ABM - Introdução Aos Processos de Refino Primário dos Aços nos Convertedores à Oxigênio

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Série: Capacitação Técnica em Processos Siderúrgicos 
Área: Aciaria 
INTRODUÇÃO AOS 
PROCESSOS DE REFINO 
PRIMÁRIO DOS AÇOS 
NOS CONVERTEDORES 
A OXIGÊNIO 
Ernandes Marcos da Silveira Rizzo 
Sócio Titular da ABM, Técnico em Metalurgia (CEFETES), 
Engenheiro Mecânico (UFES), Mestre em Materiais e Processos de 
Fabricação (UNICAMP), Doutor em Materiais e Processos de 
Fabricação (UNICAMP e The University of lowa-EUA) 
Home-page: www.erct.com.br 
São Paulo, 2006 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA 
D E M E T A L U R G I A 
| E M A T E R I A I S 
Ficha Catalográfica / Cataloguing Card 
Rizzo, Ernandes Marcos da Silveira 
Introdução aos processos de refino primário dos aços nos 
convertedores a oxigênio / Ernandes Marcos da Silveira Rizzo. São Paulo, 
Associação Brasileira de Metalurgia e Materiais, 2006. 
118 p.: ilus. (Capacitação Técnica em Processos Siderúrgicos: Aciaria). 
Bibliografia. 
ISBN 85-86778-93-1 
1. Siderurgia. 2. Aço : Processos de fabricação 3. Metalurgia. I. Título. 
CDD 669 
índice para Catálogo Sistemático 
1. Siderurgia: ferro-gusa : aço 669 
2. Aço : processos de fabricação : laminação 669.142 
3. Aciaria : processos de fabricação 669.142 
4. Metalurgia 669 
Direitos exclusivos desta edição reservados à 
Associação Brasileira de Metalurgia e Materiais 
Rua Antônio Comparato, 218, Campo Belo 
Cep 04605-030 São Paulo, SP 
http://www.abmbrasil.com.br 
Proibida a reprodução, mesmo que parcial e por qualquer processo. 
sem autorização expressa e por escrito da 
Associação Brasileira de Metalurgia e Materiais - ABM 
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Impresso no Brasil 
2006 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 1 
SUMARIO 
Apresentação 3 
1 - Breve Histórico do Desenvolvimento do Processo 5 
2 - Matérias-Primas e Insumos 9 
Ferro-Gusa Líquido 9 
Sucata 13 
Gases (Oxigênio, Nitrogênio e Argônio) 21 
Fundentes e/ou Refrigerantes 22 
3 - Equipamentos 23 
Vaso do Convertedor 23 
Revestimento refratário do convertedor 30 
Lança para injeção de oxigênio 43 
Sistemas de sopro combinado 49 
Sublança 
4 - Ciclo de Operações no Refino 55 
Etapas do processo 55 
Carregamento da carga metálica sólida 57 
Carregamento do ferro-gusa líquido 57 
O sopro de oxigênio 61 
Padrão de sopro 67 
Testes de temperatura, de composição química, espera e ressopro 73 
Vazamento do metal líquido, vazamento de escória e metalurgia da panela 77 
5 - Sistema de Coleta, Limpeza e Tratamento de Resíduos do Processo 85 
O convertedor como uma unidade de reciclagem 85 
Captação e reaproveitamento de pós e gás 86 
Reaproveitamento de escórias de aciaria 94 
6 - Reações Químicas de Refino e de Formação da Escória 101 
Referências 115 
Bibliografia 116 
Anexo I - Dados Relativos às Aciarias Brasileiras Equipadas com Convertedores 117 
índice Remissivo 118 
2 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
Membros do comitê do PNCO-ABM elaborador da Norma de Requisitos de Qualificação 
para Certificação de Operadores da Área de Aciaria: 
Emandes Marcos da Silveira Rizzo - E. R. Consultoria e Treinamento Ltda. 
Fausto Leite Vasconcelos - Gerdau-Açominas 
Hélio Rodrigues - ABM (Coordenador do Programa PNCO-ABM) 
João Carlos Robles - Aços Villares-Sidenor - Usina de Pindamonhangaba-SP 
José Domingos Diniz Filho - Vallourec & Mannesmann Tubes do Brasil S.A. (V&M) 
Paulo Sérgio Bringhenti Lascosqui - Companhia Siderúrgica de Tubarão (CST) - Grupo Arcelor 
Wanderlei Miguel Gonçalves - Belgo-Grupo Arcelor - Usina de João Monlevade-MG 
José Carlos Gilson Parish - ABM 
Mauro César Giacomin - Belgo-Grupo Arcelor - Usina Grande Vitória-ES 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 3 
APRESENTAÇÃO 
A série de materiais instrucionais denominada Capacitação Técnica em Processos 
Siderúrgicos foi elaborada com o intuito de oferecer aos interessados na área de metalurgia e 
materiais, informações essenciais, objetivas e atualizadas a respeito dos diversos processos 
envolvidos na elaboração, conformação e aplicação dos aços, material este de fundamental 
importância para o desenvolvimento da sociedade. As publicações podem ser utilizadas para 
aperfeiçoamento de profissionais que militam na área da siderurgia, por estudantes interessados 
em compreender a siderurgia ou para treinamento de novos funcionários em um determinado 
setor da indústria. 
A série Capacitação Técnica em Processos Siderúrgicos é subdividida em 4 áreas: 
Conhecimentos Básicos, Redução, Aciaria e Laminação, procurando assim cobrir todo o 
espectro de conhecimentos relacionados com a siderurgia. Ao invés de uma publicação que cubra 
todo o conteúdo de uma determinada área, optou-se pela elaboração de diversas publicações de 
forma a cobrir os itens de conhecimentos específicos de cada especialidade, procurando evitar 
um excesso de informações que, embora pudessem ser consideradas como enriquecedoras, 
poderiam prejudicara assimilação do conteúdo pelo público-alvo a que se destinam. 
Saliente-se que as publicações foram elaboradas com o intuito de apresentar e discutir os 
principais fluxos de processos, as principais variáveis ou parâmetros de controle destes processos 
e os principais tipos de equipamentos utilizados. Detalhes construtivos dos equipamentos, as 
faixas de controle das variáveis ou parâmetros variam de empresa para empresa em função do 
fornecedor dos equipamentos, grau de atualização tecnológica da empresa e tipo de produto 
produzido, não sendo, portanto, alvo desta série de publicações e sim de treinamentos específicos 
na função (on job training). 
O objetivo principal desta série de publicações é apresentar ao leitor um breve panorama da 
produção dos aços, o macrofluxo de obtenção e processamento deste material, as razões da 
existência de uma ampla gama de tipos de aços no mercado, os parâmetros que governam a 
seleção de um determinado tipo de aço e as linhas gerais para estudo deste ramo relativamente 
complexo da ciência e tecnologia intitulado siderurgia ou metalurgia das ligas ferrosas. 
Esta série de publicações também pode ser utilizada com o propósito de auxiliar na preparação 
dos funcionários das usinas siderúrgicas brasileiras para realização com sucesso das provas de 
órgãos certificadores de pessoal. Para atingir tal objetivo, e em consonância com a essência de 
um processo de certificação, são feitas descrições objetivas de cada um dos itens de 
conhecimentos, em detrimento de análises mais aprofundadas e quantitativas, ou peculiaridades 
dos equipamentos ou procedimentos de uma determinada empresa. Equações matemáticas ou 
químicas só são utilizadas em casos essenciais para compreensão de um determinado fenômeno 
ou processo no grau de exigência típico de provas de certificação. 
Por definição, um funcionário certificado é aquele que cumpre as atividades de acordo com os 
padrões operacionais, técnicos e empresariais e sabe explicar ou compreende a importância de 
seguir as orientações do padrão, realizando, portanto, as atividades com maior eficácia, eficiência, 
autonomia e conscientização. 
Dentre os diversos benefícios advindos da aprovação em um processo de certificação ocupacional 
para o funcionário, podem ser destacados: valorização e reconhecimento, maior empregabilidade, 
promoção por mérito e melhoria do moral. Para a empresa, outros benefícios podem ser 
enfatizados quando a mesma possui um quadro de funcionários devidamente certificados: menor 
variabilidade e maior estabilidade do processo, aumento da produtividade, maior adequação da 
empresa para reconhecimento pelas normas de gestão da qualidade. 
4 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
As publicações foram elaboradas de forma a apresentar nos capítulos iniciais as principais
características dos equipamentos utilizados e o fluxo de operações do processo em estudo, 
procurando deixar as informações relativas aos fenômenos físico-químicos que explicam os 
processos para os últimos capítulos. 
No caso específico das publicações para a área de aciaria, os seguintes títulos estão disponíveis: 
O autor expressa seus agradecimentos aos funcionários das usinas siderúrgicas, da ABM e de 
fornecedores de equipamentos e insumos para a siderurgia que forneceram informações vitais 
para a elaboração desta publicação, além de terem participação fundamental na revisão da 
mesma. Como todo trabalho que se inicia, este certamente apresentará falhas, seja de conteúdo. 
forma ou abrangência, cuja identificação, bem como sugestões para aperfeiçoamento desta 
publicação, serão recebidas de bom grado. 
O autor também agradece às seguintes empresas e associações de classe que cederam imagens 
para ilustrar esta publicação: 
Associação Brasileira de Metalurgia e Materiais - ABM 
Belgo Siderurgia S.A. - Grupo Arcelor 
Companhia Siderúrgica de Tubarão - CST - Grupo Arcelor 
Danieli do Brasil Ltda. 
Gerdau - Açominas 
Instituto Brasileiro de Siderurgia - IBS 
Minerais Technologies do Brasil Comercio e Indústria de Minerais Ltda. (Minteq-Ferrotron). 
Plaxair Technology Inc. 
SMS Demag Ltda. 
Vallourec & Mannesmann do Brasil S.A. 
Voest-alpine Indústria Ltda. 
Vitória-ES, Maio de 2006. 
Prof. Dr. Emandes Marcos da Silveira Rizzo 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 5 
1 - BREVE HISTÓRICO DO DESENVOLVIMENTO DO PROCESSO 
Para destacar a importância dos processos pneumáticos, ou seja, através da injeção de 
oxigênio, para a elaboração dos aços, basta mencionar que aproximadamente 60% do aço 
produzido no mundo atualmente1 é realizado através desta categoria de processo. Estão 
instalados cerca de 600 convertedores ao redor do mundo, existindo uma série de diferenças 
construtivas, na forma de realização do sopro de oxigênio, nos gases auxiliares utilizados dentre 
vários outros aspectos que serão apresentados e discutidos ao longo deste texto. 
Até o ano de 1856, o aço era fabricado basicamente pelo processo do forno de pudlagem, 
consistindo na refusão do ferro-gusa impuro (elevado teor de enxofre) obtido em altos fornos 
usando carvão de pedra ou coque, em forno um forno de cadinho aquecido a coque, entrando em 
contato com os gases oxidantes. Através da agitação por meio de barras (to puddle), todo o banho 
entrava em contato com o oxigênio dos gases e assim, gradualmente, queimava-se o carbono e o 
ferro-gusa transformava-se em ferro pudlado (ferro doce). O banho líquido transformava-se pouco 
a pouco em massa pastosa que, no final, apresentava uma consistência tal que era possível 
retirar bolos ou "lupas". Esta massa era martelada para se transformar em barras. Após uma hora 
e meia de trabalho eram obtidos 220 a 250 kg de aço doce. Este processo era bastante ineficiente 
e consumia muito combustível (4 t de carvão para 1 t de aço). 
A utilização do oxigênio puro para a transformação do ferro-gusa líquido em aço, foi 
sugerida por Sir Henry Bessemer2, na Inglaterra, que em 1856 já pôde veros méritos na utilização 
do processo pneumático com a exclusão do nitrogênio do ar soprado nos convertedores (Patente 
31.03.1856). Na mesma época William Kelly, nos EUA, utilizou a mesma idéia para a obtenção de 
aço. Entretanto, o oxigênio necessário à realização da idéia na prática não era disponível nesta 
época. Desta forma, estes pesquisadores utilizavam o ar atmosférico aquecido e injetado sob 
pressão atravessando o banho de ferro-gusa líquido para realizar as reações de refino para 
efetuar conversão do ferro-gusa em aço. 
O convertedor Bessemer consistia de uma carcaça de chapas de aço, soldadas ou 
rebitadas, com um formato cilíndrico e dotado de um fundo destacável, contendo as ventaneiras 
de refratário sílico-aluminoso (Figura 1.1). A carcaça se apoiava em dois munhões para permitir a 
rotação da mesma. O ar era injetado sob pressão, na faixa entre 1,4 e 1,7 atmosferas, e escoava 
por uma tubulação instalada no interior de um dos munhões, sendo direcionado para a caixa de 
vento, localizada no fundo da carcaça. Com esse processo foi possível conseguir, no mesmo 
espaço de tempo, 200 vezes mais aço que no processo de pudlagem. 
O basculamento era feito por meio de uma coroa dentada fixa a um dos munhões. O 
revestimento típico deste equipamento era de pedra sílíciosa, micaxisto ou então, de tijolos de 
sílíca. O revestimento tinha uma duração de aproximadamente 400 corridas. As ventaneiras eram 
de forma tubular, de material silico-aluminoso de boa qualidade, tendo comprimento de 800 a 900 
mm, com diâmetro na ponta de 150 mm e na base de 200 mm; possuem, em geral, 7 furos de 
5/8". O fundo do conversor Bessemer estava sujeito a um desgaste bastante severo, sua vida 
média era da ordem de 25 a 30 corridas. 
Geralmente o ferro-gusa para o convertedor Bessemer apresentava a seguinte 
composição química: Si = 1,10 a 1,50 %; Mn = 0,40 a 0,70 % e P = 0,090 %. Se o teor de silício 
fosse mais baixo, tenderia a causar corridas mais frias. O teor de Mn acima de 0,70% ocasionava 
a formação de uma escória muito fluida, tornando mais difícil a separação entre a mesma e o aço. 
Tomando-se como referência o ano de 2003. 
z
 Engenheiro civil que trabalhava em uma empresa de administração de patentes. 
6 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizz: 
O processo Bessemer, desenvolvido inicialmente utilizando o ferro-gusa importado ca 
Suécia, fracassou ao ser aplicado com ferro-gusa produzido na Inglaterra, pois este apresentada 
um elevado teor de fósforo que, não sendo eliminado na etapa de elaboração, tornava o aço frágil. 
Em 1878, Sidney G. Thomas, conseguiu aplicar a tecnologia do convertedor Bessemer em ferros-
gusa de alto teor de fósforo com a utilização de revestimento dolomítico calcinado que permitia a 
obtenção de escórias ricas em CaO e facilitando, assim, a retirada desse elemento. Este tipo de 
convertedor é denominado de convertedor Thomas ou Bessemer básico. 
Figura 1.1 - Desenho do convertedor patenteado por Henry Bessemer1. 
Figura 1.2 - Convertedor Bessemer da década de XX desativado e exposto como monumento na 
cidade de Pittsburgh no estado de Filadélfia nos EUA. 
No caso do convertedor Thomas, o ferro-gusa líquido empregado devia, preferencialmente 
ter baixo Si e S e ser fisicamente quente. O baixo teor de Si era necessário porque o silício do 
banho atacaria as paredes do convertedor que são de tijolos de dolomita. O silício não deve 
ultrapassar 0,35%, porque elevados teores de Si, no começo do sopro, provocam a formação de 
uma escória espumante, dispersa no meio do banho, projetando material para fora do forno na 
1
 Ilustração de um livro de 1869 reapresentado em outro livro de 1996 (GORDON, 1996). 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 7 
etapa de sopro. Um baixo teor de S é importante porque este elemento é nocivo à composição do 
aço e difícil de ser retirado no convertedor. O ferro-gusa deve estar bem aquecido, ou seja, ser 
fisicamente quente para compensar o baixo teor de Si. A espessura do banho nos convertedores 
Bessemer ou Thomas era da ordem de 600 a 800 mm; o volume interior era, em geral, calculado 
na proporção de 1 m3 por tonelada de capacidade nominal. 
Com a produção das primeiras unidades industriais de oxigênio no final do século XIX, o 
interesse pela sua utilização na siderurgia se acentuou. Em 1930, o oxigênio era utilizado para o 
enriquecimento do ar soprado em Alto-Fomos e em convertedores Bessemer. Em 1938, 
Maximillian Shutte, produzia 90% do seu aço pelo processo Bessemer com o enriquecimento do 
ar, obtendo aumento na produtividade e melhoria de qualidade.
Durante a segunda guerra mundial, foi alcançado o desenvolvimento tecnológico 
necessário para a construção de grandes unidades de separação de ar a baixa pressão, 
utilizando-se compressores centrífugos, tornando possível a obtenção do oxigênio a custos mais 
baixos e propiciando o aumento de sua utilização na siderurgia. 
Na década de 40, os professores Robert Durrer e Nellbrugge desenvolveram experiências 
na usina de Gerlarfingern na Áustria, utilizando o sopro de oxigênio na superfície do metal líquido 
através de uma lança refrigerada. As primeiras experiências bem sucedidas foram realizadas 
empregando-se um convertedor piloto de 2,5 toneladas, instalado em 1947. Com base nestes 
resultados experimentais, os trabalhos foram continuados na usina de Linz da Voest-Alpine, na 
Áustria, inicialmente em escala de 2,0 toneladas. A partir de junho de 1949 as experiências 
passaram para escala de 5 e 15 toneladas. Em dezembro de 1949 foi decidida a instalação de 
uma aciaria com capacidade de 250.000 t/ano e convertedor de 30 t na cidade de Lins, sendo 
iniciada sua operação em 27 de novembro de 1952. Em 1953 uma planta com capacidade similar 
entrou em operação na cidade de Donawitz. Portanto, o ano de 1952 marca o nascimento do 
processo de refino em convertedores LD1, em homenagem as duas cidades austríacas, Linz e 
Donawitz, que iniciaram este processo. A partir desta data uma série de outras usinas entrou em 
operação no mundo todo, com o aumento gradativo do tamanho dos convertedores. 
A primeira Aciaria a oxigênio fora da Áustria entrou em operação em Agosto de 1954, na 
Usina de Dominium Fourdries em Hamiton, Canadá, e em dezembro do mesmo ano a Mclouth 
Steel Coorp. nos EUA. Em 1957, outras usinas entraram em operação nas Américas, Ásia e 
Europa: Belgo-Mineira (João Monlevade - Brasil), Jones and Laughlin (Aliquipa - USA), Nippon 
Steel (Japão), Krupp (Alemanha). A partir de então, o número de instalações e o tamanho dos 
convertedores postos em operação anualmente, apresentaram um rápido crescimento que levaria 
o processo LD, e suas variantes, à posição atual onde o processo LD é responsável por 60% (540 
milhões de tonelada por ano) da produção de aço no mundo (o ano de 2003 como referência). 
Apesar do intenso desenvolvimento do processo, os seus princípios básicos 
permaneceram praticamente inalterados. Entretanto, desenvolvimentos consideráveis foram 
efetuados não só no que diz respeito à capacidade do forno, que alcança hoje valores da ordem 
de 400 t (350 toneladas - National Steel, EUA e 385 toneladas Italsider, Taranto, Itália), mas 
também na sua forma, número de furos nas lanças de oxigênio, na qualidade de refratários, no 
sopro combinado, etc. ao lado de aprimoramento das técnicas operacionais. 
A rápida seqüência das operações em convertedores de elevada capacidade e a operação 
simultânea de 2 fornos (em aciaria com 3), conferem as aciarias equipadas com estes fornos uma 
grande produtividade. Por outro lado, com a ampliação de práticas de sopro adequadas, quase 
todas as reações de refino podem ser obtidas, permitindo que o processo apresente uma grande 
versatilidade metalúrgica. Estas duas características, aliadas as condições favoráveis de custos, 
As siglas BOS (Basic Oxygen Steelmaking) e BOF (Basic Oxygen Furnace) também são utilizadas para 
designar os processos que utilizam os convertedores a oxigênio. 
8 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M. S Rizzo 
tanto de investimentos quanto operacional (nenhum consumo de combustível, consur: :e 
refratário 1/3 do consumo típico dos fornos Siemens-Martin, maior produtividade e menor mão-de-
obra), foram responsáveis pela rápida evolução do processo LD na produção mundial. 
O processo LD foi rapidamente introduzido no Brasil através da Companhia Siderúrgica 
Belgo-Mineira, cuja Aciaria a oxigênio da Usina de João Monlevade, entrou em funcionamento em 
1957, menos de 5 anos após à de Linz. Em 1963, iniciaram a sua operação as Usinas da 
Companhia Siderúrgica Mannesmann, em Belo Horizonte e Intendente Câmara, da Usiminas, em 
Ipatinga. Em 1965 entrou em operação a aciaria da Cosipa em Cubatão-SP. Novas aciarias LD 
foram instaladas conforme mostrados no Anexo 1 incluído no final desta apostila. Em 1979 a 
produção brasileira de aço com convertedores a oxigênio atingiu a cifra de 8,8 milhões t/ano. Em 
1996 o número chegou a 18,0 milhões de t/ano e em 2005, próximo aos 23,6 milhões t/ano: para 
uma produção total brasileira de aço de 31,2 milhões t/ano em 2005 (tabela do Anexo I). 
Para alcançar a versatilidade metalúrgica atual, certas limitações inerentes ao processo 
tiveram de ser vencidas, sendo as principais, o volume de adições de liga e a obtenção de teores 
muito baixos de carbono e enxofre. Sendo todas as operações de refino conduzidas em 
atmosfera oxidante a dessulfuração do aço não é viável no interior no convertedor a oxigênio. A 
adição de elementos de liga no estado sólido, em quantidades superiores a 2% exige 
temperaturas de vazamento mais elevadas, com suas respectivas desvantagens econômicas. 
Além disso, a adição de grande quantidade de material traz problemas quanto à homogeneização 
do aço na panela, desde que não tratadas adequadamente na metalurgia de panela1. 
A limitação no teor de enxofre imposta pelas condições de dessulfuração no convertedor, 
foi eliminada pela dessulfuração do ferro-gusa através de vários processos. A seleção criteriosa 
da matéria-prima e a utilização de ferro-gusa dessulfurado permitem a obtenção de teores de S 
menores que 0,01% e mesmo da ordem de 0,005. 
O menor teor de C, economicamente viável nos processos que empregam convertedores a 
oxigênio é cerca de 0,03%. Teores menores podem ser alcançados apenas através da utilização 
das técnicas de refino secundário como a desgaseificação a vácuo. 
Na Figura 1.3 apresenta-se um fluxograma da etapa do refino do aço para ilustrar c 
posicionamento dos processos de refino primário nas usinas siderúrgicas. 
Figura 1.3 - Fluxograma esquemático da etapa do refino do aço nas usinas siderúrgicas. 
1
 Em alguns textos é utilizado o termo caçamba para designar a panela de aço. 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 3 
2 - MATÉRIAS-PRIMAS E INSUMOS 
As principais matérias-primas e insumos utilizados para a produção do aço nos 
convertedores foram apresentados na apostila denominada Introdução aos Processos de 
Preparação de Matérias-Primas para o Refino dos Aços, cuja consulta é recomendada. A título 
28 recordação, relaciona-se a seguir as diversas categorias utilizadas para classificar as matérias-
primas e insumos de acordo com a função no processo: 
- Carga metálica 
- Gases industriais 
- Fundentes e/ou refrigerantes 
- Ferros-ligas e ligas nobres 
- Desoxidantes 
- Adições complementares (recarburante, aquecimento, isolamento térmico e/ou químico, 
eliminação de gases, etc). 
Os tratamentos aplicados ao ferro-gusa líquido visando aumentar a produtividade e/ou 
permitir atender aos requisitos de composição química para o aço líquido na etapa de refino 
primário foram apresentados na apostila denominada Introdução aos Processos de Preparação 
de Matérias-Primas para o Refino dos Aços, cuja consulta é também é recomendada para uma 
•nelhor compreensão do processo de elaboração do aço nas aciarias que utilizam convertedores. 
Devido a sua importância, serão feitos comentários a respeito das características 
particulares da carga metálica para os convertedores a oxigênio. Esta carga metálica pode ser 
constituída dos seguintes materiais: 
- sucata de aço 
- ferro-gusa líquido 
- ferro-gusa sólido 
- sucata de ferro fundido 
- produtos pré-reduzidos (ferro esponja, briquete HBI ou RDI) 
- briquete de resíduos siderúrgicos. 
A proporção entre os diversos tipos de carga metálica depende da combinação de uma
série de fatores, dentre os quais os mais importantes são: 
- disponibilidade e preço das matérias-primas; 
- tipo de aço a ser produzido; 
- composição química das matérias-primas, inclusive a sua variação ao longo dos lotes; 
- teor de impurezas na sucata; 
- limitações dos equipamentos/processos da aciaria para operar com determinados tipos 
de carga metálica; 
- prática adotada pela empresa para a preservação do revestimento refratário dos 
equipamentos. 
Ferro-Gusa Líquido 
Constitui a parte predominante da carga metálica do convertedor a oxigênio, sendo o seu 
conteúdo térmico, em termos de composição química e temperatura, responsável pela quase 
totalidade do fornecimento de calor ao processo. Deve, portanto, apresentar características físico-
químicas adequadas e com menor variação possível a fim de permitir uma operação regular e nas 
condições mais produtivas possíveis. Uma grande variação na composição química ou 
temperatura do ferro-gusa pode ocasionar uma operação mais errática, uma vez que os modelos 
de cálculo e carga são válidos geralmente para intervalos mais ou menos restritos das variáveis 
envolvidas. Uma variação brusca tem efeitos ainda mais desastrosos, uma vez que o soprador, 
10 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
que normalmente toma a corrida anterior como referência, tenderá a adotar uma composição :e 
carga em desacordo com as necessidades. 
A especificação da composição do ferro-gusa líquido varia conforme as peculiaridades 
regionais e a operação dos alto-fornos, podendo gerar flutuações de composição em função do 
tipo de carvão utilizado, do tipo de minério, da quantidade de oxigênio soprado nas ventaneiras 
na vazão total de ar insuflado, na injeção de finos de carvão, na temperatura do ferro-gusa na 
saída do cadinho e outros, 
Nas usinas siderúrgicas a proporção de ferro-gusa líquido na carga do convertedc 
depende de sua composição e temperatura (conteúdo térmico), da qualidade do aço a ser 
produzido, da qualidade de carga sólida e da disponibilidade de sucata. Normalmente a carga 
líquida varia entre 80% para convertedores produzindo aços baixo teor de carbono e 85 a 9 1 : : 
para aços aito carbono; podendo chegar até a 100% da carga. Outro fator que determina o uso de 
ferro-gusa líquido está relacionado à sua disponibilidade. Em algumas situações a sua taxa e 
definida pelo tipo de aço que será fabricado e das dimensões do convertedor. 
