprendem do molde por efeito da limpeza, do peso próprio e/ou pela elevação do nível do menisco.

•Aglomerado se incorpora ao ao aço que está se solidificando no menisco e parte é refundida.

• A parte não refundida se fixa na pele récem solidificada, incorporando as escórias eventualmente presentes no menisco. O excesso de óleo se queima e produz poros.

DEFEITOS NO TARUGO

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Controle de parâmetros de lingotamento;

• Má lubrificação do molde ( pó ou óleo );

• Má condição do molde;

• Oscilação do molde está inadequada;

• Flutuação do nível de aço no molde;

• Baixa velocidade de lingotamento;

• Pequenos extravazamentos de aço líquido na interface tarugo/molde causados pelo atrito.

Contramedidas

Origem do defeito:

Uso de bons moldes;

Lubrificação adequada ( óleo e pó ).


Gotas frias podem causar trincas ou dobras no produto laminado final;

Gotas frias podem se destacar do material e agarrar nas guias de laminação, causando sucatas e transtornos no processo produtivo;

As gotas frias causam o aparecimento de defeitos grosseiros do tipo vazios e/ ou incrustações metálicas, seguidos de dobras nos laminados.

Via de regra não conseguem passar pelo trem e causam o sucateamento do laminado no bloco ou na zona de resfriamento.

Causas mais prováveis: Respingos se aglomeram na pele do tarugo no molde Flanges de lubrificação danificadas. Excessivo acúmulo de respingos sem remoção, sobretudo por falta de limpeza adequada. Acúmulo de respingos no caneco e/ou no pano da selagem. Oscilador trepidando e/ou jogando lateralmente. Jato irregular por trinca, desgaste e/ou obstrução na válvula do tundish. Jato descentrado Jato irregular por temperatura baixa

DEFEITOS NO TARUGO

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Slag Defects on The Billet Surface.

2-11- Incrustação de Escória na Superfície do Tarugo :

• A escória encrustada na superfície do tarugo pode ser produto do processo de desoxidação do aço. A situação é pior para aços com teor de Al2O3 e baixos: SiO, MnO e FeO ( aços acalmados ao Al );

• Má qualidade dos materiais refratários utilizados ( panela, válvula longa, válvula rotativa da panela, distribuidor, refratários da linha de escória do distribuidor, válvula tampão, válvula rotativa do distribuidor, válvula submersa;

• Má cobertura da camada de pó no distribuidor ou molde;

• Alimentação de Al no molde no caso de jato aberto;

Origem do defeito:

Vários tipos de defeitos são causados pela incrustação de escória na superfície do tarugo causando necessidade de recondicionamento posterior que muitas vezes chega ao esmerilhamento total da peça. Este problema torna-se mais sério quando se lingota tarugos com jato aberto e óleo de lubrificação. Quanto se lingota blocos utilizando válvula submersa e pó como lubrificante, a superfície do aço é normalmente livre de escória.

Incrustação de escória


• As incrustações de escória se diferem das gotas frias pela presença de material do tipo refratário na superfície do tarugo.

Causas mais prováveis: Formação de escórias no molde Relação Mn2/Si baixa e/ou Si muito alto. Velocidade excessiva do Al no molde e/ou Al fora de posição - na parede. O2 nas válvulas do distribuidor – Afinamento de jato Passagem de escória do tundish para o molde Peso reduzido de aço no tundish, sobretudo na seqüência. Quantidade excessiva de escória no tundish. Escória ou Refratário do tundish, sobretudo por deficiências na limpeza na partida da máquina.

DEFEITOS NO TARUGO

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Controle de passagem de escória convertedor/panela;

• Formação de aglomerados de inclusões de alumina ( clogging ) nas válvulas do distribuidor ou nos tubos de passagem do aço, que causam a formação de grandes “pedaços” de escória, que eventualmente durante o lingotamento caem dentro do molde.

Contramedidas

Efetiva desoxidação do aço;

Utilização de válvula submersa;

Proteção do aço líquido no distribuidor com escória básica;

Profundidade do distribuidor e baixo nível de aço distribuidor;

Barreiras do distribuidor;

Utilização de pó adequado no molde para absorver rapidamente a escória existente no aço líquido ( alta basicidade ). Outros importantes parâmetros do pó são: viscosidade, ponto de amolecimento, ponto de fusão e ponto de fluidez;

O aumento do consumo de pó, permite uma absorção da escória, diminuindo este defeito mas, aumenta a possibilidade de incrustação de pó;

Minimizar as variações de nível no molde;

Imersão da válvula submersa no molde deve ser de 100 a 150 mm;

Formação de aglomerados de alumina ( clogging ) no distribuidor e válvula deve ser prevenido usando-se todos os meios possíveis.


Facilmente visível no tarugo a frio;

Mais visível ainda após limpeza mecânica ou química.


Formação de trincas graves e dobras contendo escória em seu interior. Inaceitável em qualquer aplicação;

As escórias geram o aparecimento de trincas / dobras nos laminados preenchidas de material refratário.

DEFEITOS NO TARUGO

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Longitudinal Sinking.

2-12- Afundamento Longitudinal:

Controlar relação da 1º zona sprays;

Contramedidas

Afundamento longitudinal é um defeito de raro acontecer, mas é sério. A baixa vazão da refrigeração do molde em uma das extremidades interfere para ocorre o afundamento, assim como a qualidade do molde.

Afundamento longitudinal de canto


• Podem conter ou não trincas longitudinais. As trincas existentes nos afundamentos são chamadas de trincas de afundamento de canto ou de face.

