Title

Impacto de diferentes rotas metalúrgicas (BAP+LF+CC, BAP+RH+CC ou BAP+LF+RH+CC) na limpidez do aço

Impact of different metallurgical routes (BAP+LF+CC, BAP+RH+CC, or BAP+LF+RH+CC) on steel cleanliness

Authorship

MENESES, ALINE DIAS; KLUG, JEFERSON LEANDRO; RIBEIRO, LEANDRO RODRIGUES; UCHOA, LUCAS SOUSA; XIMENES, MARIA GABRIELLY MUNIZ; CAVALCANTE, DARLAN FREITAS; BASTOS, PAULA RENÉE DE MACÊDO COSTA; JUNIOR, FRANCISCO NECY ALVES; LOPES, CARLOS HENRIQUE; FERREIRA, HILDER CALDAS

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JUNIOR, FRANCISCO NECY ALVES

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DOI

10.5151/2594-5300-43685

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Abstract

A limpidez do aço é um requisito crítico de qualidade, uma vez que as inclusões não metálicas podem afetar significativamente o desempenho mecânico, a qualidade superficial e a aplicação final dos produtos de aço. Este estudo tem como objetivo avaliar comparativamente a influência de diferentes rotas de refino secundário na limpidez do aço produzido na ArcelorMittal Pecém. Amostras industriais foram coletadas durante o lingotamento contínuo de corridas processadas por três rotas metalúrgicas: BAP+LF+CC, BAP+RH+CC e BAP+LF+RH+CC. As inclusões não metálicas foram caracterizadas pela técnica Spark-DAT integrada à Espectrometria de Emissão Óptica, considerando quatro grupos principais de inclusões: à base de Al₂O₃, à base de Al₂O₃–CaO, CaS e MnS. Para minimizar a influência da variabilidade do processo, foram selecionadas apenas corridas produzidas sob condições operacionais estáveis, com base em critérios predefinidos para as etapas de BAP, LF, RH e lingotamento contínuo. Os resultados mostraram que a rota BAP+LF+RH+CC apresentou a menor contagem média total de inclusões, seguida por BAP+RH+CC e BAP+LF+CC. Esse comportamento indica que a combinação do tratamento em forno-panela com a desgaseificação a vácuo RH proporciona uma condição mais favorável ao controle de inclusões, ao associar ajuste químico, modificação de inclusões, homogeneização do banho, desgaseificação e flotação das inclusões remanescentes. As inclusões de MnS foram predominantes em todas as rotas metalúrgicas avaliadas, enquanto as inclusões à base de Al₂O₃ e à base de Al₂O₃–CaO apresentaram comportamentos distintos em função da sequência de refino aplicada. Embora tenham sido observadas diferenças nas contagens médias de inclusões de CaS e MnS entre as rotas, os resultados da ANOVA e do teste de Tukey indicaram ausência de significância estatística para esses grupos. Em contrapartida, as inclusões à base de Al₂O₃ e à base de Al₂O₃–CaO apresentaram diferenças estatisticamente significativas, evidenciando maior sensibilidade dessas classes de inclusões a variações na rota metalúrgica. De modo geral, os resultados indicam que a rota combinada LF+RH contribui para aprimorar a limpidez do aço.

Steel cleanliness is a critical quality requirement, as non-metallic inclusions can significantly affect the mechanical performance, surface quality, and final application of steel products. This study aims to comparatively evaluate the influence of different secondary refining routes on the cleanliness of steel produced at ArcelorMittal Pecém. Industrial samples were collected during continuous casting from heats processed through three metallurgical routes: BAP+LF+CC, BAP+RH+CC, and BAP+LF+RH+CC. The non-metallic inclusions were characterized using the Spark-DAT technique integrated with Optical Emission Spectrometry, considering four main inclusion groups: Al₂O₃-based, Al₂O₃–CaO-based, CaS, and MnS. To minimize the influence of process variability, only heats produced under stable operational conditions were selected, based on predefined criteria for BAP, LF, RH, and continuous casting stages. The results showed that the BAP+LF+RH+CC route presented the lowest average total inclusion count, followed by BAP+RH+CC and BAP+LF+CC. This behavior indicates that the combination of ladle furnace treatment and RH vacuum degassing provides a more favorable condition for inclusion control, by combining chemical adjustment, inclusion modification, bath homogenization, degassing, and flotation of remaining inclusions. MnS inclusions were predominant across all evaluated metallurgical routes, whereas Al₂O₃-based and Al₂O₃–CaO-based inclusions exhibited distinct behaviors depending on the applied refining sequence. Although differences were observed in the mean inclusion counts for CaS and MnS among the routes, ANOVA and Tukey's test results indicated a lack of statistical significance for these groups. In contrast, Al₂O₃-based and Al₂O₃–CaO-based inclusions showed statistically significant differences, evidencing a higher sensitivity of these inclusion classes to variations in the metallurgical route. Overall, the results indicate that the combined LF+RH route contributes to enhancing steel cleanliness.

Keywords

Steel cleanliness, Secondary refining, Non-metallic inclusion

Steel cleanliness, Secondary refining, Non-metallic inclusion