O uso de maiores quantidades de ferro-gusa apresenta grandes vantagens do ponto de 
vista térmico do processo, pois, a quantidade de calor assim gerada é, na maioria das situações 
mais do que suficiente para o balanço energético da corrida. Este fato possibilita gerar ganhos de 
rendimento metálico, acelerar a formação da escória pela maior adição de material refrigerante e 
uma maior economia de oxigênio com menor tempo de sopro, etc. Porém, isto pode provoca/ 
transtornos operacionais durante o sopro, provocados pela rápida formação da escória, podendo 
ocasionar fortes projeções na primeira parte do sopro, aumento na geração de gás LD pela maior 
disponibilidade de oxigênio no processo (adição de minério/sínter para refrigeração do banho 
gerando descontrole no sistema de captação de fumos, O uso de sucata mantém uma marcha 
mais constante do convertedor, pois facilita o balanço térmico. 
Os principais componentes químicos do ferro-gusa são: Ferro (Fe), Carbono (C 
Manganês (Mn), Silício (Si), Fósforo (P), Enxofre (S). Estes elementos em contato com o oxigênio 
reagirão produzindo parte da energia necessária para o aquecimento do aço durante a operação 
do convertedor a oxigênio. 
O ferro constitui o elemento predominante no ferro-gusa, em torno de 94,0 a 95,0%, No 
processo de refino do aço objetiva-se manter em sua forma metálica, ou seja, evitar ao máximo a 
sua oxidação para não reduzir o rendimento metálico do processo. Durante a etapa de refino, 
parte do mesmo se volatiliza, sendo arrastado pelo sistema de desempoeiramento, sendo 
recolhido posteriormente na forma de pó ou lama que pode ser reaproveitada. Uma outra parte do 
ferro migra para a escória em forma de óxidos (FeÒ, Fe2O3) ou mesmo na forma metálica (Fe) e a 
maior parte formará o aço líquido. 
O carbono é quase todo queimado (oxidado) na operação de refino, formando os gases 
CO e C02. O teor de carbono do ferro-gusa líquido situa-se normalmente na faixa de 4,2 a 4,6%. 
Nesta faixa de composição, o ferro-gusa encontra-se na vizinhança do ponto eutético da liga Fe-
C, ou seja, menor temperatura de fusão desta liga, conforme apresentado no diagrama de fases 
em equilíbrio ferro-carbono mostrada na Figura 2.1. O teor de carbono do ferro-gusa obtido no 
alto-forno, depende das condições operacionais e da composição da carga do alto-forno. 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 11 
Figura 2.1 - Diagrama de fases em equilíbrio ferro-carbono. 
O silício do ferro-gusa líquido é originado das cinzas do coque e da ganga do minério de 
ferro ou do sínter. O silício é um elemento de grande importância na produção de calor na 
operação dos convertedores a oxigênio. Sua queima (oxidação) produz parte do calor necessário 
ao processo. Além deste fator, o teor de silício do ferro-gusa afeta o volume de escória formada. 
Se o teor de silício for considerado alto (normalmente Si > 0,70%, dependendo da usina 
siderúrgica), o volume de escória será maior porque será necessário utilizar mais cal (CaO) para 
neutralizar a sílica formada, pois se trata de um oxido ácido que provoca elevado desgaste do 
revestimento refratário básico normalmente utilizado nos fornos de refino primário. Este maior 
volume de escória pode acarretar problemas de projeções de escória com suas conseqüentes 
paradas para limpeza das instalações do convertedor (coifa), cascão na boca, aumento do risco 
de acidentes, perda de rendimento metálico, aumento de consumo de oxigênio e maior risco 
poluição. 
Com o silício baixo (normalmente Si < 0,20%, dependendo da usina siderúrgica) surge a 
necessidade da adição de materiais fornecedores de silício ao processo como FeSi e SiC, o que 
provoca um aumento no custo. Um baixo teor de Si também dificulta o consumo de sucata. A título 
de ilustração apresenta-se no gráfico da Figura 2.2 uma relação entre o teor de Si do ferro-gusa e 
adição de cal no sopro de oxigênio. Um teor de silício na faixa de 0,20 a 0,50% é normalmente 
desejado para a realização do refino do aço nos convertedores a oxigênio, embora não seja fácil 
para o setor de alto-fornos manter esta regularidade. 
12 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rízzo 
Figura 2.2 - Exemplo da influência do teor de silício do ferro-gusa líquido na quantidade de cal 
necessária para corrigir a basicidade da escória (MUNDIM, 1985). 
O manganês é originado da ganga de minério de ferro no alto-forno. O Mn não é um 
elemento gerador de muito calor durante a sua oxidação no convertedor, mas é um elemento 
muito importante para a condução da etapa de sopro e nas propriedades mecânicas do aço. Se o 
teor de manganês no ferro-gusa líquido for baixo (Mn < 0,35%), a escória fica mais viscosa. Urna 
escória mais viscosa diminuí a tendência de projeções de escória e de aço. Para um Mn elevado 
(Mn > 0,80%), há uma maior possibilidade de formação de cascões na boca do convertedor, nas 
calhas de adição e no sistema de captação dos gases. Também é importante analisar a relação 
entre o teor de Mn e de Si no ferro-gusa líquido. Normalmente considera-se que se esta relação 
for maior do que 1 existe uma maior tendência de projeções durante o sopro pelo fato da escória 
ficar mais fluida. Se ao contrário esta relação for menor do que 1, existe uma maior tendência de 
formação de cascão na lança de oxigênio. O teor de manganês do ferro gusa
líquido gira em torno 
de 0,35 a 0,50%. 
O teor de enxofre no ferro-gusa líquido está relacionado diretamente com a qualidade do 
carvão ou coque usado no alto-forno e da prática operacional adotada nesta unidade fabril. Como 
foi apresentado anteriormente o ferro-gusa líquido deve ser dessulfurado antes do seu 
carregamento no convertedor, haja vista que tanto no alto-forno como no convertedor a 
dessulfuração é deficiente. Esta etapa de dessulfuração pode ser realizada no carro-torpedo que 
transporta o ferro-gusa líquido do alto-forno para a aciaria ou em panelas de ferro-gusa que 
transportam o ferro-gusa líquido do carro-torpedo para ser carregado no convertedor. O teor típico 
de enxofre no ferro-gusa obtido nos alto-fornos a coque deve ser menor do que 0,05%. Para 
carregamento nos convertedores a oxigênio, o teor de enxofre do ferro-gusa deve ser reduzido 
para valores abaixo de 0,010% nas estações de dessulfuração do ferro-gusa líquido ou abaixo 
deste limite, se houver uma limitação para o teor de enxofre na composição química final do aço e 
não houver condições para realização de práticas de dessulfuração nas estações de refino 
secundário da usina siderúrgica. 
Para um bom controle do teor de enxofre final do aço é importante que seja efetuada uma 
adequada limpeza da escória do ferro-gusa líquido proveniente da etapa de dessulfuração e que 
se tenha um bom controle no uso das sucatas que potencialmente podem contaminar o banho 
metálico. Para casos em que há a necessidade de uma redução maior do S no convertedor a 
oxigênio, é necessário que se trabalhe com uma escória no forno enriquecida com cal, mas 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 13 
mesmo assim, a taxa de dessulfuração não ultrapassa a valores acima de 50%. Uma outra forma 
de efetuar a dessulfuração é através da formação de escória sintética na panela de aço. Isso é 
obtido pela adição de cal em grande quantidade e fluorita durante o vazamento do aço. Observa-
se que esta prática provoca aumento de custo, com a necessidade de altas temperaturas no fim 
de sopro e com a formação de uma escória na panela muito prejudicial ao refratário. Os métodos 
de dessulfuração do aço na etapa de refino secundário são discutidos na publicação Introdução 
aos Processos de Refino Secundário dos Aços. 
O teor de fósforo no ferro-gusa líquido está relacionado diretamente com a qualidade do 
minério de ferro usado no alto-forno. Com o aumento das exigências do mercado, a obtenção de 
teores de fósforo cada vez mais baixos torna-se um dos grandes desafios na produção do aço no 
convertedor a oxigênio. Praticamente o processo de sopro tem um objetivo primordial que é o de 
reduzir para um nível satisfatório o teor de P no banho. Para isto, deve-se observar alguns 
cuidados que posteriormente serão abordados. Seu teor no ferro-gusa deve ser o mais baixo 
possível (P < 0,09%), mas normalmente é uma variável em função da pratica operacional do alto-
forno, como já foi citado. 
Observa-se que os elementos enxofre e fósforo também podem ser incorporados ao aço 
líquido nos fornos de refino devido à utilização de sucata de aço, ferro fundido, ferros-liga, 
f'undentes ou outras adições com altos teores destes elementos. 
Como a velocidade de fusão do ferro-gusa é inferior a do aço, existem certos cuidados que 
devem ser tomados quanto ao carregamento da sucata de ferro-gusa, pois, a sua utilização pode 
aumentar o tempo de refino nos fornos e o consumo de fundentes (cal e dolomita). A queima do Si 
do ferro-gusa sólido no fundo dos fornos também pode provocar desgastes prematuros do 
refratário. 
Em relação à utilização da sucata de ferro-gusa, outro cuidado importante é relativo à 
procedência da mesma, que pode apresentar altos teores de S, podendo prejudicar a prática 
operacional nos fornos de refino primário. Em algumas usinas siderúrgicas, adota-se a prática de 
continuar com a etapa de dessulfuração do ferro-gusa líquido, mesmo quando a unidade de 
aciaria está parada por alguns dias para uma manutenção preventiva ou não, uma vez que, 
normalmente, a unidade de alto-forno pode continuar produzindo regularmente. 
Sucata 
A sucata é utilizada no convertedor a oxigênio para atender as seguintes finalidades: 
- Aumento da capacidade de produção da aciaria sem a necessidade de incremento da 
capacidade de produção das unidades da área de redução (alto-forno, sinterização, 
coqueria, etc). Isto é possível porque pode-se utilizar até 30% de sucata na carga metálica 
do convertedor a oxigênio, quando as condições de balanço térmico assim permitirem. Um 
balanço térmico será considerado positivo, ou seja, a temperatura vazamento objetivada 
para o metal será atendida, quando os parâmetros temperatura e composição química do 
ferro-gusa líquido forem favoráveis. 
- Recuperação de produção ou manutenção da produção da aciaria quando o 
fornecimento de ferro-gusa líquido da área de alto-fornos for reduzida ou interrompida 
devido a parada para manutenção preventiva ou corretiva dos equipamentos desta 
unidade. Da mesma forma, quando o setor de aciaria tem sua produção reduzida ou 
paralisada nas paradas para manutenção, pode-se continuar a produção na área de alto-
fornos, direcionando-se a produção para as máquinas de moldar gusa ou mesmo vertendo-
se a carga no solo para posterior aproveitamento como sucata na aciaria. Neste caso 
deve-se tomar o cuidado de realizar a dessulfuração do ferro-gusa líquido antes da 
moldagem para evitar uma composição com o teor de enxofre acima dos limites 
especificados pelos clientes. 
14 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
- Sob o ponto de vista do rendimento metálico é vantajosa a utilização da maior 
proporção de sucata de aço na carga sólida, uma vez que o seu teor em ferro é superior ac 
teor de ferro do ferro-gusa e largamente superior ao do minério de ferro ou curas 
possíveis adições refrigerantes. 
- A sucata também pode ser utilizada como material refrigerante na carga do convertedor a 
oxigênio ou nas panelas de aço líquido, sendo neste caso imprescindível para o controle 
da temperatura do aço no final do sopro. 
No aspecto de composição química, a sucata pode ser classificada preliminarmente em 
sucata de aço, sucata de ferro-gusa e sucata recuperada. 
A sucata de aço pode ser classificada de acordo com os seguintes critérios: 
- procedência (geração interna e geração externa à usina siderúrgica); 
- origem (de processamento e de obsolescência); 
- composição química (não ligada comum, não ligada especial, não ligada ressulfuraca 
baixa liga e alta liga); 
- teor de impurezas (limpa e impura); 
- preparação (não preparada, prensada, briquetada, tesourada, fragmentada, quebrada, 
cortada e recuperada); 
- características físicas: dimensões (livre e dimensionada) e densidade aparente (leve. 
média e pesada). 
Estes critérios podem ser combinados para gerar uma série de tipos de sucatas. A Norma 
ABNT NBR 8746 de 1985 (Sucata de Aço - Classificação) pode ser consultada para verificar os 
vários tipos de sucata de aço normalizados no Brasil. 
As dimensões da sucata devem ser tais que permitam a sua completa fusão durante o 
tempo de sopro e, portanto, a sucata pesada de retorno (lingotes sucatados, lingotes curtos. 
sucatas de placas e blocos) deve ser previamente preparada através do corte com maçaricos ou 
guilhotinas. Sucata muito pesada também pode danificar o refratário do convertedor devido ac 
elevado impacto na operação de carregamento. 
A densidade aparente de carga de sucata deve ser tal que possibilite o seu completo 
carregamento com o mínimo de aberturas do forno a fim de não prejudicar a produtividade e : 
rendimento energético da aciaria. Se a densidade aparente da sucata for baixa, podem ser 
necessários vários carregamentos utilizando as canaletas,
ocasionado uma série de problemas, 
como, por exemplo: perda de tempo, queda de temperatura do refratário do forno ou da carga 
metálica já fundida e redução da produtividade da aciaria como um todo. Uma sucata consideraca 
leve apresenta uma densidade aparente inferior a 600 kg/m3. A sucata considerada pesada 
apresenta uma densidade aparente superior a 1200 kg/m3. Entre estes dois limites a sucata e 
considerada média. 
Observa-se ainda que peças de elevada densidade, como lingotes e cortes da área de 
lingotamento continuo, exigem um maior tempo para dissolverem-se, aumentando também • 
consumo de energia e o tempo necessário para elaboração do aço. 
Em algumas usinas, recomenda-se que o comprimento máximo da sucata deve estar em 
torno de 1 a 1,5 m para permitir a obtenção de uma densidade aparente adequada e se evitar 
problemas como sucata presa na boca do convertedor que pode vir a danificar a coifa ou cair sob 
o convertedor quando o mesmo for basculado, atrapalhando a movimentação dos carros de 
transporte das panelas de aço ou do pote de escória. 
Em relação ao critério grau de contaminação, a sucata deve ser rigorosamente 
selecionada para evitar a presença de elementos normalmente considerados contaminantes por 
prejudicar as propriedades dos aços (S, Cu, Sn, P, etc), por provocarem problemas nos 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 15 
equipamentos envolvidos direta ou indiretamente na produção do aço (Zn) ou por representarem 
risco de explosões ou poluição durante o processo (óleos, graxas, gases combustíveis, extintores 
:e incêndio, concreto, terra, etc). Assim, o grau de contaminação envolve os critérios 
composição química e teor de impurezas. 
No aspecto de composição química, a sucata em geral pode ser classificada 
preliminarmente em sucata de aço, sucata de ferro-gusa e sucata recuperada. A sucata de aço 
pode sofrer uma nova classificação em função principalmente dos teores dos seguintes elementos 
químicos: Sn, P, S, Cu, Ni, Cr, Mo, V, Nb, Co e Mn. 
A presença de estanho deve ser controlada por causa de possíveis problemas de 
fragilidade no trabalho a frio do aço produzido na aciaria. O fósforo é controlado por razões 
similares e por causa de efeitos adversos na soldagem dos aços inoxidáveis. Em alguns casos 
pode ser tolerado, podendo estar presente em faixa, como no caso de chapas de aço de alta 
resistência. O cobre causa fragilidade a quente, formando trincas superficiais, a não ser que o 
níquel esteja presente em quantidade suficiente para evitar estes efeitos e que a temperaturas e a 
atmosfera do reaquecimento dos produtos lingotados sejam rigorosamente controladas. No 
entanto, em certos casos específicos, o cobre é acrescentado como um elemento de liga para 
promover elevada resistência à corrosão. Mais comumente, ele pode ser substituído por 
elementos como o manganês no controle do endurecimento. O enxofre é indesejável quando 
altos níveis de ductilidade transversal são exigidos. O enxofre também afeta a soldagem e é um 
dos elementos de liga importantíssimo na obtenção de aços de corte rápido (aços ressulfurados). 
Os efeitos negativos no processo de soldagem, podem ser controlados pelo uso de telúrio, que é 
capaz de coalescer o MnS. 
O cobre é normalmente Oriundo de fios e motores elétricos, conexões hidráulicas, 
sistemas de refrigeração, etc. O estanho é proveniente de chapas revestidas (folhas de flandres) 
utilizadas na fabricação de embalagens para acondicionamento de alimentos e bebidas. O 
enxofre é encontrado em sucata de usinagem. O fósforo tem origem nos aços produzidos com 
alto teor deste elemento e no ferro-gusa. 
Também merece atenção especial a presença de elementos de liga com tendência de 
aumentarem a resistência mecânica do aço (níquel, cromo, molibdênio, vanádio, nióbio, 
cobalto, etc), mas que também reduzem em muito a ductilidade quando em teores acima de 
determinados limites, afetando a utilização dos aços em aplicação nas situações onde esta 
propriedade é de fundamental importância como é o caso de aços destinados a sofrer uma 
estampagem profunda ou no caso de aços para trefilação de arames. Neste caso, as sucatas 
provenientes do forjamento de ferramentas, elementos de máquinas, cilindros de laminação, etc, 
cevem ser separadas para uma análise química detalhada. 
Um outro aspecto relativo á contaminação da sucata é a radiação contida na mesma. 
Devido ao uso sempre crescente de isótopos radioativos na indústria e na medicina (césio, 
urânio, protactínio, tório, rádio, radônio, actínio, netúnio, polônio, frâncio), existe a probabilidade, 
se o controle das fontes radiativas não for adequado, que estes elementos estejam presentes em 
uma carga de sucata. Isto aconteceu duas vezes nos EUA, resultando em procedimentos muito 
caros de descontaminação. Para evitar qualquer possibilidade de que isto aconteça, é desejável 
utilizar detectores de radiação para monitorar todas as cargas de sucata que chegam à usina, 
tanto a sucata recebida por caminhão quanto aquela recebida por estrada de ferro. 
A maioria das fontes de radiação está confinada em containeres de chumbo. Por este 
motivo, os únicos aparelhos para trabalhar com mais de 95% de probabilidade de detectar uma 
fonte que chega são aparelhos sofisticados, com alta sensibilidade. Detectores mais simples e 
baratos são freqüentemente colocados na tampa dos equipamentos de análise química para 
checar possível radioatividade da amostra de aço que está sendo analisada. 
16 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M. S Rizzo 
Devido ao fato de que elementos radioativos como o césio são vaporizados e recolhidos no 
equipamento de desempoeiramento, um detectar parecido deveria ser colocado nos silos e filtros 
de manga. No entanto, com esses métodos mais simples, o alarme chega muito tarde para evitar 
a contaminação da usina. Em determinados casos os compradores podem solicitar a realização 
de exames de radioatividade nos produtos siderúrgicos (placas ou tarugos de aço, por exemplo 
ou exigir a instalação e utilização dos citados equipamentos para negociar com uma usine 
siderúrgica. 
Considerando uma análise em conjunto dos principais critérios citados (composiçao 
química, dimensões, densidade aparente e teor de impurezas) cada usina siderúrgica adota uma 
classificação da sucata de aço considerando ainda o seu processo produtivo, tipos de 
equipamentos utilizados na aciaria e no restante da usina, tipos de aços produzidos, critérios 
utilizados na programação da produção da aciaria, percentual de ferro-gusa na carga1. 
disponibilidade e confiabilidade dos fornecedores, dentre outros parâmetros. Apresenta-se a 
seguir um exemplo de uma classificação que pode ser adotada por uma usina siderúrgica para a 
sucata de aço quanto a sua qualidade: 
- Sucata de aço primeira categoria 
- Sucata de aço pesada 
- Sucata de aço de segunda categoria 
- Sucata recuperada 
A sucata de aço de primeira categoria é uma sucata de geração interna da usina 
siderúrgica sendo constituída por aparas de perfis, barras, chapas grossas, chapas finas 
laminadas a quente e a frio e outros retornos das linhas de laminação a quente e a frio, prensadas 
ou não (Figura 2.3). É uma sucata de excelente qualidade, não havendo limites para a sua 
utilização. A sua única desvantagem é a baixa densidade que pode tornar impossível o seu 
carregamento total em apenas uma operação. 
A sucata de aço pesada também é de geração interna da usina siderúrgica, mas 1 
constituída por lingotes, grandes blocos e placas sucatadas, material proveniente do corte na 
tesoura de placas ou blocos (pontas) ou ainda o cascão do distribuidor de lingotamento contínuo* 
(Figura 2.4). Sua elevada densidade torna esse tipo de sucata altamente desejável, em termos ce 
carregamento, porém, a utilização de pedaços com dimensões
excessivas pode provocar 
problemas de desgaste de refratários (choque mecânico) e de material não fundido no final da 
etapa de refino do aço. De maneira geral, a melhor carga de sucata é constituída pela mistura 
adequada de sucata de primeira qualidade e sucata pesada. 
1
 No caso de usinas que utilizam freqüentemente cargas com uma alta percentagem de ferro-gusa, poae ser 
possível o uso de sucatas mais contaminadas para diluir o efeito prejudicial dos mesmos. 
E M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 17 
Figura 2.4 - Exemplos de sucata de aço pesada. 
Os dois tipos anteriores de sucata são denominados em alguns casos de sucata de aço 
de retorno. Este tipo de sucata é constituído principalmente do elemento ferro, não apresentando 
cie maneira geral, problemas quanto à presença de impurezas. O problema surge apenas no caso 
de usinas com fabricação de aços ligados, pois, certos elementos de liga de pequena afinidade 
pelo oxigênio, quando presentes na sucata, podem exigir a sua classificação e a não utilização 
para aços que não contenham aquele elemento. 
A sucata de aço de segunda categoria é obtida a partir do sucateamento de bens de 
(consumo ou dos processos de fabricação (estampagem, usinagem, forjamento, soldagem, 
laminação, etc.) de peças, máquinas ou estruturas de aço nas indústrias mecânicas, construção 
civil, naval, ferroviária, etc. (Figura 2.5). Pode conter uma miscelânea de componentes metálicos, 
não-metálicos e não-ferrosos, podendo ser fonte importante de contaminantes. Este tipo de sucata 
normalmente é adquirido pela indústria siderúrgica no mercado interno (Brasil) ou externo 
(importação). A sucata de aço de segunda categoria pode ser subdividida em várias subcategorias 
em função do tipo de material que a constitui ou tipo de beneficiamento ou preparação 
previamente aplicado. 
O mercado de sucata distingue a denominada sucata de obsolescência quando a mesma 
é obtida com ou sem a industrialização da sucata de aço pesada e leve, tais como: pedaços de 
arames grossos, canos, retalhos de chapa, tubos, tambores, partes de fogões e aços diversos. Se 
não for preparada, pode ser classificada em graúda, média, miúda e mista, conforme as suas 
dimensões. A sucata de obsolescência mista pode ser composta de perfis metálicos, vigas, 
cantoneiras, pontas de vergalhões de construção, retalhos de chapas, tubos de aço, material 
ferroviário (trilhos usados, rodas de aço, pregos de linhas, talas de junção, engates de vagão, 
atormentes metálicos e eixos em geral), desmonte de fábricas, automóveis, caminhões, tratores, 
máquinas agrícolas e rodoviárias, desmontes de navios e máquinas industriais em geral. A sucata 
de obsolescência é geralmente considerada limpa, com exceção da presença de revestimentos 
em alguns casos. 
18 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
No caso anterior, a sucata é fornecida na forma solta (Figura 2,6a). Porém, a sucata não 
oriunda da indústria siderúrgica também pode ser fornecida na forma de pacotes (Figura 2.6b 
utilizando processos de industrialização da sucata, envolvendo operações de prensagem. Estes 
pacotes podem se produzidos com sucatas originadas tanto de processos de fabricação como de 
obsolescência. Neste caso, podem ser distinguidos vários tipos de pacotes, desde os formados 
por sucatas isentas de impurezas (chaparia de estamparia com ou sem cavacos, latinhas ou 
chapas desestanhadas) até sucata com um certo grau de contaminação (chapas pintadas ou 
esmaltadas, latinhas estanhadas, etc). A sucata de obsolescência pode ser fornecida na forma 
não preparada ou preparada (tesourada, fragmentada, quebrada ou cortada). 
A sucata composta de retalhos de chapas diversas, provenientes da indústria 
automobilística e similar, fornecida solta é denominada de chaparia. Pode ser separada em sucata 
de estamparia revestida ou não. 
Figura 2.6 - Exemplos de sucatas de aço de segunda categoria solta (a) ou prensada (b). 
Assim como a sucata de obsolescência, a sucata de aço obtida a partir dos processos de 
fabricação ou processamento (estampagem, usinagem, forjamento, soldagem, laminação, et: 
também pode ser fornecida na forma solta ou preparada por prensagem e corte. 
A contaminação da sucata no que diz respeito ao teor de óleo, umidade, tintas, borracha e 
graxas merecem atenção especial, haja vista que sua presença pode ser desastrosa para o 
carregamento do ferro-gusa. Em determinadas situações, torna-se necessária a suspensão do 
uso de determinada carga sólida no convertedor pelo risco de explosões que isto gera, 
principalmente em períodos chuvosos. Alguns tipos de sucata, principalmente de segunda 
categoria, são extremamente higroscópicas. Seu uso deve ser sempre acompanhado de urna 
maior atenção. Além do mais, alguns tipos de sucatas podem reter água devido a reentrâncias e 
vazios, gerando também riscos ao processo. 
Para reduzir o risco de explosões na etapa de carregamento ou na etapa de elaboração do 
aço ou alterações indesejadas da composição química do aço, a sucata de segunda categoria não 
pode conter os seguintes materiais: extintores de incêndio, botijas de gás de qualquer tipo; 
compressores/motores de geladeira, de ar condicionado e de máquina de lavar; botijas de gás 
freon; motores com enrolamento de cobre; tanques fechados; amortecedores de qualquer tipo ou 
tamanho; filtros de óleo, latas cheia de tinta/combustível; aços ligados; qualquer recipiente 
fechado contendo produtos químicos, gases sob pressão ou ocultando materiais radioativos 
explosivos e combustíveis. 
A sucata de aço recuperada é obtida através do britamento e do peneiramento de 
despejos das usinas siderúrgicas, principalmente escória de aciaria. Se a sucata for obtida a partir 
do beneficiamento da escória do convertedor a oxigênio, possui aproximadamente 25% de 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 19 
escória e seu uso é limitado principalmente em função disto, pois em quantidades maiores essa 
sucata pode provocar fortes reações tanto no carregamento quanto no sopro (Figura 2.7). 
A preparação da sucata para ser carregada no convertedor envolve etapas como 
inspeção, separação da sucata por tipo, corte e compactação da sucata e carregamento da sucata 
de aço na canaleta de adição no convertedor a oxigênio. No caso da utilização de briquete, este 
material pode ser carregado no convertedor através de silos, não necessitando estar presente na 
canaleta de sucata. As dimensões da sucata devem ser tais que permitam a sua completa fusão 
durante o sopro e não causem estragos ao revestimento do conversor quando do carregamento. 
Além disto, deve estar completamente seca, para evitar o risco de explosões durante o 
enfornamento do ferro-gusa líquido que sempre sucede ao carregamento da carga sólida. Para a 
preparação da carga sólida, uns dos itens de maior importância é a disponibilidade de sucata no 
pátio. O ideal é mesclar uma carga que atenda aos aspectos operacionais, metalúrgicos, de 
segurança e custo. 