• Apesar de se chamar afundamento de canto, o defeito ocorre a cerca de 10 a 30 mm do canto.

• Os afundamentos longitudinais de face são muito mais raros.


Reaquecimento na saída do molde de um tarugo com a pele muito fina. ● Relação l/kg baixa na 1o zona sprays. ● Desalinhamento da coroa em relação ao molde. ● Demais causas da romboidade.

● Alinhamento da Máquina Deficiente.

Manter alinhamento da coroa em relação ao molde;

Manter alinhamento da máquina;

Uso de bons moldes;

Controle dos parâmetros de lingotamento;

DEFEITOS NO TARUGO

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Risk, Hazard.

2-13- Risco:

Controlar relação da 1º zona sprays;

Contramedidas

A profundidade do risco define a sua gravidade. É um defeito comum de ser encontrado na face inferior do tarugo, dificultando a detecção.

Manter alinhamento rolos;

Manter alinhamento da máquina;

Controle da refrigeração;

Controle dos parâmetros de lingotamento;


O Tarugo está passando por alguma superfície cortante. Alto relevo ( dano da barra falsa ou carepa aderida ) na saída do molde. Rolos laterais travados. Alto relevo na chapa de desgaste da extração.

DEFEITOS NO TARUGO

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Internal Defects.

3- Defeitos Internos:

Para concluir nosso breve estudo sobre defeitos em produtos lingotados continuamente, discutiremos os defeito internos, onde defeitos como porosidade interna, macroinclusões, trincas “off corner”, trincas intermediarias, segregação e porosidade central serão descritos.

3- 1- Bolhas ( Pinholes ) e Bolhas Tubulares ( Blowholes ):

Blowholes and Pinholes in Continuously Cast Billets.

Defeitos superficiais abertos originados pelo desprendimento de gás do aço são normalmente conhecidos como bolhas, defeitos grosseiros, sub-superficiais formado pelo aprisionamento de gás de forma tubular são chamados bolhas tubulares.

Blowholes Pinholes

A presença de bolhas superficiais é comum para todos os aços semi-acalmados lingotados com óleo. Os “pin-holes” podem dar lugar a defeitos superficiais críticos no produto laminado, caso ocorra uma penetração considerável ou acúmulo em uma determinada região.

As bolhas superficiais apresentam formação de carepa na superfície e certa descarbonetação na matriz metálica ao redor da bolha. Isto é uma diferença importante em relação as bolhas subsuperficiais ou “blow-holes”. A carepa impede a solda durante a laminação.

O defeito gerado pelo “pin-hole” é normalmente pequeno. Porém, se há muitos pin-holes ou se são particularmente profundos, podem dar lugar a defeitos indesejáveis. O tempo de permanência e a temperatura no forno de preaquecimento caso o tarugo tenha pin-holes também podem agravar a situação.

DEFEITOS NO TARUGO

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Os valores normais de vazão de óleo estão entre 30 e 40 ml/min, dependendo das características do óleo, bitola lingotada e velocidade de lingotamento. Para minimizar a formação de pin-holes não só é importante assegurar-se que adição de óleo esteja dentro de valores normais, fazendo curvas de calibração dos reostatos, mas também é bom verificar que a distribuição seja homogênea na seção transversal. Isto pode ser feito no intervalo entre seqüências, mediante uma caixa com compartimentos que receba na base do molde o óleo que desce, durante um tempo definido e com uma posição determinada do reostato. A distribuição homogênea do óleo é favorecida por ranhuras de lubrificação estreitas e utilização de uma vedação ou “gasket” que impede um excesso de óleo nos cantos.

Um caso extremo, originado por presença excessiva de hidrogênio devida à deficiência na secagem do revestimento novo de uma panela. As bolhas começam a aproximadamente 5 mm da pele, após a faixa “chill”, e terminam neste caso a uns 20 mm, quando a pressão ferrostática compensa a pressão dos gases dissolvidos no aço.

É interessante observar a forma das bolhas, em relação com mecanismo de formação. Estas bolhas às vezes, quando observados imediatamente após o ataque com reativo de Oberhofer, apresentam segregação na direção de solidificação. Isto tem a ver com o mecanismo de formação de bolhas no espaço interdendrítico, conforma já mencionado.

Existem diversos modelos baseado na físico-química que permitem avaliar as condições para evitar a formação de bolhas durante o lingotamento. Estes modelos se baseiam no postulado que a formação de bolhas durante a solidificação do aço é uma conseqüência da microsegregação de soluto durante a solidificação dendrítica do aço liquido e a interação de soluto no liquido interndrítico enriquecido por impurezas.

Os solutos dissolvidos no aço liquido que contribuem à formação de bolhas são, para o caso de aços lingotados sem injeção de argônio, o H, N e CO. quando a soma das pressões parciais de equilíbrio destes solutos no liquido interdendrítico supera a pressão externa nesse ponto, se geram as bolhas de gás, resultando na expulsão do liquido interdendrítico e na formação de poros que ficam aprisionados e crescem dentro da rede de dentritas.

DEFEITOS NO TARUGO

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Podemos descrever isso mediante a equação:

pH2 + pN2 + pCO > Ps + Pf + 2o/r

Onde:

Ps – Pressão atmosférica sobre a superfície do aço liquido;

Pf - Pressão ferrostática na localização do poro;

o - Tensão superficial do aço liquido em contato com a bolha de gás de raio r.

