Utilização de resíduos ricos em óxidos de ferro e cromo para redução de silício em aços inoxidáveis recicláveis

Santos, Ricardo Baeta (2013)

Dissertação de mestrado

RESUMO: Nos processos metalúrgicos, atualmente, a reciclagem de metais e ligas é uma pratica comum e geralmente existe a necessidade de se eliminar algumas impurezas. O aproveitamento de sucatas é uma alternativa que melhora a cadeia produtiva. Este contexto justifica o desenvolvimento de técnicas que objetivam remover impurezas dos metais fundidos e ligas. Os aços inoxidáveis são de elevado custo de produção devido a presença de elementos nobres tais como cromo, níquel, manganês entre outros. O objetivo deste trabalho foi viabilizar o aproveitamento de sucatas de aço inoxidável com concentrações de Si superior a 1% em peso. As indústrias metalúrgicas, em especial fundições que usam sucatas fundidas em fornos elétricos a arco ou de indução podem remover o silício em excesso através da adição de resíduos ricos em oxigênio no processo. Os resíduos podem ser, por exemplo, a carepa de lingotamento contínuo e/ou pós gerados no sistema de tratamento e limpeza de gases de aciaria, ambos ricos em FeO. Quando estes materiais são adicionados na superfície do banho metálico promovem a oxidação do silício além de outros elementos e proporcionam sua conseqüente redução percentual. A remoção do silício além de viabilizar o uso de maior quantidade de sucata, favorece também o ajuste de composição química de outros elementos tais como o cromo e o manganês, através do uso de ferros-liga com menor nível de pureza logo, menor custo. Como exemplo específico, o processo viabiliza o uso de FeMn75 com Si ao invés de Mn eletrolítico. Sucatas de aços inoxidáveis para fundição do tipo A297HH foram fundidas e adicionou-se resíduos ricos em FeO sob temperatura constante. Mediu-se então a composição química do aço em função do tempo. As temperaturas estudadas nos experimentos realizados variaram de 1450°C até 1525C°. Os resultados mostram que o processo é sensível a temperatura e mais rápido quando esta é mais elevada. Verificou-se também, que sob temperaturas mais baixas consegue-se remover o silício com menores perdas de cromo.

ABSTRACT: In metallurgical processes currently the recycling of metals and alloys is a common practice and generally there is a need to remove some impurities. Depending on the value of the product may be viable or not to remove them. The use of scrap is an alternative that improves supply chain. This context justifies the development of techniques that aim to remove impurities from molten metals and alloys. Stainless steels are steels that are resistant to corrosion when exposed to aggressive agents. The chemical composition of these alloys ensures this property, but is costly because of the presence of noble elements such as chrome, nickel, manganese, among others. This work was possible the utilization of scrap stainless steel with Si concentrations greater than 1% by weight. The metallurgical industries, especially foundries that use scrap melted in electric arc furnaces or induction may remove the excess silicon by adding industrial waste rich in iron oxide. The materials may be, for example, mill scale continuous casting and / or powders generated in the treatment system and cleaning of flue gases, both high in FeO. When these materials are added to the surface of the metal bath promotes the oxidation of silicon and other elements and provide a consequent reduction percentage. The removal of silicon in addition to allowing the use of larger amount of scrap also favor the chemical composition adjustment of other elements such as chrome and manganese, by using iron-alloy with lower purity hence lower cost. In this work merged stainless steel scrap to melt, more particularly the types HH and was added industrial waste with iron oxide and chrome at constant temperature. Was then measured the chemical composition of the steel as a function of time. Temperatures studied in experiments ranged from 1450°C to 1525°C. The results show that the process is sensitive to temperature and faster when it is higher. The removing of silicon with reduced loss of chrome is achieved in lower temperatures.


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