Figura 2.7 - Exemplos de sucata recuperada a partir de sucata oriunda do convertedor a oxigênio, 
basculada no pátio, resfriada, beneficiada (britamento e peneiramento e separação da parte 
metálica através de meios magnéticos) e depois estocada para ser carregada no convertedor a 
oxigênio (fotos cedidas pela Companhia Siderúrgica de Tubarão - CST). 
A prática considerada ideal é a de se trabalhar com sucata completamente seca, para 
evitar o risco de explosões durante o enfornamento do ferro-gusa líquido que sempre sucede ao 
carregamento da carga sólida. Esta seqüência é vantajosa por propiciar condições para a 
eliminação de uma possível umidade da sucata. A prática de se trabalhar com uma carga 
constante de sucata, variando-se o ferro-gusa líquido é vantajosa porque
permite maior facilidade 
na área de preparação, visto que possibilita preparar previamente as canaletas além de evitar 
enganos na hora do carregamento. 
20 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
A adição da sucata na canaleta para carregamento no convertedor deve ser feita 
normalmente obedecendo a ordem de entrada no convertedor, ou seja: 
1o - Sucata leve 
2o - Sucata pesada 
3o - Sucata de ferro-gusa 
Esta ordem tem por finalidade evitar danos ao revestimento refratário. Também é 
importante para se evitar que a sucata de ferro-gusa fique no fundo do convertedor, reduzindo a 
possibilidade da variação do teor de carbono da corrida relacionada com o fato de sucata pesada 
não fundida ou fundida apenas na etapa de fim de sopro. Além disto, esta ordem de carregamento 
ajuda a evitar o engaiolamento da sucata leve na boca do convertedor. 
Figura 2.8 - Carregamento da sucata de aço na canaleta de adição no convertedor e uma etapa 
de carregamento de sucata no convertedor a oxigênio (fotos cedidas pela Companhia Siderúrgica 
de Tubarão - CST). 
O briquete é uma matéria-prima gerada a partir do briquetamento de uma mistura 
contendo além dos aglomerantes, lama de aciaria, carepa de escarfagem manual de placas e 
resíduos ferrosos adquiridos no mercado. Normalmente possui em torno de 50% de escória e seu 
uso é limitado principalmente pelo seu teor de S. Pode também gerar reações durante seu 
carregamento nos fornos de refino primário, mas é um tipo de material que é muito deseja:: 
devido seu baixo custo. Favorece a formação de escória nos convertedores a oxigênio e pode 
também ser utilizado como material refrigerante neste processo. 
Os produtos pré-reduzidos, denominados genericamente aqui de ferro esponja, são 
fabricados através dos processos de redução direta de minérios de ferro utilizando como 
combustíveis/redutores gás natural, carvão ou finos de coque, como os mais conhecidos HYL, 
Midrex. Os produtos destes processos podem ser o HBI (Hot Briquetted Iron), o DRI (Direct 
Reduction Iron) e o HDRI (Hot Direct Reduction Iron). Entretanto, diversas outras tecnologias 
utilizando gás natural, carvão ou coque como redutores para obtenção de ferro metálico 
encontram-se em pesquisa ou desenvolvimento. 
E M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 21 
Gases (Oxigênio, Nitrogênio e Argônio) 
No processo de fabricação dos aços com convertedores a oxigênio, é realizado o sopro de 
oxigênio na superfície do banho metálico em altíssimas pressões (10-15 kgf/cm2) e com 
velocidades supersônicas. Isto possibilita a penetração do oxigênio na camada de escória e no 
cacho metálico e evita o entupimento dos bicos da lança. 
Normalmente o consumo de oxigênio para o refino corresponde a 55% do consumo total 
deste gás por uma usina siderúrgica integrada. As reações exotérmicas do oxigênio com os 
E elementos químicos que compõe a carga do convertedor a oxigênio, principalmente o silício e o 
carbono do ferro-gusa líquido, e a pós-combustão de uma parte (10 a 15%) do monóxido de 
carbono gerado no convertedor, é suficiente para fundir a sucata adicionada, além de proporcionar 
o aquecimento do aço durante a etapa de refino. Parte do oxigênio também oxida os elementos 
que farão parte da escória. Uma outra parte do oxigênio ficará dissolvida ou absorvida pelo aço 
cuido e pela escória. O grau de oxidação do aço líquido e da escória são itens de controle muito 
importantes em uma aciaria a oxigênio e serão detalhados mais adiante neste texto. 
Nos processos de refino primário com convertedores a oxigênio, utiliza-se oxigênio de 
elevada pureza, a fim de manter os teores de nitrogênio do aço dentro dos limites exigidos para a 
adequada qualidade do produto, maximizar a produtividade do forno e a capacidade de fundir a 
sucata. O valor mínimo de pureza aconselhável é 99,7 a 99,8%, com o restante constituído de 
argônio e cerca de 50 ppm de nitrogênio. 
Por exemplo, a diminuição da pureza de 99,5% para 98,5% acarreta um aumento no teor 
de nitrogênio do metal de 30 ppm para 70 ppm, acima do limite permitido para uma série de 
aplicações. O consumo de oxigênio varia com a prática operacional (tipo de lança, distância lança-
banho, qualidade do ferro-gusa e proporção de sucata na carga). 
Normalmente o oxigênio é produzido na própria usina siderúrgica nas estações de 
fracionamento de ar que são responsáveis pela captação do ar atmosférico e o seu 
"'"acionamento (subdivisão) em oxigênio, nitrogênio e argônio. 
O argônio e o nitrogênio podem ser empregados para homogeneizar a composição 
química e a temperatura do aço nos fornos de refino primário e nas panelas de armazenamento e 
transporte do aço líquido na etapa de metalurgia de panela. O nitrogênio também pode ser 
utilizado como gás de purga (limpeza) de tubulações ou reservatórios (silos) e para a realização 
ca etapa de recobrimento das paredes do convertedor com escória (slag splashing). É digno de 
nota que embora tenham aplicações semelhantes, o argônio apresenta um custo muito mais 
E evado do que o nitrogênio, razão pela qual só é empregado nos casos onde não é tolerável a 
absorção do nitrogênio pelo aço em função da deterioração de suas propriedades mecânicas. 
O consumo de gás oxigênio depende do balanço de materiais e da composição química 
ca carga. Quanto maior o teor de sucata de aço, menor o consumo de oxigênio. A presença de 
compostos que ao se dissociarem no convertedor liberam oxigênio também reduz a necessidade 
cs injeção deste gás pela lança (matérias-primas consideradas oxidantes como carepa de 
laminação, minério de ferro, calcário, etc). A presença de elementos facilmente oxidáveis no 
ferro-gusa líquido provoca um aumento do consumo de oxigênio. A necessidade de realizar 
etapas de ressopro para correção de composição química ou temperatura do aço líquido também 
aumenta o consumo de oxigênio. 
A vazão máxima de oxigênio que pode ser utilizada pela unidade de aciaria de uma usina 
s derúrgica pode ser um dos critérios considerados no planejamento da capacidade de produção 
cesta unidade. Normalmente utiliza-se um volume de oxigênio da ordem de 45 a 55 Nm3/t de aço 
líquido produzido, operando-se com vazões da ordem de 15.000 a 66.000 Nm3/h. 
22 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
O consumo de oxigênio varia de acordo com o tipo de equipamento e a prática operac ora 
adotada na aciaria a oxigênio. Fatores como tipo de lança, distância banho-lança (padrão de 
sopro), adições de minérios e carepa, composição química do ferro-gusa e da sucata, proporção 
de sucata na carga, etc. 
Fundentes e/ou Refrigerantes 
A utilização de fundentes na aciaria é necessária principalmente para a remoção de 
impurezas durante o refino dos aços, para o controle da basicidade da escória gerada durante o 
refino. Os fundentes também podem atuar no sentido de reduzir o ponto de fusão e a viscosidade 
da escória, o que dificulta, ou impede a formação da camada composta de silicato em torno dos 
grãos de cal que impediria a sua dissolução. Além das ações discutidas, os fundentes devem 
ainda satisfazer outras condições como: 
- Não deteriorar as propriedades dessulfurante e desfosforante da cal. 
- Não produzir vapores importantes no domínio de temperatura do convertedor. 
- Não apresentar toxidade para o pessoal da aciaria. 
- Não provocar corrosão importante no revestimento refratário do forno. 
- Não contaminar o aço com elementos nocivos. 
Os principais fundentes utilizados em uma aciaria a oxigênio são listados a seguir: 
- Cal calcítica 
- Cal dolomita 
- Calcário (dolomita crua) 
- Fluorita 
- Dunito 
- Carbeto de silício 
- Escória de corridas anteriores 
- Minério de ferro 
- Sínter 
- Minério de Manganês 
O consumo de fundentes em uma aciaria depende
da composição química e temperatura 
da carga metálica utilizada, da composição desejada para o aço líquido, da prática adotada para 
conservação do refratário dos fornos, panelas de armazenamento e transporte do aço líquic: e 
dos distribuidores, tubos e válvulas utilizados para controlar o fluxo de aço líquido. A título de 
ilustração, um valor típico do consumo de cal calcítica e dolomítica (somadas) no caso de um 
convertedor LD situa-se na faixa de 50 a 70 kg/t de aço líquido produzido. Se for utilizada fluorita. 
o seu consumo gira em torno de 2 a 5 kg/t de aço produzido. A adição de fluorita varia em função 
de condições operacionais de cada usina, como qualidade da sucata, volume de escória, entre 
outros, podendo ser de 0 a 10% do peso de CaO adicionado. Ultimamente, a fluorita tem sido 
substituída pela nefelina, produto com grandes reservas nacionais e de custo inferior. 
i 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 23 
3 - EQUIPAMENTOS 
Serão apresentados a seguir alguns dos principais equipamentos que fazem parte de uma 
aciaria a oxigênio. Será dada ênfase na descrição da função destes equipamentos, sendo os 
detalhes de sua utilização apresentados posteriormente neste texto. Outros componentes 
acessórios de uma aciaria a oxigênio serão apresentados ao longo da discussão do processo de 
elaboração do aço utilizando os equipamentos descritos nesta seção. Os equipamentos de 
captação e tratamento de resíduos gerados durante o processo de elaboração do aço na aciaria a 
oxigênio serão apresentados em um outro capítulo deste texto, pois, na opinião do autor, é 
necessário em primeiro lugar entender como estes resíduos são gerados durante o processo. 
A Figura 3.1 mostra uma representação esquemática de uma aciaria a oxigênio com 
destaque para alguns dos principais equipamentos empregados neste setor. A configuração 
interna e externa básica do convertedor a oxigênio é apresentada nas imagens da Figura 3.2. 
Algumas usinas siderúrgicas modificam a parte cilíndrica, alterando o seu diâmetro em 
determinadas posições com revestimento refratário, baseando-se no seu perfil de desgaste. 
Um aspecto importante do projeto do convertedor está relacionado com o formato da parte 
inferior do mesmo. Os primeiros convertedores e vários convertedores ainda em operação 
aoresentam um formato conhecido como perfil garrafa (Figura 3.3a) em oposição ao perfil tronco 
cônico utilizado no convertedores mais recentes (Figura 3.3b). Uma vantagem do perfil tronco 
cônico é evitar zonas mortas, ou seja, regiões onde o aço fica estagnado não sofrendo o efeito de 
agitação, mesmo com a utilização do sopro de gases pelo fundo do convertedor, prejudicando a 
homogeneidade de temperatura e de composição do banho metálico, além de afetar na interação 
do banho metálico com a escória e as conseqüentes reações químicas importantíssimas para a 
desfosforação do banho metálico. 
O convertedor apresenta o formato de um barril, sendo basculado para o carregamento e 
vazamento em torno de um eixo horizontal, acionado por um conjunto de motores, e redutores, 
que permitem a variação de velocidade e um sistema de frenagem (Figura 3.4). A velocidade 
máxima de rotação normalmente está na faixa de 1 a 2 rpm. A carcaça do forno é feita de chapas 
soldadas e normalmente se apóia no anel de sustentação de maneira a facilitar a sua troca, com o 
e xo de rotação do forno fixado no anel. Para o sistema de basculamento, podem ser utilizados 
mancais de rolamento bipartidos de forma que a troca do rolamento possa ser feita sem a 
necessidade da retirada da coroa dentada para o manuseio do conjunto, reduzindo o tempo de 
parada para manutenção. 
Diferente do convertedor Bessemer, no processo LD emprega-se atualmente um perfil 
simétrico para o convertedor. A relação altura/diâmetro, após uma acentuada tendência ao 
decréscimo com aumento da capacidade, é mantida atualmente na faixa de 1,5 a 3,5 visando 
minimizar as projeções e melhorar a estabilidade de sopro. 
Uma das características mais importantes no projeto de um convertedor é a relação entre o 
volume interno útil do convertedor e a quantidade de aço líquido que pode ser elaborado. Esta 
relação deve ser tal que esteja disponível um máximo espaço para a acomodação da escória e 
dos gases gerados no processo, realização das reações químicas e que ocorra a maior 
homogeneização de composição química e temperatura sem a projeção de metal líquido ou 
escória para fora do convertedor ou sobre a lança de oxigênio. Uma relação mais tradicional 
grava em torno de 1m3 de volume interno útil para 1 tonelada de aço líquido. Esta relação vem 
decaindo para valores em torno de 0,7 a 0,8 m3/t em função da busca por aumento de 
produtividade dos convertedores. 
24 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
Figura 3.1 - Representação esquemática dos principais equipamentos de uma aciaria a oxigênio. 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 25 
Figura 3.2 - Exemplo de uma aciaria com um convertedor a oxigênio em pleno funcionamento e 
representação esquemática do processo no interior do convertedor (crédito das imagens: a-Voest-
alpine Indústria Ltda.; b-SMS-DEMAG Ltda.). 
D 
Figura 3.3 - Representação esquemática de duas opções para o formato da parte inferior do 
convertedor a oxigênio. 
26 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 27 
Figura 3.5 - Principais componentes de um convertedor LD (crédito das imagens: a-SMS-DEMAG 
LTDA, b,c-Voest-alpine Indústria Ltda.). 
A carcaça do forno ou vaso é dimensionada de acordo com a capacidade do forno, sendo 
projetada para suportar esforços devido às tensões térmicas e mecânicas. As tensões térmicas 
são relacionadas com a dilatação do refratário e da própria carcaça, com a diiatação não uniforme 
devido ao aquecimento heterogêneo da carcaça ou do refratário e com as variações no ciclo de 
aquecimento e resfriamento do forno. As tensões mecânicas são devido às cargas estáticas e 
dinâmicas relativas ao peso próprio da carcaça, ao peso dos refratários, impactos durante o 
carregamento e limpeza do convertedor e durante o basculamento do vaso. Desta forma, um 
aspecto importante no projeto do forno é possibilitar uma certa dilatação da carcaça e um sistema 
ie resfriamento eficiente das posições críticas. Os aços selecionados para confecção da carcaça 
do convertedor devem apresentar excelente resistência à falhas por fluência (creep), ou seja, 
deformações não-elásticas em temperaturas elevadas (acima de 350°C) mesmo quando o 
material é submetido a tensões abaixo do seu limite de escoamento. 
A carcaça é confeccionada utilizando-se chapas grossas laminadas e soldadas. Esta 
carcaça é apoiada no anel de sustentação de maneira a facilitar a sua troca (Figura 3.6). Em 
algumas aciarias, este anel de sustentação é refrigerado através da circulação de água. Áletas 
são instaladas para acelerar o resfriamento de certos pontos da carcaça. Pode-se também 
empregar um sistema com vapor d'água na parte externa da carcaça do forno. 
28 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S..Rizzo 
Figura 3.6 - Exemplo de um convertedor do tipo LD, com capacidade de produção de 315 
toneladas de aço (crédito das imagens: Companhia Siderúrgica de Tubarão-CST). 
O fundo do convertedor pode ser fixo ou removível. O fundo removível facilita a troca do 
revestimento refratário, exigindo a remoção de um menor número de equipamentos auxiliares do 
convertedor (tubulação de água de refrigeração, sistema de exaustão de gases, etc), permitindo 
inclusive a sua troca no caso de um desgaste prematuro. O fundo fixo é de construção
mais 
simples e confere ao forno uma maior rigidez, reduzindo os problemas associados COM a 
deformação da carcaça devido às tensões térmicas. 
Um progresso importante rapidamente introduzido no perfil do forno LD foi a instalação do 
furo de corrida, o que permite que o vazamento do aço seja realizado sem a retirada prévia ca 
escória do forno, o que reduz apreciavelmente o tempo de corrida. O furo de corrida, mostrado na 
Figura 3.7a, também denominado de canal de vazamento, deve possuir um diâmetro que não seja 
tão pequeno que resulte em um elevado tempo de preenchimento da panela, ocasionando atrasos 
no processo e perda de temperatura do metal e ao mesmo tempo não pode ser muito grande para 
facilitar o controle da passagem de escória. O seu formato deve ser regular para que evita-
turbulências e espalhamento do jato de metal. 
Durante o basculamento do aço líquido do convertedor para a panela pode ocorrer a 
passagem de escória para a panela em 3 estágios: 
-no início do vazamento, quando o aço líquido com uma camada de escória 
sobrenadando-o flui em direção ao furo de corrida devido ao basculamento; 
- na etapa intermediária, devido ao arrastamento de escória pelo vórtice formado devido ao 
fluxo de líquido no furo de corrida; 
- no fim do vazamento, quando inicia-se o esgotamento de aço líquido. 
O furo de corrida pode ser combinado com dispositivos para reduzir a passagem de 
escória. Os dispositivos utilizados nas usinas siderúrgicas são projetados para reter a escória no 
interior do convertedor nestes diferentes estágios. Se estes dispositivos não forem empregados 
cerca de 10 a 15 kg de escória podem fluir para a panela por tonelada de aço líquido vazado, Este 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 29 
valor pode ser reduzido para aproximadamente 2 a 4 kg/t de aço utilizando os citados dispositivos 
sem a necessidade da interrupção do vazamento ainda no jato de aço líquido, para evitar a 
passagem de escória, aumentando o rendimento metálico do convertedor. 
A rolha refratária consiste de uma peça com formato tronco-cônica (Figura 3.7b) 
confeccionada com material refratária e é inserida no furo de corridas pelo operador de área após 
amostragem final de composição química e temperatura em todas as corridas, ou seja, 
imediatamente antes do início do vazamento, quando o convertedor é basculado. É utilizada para 
evitar que o primeiro jato de escória escoe pelo furo de corrida no início do vazamento do aço 
líquido para a panela. Esta rolha ou tampão resiste à pressão exercida pela escória inicial, 
evitando sua passagem para a panela. No entanto, após um determinado ângulo de 
basculamento, a pressão ferrostática promove a expulsão do tampão, iniciando-se o vazamento. 
Esta prática é geralmente utilizada em conjunto com outros processos de retenção, já que é 
limitada somente à retenção da primeira escória. 
Para reter a escória no final de vazamento podem-se empregar esferas refratárias, dardo 
de retenção, dispositivos pneumáticos, dentre outros métodos. A introdução de esferas 
refratárias sólidas (slagball) pode ser realizada de diferentes formas, como por exemplo, através 
de empilhadeiras adaptadas com calhas. Este método apresenta uma boa retenção de escória, 
porém a sua limitação está associada ao seu índice de acerto, uma vez que para que a obstrução 
seja feita com perfeição, a esfera refratária deverá estar posicionada próximo ao furo de 
vazamento ao final do escoamento do aço, e este fato depende do correto lançamento da esfera 
próximo ao furo de vazamento e do arraste da mesma pelo efeito vórtice. Como nem sempre 
estes fatos ocorrem, devido à imprecisão do lançamento das esferas,"da variação da viscosidade 
ca escória e da movimentação dos conversores após lançamento, o índice de acerto desta técnica 
e comprometido. 
O dardo de retenção é fabricado utilizando-se um material refratário com densidade (em 
torno de 5,0 g/cm3) maior do que a da escória e menor do que a do aço líquido, de modo a vedar 
o furo de corrida quando a escória começar a vazar no momento em que se aproximar o 
esgotamento do aço líquido do convertedor. Em algumas usinas recomenda-se que o dardo de 
retenção seja inserido no convertedor com 70% do aço já vazado com o convertedor posicionado 
em um ângulo de 90°. A forma do dardo e a sua densidade permite que a medida que diminui o 
volume de aço líquido no convertedor, o dardo ocupe o furo e reduza o fluxo de aço, resultando 
desta forma que a escória fique retida no convertedor. Para realizar a inserção do dardo é 
utilizado o equipamento mecânico dotado de uma lança, denominado de retentor de escória, o 
qual é refrigerado por nitrogênio (Figuras 3.7c e d). Desta forma, a eficiência da retenção 
independe do arraste do corpo refratário para o canal de vazamento, e um maior índice de acertos 
é obtido. Este sistema é apresentado na Figura 3.7e. 
Pode-se também reter a escória pelo sopro de um gás inerte em alta pressão, através de 
um bocal refratário instalado na extremidade de um braço. Este bocal é imediatamente introduzido 
no furo de corrida (pela parte externa do convertedor) antes que uma maior quantidade de escória 
escoe pelo mesmo (sistema slag sttoper). 
Em um grande número de usinas a utilização dos dispositivos citados acima para reduzir a 
passagem de escória para a panela depende diretamente da habilidade dos operadores 
responsáveis pelo basculamento e vazamento do convertedor, no sentindo de indicar o momento 
adequado para interromper o vazamento do aço. Estes operadores observam o fluxo de aço 
cuido e procuram distinguir o início da passagem de um grande volume de escória através da 
mudança de coloração no jato ou na mudança do fluxo do jato no momento da sua queda na 
superfície de metal líquido na panela (a escória por apresentar uma menor densidade do que o 
aço líquido espalha-se mais sobre esta superfície). A eficiência desta operação também depende 
do tempo de resposta dos equipamentos de controle e acionamento. Procurando automatizar esta 
30 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
operação foram desenvolvidos equipamentos para detectar a passagem de escória (slag 
detectors) que podem se basear em dois métodos: 
- Instalação de bobinas eletromagnéticas no furo de corrida - o campo eletromagnético 
induzido pela passagem de uma corrente elétrica na bobina é alterado quando ao invés de 
aço líquido fluindo pelo furo de corrida ocorrer a passagem de escória junto com o aço, 
permitindo distinguir a passagem de escória. 
- Utilização de câmeras especiais (sensíveis à radiação infravermelha) que detectam a 
diferença de emissividade entre o metal e escória, resultado da diferença de temperatura 
entre ambos. Os sinais captados são transmitidos para computadores e/ou monitores que 
onde são processados gerando imagens com colorações distintas para o metal e escória 
(técnica de termografia - Figura 3.7e-f). 
Com o emprego destas técnicas é possível se detectar o momento em que se inicia a 
passagem de escória permitindo que o operador ou um sistema automatizado decida acionar 
dispositivos de fechamento do furo de corrida ou a interrupção do vazamento. 
O revestimento refratário do convertedor a oxigênio apresentou uma espantosa evolução 
no decorrer da história deste equipamento. Por se tratar de uma variável importante para o cuto 
operacional de uma aciaria a oxigênio, é fundamental que não sofra problemas de desgaste 
prematuro e quebras que evite disponibilizar o convertedor para a produção. A temperatura de 
elaboração dos aços, que tem aumentado por causa do desenvolvimento da metalurgia a 
secundária e da introdução do processo de lingotamento contínuo, é um item de preocupação por 
aumentar a tendência do desgaste do revestimento refratário. 
Incluindo-se o revestimento
permanente, a massa de refratário de um convertedor recém-
revestido é da ordem de duas a três vezes a sua capacidade mássica (capacidade de produção). 
O consumo de refratário depende do tipo de revestimento, da geometria do convertedor, da 
capacidade de produção do convertedor, do tipo de escória, da composição química doferro-gusa 
e do aço em elaboração, dos fundentes utilizados, da temperatura de trabalho, da duração do 
sopro, da política de proteção ao revestimento e do mix de produção. Este número, no começo da 
produção de aços em convertedores a oxigênio, chegou a ser de aproximadamente 25 kg/t de aço 
e hoje varia de 0,5 a 5 kg/t de aço. 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 31 
Figura 3.7 - Detalhe do revestimento refratário de um furo de corrida de um convertedor a oxigênio 
(a). Tampão ou rolha refratária para retenção da escória inicial (b). Dardo de retenção de escória 
no final do vazamento do aço líquido do convertedor para a panela (c). Representação 
esquemática do sistema de colocação do tampão flutuante ou dardo de retenção (d). Sistema de 
identifícação de passagem de escória por termografia (e-f) e de fechamento do furo de corrida 
externamente (g-h). 
32 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
No interior do convertedor a solicitação do revestimento refratário varia em função da 
posição, visto que existem áreas submetidas ao ataque mecânico do banho, como o fundo e a 
região de carregamento de sucata, outras áreas submetidas ao ataque químico-mecânico, como 
por exemplo, a linha de escória. Para assegurar um desgaste balanceado, usam-se combinações 
de tijolos, em conformidade com a zona de maior ou menor desgaste. Em zonas de alta 
solicitação podem ser utilizados tijolos especiais de diversos tipos, sendo muito utilizados tijolos 
mais caros nos pontos críticos, otimizando o custo de refratário por tonelada de aço. 
Desta forma, a duração do revestimento tem evoluído pela utilização de diferentes tipos de 
refratários de em diversas partes do convertedor, bem como pelo desenvolvimento da metalurgia 
do aço durante o sopro para evitar ataques químicos da escória no revestimento. A prática de 
proteção do refratário com a própria escória gerada no sopro (slag coating e slag splashing) é 
outra evolução que tem contribuído para que a vida do revestimento aumentasse para níveis 
satisfatórios. Estas técnicas serão apresentadas mais adiante neste texto. 
No projeto do revestimento refratário de um convertedor a oxigênio, realiza-se em primeiro 
lugar a divisão do revestimento em diversas zonas de acordo com o perfil de desgaste 
apresentado nas inspeções, medições e reparos realizados durante a campanha do convertedor e 
após o encerramento da campanha do mesmo. A intensidade e o tipo de desgaste fornecem 
dados que permitem estabelecer o tipo de solicitação presente em cada região e a velocidade de 
desgaste, permitindo estabelecer a priorí um padrão de desgaste e a correspondente seleção dos 
materiais adequados para resistir a tais desgastes, evitando que ocorram paradas freqüentes para 
reparos ou mesmo parada prematuras de campanha do convertedor devido ao desgaste 
acentuado de uma determinada região ou, situação mais grave, acidentes na área da aciaria 
devido ao surgimento de fendas na carcaça metálica do convertedor. 
A divisão do convertedor em zonas do ponto de vista de revestimento refratário 
recomendada pela Associação Técnica de Refratários do Japão1 ou similares realizadas pelas 
empresas brasileiras considera basicamente 4 regiões que podem ser subdivididas em sub-
regiões em função dos mecanismos de desgaste reinantes, conforme apresentado na Figura 3.8 e 
na Tabela 3.1. O conhecimento destes mecanismos de desgaste é de fundamental importância na 
seleção dos materiais refratários mais adequados para cada região, justificando a diversidade de 
regiões apresentadas na Figura 3.9. 
1
 THE TECHNICAL ASSOCIATION OF REFRACTORIES, Refractories Handbook, Tokyo, 1998. 