Para uma bolha de gás de 1 mm de raio a pressão em excesso devida à tensão superficial é só de 0,02-0,03 bar. Para o tamanho dos poros observados no tarugo, o efeito da tensão superficial tornar-se insignificante.

Para os aços ao Si-Mn, o problema passa por obter uma desoxidação suficiente para evitar a formação de poros sem dar lugar à obstrução da válvula da panela ou distribuidor por formação de inclusões parcialmente sólidas. Nas referências há uma boa discussão do problema para o caso dos aços de baixo carbono acalmados com silício e manganês.

O procedimento de injetar arame de alumínio no molde pode ser uma solução para o problema, mas traz conseqüências, tais como inclusões duras, tendência à incrustação de escória, dificuldade para o controle do tamanho de grão, etc.

• Corrida oxidada, altos teores de H2 e N2;

• Excesso de óleo de lubrificação no molde ou umidade ( água misturada no óleo;

• Umidade no pó fluxante no molde;

• Excesso de argônio que passa do distribuidor para o molde através da válvula submersa;

• Variação do nível de aço no molde.

Origem do defeito:

Implementar uma correta prática operacional que permita obtenção de corridas desoxidadas;

Contramedidas

Efetiva selagem de jato entre panela/distribuidor e molde para evitar reoxidação;

Pré-aquecimento do pó ou óleo de lubrificação;

Adição de fio de Al no molde, quando for possível sua fusão dentro do molde;

Agitação eletromagnética do molde ( stirring ) para reduzir a quantidade de bolhas comuns e tubulares na superfície do aço ou próximo a ela;

DEFEITOS NO TARUGO

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Minimizar a flutuação do nível do molde.

Causas mais prováveis: Quantidade de gases - CO, H e N dissolvidos no aço líquido acima do equilíbrio. Excesso de N2 no aço e/ou gás de rinsagem com N2. Desoxidação insuficiente no LF - escória oxidada “preta”. Umidade no tundish dos refratários e/ou da palha de arroz. Parada da máquina de injeção de Al. Excesso de óleo de lubrificação e/ou umidade no óleo.


Muito difícil observá-la durante o lingotamento;

Visível após limpeza mecânica da superfície ( bolhas );

Visível após ataque químico ( Bolhas );

As bolhas comuns são visível mesmo antes da limpeza da superfície, mas algumas podem ficar ocultas sob a carepa. É importante a limpeza mecânica e melhor ainda a decapagem química.

As bolhas tubulares só podem se observadas na seção reta do tarugo através de exame macrográfico ou impressão de Baumann.


Dependendo da quantidade de redução as bolhas podem causar trincas superficiais de diferentes comprimentos na superfície do laminado ( por exemplo 30 a 40 cm de comprimento e de 0,07 a 1,0 mm de profundidade, trincas muito freqüentes na laminação de fio máquina );

Trincas tubulares próximas à superfície podem abrir e causar sérios danos ao produto laminado. Bolhas tubulares mais afastadas da superfície normalmente caldeiam durante o processo de laminação causando poucos problemas.

As porosidades leves e médias causam o aparecimento de dobras e/ou trincas nos laminados.

As porosidades graves geram o aparecimento de lascas nos laminados.

DEFEITOS NO TARUGO

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Internal Cracks.

3-2-Trincas Internas:

A formação de trincas internas devido a tensões geradas no processo de solidificação é um fenômeno comum no lingotamento contínuo. Durante o processo a camada solidificada fica submetida a tensões excessivas que tendem a provocar a separação das dentritas. As trincas internas iniciam sua formação na frente de solidificação em regiões de concentração de soluto formando trincas lineares conhecidas como “ghost lines”. Nas bandas de segregação positiva, uma grande quantidade de partículas de MnS podem ser observadas no interior das trincas. Estas partículas são descritas na literatura como responsáveis pela fragilidade do aço após solidificação. Muitos estudos foram visando determinar as faixas de temperatura de fragilização do aço. Os efeitos negativos da segregação tem como conseqüência além do aparecimento de trincas internas uma heterogeneidade dos elementos de liga no aço que prejudicam as propriedades finais do produto. A área da trinca é normalmente rica em elementos de liga com alta tendência a segregar-se como S,P e C. uma vez que, o C difunde-se mais rapidamente é a principal causa de segregação.

1- Fatores químicos:

● A influência do teor de C na tenacidade do aço pode ser explicada pela razão entre ferrita/austenita durante a solidificação mais as variações internas de volume. A menor tendência a trincas é obtida com C = 0,1%. Contudo, este valor pode variar de 0,2 até 0,3-0,4% dependendo da relevância na queda de temperatura da linha solidus.

● S > 0,025% tem grande influência na diminuição da tenacidade. Quando se mantêm o S e P sob controle, outros elementos podem se tornar perigos como B, Bi e Pb nos aços inoxidáveis austeníticos. Um aumento na relação Mn/S pode melhorar a tenacidade.

● Além do efeito dos elementos de liga, a tenacidade é também afetada pela morfologia da estrutura solidificada. Grandes grãos colunares são frágeis, a estrutura equiaxial é mais tenaz que a estrutura dendrítica. Por isso, deve-se evitar altas temperaturas de lingotamento.

Origem do defeito:

DEFEITOS NO TARUGO

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Controle das condições do molde: deformação, desgaste, conicidade, rolos de pé;

Controle e manutenção da zona de resfriamento secundário, avaliando os rolos de suporte e os bicos sprays;

Observar os parâmetros de lingotamento especificados: Temperatura e velocidade de lingotamento, refrigeração do primário e secundário;

Como a estrutura colunar é muito mais sensível a trincas que a estrutura equiaxial, deve-se observar o perfeito funcionamento do agitador eletromagnético que permite reduzir a estrutura colunar, reduzindo também o número de trincas internas.

