de aço API, distribuídas nas máquinas de lingotamento I e II da CST (Cia Siderúrgica de Tubarão).
Tais dados contêm a coleta adicional do desgaste de placa de MgO-C, objeto de estudo da primeira etapa deste capítulo. Dentre as informações fornecidas encontram-se datas; identificação do distribuidor; número de corridas da seqüência; dados de temperatura média, concentração de cálcio, tempo e velocidade de lingotamento, tipo de lingotamento (máquina I, máquina II single, máquina II twin, tonelagem de aço, abertura das placas, conforme dispostos no anexo 1, tabelas 1 a 7).
Os dados obtidos receberam tratamento estatístico por meio da análise de variância ANOVA, que consiste em dividir a variância total de uma determinada resposta (variável dependente) em duas partes: a primeira, relacionada ao modelo de regressão, e a segunda, relacionada aos resíduos (erros). A escolha desta ferramenta estatística justifica-se na medida em que a mesma permite replicar determinadas experiências e decompor a variação dos resíduos numa parte relacionada ao erro do modelo e outra parte relacionada ao erro de replicação. A magnitude numérica dessas variâncias pode ser comparada formalmente através do teste F de Fisher. Conforme Vieira (2006), o teste é geralmente utilizado para comparar variâncias e decidir se são ou não significativamente diferentes, sendo o método utilizado para verificar a significância do modelo de regressão e analisar o ajuste originado pelo modelo. A análise de variância ANOVA basicamente divide a variabilidade em variabilidade entre grupo, e variabilidade dentro de grupos, fazendo uma comparação. Quanto maior for a primeira em relação à segunda, maior é a evidência de que existe variabilidade entre grupos, ou seja, médias diferentes. O modelo de cálculo da ANOVA, segundo Shimakura (2005), encontra-se disposto no anexo 2.
4.3 ESTUDO POST MORTEM DAS PLACAS REFRATÁRIAS
Foram selecionadas 13 amostras de placas intermediárias de MgO-C, de acordo com o tempo de lingotamento e teor de cálcio do aço lingotado. Tal seleção foi precedida da análise química dos aços produzidos, o que permitiu escolher placas refratárias com teores de cálcio diferentes, entre 28 a 49 ppm, as quais foram encaminhadas ao laboratório para estudos post mortem, com base nas seguintes análises:
42 • Determinação de suas propriedades físicas (densidade e porosidade aparente);
• Análise química (fluorescência de Raios-X, LECO); • Difração de Raios-X ( DRX)
• Microscopia óptica;
• Microscopia eletrônica de Varredura (MEV); • Teste de escorificação.
4.3.1 Propriedades físicas das placas
Na análise das placas, as propriedades físicas observadas referem-se à densidade e à porosidade.
A densidade aparente é determinada pelo quociente da massa do corpo-de-prova seco pelo volume aparente, que por sua vez compreende o volume de poros abertos e o volume dos poros fechados. Esta densidade é fornecida pela equação:
d.m.a = ms (g/cm3) (4.4) v.a
Onde:
d.m.a = densidade de massa aparente (d.m.a) ms = massa seca
v.a = volume aparente
Em relação à porosidade aparente (p.a), esta é obtida a partir da equação:
p.a = mu – ms x 100(%) (4.5) v.a Onde:
p.a = porosidade aparente mu = massa saturada
43 ms = massa seca
v.a = volume aparente
4.3.2 Análise química
A análise química foi realizada por meio de um espectrômetro de fluorescência por Raio-X de marca Phillips, modelo Magics Pro, do CPQD da Magnesita S/A.
Tanto o carbono livre, isto é, o carbono não ligado, quanto o carbono total, foram obtidos através do uso dos equipamentos LECO TGA 601 e CS 244, respectivamente, do CPQD da Magnesita S/A.
Para a identificação dos compostos formados nas faces fria e quente das amostras, foram realizadas análises de difração de Raios- X (DRX), utilizando difratômetro de Raios-X Phillips, modelo PW 1730/10, do CPQD da Magnesita .
4.3.3 Microscopia óptica
Para a análise visual da distribuição dos grãos e a avaliação superficial da microestrutura dos materiais, conforme Bousfield (1997), foi utilizado o microscópio IMAGE A1m, modelo Ax10, com câmara digital acoplada, do CPQD da Magnesita S/A. Para análise macroscópica da seção polida, para observação de distribuição de grãos e possível ataque de escória no refratário, foi utilizado o microscópio estereoscópico (lupa), conforme Lee et. al. (1993).
4.3.4 Microscopia eletrônica de varredura (MEV)
44 Nas análises de microscopia eletrônica, foi utilizado o microscópio Jeol, modelo JXA-50 A, do CPQD da Magnesita.
4.3.5 Teste de escorificação
O teste de escorificação teve como objetivo determinar, de forma comparativa, a resistência ao ataque por escória rica em CaO de diversos materiais refratários, a saber: MgO-C, SiAlON, Al2O3.ZrO2, ZrO2, Al2O3-C, Al2O3-SiO2.
O teste consistiu na preparação e montagem de 8 (oito) corpos-de-prova dos materiais acima no cadinho do forno de indução, conforme figura 4.2, seguido da inserção da carga metálica, e início de teste com a elevação da temperatura até 1700ºC. Para o ataque químico dos corpos-de-prova foi adicionada ao banho metálico de aço SAE 1020, uma quantidade específica de escória (150 a 250gr) contendo 50% CaO e 50% Al2O3, substituída a cada 30 minutos, por um um período de 2,5 horas.
Figura 4.2 - Teste de escorificação realizado em forno de indução, conforme Afonso (2003).
Para a determinação do desgaste na linha de escória foi utilizado o modelo de cálculo da Magnesita S/A, de acordo com Afonso (2003):
1- Corpos de prova 2- Aço líquido 3- Escória 4- Forno de indução 5- Injeção de argônio 6- Termopar
45 DLE = (MI-1 + MI-2)/2 - (MFE-1 + MFE-2)/2 (4.6)
MI-1 + MI-2/2
Onde:
DLE = Desgaste na linha de escória.
MI-1 = Medida inicial na ponta da peça correspondente a parte superior do cadinho. MI-2 = Medida inicial na posição central da peça.
MFE-1 e MFE-2 = Medidas finais da peça correspondente à linha de escória.
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Neste capítulo serão apresentados e discutidos os resultados obtidos com a caracterização do desgaste das placas refratárias de MgO-C, os resultados com a análise estatística das variáveis operacionais e análise post mortem, e por fim, os resultados referentes à análise do projeto das placas refratárias do sistema de válvula gaveta .