M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 33 
Figura 3.8 - Representação das diversas regiões de revestimento refratário do convertedor a 
oxigênio em urna projeção do revestimento da camada de trabalho, com um detalhe de uma 
ceramografia mostrando a complexidade da constituição da microestrutura de um material 
cerâmico refratário. 
34 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
Além dos mecanismos de desgaste relacionados na Tabela 3.1, um outro fator de 
influência são os choques térmicos provocados por paradas não previstas do convertedor. 
Além da divisão do convertedor em diversas regiões, o revestimento refratário ainda pode 
ser dividido em revestimento permanente ou de segurança, ou seja, o revestimento que não é 
removido após o encerramento da campanha e revestimento de trabalho, ou seja, o 
revestimento que se desgasta e que pode ser parcialmente reparado durante a campanha de um 
convertedor, sendo necessária a troca total do mesmo após o encerramento da campanha. Na 
Figura 3.8 também é apresentada esta divisão. Uma ordem de grandeza típica da espessura do 
revestimento refratário é de cerca de 115 a 250 mm para o revestimento permanente e de cerca 
de 800 a 1250 mm para o revestimento de desgaste. 
As faixas citadas dependem do tipo de refratário empregado, da região do convertedor em 
consideração, da capacidade de produção do convertedor, da geometria do convertedor, do tipo 
de escória objetivada, da composição química do ferro-gusa e do aço em elaboração, dos 
fundentes utilizados, da temperatura de trabalho, da duração do sopro, da política de proteçãc ao 
revestimento e do mix de produção, para citar algumas das variáveis que afetam o projeto do 
refratário de um convertedor a oxigênio. 
É necessária a divisão do refratário do convertedor em revestimento permanente e 
revestimento de trabalho para permitir a seleção dos materiais mais adequados ao longo da 
parede de material refratário, procurando atender simultaneamente às exigências de segurança e 
performance. As camadas de revestimento permanente e de desgaste são constituídas por duas 
fileiras distintas de tijolos, reduzindo assim a possibilidade de juntas coincidentes, aumentando a 
estanqueidade do revestimento. A transferência de calor do interior do convertedor para a 
carcaça formada por chapas de aço deve ser a menor possível, exigindo uma menor 
condutividade térmica para os tijolos da camada de segurança. Esta condutividade deve ser maior 
na camada de desgaste para não provocar trincas no refratário devido às deformações muito 
heterogêneas devido a um aquecimento não uniforme ao longo da espessura da parede. A 
camada de desgaste entra em contato com o metal líquido, com a escória, com os gases e 
materiais particulados (pó), devendo apresentar características adequadas para resistir a ataques 
químicos e esforços do tipo abrasão, erosão e choques mecânicos, que não são exigidos da 
camada de segurança. 
Um outro aperfeiçoamento introduzido no projeto de revestimentos refratários de 
convertedores foi o corte e a pré-montagem de certas regiões que exigem um reparo mais 
freqüente como, por exemplo, furos de corrida e região das ventaneiras que, desta forma, podem 
ser trocados rapidamente em uma parada do equipamento para manutenção ou reparo. Um furo 
de corrida normalmente é trocado após ser utilizado em uma faixa de 60 a 200 
corridas, dependendo da usina. 
O material refratário utilizado nos convertedores LD pode ser fornecido na forma de 
material formado como tijolos, ventaneiras ou na forma de material não formado como massas 
refratárias e argamassas. As massas refratárias não formadas (ou não moldadas) apresentam 
um elevado teor de MgO (de 91 a 96%) são empregadas tanto na montagem
de novos 
revestimentos (correção de empenos da carcaça, junções de revestimento de trabalho) quanto na 
manutenção através de reparos a quente. As argamassas refratárias possuem um menor teor1 
de MgO (cerca de 80%) e são empregadas na montagem das junções de revestimento de 
segurança. 
Os tijolos moldados utilizados no convertedor a oxigênio podem ser fabricados a partir de 
diferentes materiais refratários, dependendo das condições de custo e disponibilidade da região 
onde se localiza a indústria siderúrgica. Dolomita, magnésia fundida, o sínter de magnésia de alta 
1
 O MgO possui uma condutividade térmica relativamente elevada em temperaturas mais baixas. 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 35 
pureza e outros materiais magnesianos são as principais matérias-primas utilizadas na fabricação 
de tijolos refratários. Todos são básicos e contêm uma série de aditivos para aumentar a sua 
resistência ao desgaste. Tijolos de MgO-Cr2O3 são empregados nos revestimentos dos 
convertedores voltados a produção de aços inoxidáveis. 
Os tijolos refratários empregados na camada de segurança são a base de MgO (acima 
de 96,5%) e são pré-queimados de forma que todas as ligações químicas já estão desenvolvidas 
e estáveis quanto à variação de volume, reduzindo assim tensões termomecânicas sobre as 
camadas adjacentes de revestimento de trabalho e carcaça de aço, reduzindo a possibilidade de 
trinca no equipamento. Estes tijolos normalmente apresentam propriedades mecânicas inferiores 
quando comparadas com a camada de desgaste, devido a não utilização de aditivos para não 
ocorrer um indesejável aumento da sua condutividade térmica. 
Em relação aos tijolos refratários empregados nas camadas de desgaste, pode-se a 
princípio considerar que, se a capacidade instalada é maior que a produção prevista, (as perdas de 
produção com as paradas necessárias para aplicar um novo revestimento ou realizar reparos não 
têm influência na produção almejada) pode-se optar pelo revestimento com dolomita (MgO > 30% 
e CaO > 55%) devido ao seu menor custo. Caso contrário, emprega-se o revestimento de MgO 
combinado ou não com outros aditivos, objetivando um aumento de vida útil do refratário. Dentre 
os principais aditivos destacam-se o carbono, ligantes e os aditivos antioxidantes. A magnésia 
pode ser eletrofundida ou sinterizada. 
No caso da fabricação do tijolo pelo processo de sinterização, o oxido de magnésio ou 
magnésia (MgO), é sinterizado em temperaturas na faixa de 1.700 a 2.100°C, com patamares de 
5 a 12 horas, adquirindo as seguintes propriedades: aspecto de rocha ou material cerâmico 
denso, alta resistência mecânica, elevado ponto de fusão, elevada massa específica aparente, 
baixa porosidade aparente e compatibilidade com o FeO. Porém, este sínter de magnésia 
apresenta deficiências como uma elevada expansão térmica, um elevado calor específico e uma 
relativamente alta molhabilidade pelo aço líquido e/ou escória. 
A combinação do MgO com o carbono é adequada para aumentar a resistência à 
corrosão e à infiltração pela escória, resultante da menor molhabilidade do carbono pelos óxidos e 
pela formação de uma camada de oxido de magnésio na face quente do tijolo. Genericamente 
pode-se considerar que os refratários de MgO-C são frutos de certa incompatibilidade química 
entre o oxido de magnésio e o carbono, que pode ser evidenciada pela inexistência de formação 
de fase líquida (eutéticos) e por ambos os constituintes não serem termoquimicamente estáveis 
em elevadas temperaturas. Isto favorece a formação da magnésia em camadas densas na própria 
estrutura retratária (face quente) originárias de reações de redução: 
a) Redução da magnésia pelo carbono 
MgO(s) + C(s) -» Mg(g) + CO(g) 
b) Reoxidação do magnésio metálico: formação da camada densa 
Mg(g) + 1/2O2(g) -> MgO(s) 
c) Recombinação do magnésio e do monóxido de carbono em fase gasosa 
Mg(g) + CO(g) -> MgO(s) + C(s) 
O carbono também é um material de elevada condutividade térmica, o que permite diminuir 
as tensões mecânicas geradas pelos gradientes de temperatura entre as faces fria e quente dos 
refratários. Sua presença também reduz o módulo de elasticidade do sistema, tornando-o menos 
rígido. 
O carbono é adicionado ao tijolo sob a forma de piche, resina, negro de fumo, ou grafita. A 
grafita é utilizada quando é necessário um maior teor de carbono para provocar uma menor 
36 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
resistência à compressão a frio do tijolo e um aumento da sua condutividade térmica. Uma menor 
rigidez do tijolo aumenta sua capacidade de absorver tensões, o que é importante para as etapas 
de produção, transporte e manuseio dos produtos. O aumento da condutividade térmica reduz as 
tensões térmicas geradas pelo gradiente térmico ao longo do tijolo, aumentando a resistência aos 
choques térmicos e reduzindo a expansão térmica. Um elevado teor de grafita elevaria em 
demasiado a condutividade térmica e a presença de impurezas contidas nas cinzas. 
O carbono também é proveniente dos aditivos denominados de ligantes como o piche 
e/ou resinas fenólicas. Como o piche contém misturas complexas de hidrocarbonetos, alguns dos 
quais se suspeita serem cancerígenos, procurou-se desenvolver resinas que não contenham 
compostos nocivos à saúde. O ligante também melhora as propriedades mecânicas a frio do tijolo 
necessárias para as etapas de produção, transporte e manuseio dos mesmos e atua como 
lubrificante na etapa de prensagem. 
Aditivos antioxidantes, como alumínio, magnésio, silício e carbeto de boro são usados 
para evitar a oxidação do carbono do tijolo e reduzir a porosidade dos tijolos, ajudando a evitar a 
penetração da escória. Também promovem um aumento das propriedades mecânicas (resistência 
à flexão) em temperaturas elevadas. Porém, promovem um aumento de custo, um aumento da 
rigidez dos tijolos e uma alteração indesejável da composição química da escória. 
O tamanho dos cristais de magnésia tem influência significativa sobre a quantidade de 
desgaste do refratário. Os contornos dos grãos (cristais) são regiões de instabilidade e de maior 
concentração de impurezas, favorecendo o ataque pela escória. 
A formação de compostos de baixo ponto de fusão nas escórias ou nas paredes do 
revestimento refratário acentua o desgaste do refratário. Na Tabela 3.2 são apresentados alguns 
dos possíveis compostos que podem ser formados a partir dos constituintes presentes na carga 
do convertedor. 
Tabela 3.2 - Exemplos de fases de baixo ponto de fusão em cerâmicas refratárias. 
Fase 
Akermita 
Cuspidina 
Dicálcio ferrita 
Diopsídio 
Enstatita 
Magnesiowustita 
Merwinita 
Monticelita 
Composição 
2CaO.MgO.2SiO2 
3CaO.2SiO2.CaF2 
2CaO.Fe2O3 
CaO.MgO.2SiO2 
MgO.SiO2 
FeO.MgO 
3CaO.MgO.2SiO2 
CaO.MgO.SiO2 
Temperatura de Fusão 
1454 
1400 
1435 
1391 
(1560) 
variável 
(1575) 
1499 
O desgaste do refratário do convertedor a oxigênio ocorre devido a fatores de origem 
térmica, química e mecânicos. Em geral estes fenômenos estão inter-relacionados, o que 
dificulta em alguns casos a análise mais precisa do fenômeno responsável pelo desgaste. Em 
relação aos fatores de ordem térmica, um aspecto que exerce forte influência na campanha do 
refratário do convertedor é a obediência dos limites estabelecidos como temperatura máxima 
prevista quando da seleção do refratário. Se na operação do convertedor houver uma 
preocupação de se evitar variações bruscas de temperatura, esta atitude contribuirá para reduz o 
desgaste do refratário. Dentre os fenômenos de natureza química, podem ser citados a oxidação, 
a formação de compostos de baixo ponto de fusão e a corrosão. Os esforços mecânicos que 
provocam o desgaste refratário são relacionados principalmente com a erosão, abrasão,
remoção mecânica, impactos e tensões devido à dilatação dos materiais. 
E M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 37 
As variações bruscas de temperatura provocam variações dimensionais heterogêneas nos 
tijolos e massas refratárias que, por terem seu deslocamento restringindo pela presença de tijolos 
vizinhos, produzem uma tensão local que pode superar o limite de ruptura, provocando a 
formação e posterior propagação de trincas na estrutura do refratário, provocando a perda de 
fragmentos das faces do refratário. Este mecanismo de desgaste é conhecido como termoclasse. 
A corrosão compreende diversos mecanismos de desgaste do refratário MgO-C iniciando-
se com a oxidação do carbono pelo oxigênio presente na atmosfera do forno ou nos componentes 
da escória, seguida da infiltração da escória na matriz do tijolo, formação de compostos de baixo 
ponto de fusão (Tabela 3.2) na matriz de magnésia resultando na fusão da mesma e a remoção 
dos grãos de magnésia por falta de ancoragem dos mesmos. À medida que uma determinada 
esoessura de camada é perdida o processo é reiniciado. A linha de escória está mais sujeita ao 
desgaste por corrosão principalmente devido ao fato da maior tendência à oxidação do carbono 
devido ao oxigênio presente no FeO e no MnO da escória e devido a um possível jato irregular 
emanando do bico da lança de oxigênio. 
O desgaste por erosão ocorre quando fluidos sólidos, líquidos ou gasosos se movimentam 
em relação à superfície do material refratário, como é típico durante as operações de vazamento 
de aço ou de escória ou basculamento do forno. Outro exemplo deste fenômeno é o desgaste que 
ocorre quando partículas sólidas ou de gases em alta velocidade atritam com o refratário na boca 
do forno devido ao fluxo de material particulado arrastados pelos gases. 
O desgaste por abrasão ocorre quando partículas de sólidos se movimentam sobre a 
superfície do refratário, como ocorre nas paredes do forno na etapa de carregamento de sucata. 
Para resistir a tal tipo de desgaste o refratário precisa ser coeso e apresentar uma alta resistência 
a ruptura a quente. 
O desgaste do refratário provocado por estragos físicos causados pelo impacto no 
momento de carregamento de sucata pode ser minimizado se forem tomadas providências como, 
por exemplo: a introdução em primeiro lugar no convertedor de sucata leve para amortecer a 
queda da sucata pesada, secar a escória da região de impacto, fazer a forragem do convertedor 
Bom fundente (antecipando o seu carregamento) e utilizar tijolos impregnados que apresentam 
uma maior resistência ao impacto. 
O desgaste do refratário por remoção mecânica ocorre principalmente quando é 
executada a retirada de cascão que se acumula na boca do convertedor. O desgaste ocorre 
quando o cascão está aderido ao refratário, principalmente quando as operações de limpeza são 
realizadas em baixas temperaturas, sem o corte prévio do cascão e sem uma reposição local do 
refratário desgastado. 
Do ponto de vista de consumo de refratário, uma escória de boa qualidade é aquela que 
reúne as seguintes características: Fe total < 20%, basicidade = 3,0 a 5,5, MgO > 6,0 %. Estes 
parâmetros são recomendados para que a temperatura de fusão desta escória seja deslocada 
para valores acima de 1.700°C, contribuindo para que a película impregnada da parede do 
refratário não funda durante a etapa de sopro. Também sua molhabilidade é uma variável 
importante, pois, determina a capacidade da escória em infiltrar nos microporos do tijolo refratário. 
A molhabilidade de uma escória é determinada pela sua fluidez, relacionada com a temperatura 
da escória, teores de Fe-total, a basicidade e o teor de MgO. 
O percentual citado para o MgO presente na escória é apenas uma referência. Para 
calcular a quantidade de MgO (MgO de saturação ou MgO(sat) que deve estar presente na escória 
para evitar a migração do MgO da escória para o refratário geralmente utiliza-se a seguinte 
equação: 
38 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S.Rizzo 
MgOsat = 8,5 - 0,06(Tesc - 1650) + 0,28 . FeO - 2 CaO (SiO2 - P2O5) 
Os teores de FeO, CaO, Si02j P2O5 e MgOsat são dados em %. A temperatura da escória é 
dada em °C. Alguns autores recomendam que a escória esteja supersaturada de MgO em cerca 
de 10%, ou seja: 
MgOreal = 1,1 . MgOsat 
Quanto maior o teor de FeO e MnO na escória maior a tendência de formação de urna 
escória fluida, aumentando a tendência do desgaste de refratário devido à maior penetração. Isto 
se deve ao fato destes compostos reduzirem o ponto de fusão da escória conforme pode ser 
observado na Figura 3.9 que apresenta um diagrama pseudo-ternário CaO-SiO2 - FeO com 
destaque para as isotermas líquidus. 
Figura 3.9 - Diagrama pseudo-ternário CaO'-SiO2'-FeO' com destaque para as isotermas liquidus. 
No reparo do revestimento refratário podem ser empregadas técnicas de reparo a 
quente e reparo a frio. Uma técnica de reparo a quente é denominada de projeção (gunning). 
Nesta técnica o material é injetado no forno através de meios de transporte pneumátícos. 
permitindo a aplicação com o forno quente, visando à formação de camadas finas que sejam 
E-M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 39 
sinterizadas durante a operação. Porém, esta técnica tem a desvantagem de baixa densidade e 
heterogeneidade causada pela segregação durante o jateamento. Além do mais, é mais difícil o 
controle da porosidade e da granulometria do revestimento para permitir o escape de vapor 
água e a acomodação da expansão térmica. Os ligantes utilizados na massa retratária podem 
ser silicatos, fosfatos ou a base de cromo. 
Uma segunda técnica de reparo a quente é denominada de slag coating, consistindo na 
retenção dentro do convertedor de parte da escória gerada no próprio processo de elaboração do 
aço e na realização de balanços do convertedor com o intuito de obter uma cobertura de parte do 
revestimento refratário com uma camada de maior ponto de fusão. Recomenda-se que este 
procedimento não seja realizado se houver sobra de aço no convertedor ou se a escória estiver 
muito agressiva. 
No caso da utilização do slag coating, a composição química da escória pode ser 
modificada através da adição de alguns materiais para elevar a sua temperatura de fusão 
temperatura liquidus), torná-la saturada de MgO e reduzir a temperatura da escória, facilitando a 
sua solidificação sobre as paredes de refratário. Também podem ser adicionados materiais 
visando à desoxidação da escória ou o espumamento da escória de modo a aumentar o seu 
volume para que atinja uma maior altura e cubra uma maior parte do revestimento refratário. 
Os materiais adicionados visando à correção da escória normalmente são o calcário 
dolomítico (dolomita crua), cal calcítica, cal dolomítica e CaC2. A adição de calcário dolomítico 
apresenta a vantagem de gerar uma homogeneização mais rápida devido à reação de calcinação 
que se processa dentro do convertedor, liberar gases que promovem a agitação da escória, além 
de apresentar um menor custo. Se restar escória no interior do convertedor após os balanços para 
realização do slag coating, a mesma deve ser vazada para o pote de escória ou seca com a 
adição de cal. Isto reduz o risco de reações durante o carregamento do convertedor. No caso de 
convertedores com sopro pelo fundo, a prática de slag coating não deve obstruir em demasia a 
saída das ventaneiras instaladas na soleira do convertedor. 
Como complemento ao processo de slag coating podem ser adicionados sucata de tijolos 
refratários para reforçar a proteção do revestimento. Este método é denominado em algumas 
empresas de pé de moleque. Deve-se ter o cuidado de evitar a penetração de escória ou de 
tijolos no furo de corrida evitando-se a obstrução do mesmo.
Outra técnica de reparo a quente consiste na projeção de escória no revestimento. Esta 
técnica é mais conhecida como slag splashing1. Esta técnica consiste na projeção sobre as 
paredes de refratário da escória gerada no próprio processo de elaboração do aço no convertedor. 
Esta projeção é efetuada geralmente com nitrogênio injetado em alta pressão pela lança de 
oxigênio por um período de 2 a 4 minutos. O convertedor pode ser basculado para remover o 
excesso de escória, evitando um indesejado aumento de altura da soleira, pois diminuiria o 
volume útil do vaso e poderia bloquear as ventaneiras. 
Pode ser necessária a adequação da composição química da escória através da adição de 
alguns materiais para se obter uma escória com alta viscosidade, elevada temperatura de fusão 
(temperatura liquidus) e saturada de MgO (normalmente acima de 8%). Controla-se 
principalmente os teores de FeO e MgO, de forma a propiciar a mistura de fases de baixo e alto 
ponto de fusão. Fases com baixo ponto de fusão (ricas em FeO) asseguram boa adesão entre a 
escória e o refratário, ao mesmo tempo que fases de elevado ponto de fusão (ricas em MgO) 
propiciam alta resistência a erosão e refratariedade. O FeO reage com o carbono do refratário 
formando uma escória espumante que penetra nos poros do refratário e reagindo a seguir com o 
MgO do refratário aumentando a adesão. Teores de Al2O3, SiO2 e CaO também devem ser 
monitorados. 
1 Esta prática foi iniciada no ano de 1992 na empresa LTV em Indiana, EUA (MILLS, et ai, 2005). 
40 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
Dolomita pode ser adicionada no início do sopro de nitrogênio com a lança para corrigir o 
teor de MgO. Como o FeO reduz a viscosidade e a temperatura de fusão da escória, pode ser 
necessária a adição de carbono, na forma de MgO/50%C ou MgO/30%C, para reduzir o teor de 
FeO para níveis adequados (em torno de 13% para elaboração de aços de baixo teor de carbono), 
Esta técnica apresenta uma vantagem sobre a técnica de slag coating de permitir a cobertura de 
todas as regiões do revestimento, permitindo ainda favorecer uma determinada região através do 
controle da posição da lança e da vazão de gás. Na Figura 3.10 mostra-se uma representação 
esquemática do processo de reparo do revestimento refratário do convertedor através da técnica, 
de slag splashing. 
Figura 3.10 - Representação esquemática do processo de reparo do revestimento refratário do 
convertedor através da técnica de slag splashing. 
Algum 
coating em 
vazamento da 
escória. 
as empresas consideram que a prática ideal é a realização do slag splashing ou slag 
todas as corridas. A avaliação da qualidade da escória é realizada durante o 
corrida do convertedor, principalmente em relação ao grau de oxidação desta 
Também é possível a realização do reparo do revestimento refratário do convertedor 
através da utilização de massas resinadas ou piche, adicionados através da canaleta de 
carregamento de sucata. Neste caso é necessário esperar um determinado intervalo de tempo 
para haver a cura (sinterização) do material adicionado. Porém, o revestimento é mais resistente 
depois de curado e menos agressivo do que a projeção devido a não utilização de água. 
O termo campanha do revestimento refratário é utilizado para indicar o número de 
corridas elaboradas no convertedor que provoca uma deterioração do revestimento de tal monta 
que exige a parada do equipamento para a troca total do revestimento refratário de desgaste, 
Apenas como ilustração pode-se citar que as campanhas dos revestimentos refratários no Brasil 
podem alcançar valores na faixa de 4000 a 7000 corridas ou superior se for priorizada a 
manutenção do revestimento em detrimento de variáveis como, por exemplo, a redução da 
temperatura de vazamento do aço ou a adequação da composição da escória. 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 41 
As atitudes citadas acima, juntamente com a alteração da constituição do tipo de 
revestimento refratário, a introdução de um maior teor de carbono, o controle da porosidade do 
refratário, a redução do número de basculamentos em função da utilização de sublança para 
medição de temperatura e coleta de amostras e as alterações de procedimentos operacionais 
desde a etapa de carregamento da carga metálica sólida, passando pela etapa de sopro e o rígido 
controle da composição da escória, permitiram um extraordinário aumento da vida útil do 
revestimento refratário de trabalho do convertedor a oxigênio. Existem casos de campanhas 
superiores a 20.000 corridas nos EUA. 
O monitoramento do desgaste do revestimento refratário do convertedor a oxigênio pode 
ser realizado através do emprego de duas metodologias distintas e complementares: a inspeção 
visual e a inspeção a laser. Os dados obtidos são utilizados para estimar a vida útil do 
revestimento refratário e as contramedidas necessárias para corrigir desgastes acentuados em 
determinadas regiões. 
A inspeção visual pode ser realizada após a cada corrida elaborada no forno. A inspeção 
visual pode ser complementada com o monitoramento da temperatura da carcaça do convertedor 
através de pirômetros óticos, termografia ou termopares instalados em pontos específicos. Este 
monitoramento permite a identificação de pontos de elevada temperatura na chaparia metálica 
que são indicativos de um acentuado desgaste da camada de refratário. 
A inspeção com laser é realizada utilizando-se equipamentos que permitem fazer a 
varredura da superfície do revestimento refratário através de um feixe de raio laser, permitindo 
medir a espessura de revestimento refratário remanescente através da comparação dos dados da 
nedição atual com a medição realizada antes do início da campanha do revestimento. 
Os dados adquiridos pelo raio laser são processados em um computador permitindo 
ea zar um mapeamento mais preciso do desgaste do refratário. A medição a laser (também 
conhecida como ferrotron®) pode ser realizada semanalmente ou com uma maior freqüência de 
acordo com as necessidades operacionais. Geralmente este procedimento demora de 30 a 60 
minutos para ser executado. 
Na Figura 3.11 mostra-se uma representação esquemática da realização da medição a 
laser. O programa computacional permite apresentar os resultados na forma de gráficos 
bidimensionais mostrando a distribuição do desgaste do refratário em uma determinada medição 
Figura 3.12) ou na forma de isolinhas comparativa de desgaste realizado em várias medições, 
permitindo acompanhar a evolução do desgaste do revestimento ao longo da campanha do 
convertedor. 
Uma inspeção adicional do revestimento refratário consiste na medição da altura de sola 
ou soleira através da utilização do equipamento denominado de sublança que será apresentado 
posteriormente neste texto. Esta medição permite que sejam evitados acidentes em caso de 
elevação em demasiado da altura de sola que pode resultar na penetração da lança de oxigênio 
no banho líquido, ocasionada a fusão da mesma. A espessura de sola também afeta na injeção de 
gás inerte pelas ventaneiras no fundo do convertedor. 
42 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 43 
Em todos os convertedores do tipo LD emprega-se uma lança para injeção de oxigênio. 
Esta lança é retrátil e é geralmente constituída por 3 tubos de aço concêntricos, sendo o interior 
para oxigênio e os 2 externos para circulação da água de refrigeração (Figura 3.13). Esta água 
entra na temperatura ambiente e sai na faixa de 40 a 45°C, com vazões acima de 150 m3/min. Na 
extremidade inferior é soldado o bico da lança e na extremidade superior as mangueiras de 
oxigênio e água. 
Figura 3.13 - Desenhos esquemáticos
e fotos do bico de uma lança de injeção de oxigênio. Na 
figura e tem-se uma lança com sistema de duplo fluxo para auxiliar na fusão de sucata e reduzir a 
formação de cascão. Na figura h exemplifica-se um método de controle dimensional do furo da 
lança com gabarito (crédito das imagens: e - Paul Wurth). 
A lança é sustentada, quando em utilização, por um guincho que a movimenta 
verticalmente e normalmente dispõe de dispositivos de segurança que impedem sua queda dentro 
do forno no caso de ruptura do cabo que a liga ao guincho. Quando a lança estiver fora do forno 
ela pode ser deslocada lateralmente através da movimentação do seu carro de sustentação sobre 
trilhos. Normalmente duas lanças são posicionadas sobre o convertedor de forma a permitir uma 
rápida troca da lança em caso de necessidade operacional como, por exemplo, no caso de uma 
lança furada ou no caso da realização de slag splashing com a lança reserva para evitar a 
44 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
aderência de cascão na lança. Normalmente são disponibilizadas várias outras lanças para 
permitir a retirada da lança de operação para realização de inspeções e manutenções periódicas. 