Contramedidas

2- Trincas internas causadas por tensões:

• Dependência das trincas com tensões térmicas e mecânicas. É importante ressaltar que a formação de trincas internas é fortemente influenciada pela taxa de deformação ( velocidade de deformação ). Quando mais alta a taxa de deformação mais trincas internas poderão se formar.


Facilmente detectável de impressão de Baumann ou por ataque químico.


Certamente as trincas internas não podem ser removidas por recondicionamento;

Para fechamento destas trincas durante o processo de laminação subseqüente, grandes deformações são necessárias. Principalmente o primeiro passe da laminação deve apresentar alta taxa de deformação para garantir o fechamento das trincas internas.

DEFEITOS NO TARUGO

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Small Interdendritic Cracks Below the Chill Zone Of Blooms and Billets.

3-3- Pequenas Trincas Interdendríticas na Zona Coquilhada :

Estas trincas são comuns em blocos e tarugos de lingotamento contínuo. Normalmente elas tem início imediatamente abaixo da fina zona coquilhada. Se a espessura da zona coquilhada é desigual, elas podem se localizar muito próximo à superfície, causando defeitos superficiais durante o processo da laminação posterior. A formação de zona coquilhada irregular é rara em blocos lingotados com válvulas submersa, mas a formação de trincas interdendríticas abaixo desta zona é comum.

Trincas interdendríticas localizadas abaixo da zona coquilhada em um tarugo de lingotamento contínuo.

Localização das trincas interdendríticas quando a camada coquilhada é irregular (resfriamento desigual das paredes do molde.

● Fatores ligados à composição químicas como altos teores de P e S diminuem do aço;

● Em uma usina que fabricava aços ao boro, aços para mancais e CHQ muitos problemas com trincas interdendríticas foram verificados. As principais causas foram: pequeno comprimento do molde, distorção/desgaste do molde, forte resfriamento secundário, causando posterior reaquecimento e deterioração das propriedades mecânicas, alinhamento incorreto dos rolos de pé, pó de lingotamento inadequado, alta temperatura de lingotamento.

Origem do defeito:

DEFEITOS NO TARUGO

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Verificar as condições do molde;

Controle do rolo de pé e seu alinhamento com o molde;

Controle da temperatura e velocidade de lingotamento;

Alimentação balanceada do pó de modo a garantir uma espessura de camada entre o molde e o aço;

Agitação eletromagnética.

Contramedidas




Forças de deformação muito das normalmente utilizadas são necessárias para garantir o fechamento destas trincas durante o processo de laminação.

Se as trincas estão localizadas a pequenas profundidades (<4 mm) elas podem aflorar no produto final.

Internal Cracks Connected With a Rhomboidal Shape of Billets and Blooms-Corner Cracks – Diagonal Cracks.

3-4- Trincas Internas Associadas a Forma Romboidal, Trincas de Canto:

Geralmente se pode dizer que o perfil romboidal é um problema maior quando se lingota tarugos do que quando se lingota blocos. Como se pode verificar facilmente a forma romboide produz trincas longitudinais, a partir dos raios de canto do tarugo. Elas sempre se originam nos raios de canto obtusos e algumas vezes, atravessa toda diagonal do tarugo até o canto oposto. As trincas diagonais são o caso mais grave e estão normalmente associadas a romboidade. Elas ocorrem entre dois raios de canto obtusos.

Trincas internas em raios de canto obtusos

Trincas diagonal

DEFEITOS NO TARUGO

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Para minimizar a formação de trincas diagonais é importantíssimo que as 4 faces do tarugo sejam resfriadas de maneira igual. Isto requer um bom alinhamento entre o molde e os rolos de pé. Igualmente importante é bicos de spray do resfriamento secundário não sejam entupidos ou tortos;

Outros fatores importante são: as boas condições do molde e uma conicidade adequada para o tipo de aço e a velocidade de lingotamento utilizada. Em algumas usinas que trabalham com moldes tubulares a diferenças de espessura da camada de água no sistema de refrigeração do molde causa este tipo de problema;

Resumindo, os itens que devem ser observados são:

1) Boas condições do molde;

2) Perfeita distribuição da água de refrigeração do molde em todas as faces;

3) O correto alinhamento entre o molde e rolos de pé;

4) O correto alinhamento entre o molde, rolos de pé e o secundário;

5) Temperatura e velocidade de lingotamento corretas e uniformes.

6) Correta centragem da válvula submersa ( ou jato de aço )

Contramedidas

● Distorção da seção do tarugo: como já foi explicado anteriormente este defeito é resultado da forma da seção do tarugo. Isto ocorre quando duas faces adjacentes são resfriadas mais rapidamente que as duas opostas, dentro do molde ou secundário. A contração do aço nas proximidades das faces mais refrigeradas gera tensões de tração orientadas como uma diagonal entre elas. Se essas tensões são suficientemente grandes elas deformam os raios de canto das faces envolvidas neste processo tornando-os obtusos e abrindo trincas. As trincas se formam em uma zona de alta temperatura e baixa ductilidade do aço e podem crescer em direção ao raio de canto oposto dependendo para isso da magnitude das forças de tração desenvolvidas.

● Fatores que contribuem para este defeito:

1) Alinhamento incorreto entre secundário, rolos de pé e molde;

2) Resfriamento secundário desigual;

3) A susceptibilidade à forma romboidal é maior em aços médio e alto carbono que nos aços baixo carbono;

4) Válvula submersa/jato de aço não está perfeitamente centrado no molde.

Origem do defeito:

DEFEITOS NO TARUGO

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O perfil romboidal pode ser observado por visual a frio, ou através de medições dimensionais;

As trincas internas são detectáveis de impressão de Baumann ou por ataque químico.


Trincas estão localizadas a pequena profundidade ( < 4 mm ) podem aflorar no produto final;

Nos tarugos cortados com oxicorte, e O2 pode penetrar em trincas diagonais existentes na seção de corte, provocando a oxidação interna do defeito e a ponta do tarugo durante a laminação subseqüente (boca de jacaré).

Internal Cracks in the Core Area.

3-5- Trincas Internas na Região Central:

No caso de lingotamento contínuo de tarugos tem-se algumas vezes grandes trincas internas na região central de sua seção.

Trincas internas na região central dos tarugos.

● A principal causa de trincas centrais é a lata pressão do rolo endireitador, associado com as seguintes condições:

1) Alta temperatura de lingotamento;

2) Alta velocidade de lingotamento;

3) Tendência a presença de região central líquida ou solidificação final ocorrendo antes dos rolos de desempeno;

4) Aumento dos teores de elementos de liga que causam a fragilidade do aço.

Origem do defeito:

DEFEITOS NO TARUGO

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Evitar velocidades de lingotamento excessivas;

Utilizar baixas pressões nos rolos de desempeno;

De acordo com recomendações do fabricante um pressão de desempeno adequada é 250 kg/cm da face do tarugo.

Ex. para um tarugo de 160 mm: P ideal = 16 x 250 = 4.000 kg.

Contramedidas


Facilmente detectável através de impressão de Baumann ou ataque químico. Em muitos casos pode ser observado na seção de corte, quando se utiliza O2


No caso de oxicorte o tarugo pode abrir a ponta durante posterior;

As pontas deste tarugo trazem riscos operacionais ao processo de laminação e o tarugo como um todo apresenta problemas de qualidade.

Central Line Cracks.

3-6- Trincas em Estrela na Região Central:

As trincas em estrela se formam na região central na fase final da solidificação.

Trincas em estrela na região central dos tarugos

1) Placas e Blocos de grande seções;

2) A formação de trincas estrela é influenciada principalmente pelas variáveis de operação da máquina de lingotamento, como intensidade de resfriamento, alinhamento dos rolos, velocidade de lingotamento. Estas trincas podem ser reduzidas pelo realinhamento dos rolos, redução da velocidade e ou o aumento da refrigeração. Elas são geradas pelo abaulamento das faces do material. A composição química tem pouca influência nesse caso;

3) Tarugos e blocos de seção menor;

Origem do defeito:

Trinca estrela em tarugo de 145 mm causada por excesso de resfriamento secundário. O resfriamento partiu no máximo devido a falha do computador de processo.

DEFEITOS NO TARUGO

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4) Neste caso o abaulamento tem uma influência menor na formação de trincas estrela. A abrupta queda de temperatura na região central do tarugo é um fenômeno natural que ocorre em qualquer lingotamento, quando as últimas reservas de calor latente são removidas. A queda de temperatura na região central é muito mais rápida que o decréscimo de temperatura na superfície, o que resulta em uma contração da região central enquanto a superfície continua em processo de expansão.

5) Esta afirmação sugere que um forte resfriamento secundário pode contribuir para formação destas trincas. O que pode ser possível se um considerável reaquecimento da superfície abaixo da zona de resfriamento secundário coincide com o final do comprimento metalúrgico. Então, as tensões oriundas da expansão da superfície se somam as de contração do núcleo, formação nas situações extremas a trinca em estrela. Poderia se pensar que a solução seria manter-se os “sprays” de refrigeração até a completa solidificação do aço. Porém isto só teria validade se fosse possível se extrair calor do centro e da superfície do tarugo com a mesma velocidade, o que eliminaria as tensões geradas. Os sprays são projetados de modo a reduzir estas tensões. Existe um sistema especialmente desenvolvido para minimizar o problema chamado de Redução Técnica suave.

1) Placas e Blocos de grandes seções:

Controle do alinhamento dos rolos;

Redução da velocidade de lingotamento e ou aumento da refrigeração;

A composição química tem efeito menor.

2) Tarugos e blocos de seção menor:

Resfriamento secundário severo e altas temperaturas de lingotamento podem favorecer ao aparecimento deste defeito. Utilizar as faixas de temperatura e parâmetros de resfriamento indicados pelo fabricante da máquina;

Ajustar o resfriamento secundário de modo a se obter a completa solidificação depois do desempeno;

O agitador eletromagnético pode reduzir este tipo de trinca.

Contramedidas


Facilmente detectável através de impressão de Baumann ou ataque químico. Em muitos casos pode ser observado na seção de corte, quando se utiliza O2

DEFEITOS NO TARUGO

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Se a quantidade de deformação é suficiente estas trincas podem caldear nos processos de laminação subseqüentes, entretanto existe uma deterioração nas propriedades mecânicas da região central;

No caso de oxicorte o tarugo pode abrir a ponta durante laminação posterior.

Midway Cracks / Halfway Cracks / radial Streaks / Ghost Lines.