As primeiras lanças de injeção de oxigênio nos convertedores tinham bico com apenas um 
furo central, do tipo paralelo ou convergente-divergente. Entretanto, o aumento da capacidade dos 
convertedores trouxe consigo a necessidade do aumento da vazão de oxigênio para poder manter 
o tempo de sopro nos mesmos níveis, o que levou a utilização de diâmetros de furo e vazões cada 
vez maiores, com o aumento das anormalidades operacionais. Como por exemplos de 
anormalidades operacionais pode ser citado o excesso de penetração de jato que aumentava o 
desgaste do revestimento refratário e o aumento de turbulência a níveis que provocava projeções 
de metal e escória. O desenvolvimento dos bicos multi-furos possibilitou a eliminação deste 
problema, sendo hoje uma prática universalmente adotada, permitindo uma distribuição mais 
uniforme do oxigênio sobre o banho. Isto trouxe melhoria sensível no que se refere à incidência de 
projeções, rendimento metálico, vida de revestimento, formação da escória, desfosforação c: 
banho, etc. 
Apesar de terem sido utilizados bicos com até 8 furos, a prática normal é a utilização ce 
bicos de lança que atendam a realidade de cada convertedor, na faixa de 3 a 6 furos. O bico vai 
determinar fundamentalmente a vazão e distribuição de oxigênio. Em seguida o bico adaptado 
para atender aos outros parâmetros relacionados com as restrições metalúrgicas já mencionadas 
anteriormente. O bico é fabricado, por fundição ou forjamento, utilizando-se o cobre eletrolítico 
com pureza mínima de 99,9%, devido ao fato deste material apresentar elevada condutividade 
térmica, permitindo a rápida transferência do calor da superfície externa da lança para a água de 
refrigeração, possibilitando assim a utilização da lança em um meio com temperatura superior à 
temperatura de fusão do cobre (~1.084°C). 
A lança não penetra no banho metálico, mas está próxima ao mesmo (distanciada de 1 a 2 
metros), ficando imersa na emulsão escória-gases-gotículas de metal. A transferência de calor por 
radiação e condução a partir do metal e escória e dos gases resultantes das reações de refino do 
aço elevam a temperatura da região em que a lança opera para um patamar em tono de 2.000CC. 
Se a refrigeração da lança for eficiente e se forem tomadas providências para evitar a presença de 
cascão sobre o bico, a superfície externa do bico é aquecida em torno de 150 a 200°C, que não é 
suficiente para prejudicar as propriedades mecânicas do cobre, principalmente a sua resistência 
ao desgaste por abrasão. O bico de cobre é soldado na extremidade inferior do corpo da lança. 
Este corpo é fabricado a partir de tubos de aço. 
Nas inspeções do bico da lança deve-se observar a presença de cascão de aço (camada 
de aço) sobre o bico de cobre ou sobre o corpo da lança. A presença do cascão é crítica porque 
na etapa de utilização da lança, haverá um aquecimento e possível fusão deste cascão, podendo 
provocar a fusão do cobre, provocando fendas por onde a água fluiria para dentro do 
convertedor, aumentando o risco de explosão devido à transformação da água em vapor1. A 
presença de cascão na superfície da lança também aumenta a aderência de cascão de escória 
podendo criar uma camada de volume suficiente que impeça a movimentação da lança através 
dos flanges localizados sobre o convertedor. 
Geralmente as lanças de oxigênio são projetadas para operar com vazões na faixa de 300 
a 1.200 Nm3/min (50 a 300 Nm3/min por furo do bico), obedecendo à regra de quanto maior a 
capacidade do convertedor maior a vazão. Se considerarmos a capacidade de produção do 
convertedor, as vazões-limite atuais estão na faixa de 3,0 a 4,0 Nm3/(t.min) de sopro de oxigênio. 
1
 A água na temperatura ambiente apresenta um volume específico de 0,00100 m3/kg. Ao ser aqueciaa até 
a temperatura de 100°C, mas ainda no estado líquido, o seu volume específico aumenta para 0,0010435 
m3/kg. Ao ocorrer a transformação de fase de líquido para vapor, o volume específico sobe para 1,6730 
m3/kg. Isto significa um aumento do volume ocupado pela água em 1603 vezes, gerando consequentemente 
um aumento de pressão se o vapor d'água não estiver livre para se expandir. 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 45 
considerando que o fator de volume útil do convertedor por tonelada de aço líquido que varia entre 
0,95 m3/t e 0,72 m3/t. 
A pressão de sopro normalmente situa-se na faixa de 10 a 11 kg/cm2. Valores mais altos 
aumentam a dureza do sopro, o que é prejudicial. Para isto, o diâmetro crítico dos bocais deve ser 
maior Há casos de usinas que trabalham com a pressão de sopro entre 9 e 10 kg/cm2. 
O número de furos de saída de oxigênio e o ângulo de inclinação dos mesmos (de 10 a 
18º) aumentam à medida que aumenta o diâmetro dos convertedores. Outro item a ser observado 
nas inspeções refere-se ao desgaste da extremidade do bocal ou furo de saída de oxigênio, pois o 
estado do mesmo afeta o formato do jato de oxigênio. As lanças de oxigênio podem ser 
inspecionadas superficialmente ainda no carro, mas fora do forno, quando for notada alguma 
irregularidade durante o sopro que pode estar relacionada com a lança. Periodicamente, a cada 
50 corridas, por exemplo, as lanças são retiradas de operação e inspecionadas em uma oficina 
preparada para tal fim. Após um determinado número de corridas, as lanças são retiradas de 
operação para substituição do seu bico e manutenção do corpo, montando-se uma nova lança. 
Uma quantidade típica de corridas sopradas com uma lança antes da sua desmontagem praticada 
por algumas empresas é de cerca de 200 corridas. Outras empresas chegam a atingir valores 
superiores a 1.000 corridas. A distância mínima da lança ao banho metálico durante o sopro 
praticada na usina siderúrgica afeta diretamente na vida da lança. Este procedimento aumenta a 
segurança operacional, reduzindo o risco de furar uma lança durante o uso. Normalmente 
controla-se a diferença de vazão na entrada e na saída de água de refrigeração da lança e/ou a 
diferença da temperatura de entrada e saída da água, para identificar a ocorrência de furos 
durante o sopro. Neste caso, recomenda-se interromper o sopro e retirar a lança para efetuar a 
sua troca, de modo a se evitar explosões e projeções. 
Um dos itens de maior importância do processo de refino do aço no processo de 
elaboração de aços com convertedores a oxigênio é a determinação adequada da distância do 
bico de lança a superfície do banho metálico. A vazão e a pressão do O2 no bico da lança devem 
proporcionar ao jato velocidades supersônicas para que este jato de oxigênio possa penetrar 
na camada de escória e ao mesmo
tempo evitar o entupimento do bico da lança. 
Para possibilitar a obtenção de velocidades supersônicas1 do jato de oxigênio, as lanças 
são projetadas de forma a apresentar um perfil convergente-divergente para os canais de 
escoamento do oxigênio. À medida que o jato se distância do bico da lança, ocorre uma redução 
da velocidade do mesmo e arraste de gases do ambiente para dentro do jato. Desta forma a 
velocidade passa a apresentar valores de velocidades sônicas ou subsônicas, conforme 
apresentado na Figura 3.14a. As dimensões relativas entre as seções de entrada, a garganta e a 
saída do canal de escoamento do oxigênio além de afetarem a obtenção de velocidades 
supersônicas, também influenciam a pressão do gás na saída do bocal. Idealmente esta pressão 
deve ser igual à pressão ambiente para evitar uma contração do jato, no caso de pressão menor 
do que a do ambiente, ou expansão do jato no caso contrário. Esta expansão ou contração do 
jato gera ondas de choque que reduzem a energia útil disponível, prejudicando a penetração do 
jato de oxigênio no banho metálico. 
Como o volume do convertedor varia em função da vida do refratário, é fundamental para a 
a prática de sopro, que o desgaste do refratário seja sempre conhecido ao longo de sua 
campanha, para que a altura de lança não sofra influência deste parâmetro. Considera-se que o 
1
 O número de Mach (M) é utilizado para definir se o escoamento é supersônico ou não. O número de Mach 
é definido por: M = Vg/vc , onde vg corresponde à velocidade do gás e vc corresponde à velocidade do som 
no gás. O termo velocidade supersônica corresponde a um número de Mach maior do que 1, ou seja, um 
escoamento acima da velocidade do som. Se M for menor do que 1 tem-se um jato subsônico. No caso do 
oxigênio, a velocidade crítica ou velocidade do som é igual a 320 m/s (1152 km/h) a 27°C. Esta velocidade 
crítica aumenta com a raiz quadrada do aumento da temperatura. 
46 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
ideal é que seja feita a medição de desgaste do refratário com certa regularidade ou quando 
ocorrer grandes variações no sopro. Isso garante que a penetração de O2 não sofra as variações 
citadas. 
O jato do gás oxigênio soprado sobre a superfície do banho metálico impulsiona um 
determinado volume, criando uma impressão ou depressão cujo perfil depende da pressão do 
impacto do jato, tendendo para uma superfície plana e estável para pequenas pressões. 
Com o aumento da pressão de impacto, a penetração não é constante, variando devido à 
instabilidade do movimento. A instabilidade gera uma oscilação axial da cavidade criando ondas 
superficiais na sua periferia, provocando a ejeção de partículas metálicas para a atmosfera 
circundante. Essa dispersão escória-metal varia em função também da distância do bico da lança 
do banho metálico e irá desempenhar papel primordial nas reações de refino. 
A interação do jato de oxigênio com o banho metálico pode ser definida basicamente por 
dois parâmetros: a profundidade de penetração (L) e o diâmetro da depressão formada na 
superfície (D) conforme indicado na Figura 3.14b. O primeiro parâmetro e influenciado, 
principalmente pela energia contida no jato (pressão, velocidade, etc.) e o segundo pelo seu 
diâmetro no nível do banho (diâmetro e inclinação dos furos, altura de sopro, etc). 
Figura 3.14 - Representação esquemática das regiões do jato de oxigênio (a) e da penetração do 
jato de O2 no banho metálico (b). O comprimento do jato supersônico no centro do fluxo varia de 
3 a 8 vezes o diâmetro do furo dos bicos da lança (DEO e BOOM, 1993). 
A variável L0 corresponde ao nível do banho estático. A relação L/L0 é uma importante 
variável no contexto do refino LD e nesse fato estão alguns parâmetros que reagem com essa 
relação: 
- Altura de lança. 
- Vazão de oxigênio. 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 47 
- Número de furos da lança. 
- Ângulo de inclinação dos furos. 
- Vida do bico da lança. 
Com o intuito de avaliar a penetração do jato de oxigênio e a depressão por ele formada na 
superfície do banho, muitos pesquisadores simularam, com modelos em água, o processo de 
sopro em convertedores LD. Entretanto, devido às condições de altas temperaturas reinantes no 
processo, bem como outras influências (reações metal-gás-escoria, arraste de CO para o jato e 
sua reação com o oxigênio, etc.) os resultados obtidos para a penetração real do jato de oxigênio 
apresentam uma baixa confiabilidade. 
Uma nova tecnologia que vem sendo empregada por algumas usinas siderúrgicas exigiu 
uma modificação nos bicos da lança de oxigênio. Trata-se do processo conhecido como jato 
coerente e consiste basicamente na injeção de um gás combustível (gás natural ou GLP) na 
periferia do jato de oxigênio de forma a evitar o espalhamento deste último, mantendo um fluxo 
aproximadamente paralelo (daí o termo jato coerente), preservando a velocidade do jato 
supersônico, aumentando a penetração deste no banho (Figura 3.14). Em outras palavras, pelo 
fato do jato de oxigênio expelido pela lança estar protegido pelos gases oriundos da combustão 
resultado da reação do gás combustível e do oxigênio injetados pelos pequenos furos na periferia 
do bico da lança, é possível retardar o efeito de turbilhonamento existente no ambiente dos 
convertedores. 
Esta tecnologia foi introduzida em primeiro lugar em fornos elétricos a arco e, 
posteriormente, foi adaptada para os convertedores LD. Tal tecnologia é importante quando existe 
uma deterioração dos elementos refratários utilizados para efetuar o sopro pelo fundo do 
convertedor (assunto discutido mais adiante neste texto), principalmente considerando o 
apreciável aumento da campanha dos convertedores obtido nos últimos anos, além de permitir 
condições para uma redução do tempo de sopro. Assim, de certa forma segundo alguns 
pesquisadores, poderia ser dispensado o sopro pelo fundo para promover a homogeneização do 
banho, devido à maior penetração do jato de oxigênio. Esta tecnologia também pode ser 
considerada interessante no caso de convertedores com reduzido volume útil, nos quais o sopro 
se toma mais difícil de ser controlado devido à elevada oxidação do banho metálico. A maior 
penetração do jato no banho metálico apresenta a vantagem adicional de reduzir a formação da 
depressão do banho metálico, reduzindo assim a possibilidade de projeções durante o sopro e 
facilitando a dispersão das bolhas no banho metálico. 
O bico das lanças de oxigênio foi modificado conforme apresentado na Figura 3.15. Uma 
comparação entre os formatos do jato supersônico e do jato coerente e variação da velocidade na 
parte central do jato para uma vazão de 1.133 Nm3/h e uma pressão de 7,0 kgf/cm2 são 
apresentados na Figura 3.16. 
48 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rízzo 
Figura 3.15 - Representação esquemática de um exemplo de configuração do bico da lança de 
oxigênio empregado no processo de jato coerente. 
Figura 3.16 - Representação esquemática do formato do jato supersônico e do jato coerente e 
variação da velocidade na parte central do jato para uma vazão de 1.133 Nm3/h e uma pressão 
de 7,0 kgf/cm2. 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 49 
O processo de refino primário utilizando convertedores a oxigênio, como foi mencionado 
anteriormente, é um desenvolvimento a partir do processo Bessemer, no qual o ar é substituído 
pelo o uso de oxigênio puro. Três métodos podem ser utilizados para fornecer o gás oxidante 
Figura 3.17) combinado ou não com a injeção de outros gases, inertes ou não: 
Injeção do gás por cima - Os elementos presentes na carga metálica do convertedor 
são oxidados através de reações com o jato de oxigênio da lança e
com a escória, 
formada inicialmente pela oxidação principalmente do silício e do carbono. Portanto, 
para que o processo de refino seja eficiente deve haver uma agitação do banho 
suficiente para haver mistura entre o metal e a escória e a homogeneização de 
composição química e temperatura do banho metálico. Esta agitação é proporcionada 
pelo impacto do jato de oxigênio na superfície do banho metálico e pelo fluxo de bolhas 
de CO formadas devido à oxidação do carbono. Como em grandes convertedores estes 
mecanismos não proporcionam agitação suficiente, as reações de refino são 
prejudicadas, dificultando a redução dos teores de oxigênio, fósforo, enxofre e tendendo 
a obter um menor teor de manganês no final do sopro em comparação com os 
processos de sopro pelo fundo ou combinado. Devido também à elevada variação de 
temperatura da superfície da escória até o fundo do banho, a escória incorpora um 
elevado teor de Fe, o qual pode ser mais facilmente volatilizado, reduzindo o rendimento 
metálico. Considera-se que esta categoria de processo é mais adequada para fornos de 
pequena capacidade de carga. Processos típicos são o LD1 ou LD-AC (A de Arbed e C 
de CRM) ou ainda o OLP (Oxygen Lime Powder). Neste último processo injeta-se cal 
pela lança junto com o oxigênio. 
Injeção de gás pelo fundo - Utiliza-se um conjunto de tubos concêntricos, no qual o 
oxigênio é injetado pelo tubo central e um hidrocarboneto (gás natural ou óleo 
combustível) circula no tubo mais externo. O hidrocarboneto é necessário para refrigerar 
o conjunto. Isto é possível porque em elevadas temperaturas o hidrocarboneto se 
decompõe através de uma reação química que absorve calor. Como principais 
vantagens proporcionadas pelo sopro pelo fundo, podem ser citadas: a rápida formação 
de escória, o baixo teor de ferro na escória, a maior eficiência de desfosforação e 
dessulfuração e a obtenção de teores de carbono e de oxigênio próximo ao equilíbrio. 
Exemplos desta categoria são os processos LD-OBM {Oxygen Botton Blowing Maxhütte) 
ou LD-Q-BOP na sigla em inglês (Quick Basic Oxigen Process) e LD-LWS (Loire-
Wendel-Sprunck), O sopro apenas pelo fundo reduz os inconvenientes citados para o 
sopro apenas pelo topo, porém, a formação de escória é prejudicada e a taxa de 
utilização de sucata na carga metálica do convertedor deve ser reduzida. 
Injeção combinada (sopro combinado) - Neste caso, combinam-se as vantagens 
proporcionadas pelo sopro pelo fundo com a utilização de uma lança no topo para 
aumentar a interação entre o metal e a escória. Esta combinação favorece a cinética das 
reações, tornando o processo mais rápido e eficiente, principalmente no início e no fim 
do processo de sopro, períodos no qual a formação de bolhas de CO, que contribuem 
para agitação do banho metálico, é reduzida. Nestes processos normalmente injeta-se o 
oxigênio por cima com uma lança e o gás inerte (N2 e/ou Argônio), pelo fundo do 
convertedor, através de ventaneiras ou elementos permeáveis. Também existem 
projetos onde parte do oxigênio contendo cal em pó é injetado por baixo. Em alguns 
casos utiliza-se a injeção de CO2 pelo fundo junto com argônio e o nitrogênio. Esta 
categoria ainda pode ser subdividida em: 
- Sopro de oxigênio pelo topo somado a agitação com gás inerte (N2, CO2 ou Argônio) 
pelo fundo. Esta categoria inclui os sistemas LD-KGC (Kawasaki Gas Control), LD-
LBE, LD-BC, Hoogovens-BAP, LD-MTBI (Mannesmann Tuyére Bottom Injection) e 
outros. O sistema LD-KGC, por exemplo, possuí 8 ventaneiras com controle único. O 
sistema MTBI possui 12 ventaneiras com controle individual de pressão e vazão de 
1
 Na literatura técnica na língua inglesa muitas vezes é citado o termo BOF, iniciais de Basic Oxygen 
Furnace (forno a básico com sopro com oxigênio), ou seja, dando destaque ao tipo de refratário do forno e 
ao sopro com oxigênio ao invés de ar. 
50 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
gás. Valores típicos de vazão de oxigênio situam-se na faixa de 2,5 a 3,5 Nm3/t.min s 
de vazão de gás inerte na faixa de 0,005 a 0,1 Nm3/t.min. O processo LBE foi 
desenvolvido pelo grupo ARBED e pelo IRSID e já foi implantado em mais de 8C 
convertedores (atualmente é representado pelo grupo Paul Wurth). 
- Combinação de sopro de oxigênio pelo topo e fundo, além de injeção dos outros 
gases inertes pelo fundo para homogeneização do banho e refrigeração das 
ventaneiras no fundo. Os processos desta categoria são o LD-OB, LD-HC e outros. 
São adequados para fabricação de aços com baixo teor de carbono. O processo AOD 
{Argon Oxygen Decarburization) é um processo de sopro combinado empregado para 
a produção de aços inoxidáveis1 e aços ligas especiais. Neste processo, os gases 
oxigênio, argônio, e nitrogênio podem ser injetados pelo topo e pelo fundo. Outras 
empresas também desenvolveram sistemas que se assemelham ao sistema AOD 
patenteado pela empresa Praxair, como por exemplo, o convertedor MRP (Meta 
Refining Process) da Mannesmann Demag, K-BOP-S da Kawasaki Steel Corporation. 
LD-OBM-S da Voest-Alpine e KCB-S da Krupp Stahl, dentre outras opções. As 
ventaneiras podem ser instaladas lateralmente ou no fundo do convertedor 
dependendo do fabricante do forno. 
- Sopro de oxigênio pela lança no topo mais gases inertes pelas ventaneiras (N2, CO2 
ou Argônio) combinada com a injeção de hidrocarbonetos (CnHm) pelas ventaneiras 
para refrigeração das mesmas. Este processo inclui o LD-CB, LD-STB, LD-OTB, BSC-
BAP e outros. 
Em síntese pode-se dizer que os sistemas de sopro combinado objetivam principalmente 
obter uma maior uniformidade de temperatura e composição química do aço, além de possibilitar 
uma maior interação entre o metal e a escória facilitando as reações que permitem a redução do 
teor de fósforo, enxofre e oxigênio e um maior teor de manganês no aço, um menor teor de ferro 
total na escória, um maior rendimento das adições realizadas no convertedor (fundentes e ferros-
ligas). Também é possível reduzir o teor de carbono no final do sopro para valores mais 
reduzidos do que os obtidos nos convertedores sem o emprego de sopro combinado e reduzir a 
intensidade de projeção de metal e de escória durante o sopro. Alguns fabricantes2 de 
equipamentos consideram que o consumo de fundentes aumenta em 25% e o rendimento de aço 
cai em 1% se não for utilizado o sistema de sopro combinado. 
O número e as dimensões de ventaneiras, o sistema de refrigeração das ventaneiras, o 
tipo e a vazão de gás empregado e as estratégias de controle do conjunto são os aspectos que 
distinguem cada um dos processos de sopro combinado citados. Uma das principais dificuldades 
dos processos de sopro combinado é a utilização destes sistemas durante toda a campanha do 
convertedor, haja vista a maior tendência de desgaste dos componentes refratários e a falhas nos 
sistemas eletromecânicos de controle destes equipamentos. Para contornar estes problemas, 
foram desenvolvidos sistemas de troca rápida de ventaneiras individualmente, de troca rápida de 
toda a sola do convertedor e sistemas que permitem o isolamento ou redução de vazão (apenas 
para evitar obstrução da mesma) por uma dada ventaneira que apresente deficiência, continuando 
com o sopro pelas outras ventaneiras. 
Em usinas onde é dada prioridade à preservação do revestimento refratário (podendo 
atingir campanhas acima de 20.000 corridas), os processos de sopro combinado são mais 
A introdução do convertedor AOD na produção de aços inoxidáveis permite reduzir o custo de produção 
deste material através da rota duplex: neste caso utiliza-se o forno elétrico a arco para fundir a sucata de 
aço carbono e inox, com a adição de uma quantidade predeterminada de ferro-cromo de alto teor de 
carbono; a etapa de descarburação é realizada no convertedor, seguida da adição de outros elementos de 
liga; se o processo fosse totalmente realizado
no forno elétrico a arco, seria necessário utilizar o ferro-cromo 
de baixo teor de carbono que apresenta um custo muito maior. 
2
 STAUDINGER, G.; MÜLLER, J.; GUZELA, D. e OLIVEIRA, J. Design Aspects of an Ideal oxygen 
steelmaking converter, Iron & Steel Technology, 2004. 
E M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 51 
empregados em sua plenitude no início da campanha haja vista a citada maior degradação dos 
mesmos, sendo em alguns casos totalmente isolados na seqüência da campanha. 
Processo de sopro 
combinado 
Lança no topo e ventaneiras de 
material refratário não-
refrigeradas no fundo para 
injeção de gás inerte: 
p-KGC, LD-MTBI, LD-LBE, LD-
BC, Hoogovens-BAP. 
Processo de sopro 
combinado 
Injeção de oxigênio pela lança 
no topo e pelas ventaneiras no 
fundo e injeção de gases 
inertes para homogeneização 
do banho e refrigeração das 
ventaneiras no fundo: 
LD-OB, LD-HC, K-BOP. 
Processo de sopro 
combinado 
Lança no topo e injeção de 
gases inertes para 
homogeneização do banho e 
refrigerada com 
hidrocarbonetos (CnHm): 
LD-CB5 LD-OTB, LD-STB, 
BSC-BAP 
Figura 3.17 - Representação esquemática de algumas das opções de processo de injeção de 
oxigênio e outros gases inertes ou refrigerantes disponíveis no mercado. 
52 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
Na Figura 3.18 apresenta-se uma representação esquemátíca do sistema MTBI com a 
distribuição das 12 ventaneiras na soleira do convertedor, o sistema de controle individual de 
vazão e pressão, permitindo trabalhar-se com valores diferenciados em cada ventaneira ou zerar 
a vazão de gás em algumas e continuar o funcionamento normal das restantes. Pode-se operar 
com pressões da ordem de 4,5 a 17 kg/cm2 com apenas uma linha de vazão. As válvulas PL1 e 
PL2 são utilizadas para permitir um controle mais preciso tanto nas vazões mais baixas no Início 
do processo (PL1) como das vazões mais altas com o decorrer do sopro (PL2). A necessidade de 
variação de vazão pelo sistema de sopro pelo fundo será discutida mais adiante neste texto, A 
ventaneira utilizada é constituída de um bloco monolítico de material refratário na forma de um 
troco de pirâmide, o que a princípio aumentaria a resistência ao desgaste da mesma. 
Figura 3.18 - Representação esquemática do sistema MTBI com a distribuição das ventaneiras na 
soleira do convertedor (a), o sistema de controle individual de vazão e pressão (b) uma imagem a 
partir da boca do convertedor mostrando as ventaneiras na soleira (c) e uma imagem das 
tubulações de injeção de gás na parte externa (carcaça) da soleira. 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 53 
Para um controle mais preciso e rápido do processo de elaboração do aço no convertedor 
a oxigênio, pode-se utilizar uma lança auxiliar para realização de medições e retirada de amostras 
do banho metálico, principalmente na etapa final da corrida. Entre as atividades que podem ser 
realizadas com o emprego desta lança auxiliar denominada sublança podem ser citadas: 
- medição da temperatura do banho metálico; 
- determinação da quantidade de oxigênio dissolvido no banho metálico; 
- determinação do teor de carbono do banho metálico, a partir da temperatura de 
solidificação do aço (em um diagrama de fases Fe-C-Mn) ou do teor de oxigênio 
dissolvido; 
- medição do nível do banho metálico; 
- retirada de amostras para realização de análises químicas no laboratórios químicos. 
Um esquema da sublança é apresentado na Figura 3.19. Com as informações obtidas 
através das atividades citadas acima, é possível, por exemplo, executar as seguintes operações: 
- corrigir os dados relativos à quantidade de oxigênio necessária para completar o sopro; 
- efetuar ajustes no tipo e quantidade de adições para resfriar a corrida, se necessário; 
- atingir a composição objetivada com um menor número de ressopros, reduzindo o 
desgaste de refratário, o consumo de oxigênio, um maior rendimento das adições, devido 
a um menor teor de oxigênio dissolvido no banho; 
- atingir uma maior produtividade devido ao menor tempo de processo. 
Em termos de equipamento a sublança é constituída por três tubos concêntricos, da 
mesma forma como na lança de oxigênio. Nos tubos externos circula a água de refrigeração e no 
tubo central passa um cabo de compensação que transmite um sinal elétrico captado pelos 
sensores instalados na ponta da sublança para conversores de tensão elétrica e a partir destes 
para computadores de processo. Os sensores podem ser protegidos por um fluxo de gás 
nitrogênio para evitar sua exposição a uma atmosfera oxidante. Os sensores devem estar isentos 
de umidade para evitar um desprendimento de gases quando penetrarem no metal líquido, 
aumentando as vibrações e a possibilidade de haver mau contato, introduzindo erros nas 
medições. Podem ser utilizados vários tipos de sensores como, por exemplo: 
- Combinado: permitem medir a temperatura do metal líquido e realizam simultaneamente 
a determinação do teor de carbono através da temperatura de solidificação de uma 
amostra colhida, através do emprego de um diagrama de fases Fe-C-Mn. 