3-7- Trincas na Seção Média do Tarugo:

Este defeito é também conhecido em inglês como Halfway cracks, Radial streaks e Ghost lines ( linhas fantasma ). São observadas através de Baumann ou macrografia da seção onde aparecem como linhas escuras normalmente na linha média entre o centro e a superfície. Como se sabe, as propriedades mecânicas na zona pastosa ( logo após a solidificação ) são caracterizadas por um baixo limite de escoamento ( 1 a 2 N/mm² ) e uma resistência a fratura de 0,4 a 0,5% acima deste valor, com zero de redução de área indica alta fragilidade. Portanto a formação e crescimento das trincas dependem de quanto tempo o aço permanece na interface sólido/liquido abaixo da camada solidificada, na região de alta fragilidade. Como se pode observar no gráfico abaixo o tempo dentro da faixa de temperatura de ductilidade zero é mais longo no meio da seção do que na superfície do tarugo.

Trincas na seção média de um bloco de 185 x 185 mm

1) Placas e Blocos de grandes seções;

2) Elas são causadas por tensões mecânicas ( abaulamento ou arqueamento ) ou térmicas ( excesso resfriamento secundário ou alta temperatura de lingotamento);

3) Tarugos e blocos de seção menor;

4) A situação é diferente nos tarugos, porque neles raramente ocorre abaulamento. Em estudos realizados determinou-se que o resfriamento secundário excessivo e a alta temperatura de lingotamento são fatores principais, com preponderância para o primeiro. A alta temperatura é nociva porque permite uma estrutura de grosseira mais sensível a trincas. Elementos químicos que afetam a ductilidade do aço também contribuem na formação destas trincas.

Origem do defeito:

DEFEITOS NO TARUGO

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Alinhar molde rolos pé e secundário para evitar abaulamento;

Trincas por tensões térmicas podem ser eliminadas reduzindo-se a quantidade de água de refrigeração e aumentando-se o tamanho da zona de sprays;

O forte reaquecimento da superfície ocorre sempre que a taxa de resfriamento cai abruptamente como após os sprays, entre sucessivos bicos de spray ou abaixo do fundo do molde;

O sistema de sprays deve ser projetado de modo que a taxa de resfriamento não caia rapidamente entre o molde e os sprays, durante o resfriamento por radiação ou entre sprays sucessivos;

A manutenção dos bicos spray também é muito importante para evitar entupimentos ou posicionamentos incorretos que podem provocar redução localizada da refrigeração;

A melhoria das propriedades mecânicas do aço a alta temperatura podem ser conseguidas reduzindo-se a espessura da zona colunar ou abaixando-se os percentuais de P e S;

Resumindo, para prevenir o aparecimento de trincas na seção média é necessário minimizar as tensões geradas pelo reaquecimento da superfície ou melhorar a ductilidade do aço a alta temperatura.

Contramedidas


Facilmente detectável através de impressão de Baumann ou ataque químico


O caldeamento destas trincas durante o processo de laminação requer elevada deformação para se obter as propriedades mecânicas necessárias ao produto.

3-8- Trincas de Desempeno:

Straightening / Bending Cracks / Pinch Roll Cracks.

Trincas de encurvamento ou desempeno são formadas quando estes esforços atuam sobre o material quando ainda existe metal líquido na região central ou quando o centro está sólido mas, acima de 1340ºC. As trincas de desempeno aparecem acima, e perpendiculares à direção de extração. Quando se observa seções longitudinais, trincas de encurvamento originárias de tensões no metal ainda pastoso podem ser encontradas abaixo e paralelas a linha de extração. Além do processo de encurvamento e desempeno, outros problemas podem levar a este tipo de defeito: desalinhamento no sistema de guiagem, pass-line, cavidades, desgaste e arqueamento dos rolos. Este defeito ocorre quando há uma excessiva pressão é exercida pelos rolos sobre uma camada solidificada

DEFEITOS NO TARUGO

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● Composição química ( S, P, Al, N, Nb );

● Grandes deformações nas zonas de encurvamento e desempeno;

● Desalinhamento do sistema de quiagem do material;

● Altas velocidades de lingotamento aumentam a taxa de deformação, causando mais trincas.

● Reduções suaves no local errado: isto deve ser feito antes da região central estar completamente solidificada.

Origem do defeito:

quando o centro ainda se encontra líquido ou sólido a temperaturas acima de 1340ºC. O mecanismo de deformação de trincas a partir da força de separação de dendritas na zona colunar já foi descrito anteriormente.

Trincas de desempeno

Reduzir os teores de: S,P, Al, N, Nb;

Utilização de múltiplos desempenos ou grande raio da máquina de lingotamento;

Controlar alinhamento na máquina de lingotamento;

Observar a velocidade de lingotamento especificada;

Controle do comprimento metalúrgico ( fazer medições para determiná-lo ) no caso de se aplicar suaves.

Contramedidas

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Facilmente detectável de impressão de Baumann ou por ataque químico ( normalmente em amostras longitudinais ).


Como estas trincas não se localizam próximo à superfície, elas normalmente não abrem durante a laminação;

Quando existem muitas trincas, grandes deformações são necessárias para caldeá-las;

Em alguns casos os tarugos devem ser desclassificados para aplicações menos nobres.

Internal Cracks Close to the Surface Because of Depressions or concavity in the Strand Surface.

3-9- Trincas Internas Próximas à Superfície Causadas por Depressão ou Concavidade das Faces:

Estas trincas muito perigosas porque elas se localizam muito próximas da superfície. Elas representam um sério problema, especialmente qundo se lingota aços especiais.

Tarugo com trincas internas abaixo de depressões. Neste caso a manutenção da máquina é deficiente e os parâmetros de operação estão fora de controle

Concavidade e trincas abaixo da super

DEFEITOS NO TARUGO

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● Todos os elementos químicos que já mencionados em outros defeitos ( S > 0,02%; C 0,17 a 0,25% e outros que afetam a ductilidade à quente dos aços;

● Molde fora de condições normais de trabalho;

● Refrigeração excessiva abaixo do molde;

● Entupimentos na refrigeração secundária, bicos apresentam vazão de água variável ( uns refrigeram mais que outros );

● Pó inadequado;

● Alimentação irregular do pó;

● Alta velocidade de lingotamento.

Origem do defeito:

Manter baixos os percentuais de elementos nocivos a tenacidade à quente do aço;

Controle das condições do molde;

A medição precisa do perfil do molde é muito importante;

Controle do resfriamento secundário e ajuste correto dos bicos;

Usar água limpa e com pH adequado no resfriamento secundário;

Observar a velocidade de lingotamento especificada;

Determinação do pó e sistemática de adição no molde mais adequados;

Agitação eletromagnética, diminui a formação de estrutura colunar, diminuindo a fragilidade do aço.

Contramedidas


Facilmente detectável de impressão de Baumann ou por ataque químico. Em muitos casos pode ser observado na seção de corte, quando se utiliza O2


Quando as trincas se localizam muito próximas à superfície ( < 4 mm, podem causar sérios danos no material laminado ).

DEFEITOS NO TARUGO

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Macroinclusion / Microinclusion

3-10- Macroinclusões / Microinclusões:

As macroinclusões e microinclusões são comunas no lingotamento de aços acalmados ao silício-manganês para produtos longos porque embora sejam utilizados tubo longo e proteção com nitrogênio entre distribuidor e molde, no caso do tubo longo, a maior parte das máquinas de tarugos não estão preparadas para uma boa colocação do tubo, e no caso da proteção com gás inerte, deve prestar-se muita atenção para que seja efetiva em seqüenciais prolongados.

Em muitos produtos longos de aço ao carbono a existência de macroinclusões / microinclusões não apresentam um problema, como no caso de vergalhões. Porém, para barras trefiladas, barras para molas, fio-máquina destinado a trefilaria, etc., as macroinclusões podem originar defeitos.

A avaliação de macroinclusões para níveis de limpeza usuais em aços acalmados com silício e manganês, lingotados com válvula aberta, podem ser feita contando-se as macroinclusões sobre um corte transversal macroatacado com ácido clorídrico a 50% a quente. Podem-se expressar os resultados em termos de macroinclusões por dm² de seção transversal. Não há necessidade deste controle ser feito rotineiramente para aços para vergalhão, mas faz sentido que seja feito nos tipos de aços mencionados anteriormente. Baseado na experiência própria, podem estabelecer-se limites para conteúdo de macroinclusões para cada quantidade de aço.

A maior parte das macroinclusões e microinclusões típicas dos aços ao silício-manganês são líquidas às temperaturas de trabalho, e portanto têm forma globular no tarugo.

Silicato de manganês contendo alumínio, proveniente da reoxidação do aço. Observação no microscópio óptico, sem ataque, sob luz polarizada.

DEFEITOS NO TARUGO

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Quando é necessário definir ações para minimizar o conteúdo de macroinclusões, ou há um problema de macroinclusões de origem incerta, o melhor é tirar amostras de banda de inclusões, fazer amostras polidas, observar no microscópio ótico e fazer a análise EDS. Dessa forma é possível definir a origem das macroinclusões e definir as medidas a tomar para eliminá-las.

As macroinclusões e microinclusões são geradas em todas as etapas do processo de elaboração do aço ( forno, panela, distribuidor, molde ). Isto tem sido verificado em diversos estudos realizados tornando-se amostras de cada uma dessas etapas. As macroinclusões que se encontram finalmente no tarugo formam-se geralmente nas duas últimas etapas mencionadas ( distribuidor, molde ).

O grau de deterioração de qualidade causado pelas inclusões varia a prática de desoxidação da aciaria e com o tipo de aço. As fontes de inclusões são: arraste de escória do convertedor, oxidação secundária provocada por contato com o ar, e contaminação por erosão do refratário ou pelo o pó do molde.

a) Corrida oxidada;

b) Arraste de escória do forno;

c) Oxidação secundária devido ao contato do aço líquido com oxigênio do ar, contaminação por erosão do refratário ou pelo pó do molde;

● Falha na proteção do jato de aço entre a panela e o distribuidor;

● Descontrole do nível do distribuidor;

● Reação do pó de cobertura do distribuidor, reduzindo os óxidos: MnO, FeO e SiO2;

● Falha na proteção do jato de aço entre o distribuidor e o molde.

d) Formação de aglomerados de inclusões na válvula submersa e queda de depósitos de inclusões sólidas dentro do molde provocando contaminação do produto;

e) Pouca profundidade de imersão da válvula submersa;

f) Trincas na parte de baixa da válvula submersa.

Origem do defeito:

DEFEITOS NO TARUGO

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Uma grande quantidade de macroinclusões deteriora as propriedades mecânicas do aço após a laminação e também afeta a soldabilidade e a resistência à corrosão;

A quantidade de macroinclusões deve ser bastante restringida em aços de alta responsabilidade.

Central Cavity and Segregation.