- Temperatura: medem a temperatura do metal líquido. 
- Oxigênio: utilizado para medir a temperatura do metal líquido e o teor de oxigênio 
dissolvido no metal líquido e ainda coletar uma amostra do metal líquido. 
- Temperatura e Amostra: utilizado para medir a temperatura e coletar uma amostra do 
metal líquido. 
- Nível: para medir o valor da altura do nível do banho ou determinar a altura de um ponto 
da sola do convertedor. 
A escolha do tipo de sensor depende da etapa do processo de sopro ou da necessidade 
de monitoramento de variáveis relativas ao processo ou equipamento. Normalmente são 
realizadas uma ou duas medições intermediárias de temperatura e teor de carbono do banho 
(também podem ser retiradas amostras para análise química) e uma medição de fim de sopro (de 
temperatura e de teor de oxigênio) com retirada de amostra para determinação da composição 
química do aço. Se for necessário o ressopro novas medições e coletas podem ser necessárias. 
Outros recursos para medição de variáveis do processo de elaboração do aço no 
convertedor a oxigênio podem ser utilizados, como por exemplo, medidores audiométricos (sensor 
sonoro) para análise da condição da escória. Este instrumento se baseia na variação do nível de 
frequência do ruído do convertedor pelo envolvimento da lança pela emulsão metal-gás-escória, 
permitindo ajustar automaticamente diversos parâmetros de processo, tais como: altura de lança, 
vazões de oxigênio e gás inerte, dentre outros. Normalmente uma baixa intensidade relativa do 
som indica que existe uma tendência de projeção durante a etapa de sopro. 
54 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 55 
4 - CICLO DE OPERAÇÕES NO REFINO 
ETAPAS DO PROCESSO 
O número de etapas do ciclo de operações para elaboração do aço no convertedor a 
oxigênio depende do estágio de desenvolvimento tecnológico do convertedor, dos equipamentos 
adicionais para a etapa de refino secundário e da prática operacional adotada na aciaria. Esta 
prática pode visar a preservação do revestimento refratário ou acelerar a elaboração do aço. O 
tempo necessário para cada etapa varia de empresa para empresa, conforme a capacidade dos 
equipamentos auxiliares, a capacidade de produção do convertedor e a intensidade de geração de 
poluição e absorção das mesmas pelos equipamentos adequados de controle. 
Se a empresa operar com a adição de sucata, utilizar sublança para medição de 
temperatura e coleta de amostras e realizar a prática de slag splashing,
as etapas do processo e 
seus respectivos tempos típicos para um convertedor de 315 t de capacidade são listados a seguir 
e ilustrada na Figura 4.1: 
a) Forragem do convertedor (opcional) 
b) Carregamento da carga metálica sólida e ligeiros basculamentos para secar a carga (3 
minutos). 
c) Carregamento do ferro-gusa líquido (2 minutos). 
d) Sopro de oxigênio (17 minutos). 
e) Introdução da sublança para medição de temperatura, de composição química do aço, 
espera e ressopro (7 minutos). 
f) Vazamento do aço líquido, adição de ferros-ligas, desoxidantes e recarburantes (6 
minutos). 
g) Realização de slag coating ou slag splashing (3 minutos) 
h) Vazamento da escória remanescente (3 minutos). 
Neste caso a duração do ciclo de operações (tempo tap-to-tap ou vazamento a 
vazamento) seria de 41 minutos. Considerando convertedores de diferentes capacidades de 
carga, adição ou não de sucata, utilização ou não de sublança, a variação do tempo de 
vazamento em função do desgaste do furo de corrida, a eficiência dos sistemas de captação de 
fumos gerados no processo, as práticas adotadas para manutenção do revestimento refratário, o 
índice de ressopros necessários em função da confiabilidade dos sistemas de controle de sopro, o 
tempo de ciclo de um convertedor varia na faixa de 35 a 50 minutos. 
O índice de eficiência de uma aciaria a oxigênio, ou seja, considerando o tempo de 
calendário menos as perdas de tempo devido às paradas programadas (falta de carga metálica, 
manutenção preventiva e corretiva), paradas acidentais, perdas de desempenho (redução de 
velocidade de lingotamento) e perdas por sucateamento, gira em torno de 75 a 85%. Este índice é 
afetado por uma série de fatores, dentre os quais podem ser destacados: leiaute da aciaria, tipo 
de equipamentos de manuseio de matérias-primas e do produto final, qualidade dos refratários e 
técnicas de revestimento e reparo e mix de aços produzidos na aciaria. 
58 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
Figura 4.1 - Representação do ciclo de operações no refino empregando-se o convertedor a 
oxigênio em uma aciaría que disponha de sublança e pratique a lavagem ou cobertura cora 
escória do revestimento refratário (slag splashing). 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 57 
CARREGAMENTO DA CARGA METÁLICA SÓLIDA 
A sucata é adicionada por meio de canaletas com o convertedor a oxigênio basculado 
para a posição de carregamento (posição inclinada de cerca de 60° com relação à direção 
vertical). Após o carregamento (Figura 4.2), retorna-se o convertedor para a posição vertical e 
oscila-se o mesmo em torno desta, para acomodar a carga e secá-ia. A secagem de sucata é 
importante para evitar explosões no momento do carregamento do ferro-gusa líquido. As 
dimensões das canaleta de sucata devem ser adequadas ao tipo de carga metálica sólida 
utilizada na aciaria da usina siderúrgica de forma que sejam evitados mais de um carregamento 
para não provocar atrasos no processo. A forragem do convertedor com fundentes é efetuada 
para proteger o revestimento refratário no caso de carregamento de sucata pesada e pontiaguda. 
FIGURA 4.2 - Imagens da etapa de carregamento de sucata no convertedor empregando-se 
canaletas (crédito das imagens: a,b- Companhia Siderúrgica de Tubarão - CST). 
CARREGAMENTO DO FERRO-GUSA LÍQUIDO 
O ferro-gusa líquido é encaminhado para a aciaria normalmente através de carros-
torpedo. O ferro-gusa pode já ter passado por uma etapa de pré-tratamento (dessulfuração, 
desfosforação ou dessiliciação) em uma outra unidade da usina siderúrgica ou pode ser 
transferido para a panela de ferro-gusa para sofrer um ou mais dos pré-tratamentos citados na 
aciaria. Em qualquer um dos casos, é necessária a realização da pesagem da quantidade 
estipulada para uma dada corrida. A quantidade de ferro-gusa líquido a ser pesada a partir de um 
ou mais carros-torpedo depende da proporção de sucata a ser utilizada em uma determinada 
corrida. Na pesagem do ferro-gusa utiliza-se normalmente, um poço no qual é posicionada a 
panela de ferro-gusa líquido sobre um carro de transferência acoplado a uma balança. 
Na operação de pesagem de ferro-gusa líquido podem ser efetuadas algumas das 
atividades apresentadas a seguir: 
(1) - posicionamento do carro torpedo; 
(2) - colocação da panela de ferro-gusa vazia no carro balança ou carro de transferência; 
58 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
(3) - posicionamento do carro de transferência ou carro balança (posição de basculamento 
de carros-torpedo); 
(4) - pesagem do ferro-gusa (basculamento do carro-torpedo); 
(5) - movimentação do carro de transferência até a posição de amostragem; 
(6) - amostragem do ferro-gusa líquido ou tratamento de dessulfuração em panelas 
(Processo KR, por exemplo); 
(7) - liberação da panela de ferro-gusa para limpeza de escória remanescente. 
Para a realização da limpeza do carro torpedo, realiza-se o basculamento do mesmo e, se 
for necessário, utilizam-se máquinas para a quebra de cascões, sistemas de aspersão de água 
(ao hidratar a cal provoca a sua expansão e queda do cascão), fluidificantes da escória (fluorita, 
por exemplo). O material gerado devido a limpeza é reciclado na própria usina siderúrgica. 
Antes do ferro-gusa líquido ser adicionada no convertedor, deve ser realizada a remoção 
da escória utilizando o equipamento denominado skimmer ou escumador. Trata-se de um 
raspador mecânico. Um dos objetivos desta limpeza é a remoção da escoria com alto teor de 
enxofre (dessulfuração em carro-torpedo ou em panela de ferro-gusa) para evitar reversão 
(aumento do teor deste elemento) no convertedor. Esta operação é efetuada de acordo com as 
seguintes etapas: 
(1) - posicionamento da panela de ferro-gusa e basculamento até a posição de limpeza de 
escória; 
(2) - limpeza da escória através de skimmer ou escumador; 
(3) - medição de temperatura (antes do carregamento); 
(4) - reamostragem do ferro-gusa líquido, se necessário; 
Quando o ferro-gusa líquido é carregado no convertedor normalmente sua temperatura 
está em uma faixa de 1.300 a 1.400°C. Normalmente se a temperatura estiver abaixo de 1270°C e 
for utilizada uma taxa de sucata maior do que 15%, podem ocorrer problemas de balanço térmico 
no convertedor, além de prejudicar a formação de escória. Uma temperatura acima de 1400ºC 
com utilização de taxa de sucata menor que 15% gera um balanço térmico muito positivo, 
aumentando o consumo de refrigerantes. 
O ferro-gusa líquido é carregado no convertedor utilizando-se panelas de formato especial, 
denominadas de panelas pelicano, em função de seu longo bico para evitar derramamento de 
material líquido fora do convertedor. Tanto a etapa de carregamento de sucata como a de ferro-
gusa líquido pode ser interrompida se estiver sendo gerado uma intensidade de poluição 
particulados acima da capacidade de absorção do sistema captação da aciaria. Isto pode 
acontecer devido à utilização de sucata mal selecionada, sucata úmida ou convertedor com água 
em seu interior, dentre outros motivos. Não é recomendado realizar o carregamento do ferro-gusa 
líquido com restos de escória da corrida anterior, pois existe risco de geração de reações 
explosivas. 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 59 
Figura 4.3 - Etapa de vazamento do ferro-gusa líquido do carro-torpedo para a panela que será 
utilizada para a pesagem e adição no convertedor a oxigênio ou realização de dessulfuração na 
panela, no caso de emprego deste processo. Panela de ferro-gusa do tipo pelicano (d). 
Figura 4.4 - Retirada da escória da panela de ferro-gusa líquido com raspadores (skimmer ou 
rapador conectado a uma empilhadeira). 
Figura 4.5 - Exemplos
da etapa de carregamento do ferro-gusa líquido no convertedor. 
Algumas usinas siderúrgicas ainda utilizam misturadores de ferro-gusa líquido antes do 
seu carregamento nas panelas de ferro-gusa. Nestas empresas, o ferro-gusa líquido é 
transportado para a aciaria em panelas. O misturador é um vaso revestido de refratário (silico-
aluminosos), normalmente com grande capacidade para armazenamento de gusa líquido. 
Atualmente está em desuso em função da substituição dos pequenos altos-fornos por alto-fornos 
de maior capacidade e conseqüentemente a utilização de carros-torpedos. Observa-se ainda que 
o transporte utilizando-se panelas provoca uma maior perda de temperatura do que o transporte 
com carros torpedo. Uma das principais funções dos misturadores é homogeneizar o ferro-gusa 
líquido proveniente de diferentes altos-fornos. Uma outra grande vantagem do misturador é a 
obtenção de um pulmão entre o alto-forno e a aciaria, possibilitando com isso maiores 
flexibilidades de paradas da aciaria sem interferência na marcha do alto-forno. O custo de 
manutenção dos misturadores é relativamente baixo. A combustão é mantida com gás de afto 
forno e esporadicamente utiliza-se óleo combustível. O revestimento dura em torno de 3 anos, A 
temperatura de trabalho é de 1.250°C a 1.300°C. 
60 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 61 
O SOPRO DE OXIGÊNIO 
O objetivo da etapa de sopro de oxigênio é a transformação do ferro-gusa em aço, ou 
seja, o refino do aço. Esta é a fase mais complexa na elaboração dos aços, devido às inúmeras 
variáveis que interferem no processo. Na Figura 4.6 apresenta-se uma representação 
esquemática de um convertedor em uma etapa intermediária do processo de refino. Pode-se 
vizualizar nesta figura as diversas regiões do convertedor. As principais reações químicas que 
ocorrem neste reator metalúrgico serão objeto de análises e discussões nas próximas seções 
deste texto. 
Para dar início ao processo de refino, a lança de oxigênio é abaixada e o sopro de 
oxigênio é iniciado. Após alguns segundos, é produzida uma chama que caracteriza o início das 
reações químicas, ou seja, a ignição. A duração do sopro depende de uma série de fatores, entre 
os quais podem ser destacados: 
- vazão de oxigênio pela lança, 
- projeto do bico da lança (afeta a velocidade e distribuição do jato de oxigênio), 
- relação entre a quantidade de ferro-gusa e de sucata carregada no forno, 
- composição química da carga, 
- composição e temperatura almejada para vazamento do aço, 
- métodos para realização de amostragem de temperatura e composição do aço (sublança, 
amostradores manuais, etc), 
- ocorrência de projeções ou emissões ambientais durante o sopro, 
- a utilização de sistemas computacionais confiáveis para previsão de evolução de 
composição química do banho metálico durante o sopro, 
- a utilização de dispositivos para realização de sopro combinado no convertedor. 
A chama, inicialmente curta, vai-se alongando e torna-se brilhante depois dos primeiros 
cinco segundos de operação, continuando assim até quase o último minuto, quando então diminui 
de comprimento e de intensidade entrando no convertedor pela baixa ou nenhuma formação de 
CO + CO2. 
Na zona de impacto do jato de oxigênio, a reação com o metal líquido é imediata e 
vigorosa, com temperaturas locais de 2.500 a 3.000°C. Devido às diferenças de temperatura, de 
concentração de elementos químicos e de massa específica, ocorre uma forte movimentação do 
banho. Como a eficiência térmica do processo é excelente, pois não há o peso morto do 
nitrogênio no gás soprado como acontecia nos processos (Siemens Martin e Bessemer), pode-se 
usar qualquer tipo de ferro-gusa, desde que acompanhado com as devidas adições para 
compensar a deficiência de alguns elementos químicos (Si por exemplo). 
No início do sopro as reações se processam principalmente no ponto de fogo. Com a 
formação de um volume suficiente de escória, estabelece-se a emulsão1 metal-escória e as 
reações de oxidação de partículas metálicas nela contidas ganham importância. Na medida em 
que o teor de silício do metal decresce, a velocidade de descarburação aumenta e a geração de 
gases no interior da escória acarreta o aparecimento da emulsão metal-gás-escória. O volume 
ocupado pela escória cresce continuamente com o aumento da geração de gases e sua altura 
ultrapassa o nível do bico da lança, que fica imersa na emulsão a partir de 25% do sopro. 
1
 Um sistema constituído de pequenas gotas de um líquido ou bolhas de gás em suspensão em um outro 
líquido pode ser considerado uma emulsão quando a distância entre gotícuias ou bolhas vizinhas for 
grande o suficiente para permitir o seu movimento independente. Quando o volume de líquido em um 
sistema líquido-gás é pequeno comparado ao das bolhas de gás, estas estarão separadas por finas 
películas do líquido e não poderão se movimentar independentemente, formando uma espuma. 
62 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
Figura 4.6 - Representação esquemática de um convertedor a oxigênio ern uma etapa 
intermediária do processo de refino com destaque para as diversas regiões do convertedor e 
para algumas das principais reações químicas inerentes a este processo. 
As adições de cal e/ou outros fundentes podem ser realizadas totalmente no início do 
sopro, ou em parcelas no transcorrer desta etapa. A altura da lança e a vazão de oxigênio podem 
permanecer constantes ou sofrerem modificações durante o sopro, de acordo com o padrão de 
sopro previamente definido. Tanto a prática de adição quanto o manuseio da lança são funções 
das condições específicas de cada aciaria e definem a sua prática operacional. 
E M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 63 
As adições de minério de ferro, calcário (doiomita crua), sínter ou carepa para resfriamento 
do banho são realizadas na etapa final do sopro. 
Nas equações representando reações químicas apresentadas neste texto, os seguintes 
símbolos são usualmente empregados: < > - sólido, ( )g - gás, { } - líquido, ( ) - escória, [ ] -
soluto na fase metálica. Outros autores preferem utilizar outra simbologia: soluto na fase 
metálica e sem símbolo para gás. Assim, a reação apresentada a seguir: 
(FeO) + [C] <-> CO + [Fe] ou (FeO) + C <-> CO + Fe 
pode ser interpretada como: monóxido de ferro dissolvido na escória reage com carbono 
dissolvido no banho metálico para formar monóxido de carbono, que é liberado para a atmosfera 
na forma de gás, e ferro dissolvido no banho metálico. 
Quando a reação for reversível, isto é, pode ocorrer nos dois sentidos invertendo os 
produtos e reagentes, pode-se empregar os símbolos: «-> ou <—> . 
Um dos aspectos mais importantes nas reações de refino para a fabricação de aço pelo 
processo LD é a oxidação dos elementos carbono, manganês, silício, fósforo e outros elementos 
porventura contidos no ferro-gusa líquido. O filme de óxidos (escória) que se forma, possui 
importante papel no processo. Porém, os óxidos SiO2 e P2O5 tornam a escória ácida, o que 
provocaria um excessivo desgaste do revestimento refratário básico do forno (MgO). A adição de 
CaO e de MgO corrigem a basicidade da escória, protegendo assim o revestimento refratário. 
Estas adições também fixam o oxido de fósforo formado (P2O5) evitando a reversão deste 
elemento para o banho metálico no período final de sopro, além de contribuir parcialmente para a 
dessulfuração do banho. As adições de CaO e MgO à escória também afetam a temperatura de 
fusão e a reatividade da escória, acelerando as reações de refino e controlando a fluidez da 
escória no final do sopro para reduzir o desgaste do revestimento refratário. Outros elementos
contidos na carga de sucata, como os elementos de liga Cr, V, Ti, Pb, Sn, etc, serão ou não 
oxidados e escorificados dependendo de sua afinidade pelo oxigênio. 
A princípio, os elementos químicos podem ser agrupados em 4 grupos, conforme o 
comportamento dos mesmos durante as reações de refino no convertedor: 
a) Elementos que são incorporados à escória: Ca, Mg, Si, Al, Zr, Ti e B. 
b) Elementos que se dividem entre o aço e a escória: C, Mn, P, S, Cr, Nb e V. 
c) Elementos que são incorporados pelo aço: Cu, Ni, Sn, Sb, Mo, Co, As e W. 
d) Elementos que se vaporizam e deixam o forno na forma de gases: Zn, Cd e Pb. 
O comportamento do elemento químico carbono é de extrema importância e por este 
motivo será discutido em separado. 
Como princípio básico para a compreensão das reações químicas em um determinado 
processo, considera-se que entre várias reações possíveis, ocorrerá aquela que apresentar a 
menor energia livre para uma dada temperatura. Na Figura 4.7 apresenta-se um diagrama de 
Ellingham com dados aproximados da energia livre de formação de alguns óxidos em função da 
temperatura na faixa de temperatura de interesse para o refino dos aços. Quanto menor a energia 
livre, maior é a possibilidade de uma dada reação ocorrer, considerando-se também a 
concentração do elemento químico. 
A combinação dos elementos químicos preferencialmente com o oxigênio, ao invés de 
formação de sulfetos ou nitretos, também pode ser explicada através da menor energia livre 
necessária para as reações de oxidação na faixa de temperatura em que normalmente ocorre a 
elaboração do aço. Alguns dados ilustrativos deste fenômeno são apresentados na Tabela 4.1. 
64 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
Tabela 4.1 - Energia livre de formação de óxidos, sulfetos e nitretos de alguns 
elementos químicos a 1.540°C. 100 BTU/lb Mole de O2 ou S2 ou N2 (PETERS, 1982). 
O oxigênio necessário às reações de refino é fornecido ao metal em maior parte na forma 
gasosa pela lança. Entretanto, as adições de minérios e carepa contribuem com uma pequena 
'parcela de oxigênio, devido à presença de óxidos ou de umidade. As reações não ocorrem 
apenas entre o oxigênio gasoso e o metal liquido. Como pode ser observado na Figura 4.1, a 
escória desempenha um papel importantíssimo no fornecimento de oxigênio ao banho, 
especialmente na etapa intermediária do sopro, quando é formada a emulsão metal-gás-escória. 
A distribuição do oxigênio, entre escória e metal não é, entretanto, facilmente determinada, uma 
vez que é função de uma série de variáveis, como vazão de oxigênio, distância banho-lança e 
relação profundidade-diâmetro do banho. 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 65 
Figura 4.7 - Exemplo de um Diagrama de Ellinghan com dados aproximados da energia livre de 
formação de alguns óxidos em função da temperatura na faixa de temperatura de interesse para o 
refino dos aços. Para uma simples interpretação deste diagrama considere que quanto menor for 
a energia livre (posição mais inferior no eixo vertical esquerdo) de uma dada reação a uma dada 
temperatura, maior a probabilidade de esta reação ocorrer em relação às outras reações. 
86 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
A evolução da composição química do metal e da escória e da temperatura do banho 
metálico durante o sopro, é mostrada na Figura 4.8. Nesta figura observa-se a existência de três1 
períodos distintos de acordo com a variação da velocidade das reações de descarburação: 
- Primeiro período de sopro ou fase 1. 
- Segundo período de sopro ou fase 2. 
- Terceiro período de sopro ou fase 3. 
Para efeito de interpretação do eixo das ordenadas acima, considere que 100% de um dado 
elemento químico correspondem aos seguintes valores: 1,2%Si; 0,15%P; 0,2%S; 1,4%Mn. 
Figura 4.8 - (a) Representação esquemática da variação da temperatura e do teor de alguns 
elementos de liga no banho metálico, (b) Perfil típico da evolução do teor de carbono e da 
velocidade de descarburação durante o sopro de O2 no refino no convertedor a oxigênio. 
Alguns autores preferem considerar um quarto período para a região onde a curva da velocidade de 
descarburação torna-se assintótica. 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 67 
Um dos parâmetros mais importantes para o controle do processo de elaboração dos aços 
nos convertedores é o padrão de sopro. Um determinado padrão de sopro envolve o controle das 
seguintes variáveis ao longo do sopro de uma determinada corrida: 
- variação da vazão de oxigênio pela lança 
- controle da distância desta lança em relação ao banho metálico 
- variação da vazão de gás e do tipo de gás injetado pelas ventaneiras no fundo do 
convertedor. 
Algumas aciarias utilizam uma altura de lança e vazão de oxigênio constante durante o 
sopro. Porém, a maioria adota valores variáveis para este parâmetro, de acordo com as etapas do 
sopro e o tipo de aço. A distância entre o bico da lança e o banho metálico varia entre 1.200 mm a 
3.000 mm. Essa variável é de fundamental importância e controle, uma vez que, determina o 
tamanho da superfície metálica sobre o qual o jato de oxigênio incidirá diretamente assim como a 
força que será exercida, a qual será responsável por um maior ou menor movimento circulatório 
do banho. As partículas metálicas produzidas devido à ação do jato de oxigênio são altamente 
oxidadas e as reações químicas entre o ferro e suas impurezas e o oxigênio na zona de impacto 
(ponto de fogo) tornam a cavidade brilhante em relação ao banho. Na Figura 4.9 apresenta-se um 
exemplo de um padrão de sopro. Normalmente de 3 a 6 padrões de sopro são utilizados em uma 
aciaria em função do tipo de aço a ser utilizado ou das condições operacionais prevalecentes 
(intensidade de projeções, carga de sucata, campanha do revestimento refratário, etc). 
Por exemplo, a operação pode ser iniciada com um sopro macio (pequena penetração), 
de maneira a possibilitar uma formação rápida de uma escória reativa. Na segunda etapa, utiliza-
se um sopro duro (maior penetração), visando acelerar a reação de descarburação. No final do 
sopro, a altura da lança dependerá do tipo de aço a ser produzido. A variação de vazão de gás 
inerte pelo fundo do convertedor será apresentada mais adiante neste texto. 
Figura 4.9 - Representação esquemática de um padrão de sopro para um convertedor a oxigênio. 
Es:e gráfico também pode ser traçado utilizado como abscissa a variação da quantidade de 
oxigênio injetado (Nm3) no convertedor. Também pode incluir a variação da quantidade de gás 
inerte injetado no convertedor no caso de utilização de sopro combinado. 
68 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
O aumento da profundidade de penetração do jato de oxigênio, através da redução da 
distância entre lança de oxigênio e o banho metálico, aumenta o número de partículas do líquido 
ejetadas para a atmosfera circundante, aumentando a quantidade de metal presente na emulsão. 
acelerando a reação de oxidação do Si e Mn, com a conseqüente diminuição do teor de Fe na 
escória. Se a lança continuar próxima ao banho, a reação de descarburação no segundo período 
também é acelerada. 
No caso de um sopro normal na segunda etapa de descarburação, a escória inicial 
atinge rapidamente um nível de fluidez e oxidação suficientes ao desenvolvimento da reação de 
oxidação pelo FeO da escória e estabilização da emulsão pela diminuição da tensão interfacial. 
Nesta segunda etapa atinge-se um regime estacionário, ou seja, velocidade constante de 
descarburação (Figura 4.8), em que a ejeção de gotículas de metal para a emulsão é 
equivalente ao retorno de metal para o banho, e a velocidade de fornecimento de
oxigênio é 
contrabalançada pela velocidade da reação de descarburação global (ponto de fogo + emulsão). 
Com um sopro macio (maior distância entre a ponta da lança de oxigênio e a superfície 
do banho), a escória será mais oxidada, acentuando as reações na emulsão. A maior 
estabilização da emulsão, devido à diminuição da tensão interfacial pelo transporte de massa 
metal-escória aumentará o tempo de residência das partículas metálicas. Assim, apesar da ejeção 
de metal ser menor, a sua proporção na emulsão pode atingir valores superiores a 70%. A 
geração de grande volume de gases no interior da escória faz com que o volume por ela ocupado 
cresça, e a sua altura atingirá níveis mais elevados que no caso anterior, aumentando a 
possibilidade de transbordamentos e projeções de escória. 
Um sopro duro (menor distância entre a ponta da lança de oxigênio e a superfície do 
banho) acarreta a formação de uma escória inicial menos oxidada e uma maior ejeção de 
partículas metálicas. As reações no interior da emulsão serão, assim, prejudicadas devido a uma 
insuficiência de oxigênio. Também a sua estabilização é prejudicada, e o tempo de residência 
das partículas tende a diminuir. A reação de descarburação no ponto de fogo será acentuada, e 
o volume ocupado pela escória será menor, devido a menor geração de gases no interior. 
Um modelo desenvolvido pelo corpo técnico da Nippon Steel Corporation (NSC) para 
determinar a profundidade de penetração (L) do jato de oxigênio utiliza a seguinte equação 
(Figura 3.14): 
Q = vazão de oxigênio (Nm3/). 
L0 = nível do banho estático. 
A variável dt corresponde ao diâmetro do bocal, devendo-se ser substituído por um 
diâmetro equivalente no caso de uma lança multifuros, em função do diâmetro da garganta, do 
número de furos da lança e do ângulo de inclinação do furo. 
O processo de sopro, em função da relação apresentada anteriormente, pode assumir as 
seguintes características: 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 69 
- Sopro macio - para L/L0 na faixa de 0,6 a 0,7. 
- Sopro duro - para L/L0 > na faixa de 0,9 a 1,1. 
Um aspecto importante relacionado ao padrão de sopro é a avaliação do desgaste do 
revestimento refratário ao longo da campanha. Isto se faz necessário para que se possa realizar 
as correções da sola ou forragem de forma a manter sempre igual a distância entre o fundo do 
convertedor e a lança, ou pelo menos realizar as devidas correções nos limites ou referenciais 
previamente estabelecidos. As medições de sola e nível de banho, feitas durante a campanha 
do revestimento refratário (a cada 20 corridas, por exemplo), pode ser feita após o carregamento 
de ferro-gusa líquido e utilização de sublança ou através do emprego de vergalhões após o fim de 
scpro. 
Em relação à variação da vazão de gás injetado pelas ventaneiras no fundo do 
convertedor, a vazão é mantida em um patamar mínimo (por exemplo, de 240 Nm3/h) para evitar a 
entrada de metal líquido na ventaneira na etapa de carregamento e até cerca de 75% do tempo 
previsto para o sopro de oxigênio, quando a velocidade de reação de descarburação é reduzida, 
diminuindo a geração de bolhas de CO que atuariam na agitação e homogeneização do banho 
metálico e a sua interação com a escória. 
Para evitar prejuízos para o processo aumenta-se a partir deste momento 
aproximadamente 75% do tempo de sopro) a vazão de gás (nitrogênio ou argônio) que atinge 
valores elevados (por exemplo, de 900 Nm3/h), promovendo a desejada agitação do banho. Com 
a descida da sublança para medição de temperatura e/ou coleta de amostras, a vazão de gás 
(nitrogênio ou argônio) é reduzida para 360 Nm3/h para evitar que a agitação do banho projete 
metal líquido sobre a sublança, podendo perfurá-la. A vazão de gás é novamente elevada para 
900 Nm3/h para promover homogeneização de temperatura e composição do banho metálico. 
Na etapa de espera dos resultados da sublança a vazão de gás é mantida no patamar 
mínimo de 240 Nm3/h para reduzir a perda de temperatura inerente à agitação de um banho 
metálico. O ressopro será mais eficiente se o banho for novamente homogeneizado. Para evitar a 
projeção de metal e o entupimento das ventaneiras, a vazão de gás é mantida no patamar mínimo 
de 240 Nm3/h na etapa de vazamento do aço líquido. 
Para a etapa inicial de carregamento do convertedor e a final de banho de escória das 
paredes refratárias do convertedor (slag splashing) não é necessário o emprego de argônio por 
ser mais caro do que o nitrogênio. Entretanto, nesta etapa slag splashing a vazão é mantida em 
patamares mais altos do que na etapa de carregamento para evitar a penetração de escória na 
ventaneira. No decorrer do processo de sopro, o tipo de gás a ser soprado pelo sistema MTBI 
depende da limitação do teor de nitrogênio do aço aceito pelo cliente. Na Tabela 4.2 e na Figura 
4.10 apresenta-se um exemplo de padrão de seleção entre o Ar e o N. 
Observa-se que o teor de oxigênio do banho se eleva inicialmente, devido às condições 
altamente oxidantes propiciada pelo impacto do jato de oxigênio sobre o banho, atingindo 
valores superiores ao de saturação. Durante a segunda etapa do sopro, ele é reduzido pela 
intensa reação de descarburação, aumentando rapidamente no final do sopro, gerando nítida 
relação com o teor de carbono no final do sopro. A Figura 4.11 apresenta uma representação 
esquemática da variação do teor de oxigênio, do teor de carbono e da velocidade de 
descarburação. 
A variação do teor de N2 no metal é o resultado das reações de redução do teor de 
nitrogênio do banho pela ação da reação de descarburação e oxidação de nitretos (no primeiro 
período) e de nitrogenação, devido ao teor de N2 do oxigênio. O balanço destas reações 
acarreta normalmente uma diminuição do teor de N2 no inicio e final de sopro, porém, se o teor 
ce C final for muito baixo, o teor de nitrogênio no aço pode se tornar bastante elevado. 
70 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
A temperatura do banho se eleva quase uniformemente durante todo sopro (Figura 4.8). 
Entretanto, deve-se notar que, mesmo com condições operacionais normais, o seu valor nas 
etapas iniciais apresentará uma dispersão bastante acentuada, devido às naturais oscilações de 
temperatura e composição do ferro-gusa e da cinética de dissolução da sucata. Na parte final do 
sopro esta dispersão diminui acentuadamente em função das adições e das medidas tomadas 
para controle da temperatura. 
A oxidação do silício, a descarburação e a oxidação do ferro são reações altamente 
exotérmicas, isto é, à medida que ocorrem, a temperatura do banho metálico é elevada. Para que 
a temperatura do banho ao final do sopro não ultrapasse os limites previstos no cálculo de sopro. 
faz-se necessário a adição de minério de ferro ou sínter durante o sopro (materiais refrigerantes). 
As informações sobre a evolução da temperatura da escória durante o sopro são muito 
escassas. Sabe-se que nos primeiros minutos de sopro ela atinge valores de 300°C acima da 
temperatura do banho. Com a dissolução dos fundentes e com a elevação da temperatura do 
banho a temperatura da escória é da ordem de 50°C acima da temperatura do banho. 
Na fabricação de aços costuma-se dizer que um bom metalurgista ou "aciarista" é um bom 
formador de escória ou ainda a frase: "tome cuidado com a escória e ela tomará conta do metal 
por si mesma" ou "debaixo de uma boa escória normalmente tem-se um bom aço". Assim é de 
fundamental importância, embora de forma superficial, discutir como a escória é formada, sua 
constituição e os parâmetros que podem ser controladas para alterar sua composição, estrutura e 
propriedades. 
Considerando o processo de elaboração do aço no convertedor a oxigênio a escória pode 
ser definida como um banho líquido homogêneo constituído de
um ou mais compostos químicos 
de vários óxidos, que se separa da fase metálica por ser insolúvel e de menor densidade. Esta 
escória poderá desempenhar uma ou mais das seguintes funções: 
- absorver e incorporar os elementos indesejáveis do banho metálico. 
- controlar o suprimento de oxigênio da atmosfera para o metal; 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 71 
- agir como um reservatório de substâncias oxidantes; 
- permitir a variação da atividade (reatividade) do oxidante; 
- agir como um isolante físico dificultando a transferência para o metal de gases da 
atmosfera para o banho metálico (principalmente na panela de aço), 
- reduzir a projeção de metal durante o período de sopro. 
- atuar na proteção do revestimento refratário do convertedor (depois de concluído o 
sopro), 
Um perfil típico da evolução da composição da escória no convertedor a oxigênio é 
apresentado na Figura 4.12. 
Um dos principais objetivos do processo de refino LD é a formação rápida de uma escória 
reativa e rica em CaO, de maneira a evitar o ataque excessivo do revestimento refratário e 
acelerar as reações de desfosforação e dessulfuração, sendo esta última difícil de ser realizada 
em função da atmosfera oxidante no interior do convertedor durante o processo de sopro. 
Figura 4.11 - Representação esquemática da variação do teor de oxigênio, do teor de carbono e 
da velocidade de descarburação nas diversas etapas de descarburação, indicadas por números 
DEO e BOOM, 1993). 
Figura 4.12 - Evolução da composição química da escória durante o sopro de O2. 
72 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
Dentre as variáveis de controle do processo nos convertedores, uma que é motivo de 
constante preocupação está relacionada com a projeção de escória, devido principalmente às 
conseqüências deste fenômeno, que podem gerar perda de produtividade para limpeza da escória 
sob o convertedor, perda de rendimento metálico, perda de rendimento de fundentes, além de 
aumentar o risco de acidentes e de uma maior geração de poluição. A formação e o controle da 
emulsão metal-gás-escória reveste-se de especial importância devido à sua relação com o índice 
de projeções e com o controle da operação de sopragem. 
O jato de oxigênio fornece a energia mecânica necessária à emulsificação. A criação das 
bolhas de gás ou gotículas de líquido exige o fornecimento de uma grande quantidade de energia, 
proporcional à área das novas superfícies formadas, sendo também afetada pela tensão 
superficial (y). Segundo alguns autores, o desprendimento de bolhas de CO relacionado com as 
reações de refino também fornece parte da energia necessária para a emulsificação. 
A emulsão apresenta, entretanto, uma grande tendência de retorno ao estado de menor 
energia, pelo desprendimento das bolhas de gás para a atmosfera, decantação das gotículas de 
metal e coalescência de gotículas e bolhas. Este processo de destruição da emulsão pode ser 
impedido ou dificultado pelo aumento da viscosidade da escória e pela redução das tensões 
superficiais escória-gás e escória-metal. 
A viscosidade das escórias homogêneas típicas do convertedor a oxigênio é muito baixa 
para retardar, de maneira sensível, a destruição da emulsão. Entretanto, a presença de sólidos 
em suspensão pode, se em quantidade suficiente, elevar a viscosidade aparente para dificultar o 
retorno das gotículas metálicas ao banho e o desprendimento das bolhas para a atmosfera. 
A redução da tensão superficial nas interfaces escória-gás e escória-metal ocorre devido 
aos fenômenos de adsorção e transferência de massa através destas interfaces. Quando um 
soluto adsorvido na superfície de uma solução binária (por exemplo, óxidos) provocar uma grande 
redução de tensão superficial em relação à atividade do soluto, este soluto é denominado tenso-
ativo em relação ao solvente. O SiO2 é um agente tenso-ativo em relação ao FeO, MnO e CaO, 
sendo, portanto adsorvida na superfície escória-gás. Dos óxidos presentes nas escórias típicas do 
convertedor a oxigênio, o mais tenso-ativo em relação ao FeO é o P2O5. No caso do metal ferro, 
os elementos mais tenso-ativos são o enxofre e o oxigênio. 
Desta forma, a emulsão metal-gás-escória será estabilizada principalmente pelo transporte 
de matéria através das interfaces pelo fenômeno de adsorsão e pela elevada viscosidade 
aparente da escória devido à presença de partículas não dissolvidas de cal. Com a precipitação 
de silicatos para a escória, principalmente o silicato dicálcio, ocorre a maior estabilização das 
bolhas gasosas na emulsão, provocando o aumento no volume dessa escória e possíveis 
transbordamentos. Nesta situação, uma maior atenção é importante para que não ocorram 
maiores transtornos no processo. Uma boa saída é diminuir a velocidade de descarburação pela 
redução da vazão de oxigênio até que o problema esteja contornado. 
Não se forma no início do sopro uma escória espumosa porque o oxigênio é consumido 
principalmente pelas reações de oxidação do ferro, silício, manganês e fósforo. Porém, após a 
formação da escória, as reações de oxidação se processam por intermédio do FeO da escória e 
do FeO formado na superfície das partículas ejetadas do banho para a escória pela ação do jato 
de oxigênio. Observa-se que na medida em que as reações direta e indireta com o FeO se 
equilibram, a interface da emulsão metal-escória se estabiliza. Com o aumento da intensidade da 
reação de descarburação ocorre também o aumento do fornecimento de gás para o seio da 
emulsão, provocando o espumamento da escória. 
No final do sopro, com a descarburação em decréscimo, a diminuição da evolução de CO 
provoca a gradual destruição da emulsão e, após o sopro, as partículas metálicas da escória, em 
parte, coalescem e retornam para o banho. 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 73 
TESTES DE TEMPERATURA, DE COMPOSIÇÃO QUÍMICA, ESPERA E RESSOPRO1 
Depois de concluída a etapa de sopro, são realizados os testes de temperatura, de 
composição química do aço, espera e, se necessário, o ressopro com oxigênio. 
A) Controle dos Níveis de Oxidação 
O grau de oxidação do aço líquido e da escória são itens de controle muito importantes 
em uma aciaria a oxigênio, pois, uma oxidação excessiva pode acarretar os seguintes problemas: 
- Redução do rendimento em massa de aço líquido. 
- Alto consumo de ligas devido à necessidade de adição de ligas desoxidantes (alumínio, 
silício, etc.) ou perda de rendimento das ligas adicionadas para corrigir a composição 
química (FeMn, FeCr, etc.) devido a reação dos elementos com o oxigênio. 
- Aumento da quantidade de inclusões no aço. 
- Aumento do desgaste do refratário. 
- Tendência para gerar projeções durante o vazamento ou transporte do aço. 
Por outro lado, se o aço líquido apresentar um nível muito baixo de oxigênio, as operações 
de aquecimento do aço ou redução do teor de carbono na etapa de refino secundário por 
desgaseificação a vácuo serão retardadas devido à necessidade de injeção de um maior teor 
adicional de oxigênio nesta unidade produtiva. 
Para se conhecer com precisão o teor de oxigênio dissolvido no banho antes do 
vazamento da corrida, podem ser utilizados instrumentos especiais de medição que são as 
chamadas células eletroquímicas. Estes instrumentos, a exemplo dos termopares, são imersos 
no banho líquido e fornecem diretamente o teor de oxigênio dissolvido no aço. Estes sensores 
são introduzidos no banho através da sublança ou através de lanças convencionais com o 
basculamento do forno. O teor de oxigênio solúvel é determinado pelo sensor de oxigênio 
mergulhaclo no banho metálico, enquanto o teor de oxigênio total oods ser determinado no 
laboratório químico. 
Em aciarias que não possuem instrumentos para medida
de teor de oxigênio no aço este 
valor pode ser avaliado através de alguns parâmetros. O primeiro deles é o teor de carbono final 
de sopro. Pela teoria termodinâmica sabe-se que existe um equilíbrio entre os teores de carbono 
e oxigênio conforme apresentado na Figura 4.13. Esse valor de oxigênio dissolvido varia durante 
o sopro. No final da primeira etapa de sopro, os valores são da ordem de 150-200 ppm. Na 
etapa de descarburação esse valor cai e volta a subir na etapa final devido à diminuição do 
carbono e pelo excesso de oxigênio soprado. O aumento da altura de lança ou o abaixamento 
da vazão de O2 podem resultar em valores altos de oxigênio no fim de sopro devido à diminuição 
da penetração do jato de O2 no banho metálico, bem como o desgaste do bico de lança, podem 
gerar esse efeito. 
Embora no processo LD não se atinja o equilíbrio ao final do sopro, o teor de carbono do 
aço pode ser uma boa indicação do nível de oxidação da corrida (Figura 4.14). 
A fim de melhorar a avaliação do nível de oxidação das corridas pode-se acrescentar ao 
teor de carbono, o teor de manganês e a temperatura do aço liquido. À medida que o teor de Mn 
do aço sobe, tem-se um decréscimo do teor de oxigênio dissolvido no banho, o mesmo 
acontecendo para menores temperaturas do aço. 
O último parâmetro para esta avaliação é o teor de Fe na escória. Embora estes valores 
não possuam grande correlação, sabe-se que maiores teores de ferro na escória (%FeO) 
1
 tomada de temperatura, amostragem e correções. 
74 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. RIZZO 
correspondem a maiores teores de oxigênio dissolvidos no banho, conforme é apresentado na 
Figura 4.15. 
Figura 4.13 - Relação entre a atividade do oxigênio e o teor de carbono do aço no final de sopro 
Figura 4.14 - Variação do teor de oxigênio durante o sopro. 
Figura 4.15 - Relação entre o teor de oxigênio do aço e o teor de ferro na escória. 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 75 
B) Fim de Sopro 
O acerto de composição e temperatura no final do sopro é afetado pelas condições 
operacionais na medida em que elas controlam a formação da escória e o desenrolar do processo 
de refino, influenciando decisivamente nas reações de dessulfuração e desfosforação e afetando, 
asssim, o grau de oxidação do metal no fim de sooro, Além disse, ES condições operacionais que 
conduzem a uma maior incidência de projeções tornam o controle do sopro mais difícil, com 
maiores erros de avaliação para a determinação do momento exato do fim de sopro. 
Algumas técnicas de modelo estático e dinâmico são aplicadas também para a 
determinação de resultados de fim de sopro. O controle de processo mais simples é o utilizado 
pelo soprador, que se apóia apenas na sua experiência pessoal para a condução de operação, e 
na observação visual da chama para a avaliação de carbono para a determinação do fim de 
sopro. 
Com o desenvolvimento de modelos matemáticos, algumas técnicas são usadas para 
fornecer ao operador subsídios mais concretos para a condução do sopro. Esses modelos podem 
ser estáticos ou dinâmicos. No modelo estático, o cálculo é feito a partir de dados de matéria-
prima e da qualidade do aço a ser produzido, antes do início do sopro, conduzindo as adições de 
fundentes e refrigerantes para todo o sopro. Os modelos dinâmicos atuam em cima de dados 
parciais e reais colhidos durante o sopro, ou pela análise química do gás ou pela coleta de 
amostras do aço através das sublanças, retornando ao operador ações corretivas para a 
obtenção do resultado desejado. 
Os modelos dinâmicos aliados à experiência de um operador bem treinado podem resultar 
em bons índices de acerto de composição química e temperatura, sendo a reprodutividade dos 
resultados uma função de variabilidade da taxa de ferro-gusa líquido, qualidade da sucata e 
condições de sopro, ou seja, da estabilidade do processo de cada aciaria. 
Na prática operacional a sublança pode ser utilizada de duas formas distintas: 
a) Controle estático -> Interrompe-se o sopro quando o teor de carbono está em torno de 
0,30% e a temperatura do banho acima de 1600°C. Realizam-se as medições e a retirada 
de amostra com a sublança. O sopro é reiniciado após o resultado das análises em cerca 
de 3 minutos. Uma outra opção é: termina-se o sopro quando o volume de oxigênio 
previamente calculado é atingido; báscula-se o convertedor para realização da medição 
de temperatura e retirada de amostra; após os resultados de temperatura e composição 
química(esta proveniente do laboratório) decide-se pelo vazamento ou 
ressopro/resfriamento. 
b) Controle dinâmico -» Neste método as medições e a retirada de amostra com a 
sublança são realizadas com o teor de carbono em torno de 0,60%, sem a interrupção do 
sopro. Esta prática permite reduzir o tempo da corrida em torno de 8 minutos quando 
comparado com o controle estático, além de resultar em um maior rendimento metálico, 
menor desgaste do refratário (por diminuir o número de basculamentos para retirada de 
amostras), economia de oxigênio e de adições. 
Conceitualmente a utilização da sublança com controle dinâmico pode ser descrita com o 
auxílio da Figura 4.16. Observa-se nesta figura que três situações básicas podem ser observadas: 
a) Nenhuma ação corretiva é necessária -» Neste caso tanto o teor de carbono como a 
temperatura do banho atingem as faixas pretendidas quando é soprado um volume de 
oxigênio previsto pelo modelo de descarburação após a medição intermediária. 
b) É necessário um sopro de oxigênio adicional (ressopro) -» Este é o caso em que o 
volume de oxigênio necessário à obtenção do teor de carbono desejado não é suficiente 
para que a temperatura visada seja obtida. Um volume adicional de oxigênio tem que ser 
soprado até que a temperatura visada seja obtida. 
76 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
c) É necessária a adição de refrigerante ao banho metálico -> Neste caso, soprando 
volume de oxigênio previsto para atingir o teor de carbono desejado, resulta em um 
elevação de temperatura de fim de sopro para um valor superior ao desejado. 
necessária então a adição de refrigerante após a medição intermediária. 
Figura 4.16 - Representação esquemática dos tipos de controle dinâmico que podem se 
necessários após a análise com a sublança. 
E M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 77 
A necessidade do acerto do teor de fósforo no final de sopro também pode indicar a 
necessidade de um ressopro, incluindo também os necessários ajustes na composição da escória 
e do padrão de sopro para a próxima corrida do mesmo tipo de aço para se obter o teor de fósforo 
cesejado. 
Uma outra forma de efetuar o controle da etapa de sopro no convertedor a oxigênio é 
através da análise contínua dos gases de saída do convertedor. Neste caso observa-se a variação 
dos teores de CO e CO2 para indicar o momento em que o sopro de oxigênio deve ser encerrado. 
VAZAMENTO DO METAL LÍQUIDO, VAZAMENTO DA ESCÓRIA E METALURGIA DA PANELA 
O vazamento do aço líquido para a panela pode ser iniciado após se verificar se o 
resultado da amostra enviada para o laboratório de análises químicas atende aos valores de 
composição química e temperatura almejados. Na etapa de vazamento do metal líquido, o 
operador responsável pelo basculamento deve estar atento para interromper o vazamento, 
minimizando ao máximo a passagem de escória para a panela. 
A interrupção do vazamento pode ser feita invertendo-se a direção de basculamento do 
convertedor ou deslocando-se o carro contendo a panela de aço. Esta última opção normalmente 
é inconveniente porque gera um trabalho adicional de limpeza da escória ou aço que transborda 
sobre as linhas férreas de deslocamento
do carro de transferência que sustenta a panela para 
receber o aço líquido. 
O emprego dos dispositivos apresentados anteriormente como a rolha retratária e o 
tampão flutuante, somada com a imprescindível habilidade dos operadores responsáveis pelo 
basculamento e vazamento do convertedor, possibilitam minimizar a passagem de escória do 
convertedor para a panela, evitando a refosforação do banho de aço líquido, maximizando o 
rendimento das ligas e garantindo uma maior eficácia no tratamento na etapa de refino 
secundário. 
A utilização destes dispositivos também possibilita um maior controle do tempo de 
vazamento, o que permite realizar as adições na panela de aço de forma homogênea e ainda 
elimina a tendência de formação de um jato anormal de aço durante o vazamento. A redução da 
passagem de escória também permite reduzir a quantidade de adições para modificar as 
características da escória como cal ou escórias sintética a bases de Ca, Al ou CaF2, para garantir, 
por exemplo, uma dessulfuração eficiente. Em algumas usinas siderúrgicas podem ser 
empregados sistemas automatizados para distinguir metal líquido da escória através de 
dispositivos óticos interrompendo imediatamente o vazamento. 
Durante o vazamento do aço líquido são iniciadas as operações conhecidas como 
metalurgia da panela. Os objetivos da metalurgia de panela compreendem o acerto da 
composição química s do grau desoxidação e a adequação cs. temperatura cio aço, além da 
modificação da escória na panela, se necessário. Para tal, pode-se adicionar na panela materiais 
recarburantes, ferros-liga, metais puros, desoxidantes, sucata canivete e injeção de gás inerte. A 
adição destes materiais, representada esquematicamente na Figura 4.18a, pode também ser 
utilizada cara gerar outros benefícios como: inclusões, a modificação da morfologia 
de alguns tipos de inclusões ou mesmo a descarburação do aço se for necessário. 
É indispensável que os rendimentos das ligas sejam os mais estáveis e que eles possuam 
as menores percentagens de impurezas. Esta adição normalmente é efetuada através de calhas 
alimentadas manualmente com os materiais previamente pesados ou através de calhas 
conectadas a silos equipados com dosadores e balanças comandadas a partir de cabines de 
controle. O controle da umidade destes materiais também é importante para evitar explosões ou 
projeções devido a formação de vapor d'água. 
78 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
Figura 4.18 - Representação das operações de vazamento do aço líquido e metalurgia da panela. 
Não é recomendável a adição de matérias como escória sintética, cales, calcários no fundo 
da panela antes do vazamento, pois poderá haver a formação de uma crosta de aço solidificado 
sobre no início do vazamento que enclausura estes materiais. Esta crosta pode impedir a saída de 
gases formados devido às reações provocadas pelo aquecimento dos materiais citados, 
provocando um aumento local de pressão que poderia gerar explosões e/ou projeções. Por este 
mesmo motivo também deve-se controlar a umidade do refratário da panela e inspecionar a 
mesma antes do início do vazamento para verificar se a mesma não contenha nenhum material 
indesejado. 
O rendimento dos ferros-liga e dos desoxidantes flutua devido a uma série de fatores, 
sendo os principais, a oxidação do banho e a quantidade de escória que cai na panela. Uma 
operação eficiente do LD implica em uma taxa constante quanto ao teor de 02 no aço e na mínima 
passagem possível de escória para a panela. 
A adição de recarburante é necessária devido ao fato de, em alguns casos, ocorrer uma 
excessiva redução do teor de carbono do aço no convertedor, pois é injetado uma quantidade 
extra de oxigênio visando aumentar oxidação da corrida de modo a garantir uma elevada 
desfosforação do aço. O recarburante normalmente utilizado é o coque moído. A sua adição deve 
ser realizada durante o vazamento do aço para a panela, mas após a sua desoxidação para evitar 
uma elevada formação de CO que provocaria o espumejar da escória, projeções e redução da 
incorporação do carbono. Uma pequena agitação pode ser benéfica para homogeneização da 
composição. Se o coque for adicionado no final do vazamento, o mesmo tenderá a sobrenadar o 
banho devido a sua baixa densidade, não sendo incorporado ao aço, aumentando a espumação 
da escória e podendo provocar transbordamentos ou projeção de material. Se o grau de oxidação 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 79 
da corrida não for elevada, pode-se optar pela adição do recarburante no fundo da panela antes 
de ser iniciado o vazamento. 
O momento da adição de ferros-liga, metais (cobre, níquel) e desoxidantes é bastante 
importante, não devem ser adicionados antes do início do vazamento, pois pode aderir no fundo 
da panela e não fundir, especialmente se formar algum cascão. Quando adicionado no final de 
vazamento, pode ficar na escória ou ainda tornar o aço não homogêneo. Uma adição normal deve 
ser feita entre 20 a 60% do vazamento do aço na panela. Para facilitar a dissolução dos materiais 
adicionados pode ser utilizado o recurso de movimentar ligeiramente o carro de transporte sob o 
qual a panela de aço está apoiada, de forma que o próprio jato de metal ajude a espalhar o 
material que esteja sobrenadando o banho. 
Existem duas formas de adição de ferros-liga na panela. A primeira visa um rendimento 
mais uniforme da liga, neste caso a adição é feita com os elementos mais desoxidantes 
inicialmente (Al por exemplo) e os menos logo após (Fe-Mn por exemplo). Isto permite um maior 
rendimento dos materiais adicionados no final, quando o banho está quase completamente 
desoxidado pelos primeiros, facilitando também atingir faixas mais estreitas de composição 
química especificadas. É importante observar que durante o vazamento do aço líquido para a 
panela, aumenta a exposição deste aço à atmosfera, ocorrendo assim a absorção dos gases 
presentes no ar (N, H e O). Esta absorção, para uma dada quantidade de aço, será tanto maior 
quanto maior for o tempo de vazamento, pois, o diâmetro médio do jato é reduzido, aumentando 
assim a superfície de contato com a atmosfera. 
A segunda forma é o inverso da primeira e, sendo os mais fracamente desoxidantes 
adicionados inicialmente, isto visa manter mais tempo uma agitação no banho, facilitando a 
flutuação das inclusões formadas ou a formação de inclusões líquidas. A granulometria dos ferros-
ligas é muito importante para o seu rendimento, quando muito fina pode ficar aderida à escória 
que flutua sobre o metal e, quando grossa, pode ocorrer de não fundir totalmente, passando da 
mesma forma para a escória. Peças de cobre ou de ferros-iigas muito pesadas também podem 
danificar o revestimento refratário no momento de sua queda na panela. 