3-11- Rechupe Central e Segregação:

Os dois elementos que segregam são S e C, associados com efeitos de concentração local de P e Mn, além de traços de outros elementos também importantes. Laminadores de arame temperado e recozido, relatam sérios efeitos do Sb e Bi. Até poucos anos o tema “segregação em lingotamento contínuo” era considerado como uma limitação para o desenvolvimento dests tecnologia, particularmente no que concerne a aços de alto carbono.

Garantir uma perfeita desoxidação da panela através dos processos de metalurgia de panela e tratamento de injeção de fios de CaSi;

Utilização de slag-ball, para evitar passagem de escória para panela;

Utilizar válvula longa entre panela e o distribuidor;

Proteção do jato de aço com gás inerte para evitar reoxidação;

Uso de pó básico para proteção do aço no distribuidor;

Borbulhamento de argônio na panela e na válvula submersa, através da válvula tampão;

Adequada imersão da válvula submersa ( entre 100 e 150 mm );

A utilização da agitação eletromagnética reduz o perigo da presença de macroinclusões e permite uma distribuição mais uniforme da escória acima do molde, se o raio da máquina é maior que 8 a 9 metros. Em máquinas de raio 7 ou menos o agitador eletromagnético não é suficiente para promover a distribuição das inclusões e é grande a possibilidade de formação de macroinclusões. Nestes casos o teor de Al dos aços acalmados ao Al deve ser mantido o mais baixo possível não só para garantir a limpidez do aço mas principalmente para permitir seu lingotamento.

Contramedidas

DEFEITOS NO TARUGO

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A segregação ocorre de maneira intermitente ao longo do comprimento dos tarugos de lingotamento contínuo. A menos que, uma cuidadosa e sistemática amostragem seja empregada, é extremamente difícil determinar o perfil de segregação do tarugo. Um tarugo de lingotamento contínuo deve ser analisado como um mini lingote, o pico de segregação de cada tarugo está associado com o topo de cada mini lingote. O grau de segregação do lingotamento contínuo, é muito dependente do tipo de prática operacional da aciaria, mas o lingotamento deve garantir a homogeneidade de propriedades do aço e a quedada estrutura bruta de solidificação. Garantidos estes dois últimos itens, o perfeito controle das variáveis de processo na fabricação do aço é o fator predominante.

Origem do defeito:

Na parte inferior do mini lingote há segregação negativa e na parte inferior há segregação positiva, além de cavidade correspondente ao rechupe.

Essa teoria explica a segregação e a porosidade axial em blocos e tarugos. Na zona equiaxial se observa em cortes longitudinais a segregação em V. Deve-se ao fluxo de líquido induzido pela mudança na densidade do aço do estado líquido ao sólido durante a solidificação.

No último estágio da solidificação existem bolsas de aço líquido aprisionadas entre as pontes formadas pelas frentes de solidificação. Devido a contração do líquido rico em soluto, forma-se em direção à base uma segregação central. A intensidade da segregação é governada pelo tamanho da zona equiaxal. No caso de grandes blocos, as seções maiores favorecem a formação da zona equiaxal, reduzindo a segregação central, mas dificulta a adoção da prática de baixas temperaturas de lingotamento.

DEFEITOS NO TARUGO

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Principais causas de segregação:

● Alta temperatura de lingotamento;

● Abaulamento;

● Alta velocidade de lingotamento causando o abaulamento;

● Seção de tarugo desfavorável ( pequena seção );

● Aços alto C.

A temperatura de lingotamento deve ser a mais baixa possível, utilizando superaquecimento entre 20 a 25ºC. Superaquecimentos > 25ºC podem criar até cavidades centrais;

No caso de blocos e placas, eliminar o abaulamento, reduzindo a abertura entre os rolos e aumentando a refrigeração secundária;

Borbulhamento prévio do aço com argônio ou nitrogênio;

Redução da pressão do endireitador;

Agitação eletromagnética reduz a zona colunar e também a segregação;

Intensificar a refrigeração secundária utilizando pressões da ordem de 2,5 a 3,0 l/kg de aço. Isto permite a formação de dendrítas mais finas, reduzindo o espaçamento entre elas, o que melhora a segregação.

Contramedidas




Com pequenas deformações as cavidades não caldeiam. Em alguns casos, a deformação deve ser da ordem de 1:10. segregação podem causar problemas durante tratamentos térmicos e em outras condições de trabalho

No caso de aços alto carbono, como os aços para rolamentos a segregação central pode se melhorada através de aquecimento em fornos porém, isto não se existem poros.

DEFEITOS NO TARUGO

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1. Heaslip, L.J., Mclean, A. and Sommerville, I.D. Continuous Casting, Vol 1, “ Chemical and physical interactions during transfer operations”, Iron and Steel Society.

2. Mazumdar, D. “Dynamic Similarity Considerations in Gas-Stirred Ladle Systems”, Metallurgical Transactions B, Vol. 21B.

3. Mazumadar, D. Guthrie R.L., “The Physical and Mathematical Modelling of Continuous Casting Tundish.

4. Defeitos em Produtos do Lingotamento Continuo – versão 2.0

5. Freitas, S.L Estudo do Escoamento e do Arraste de Escória no Molde de Lingotamento Contínuo. Porto Alegre, 2000. Dissertação de Mestrado em Engenharia – Curso de Pós – Graduação em Engenharia Metalúrgica da UFRGS.

6. Campos, A. et al Mejoras em el Tundish de la Colada Continua II de Siderca. XI Seminário de Aceria – IAS.

Referências Bibliográficas

defeito s lingotamento de tarugos

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