A escória restante no convertedor pode ser empregada para a realização do slag splashing 
ou slag coating. Se existir uma quantidade de escória remanescente, pode ser efetuado o 
vazamento da escória (Figura 4.19) para o pote de escória após um novo basculamento do 
convertedor no sentido contrário ao sentido do vazamento do aço. Em algumas usinas 
recomenda-se que o convertedor seja posicionado a 180° (boca voltada para o piso) para garantir 
que toda a escória ou cascão escoe do convertedor, reduzindo o risco de acidentes na etapa de 
carregamento posterior do convertedor. 
Para convertedores com capacidade de produção de cerca de 330 toneladas de aço 
líquido, um tempo de vazamento em de 5 a 12 minutos é considerado normal. Quando o tempo de 
vazamento se torna demasiadamente curto devido ao aumento do diâmetro do furo de corrida em 
função do desgaste do refratário, pode-se realizar a troca apenas da região de refratário 
correspondente ao furo de corrida. Antes do carregamento do convertedor
a oxigênio o furo de 
corrida é inspecionado para verificar se existe material aderido ao mesmo: tijolos refratários, aço 
solidificado, escória, etc. O mesmo deve ser limpo antes do carregamento do convertedor. Efetuar 
a troca do furo de corridas quando a manilha retratária atingir uma vida de aproximadamente 120 
a 250 corridas, dependendo da empresa. 
Depois de concluído o vazamento da corrida, pode-se realizar uma determinação 
aproximada da quantidade de escória presente na panela utilizando-se para isso uma técnica 
muito simples consistindo em mergulhar uma barra de aço no banho e verificar, após a retirada da 
barra (vergalhão), o comprimento da barra que está revestido por uma camada de escória. Pode-
se converter o comprimento obtido em termos de massa de escória levando-se em consideração o 
diâmetro da panela. Por exemplo, para cada 1 cm tem-se 0,3 t de escória na panela. 
80 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
Figura 4.19 - Etapas de vazamento do aço do convertedor para a panela e de escória para o pote. 
Pode-se efetuar a medição da quantidade de escória na panela imediatamente após o 
vazamento, antes da injeção de gás, amostragem e temperatura, com a finalidade de garantir uma 
maior precisão desta medição. Para que este resultado seja mais confiável a escória não pode 
estar muito espumosa. Em alguns casos podem-se adicionar pedaços de madeira para reduzir a 
quantidade de gases aprisionados pela escória. Caso a quantidade de escória ultrapasse a um 
determinado valor previamente estipulado pelo corpo técnico da usina siderúrgica, deverá ser feita 
a remoção da escória com auxílio do skimmer ou escumador. Deve-se considerar na avaliação da 
espessura de escória o fato de que quanto maior for esta espessura menor será a perda de 
temperatura do metal líquido. 
Em alguns casos torna-se necessário após a adição de ligas e a conclusão do vazamento 
a injeção de gás inerte, normalmente argônio, pelo fundo da panela através de peças refratárias 
permeáveis (plug poroso) ou através lanças (tubos metálicos revestidos de material refratário) 
inseridas pela parte topo da panela e posicionadas próximo ao fundo da panela, escoando o gás 
pela sua ponta inferior. Este processo é representado esquematicamente na Figura 4.18b. Esta 
injeção de gás é importante para promover a homogeneização de composição química e 
temperatura do aço e acelerar a flotação1 de inclusões presentes no aço. 
Na injeção de argônio ou nitrogênio para promover a homogeneização de temperatura e 
composição química do aço líquido, deve-se considerar o efeito destes elementos, injetados a 
temperatura ambiente ou abaixo, no resfriamento do aço. A troca de calor entre o aço líquido e o 
gás promove o aquecimento deste gás que, juntamente com a maior exposição do aço à 
atmosfera devido ao efeito de turbulência (inclusive com o rompimento da camada de escória 
1
 Processo de separação de partículas sólidas de diferentes naturezas pela suspensão em um líquido do 
qual elas serão removidas. 
E M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 81 
devido ao escape das bolhas de gás), promove o resfriamento do aço. Sob o ponto de vista de 
poder refrigerante, o nitrogênio resfria mais a corrida do que o argônio por apresentar um maior 
calor sensível1. A intensidade de injeção de gás deve ser estudada de tal forma a se encontrar um 
valor que atenda às necessidades da aciaria, pois, uma baixa intensidade favorece a flotação das 
inclusões, melhorando a limpidez do aço, enquanto uma elevada intensidade de injeção contribui 
para uma maior homogeneidade do banho metálico. 
Adição de sucata canivete pode ser necessária para promover um resfriamento da corrida 
se a mesma estiver muito acima da temperatura prevista para o vazamento. Esta adição pode ser 
realizada simultaneamente com a injeção de gás inerte para acelerar a homogeneização da 
temperatura. 
Novas medições de temperatura e retirada de amostras para análise de composição 
química do aço ou da escória podem ser realizadas após a conclusão do tratamento de metalurgia 
da panela. A determinação da composição química da escória também pode ser feita a partir de 
amostras retiradas durante o vazamento do aço no convertedor, utilizando-se dispositivos 
aclopados ao sistema de inserção do tampão flutuante. 
Algumas das operações citadas acima são apresentadas de forma esquemática na Figura 
4.18 considerando o caso da utilização de uma lança para realizar a injeção de gás inerte ao invés 
do plug poroso. 
Após o termino do vazamento, alguns tipos de aço requerem a utilização de escórias 
sintéticas como os aços que devem apresentar um teor mínimo de inclusões ou de enxofre, como 
por exemplo, aqueles destinados à fabricação de peças parte expostas e/ou destinados à 
estampagem profunda (aços IF) e aços para fabricação de tubulações para o transporte de 
petróleo ou gás natural (aços API). As escórias sintéticas são escórias que podem apresentar uma 
ou mais das seguintes características: 
- baixo potencial de oxigênio 
- facilidade de absorção de inclusões 
- baixo ponto de fusão 
- elevada fluidez 
Assim as escórias sintéticas são utilizadas para desoxidar a escória e assim evitar 
inclusões, além de atuar no sentido de reduzir a perda de temperatura do aço e absorção de 
gases da atmosfera. Sua composição pode ser tal que e favoreça a dessulfuração do aço. 
Normalmente as escórias que apresentam tais características pertencem ao sistema CaO-AI2O3-
SiO2, com adições de AIF3, NaAIF4, Na2CO3, CaF2 ou outros compostos. 
Com a introdução dos processos de refino secundário, os quais serão apresentados e 
discutidos no livro cesta série intitulado introdução aos Processos de Refino Secundário dos 
Aços, várias das atividades antes realizadas na etapa de metalurgia de panela foram 
redirecionadas para estes processos. Por este motivo as informações relativas às escórias 
sintéticas serão apresentadas nesta etapa do texto. 
Um aspecto de extrema importância em relação às panelas de aço é a recente instalação 
de tampas nas mesmas. Estas tampas representam um substancial ganho em termos de 
segurança operacional em reiação ao transbordamento de metal líquido oievido a oscilações no 
seu transporte ou devido a ocorrência de reações imprevistas no interior do banho metálico. Além 
disso, possibilitam uma redução da perda de temperatura do metal líquido, quando cheia, e do 
refratário, quando vazia, reduzindo a variação térmica do mesmo, resultando em um aumento da 
1
 Se considerarmos o aço líquido a 1.660°C e o gás a 25°C, as seguintes equações podem ser utilizadas 
para calcular a quantidade de calor transferida pelo metal líquido para aquecer o gás: 
(H1873-H298)Ar = 7.824 cal/mol e (H1873-H298)N2 = 12.334 cal/mol 
82 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
campanha do revestimento e evitando variações de temperatura do aço enviado para o 
lingotamento. Em algumas usinas a tampa pode estar apenas na torre da máquina de 
lingotamento contínuo e em outra ela é colocada desde o final do vazamento do aço líquido no 
convertedor. 
Em relação ainda às atividades de metalurgia da panela relativas ao controle do nível de 
desoxidação do aço alguns importantes comentários devem ser feitos. Os comentários 
apresentados nesta publicação são complementados com informações apresentadas no livro 
desta série de publicações da área de aciaria intitulado Introdução aos Processos de 
Lingotamento dos Aços. De acordo com a quantidade de oxigênio dissolvido e a macroestrutura 
formada os aços podem ser classificados em efervescente, capeado, acalmado, semi-acalmado e 
estabilizado. 
O processo de fabricação do aço o deixa altamente oxidado devido à elevada taxa de 
injeção de oxigênio. Estes aços podem ser
solidificados via lingotamento convencional para 
produção de lingotes nos quais o oxigênio livre presente em elevado teor reage com o carbono 
para formar pequenas bolhas de CO que podem ser liberadas, causando uma movimentação no 
metal líquido semelhante a uma efervescência, ou serem aprisionadas devido ao aparecimento de 
uma pele sólida. Bolhas se H2 e N2 também contribuem para aumentar a efervescência. Como 
resultado, os lingotes apresentarão uma série de bolhas tubulares distribuídas ao longo de uma 
camada subsuperficial do lingote e a camada mais externa apresenta uma elevada limpidez, o que 
torna este tipo de aço, denominado de aço efervescente (rimmed steel), adequado para 
aplicações onde exige-se uma elevado grau de acabamento superficial. 
Se o aço líquido apresentar um nível muito baixo de oxigênio, as operações de 
aquecimento do aço ou de redução do teor de carbono em alguns tipos de processos de refino 
secundário serão retardadas devido à necessidade de injeção de um maior teor adiciona! de 
oxigênio nesta unidade produtiva. Entretanto, quando o aço for enviado para as máquinas de 
lingotamento contínuo, após ser submetido ao ciclo de operações no refino secundário, deve-se 
garantir que o mesmo foi suficientemente desoxidado de modo a não provocar a ruptura de pele 
solidificada devido a presença de bolhas de gás nesta camada. 
Outro problema é a impossibilidade de evitar turbulências na parte superior do molde de 
lingotamento contínuo (menisco) devido a saída de bolhas de CO, o que provoca a contaminação 
do aço com partículas de pós fluxante (lubrificante) adicionados sobre a camada de metal líquido. 
Se a indústria siderúrgica utilizar um processo de lingotamento convencional e o nível de oxidação 
do aço não for suficiente para causar a efervescência necessária pode ser empregada uma lança 
para injetar o oxigênio no jato de aço líquido durante o vazamento para as lingoteiras. 
A desoxidação do aço, também denominada de acalmação, pode ser realizada através da 
adição de materiais desoxidantes (Al, Al e Fe-Si ou Fe-Si-Mn) na panela contendo o aço líquido, 
produzindo assim o aço acalmado (killed steel). Se for empregado o processo de lingotamento 
convencional para efetuar a solidificação do aço, o lingote produzido será caracterizado pela 
formação de um rechupe ou vazio de contração na parte superior, ocupando cerca de 2 a 3% do 
volume total do lingote, o que obriga o descarte de cerca de 10 a 15% do esboço durante a 
laminação para se obter um produto isento de defeitos. 
Os lingotes de aço acalmado apresentam normalmente um maior custo de produção 
devido ao gasto com desoxidantes e ao maior tempo necessário para solidificar e reaquece- os 
lingotes. Com os aperfeiçoamentos introduzidos no processo de lingotamento contínuo, 
atualmente é possível obter placas de aço com excelente qualidade de superfície, sem a 
necessidade de se utilizar aços efervescentes. Assim, atualmente cerca de 98% do aço produzido 
no mundo é solidificado via lingotamento contínuo de aços acalmados, com um rendimento muito 
maior devido às reduções de perdas metálicas, uma maior uniformidade na qualidade do produto 
e uma maior rapidez no processo e um menor custo de produção. 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 83 
Estágios intermediários entre a efervescência e a acalmação produzem aços semi-
acalmados (semi-killed steel), quando se faz a adição parcial de desoxidantes, e aços 
estabilizados (stabilized steel), para os quais o lingotamento é iniciado como se fosse um aço 
efervescente para garantir uma pele superficial isenta de defeitos e com cerca de 90% de 
vazamento (lingotamento) um desoxidante é adicionado para acalmar o aço, melhorando a 
qualidade da região central do lingote, resultando na fabricação posterior de chapas finas com boa 
qualidade de superfície aliada a uma boa estampabilidade. 
Observa-se que na etapa de metalurgia da panela, durante ou logo após o vazamento do 
aço nos fornos de refino primário, são feitas adições de elementos de liga visando o controle do 
grau de oxidação do aço líquido. Após estes tratamentos o teor de oxigênio no banho gira em 
forno de 0,04 a 0,10% em peso (400 a 1.000 ppm). Observa-se que a solubilidade do oxigênio no 
aço líquido é da ordem de 0,16%, mas no estado sólido é de apenas 0.003%. Portanto, o controle 
do grau de oxidação deve continuar na etapa de metalurgia secundária (refino secundário). 
Salienta-se que o controle do grau de oxidação do aço líquido e da escória na panela é 
importante para evitar uma série de inconvenientes durante as etapas posteriores do 
processamento do aço como, por exemplo: 
- a formação de inclusões indesejáveis no aço; 
- projeção de metal líquido ou de escória durante o transporte, tratamento ou lingotamento 
do aço; 
- a redução de rendimento das ligas adicionadas para ajuste de composição química com a 
conseqüente perda de controle desta composição; 
- a formação de FeO com a conseqüente diminuição do rendimento metálico; 
- a formação de bolhas que poderiam originar trincas na pele solidificada durante o 
lingotamento contínuo, causando inclusive um rompimento de pele e a interrupção, e 
muitos casos, desastrosa do processo de lingotamento; 
- a formação de bolhas de gases (CO) na superfície dos produtos iingotados. 
O aço pode ser desoxidado através da adição de elementos químicos que possuam 
grande afinidade com o oxigênio e formem compostos sólidos, líquidos ou gasosos que, de 
preferência, sejam removidos do banho líquido. Na Figura 4.20 apresenta-se um diagrama que 
mostra a relação entre o grau de oxidação do banho metálico (em % de oxigênio), a quantidade de 
desoxidante em solução neste banho e as curvas que relacionam a quantidade de oxigênio e a 
atividade de oxigênio nas condições de equilíbrio. Genericamente pode-se considerar que quanto 
mais inferior for a posição da curva (linha cheia) no diagrama correspondente ao óxido formado na 
reação do oxigênio com um elemento químico desoxidante, mais eficiente este elemento será na 
desoxidação pois, menor será a concentração resultante de oxigênio livre no banho. 
O termo atividade é utilizado para expressar a fração da concentração molar de uma 
substância disponível para uma dada reação. Nos cálculos termodinâmicos necessários para 
prever e controlar as reações de refino do aço, são utilizados valores de atividade dos solutos ao 
invés da concentração real (% em peso) dos solutos no solvente. Os valores de atividades 
dependem da interação mútua entre os diversos solutos presentes, além de ser influenciada pela 
temperatura do sistema. Este conceito pode ser utilizado para explicar, por exemplo, que a 
dessulfuração de aços com maior teor de carbono é mais fácil de ocorrer cio que para aços com 
menor teor de carbono porque o coeficiente de atividade do enxofre cresce com o aumento do teor 
de carbono presente na solução. 
Sob esta perspectiva, observa-se assim nesta figura que o Mn é um desoxidante fraco e o 
Al e o Ti são fortes desoxidantes, sendo o silício de eficiência intermediária. O titânio é um 
elemento de liga muito caro não sendo empregado como desoxidante na etapa de metalurgia da 
panela ou mesmo no refino secundário e sim adicionado como elemento de liga, após a 
desoxidação para não haver perda de rendimento. O alumínio puro é adicionado na forma de 
barras, granulado ou de arames. O silício é adicionado na forma de ferro-silício granulado. O 
; 
84 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
cálcio não parece na Figura 4.20, mas é um forte desoxidante, porém é pouco usado devido ao 
seu alto custo e baixo rendimento. A intensidade de desoxidação pode aumentar se estiverem 
presentes mais de um tipo de desoxidante através do fenômeno denominado desoxidação 
complexa. Um caso clássico deste
fenômeno ocorre quando o Si e o Mn são utilizados na 
desoxidação de um aço. Um outro fato a ser considerado é que, ao contrário da alumina que 
tende a se aglomerar e flotar mais rapidamente, se fosse utilizado apenas o Si para a 
desoxidação, as partículas de sílica sólida não apresentam este comportamento. Ao se utilizar Si e 
Mn, as partículas de SiO2 (ácida) e MnO (básico) se atraem mutuamente, facilitando a flotação. 
Figura 4.20 - Representação esquemática do equilíbrio a 1.600°C entre os elementos de liga e o 
oxigênio contido no ferro líquido1. 
FRUEHAN, 1985 e TURKDOGAN, 1996. Para efeito de comparação com dados normalmente utilizados 
nas indústrias siderúrgicas, considera-se o seguinte exemplo: 10-1% = 0,1% (parte por cem ou por cento) = 
10.000 ppm (parte por milhão) 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 85 
5 - SISTEMA DE COLETA, LIMPEZA E REAPROVEITAMENTO DE 
RESÍDUOS DO PROCESSO 
O Convertedor como uma Unidade de Reciclagem 
O processo de produção de aço apresenta um aspecto contraditório no que diz respeito 
aos impactos ambientais. Por um lado este processo é acompanhado de elevada geração de 
gases, pó, escória e um apreciável consumo de água e de matérias-primas. Por outro lado, é 
possível o consumo de grande quantidade de sucata, gerada internamente na empresa ou de 
produtos descartados pela sociedade devido ao fato de se tornarem obsoletos, além da 
possibilidade de consumir o pó gerado no processo tanto na aciaria como em outras unidades da 
usina siderúrgica. Também é possível gerar energia aproveitando os gases gerados no processo 
e produzir outros produtos utilizando a escória oriunda do processo. 
Estes casos ilustram que existem diversas formas e oportunidades de reduzir o impacto 
ambiental dos processos de produção de aço, além de resultarem, em sua maior parte, em 
enormes benefícios econômicos para as usinas siderúrgicas. Em diversas situações também é 
possível de se obter benefícios tecnológicos para o processo, como por exemplo, o emprego de 
sucata de aço para equilíbrio do balanço térmico em aciarias a oxigênio. 
Para salientar este aspecto contraditório, é digno de nota o fato de que aproximadamente 
40% do aço produzido no mundo no ano de 2.003 ter empregado sucata de obsolescência como 
uma das matérias-prima na sua fabricação, resultando no consumo de aproximadamente 400 
milhões de toneladas, que do contrário ficariam armazenadas em depósitos, acumulando uma 
série de problemas ano a ano. As aciarias com sua produção baseadas em fornos elétricos são 
responsáveis por cerca de 75% do consumo de sucata, restando às aciarias que utilizam 
convertedores a oxigênio cerca de 25% do aproveitamento de sucata. 
Serão discutidos nesta seção os equipamentos e/ou métodos que podem ser utilizados 
para captar e processar os resíduos e subprodutos do processo de produção de aço utilizando os 
convertedores a oxigênio. Os processos de captação e processamento são necessariamente 
complementares, pois, deve-se dar um destino adequado para o material captado para eliminar ou 
reduzir o passivo ambiental através da reciclagem ou armazenamento de forma a não causar 
outros problemas como contaminação do solo e da água. 
Atualmente, a necessidade de manter sobre controle a poluição1 gerada na aciaria é de 
suma importância para atender os requisitos impostos pela legislação ambiental, tanto no próprio 
local de produção (fiscalização por órgãos municipais, estaduais ou federais), como, em alguns 
casos de países consumidores da produção da aciaria. Em determinadas situações as próprias 
usinas siderúrgicas ou empresas consumidoras estabelecem diretrizes de política ambiental 
visando estar condizente com os limites estabelecidos pela legislação ou pela sociedade civil 
organizada. Em outros casos existe a necessidade ce empresa portar uma certificação de gestão 
ambiental para ingressar em determinados mercados ou obter financiamento de determinadas 
órgãos governamentais ou instituições financeiras. 
Neste cenário a utilização de equipamentos e práticas adequadas para controlar a poluição 
demanda investimentos, treinamentos e, em determinados casos, até a limitação da produção 
para evitar emissões indevidas de material poluente. Não é rara a interrupção momentânea de um 
processo produtivo por falha dos equipamentos instalados para realizar o controle da poluição. Em 
1
 Em determinadas fontes da literatura é utilizado o termo 3R, ou seja, redução, reciclagem e recuperação 
para designar o conceito ou a filosofia empregada no controle da poluição na aciaria. Também pode-se 
utilizar o termo 4R, incluindo a reutilização em alguns processos. 
86 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
outras situações uma determinada empresa pode ser obrigada a encerrar suas atividades devido 
à obsolescência de seus equipamentos em relação ao controle da poluição, que demandariam 
pesados investimentos para sua adequação. 
Captação e Reaproveitamento de Pós e Gás 
Para analisar como pode ser feito o controle (redução ou eliminação) da poluição 
ambiental por particulados ou gases emitidos no processo de produção do aço, deve-se 
identificar em primeiro lugar quais são os locais com potenciais de emissão destes produtos 
Neste particular, podem ser destacados a emissão de gás contaminado com pó de materiais 
metálicos e não-metálicos pela boca do convertedor e as atividades que envolvem manuseio, 
transporte e adição de matérias-primas granuladas, como fundentes, ferros-ligas, metais, etc. 
A produção de aço em convertedor é acompanhada de considerável emissão de poeira 
junto com o gás. A reação do carbono e de outros elementos químicos da carga do convertedor 
com o oxigênio injetado pela lança ou presente na carga gera bolhas de gás CO e CO2 que devido 
à alta quantidade de energia envolvida, escoa pela boca do convertedor em alta velocidade, 
arrastando grande quantidade de pó. Os gases inertes injetados pelo fundo do convertedor 
também escoam pela boca do convertedor arrastando partículas. Por estes mecanismos, cerca de 
1 a 2% da quantidade de matérias-primas metálicas e de fundentes adicionados no convertedor 
fluem pela boca do mesmo. Após a captação e o tratamento destes gases é possível reduzir a 
emissão de material na atmosfera para uma faixa de 0,2 a 0,5 kg de resíduos por tonelada de aço 
líquido produzido, reaproveitando o restante na própria usina siderúrgica. 
A maior parte do material particulado que escoa pela boca do convertedor é formada do 
elemento ferro. Isto se deve ao fato de que cerca de 90 a 95% da carga do convertedor ser 
constituída de ferro e devido à elevada temperatura na área de impacto do jato de oxigênio com a 
superfície do banho, certa quantidade de ferro se volatiliza. O ferro arrastado junto com os gases 
ao sair do convertedor, oxida-se no contato com o ar atmosférico que é sugado pelo sistema de 
exaustão e com o oxigênio da lança, convertendo-se em óxido de ferro (poeira vermelha de Fe2O3 
e uma parte de poeira escura de Fe3O4). Outro mecanismo responsável pelo arraste de pó 
também são as bolhas ascendentes geradas no banho, principalmente bolhas de CO, que afloram 
na superfície do metal líquido capturam gotículas deste metal que a seguir se misturam com o 
fluxo de gás que escoa pela boca do convertedor. Em geral as partículas de poeira têm forma 
esférica, com mais de 90% abaixo de 1 mícron (0,001 mm). 
Experimentalmente o gás primário, ou seja, aquele formado dentro do convertedor, 
possuirá, após um certo resfriamento, uma quantidade de material particulado proporcional ao 
volume de gás formado. A quantidade de particulado está em torno de 100-150 g/Nm3. A 
composição do gás é variável ao longo do processo de sopro, conforme as reações de refino se 
processam. Trata-se, portanto de um escoamento multifásico,
ou seja, uma fase gasosa e uma 
fase sólida. A fase gasosa é constituída basicamente de CO, CO2, H2, podendo conter ainda N2 e 
Ar de acordo com o sistema de sopro pelo fundo adotado, ou devido ao fato de haver uma 
contaminação do oxigênio soprado. A fase sólida é constituída dos óxidos de ferro e de outros 
materiais metálicos e não metálicos adicionados no convertedor. 
Os primeiros convertedores possuíam sistema de combustão total dos gases, ou seja, a 
entrada de ar no sistema de captação era objetivada para a queima total do CO do gás e a 
limpeza do mesmo não era feita, com sua descarga feita livremente na atmosfera na forma de 
CO2. Atualmente os convertedores possuem sistema de coleta e limpeza de gases, objetivando a 
redução da poluição atmosférica, o reaproveitamento do pó gerado no processo como carga do 
próprio convertedor e o aproveitamento dos gases para geração de energia elétrica nas centrais 
termoelétricas. Existem experiências sugerindo que os gases também podem ser aproveitados 
para pré-aquecer parte da carga metálica sólida adicionada no convertedor. Segundo alguns 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 87 
pesquisadores, isto possibilitaria o aumento da taxa de sucata para valores da ordem de 43%. 
Uma outra forma de aproveitamento dos gases é através da instalação de um forno de calcinação 
próximo à boca do convertedor. 
Vários fatores influenciam na escolha do equipamento para controle da poluição em uma 
indústria siderúrgica, como: elevada temperatura de operação, reatividade química, propriedades 
elétricas, combustividade e solubilidade. Em uma aciaria, os sistemas mais utilizados na captação 
de particulados são: coifas, filtros de mangas, precipitadores eletrostáticos, coletores úmidos e 
lavadores de gás. Estes sistemas muitas vezes são divididos em sistema de desempoeiramento 
primário, responsáveis pela captação e processamento inicial dos gases emanados do 
convertedor, e um sistema de desempoeiramento secundário, responsável pela captação do pó 
gerado durante o manuseio do ferro-gusa líquido e das emissões fugitivas (fora de controle) de 
gases da boca do convertedor, durante o sopro, que, devido a folgas ou falhas dos equipamentos, 
não são captadas pelo sistema primário, 
A Figura 5.1 apresenta um esquema de um sistema de desempoeiramento primário do 
tipo úmido, empregado em cerca de 90% dos casos nas aciarias a oxigênio1. Logo acima da boca 
do convertedor está instalado um sistema constituído de duas coifas (uma fixa e uma móvel) e 
uma saia móvel. Este sistema será descrito analiticamente para exemplificar o funcionamento dos 
principais tipos de equipamentos empregados no sistema de desempoeiramento primário de uma 
aciaria a oxigênio. 
Figura 5.1 - Exemplo de um sistema de despoeiramento primário da opção para recuperação 
do gás em um gasômetro após sua lavagem ou queima do gás na chaminé. Também são 
apresentados valores típicos de pressões ao longo do sistema. 
1
 REPETTO, E. Waste Generation and Treatment and CO2 Emissions in Steelmaking, Simpósio Siderurgia 
no Século XXI, ABM, São Paulo, Março 2.001. 
88 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
A coifa móvel (também denominada capuz) está posicionada acima da boca do forno de 
forma a permitir uma folga ou abertura de cerca de 0,5 a 0,6 metros. Esta coifa é o componente 
de conexão entre o convertedor e o sistema de exaustão. A sua movimentação é para permitir a 
retirada da saia móvel para manutenção ou troca do revestimento refratário do convertedor. 
A saia móvel pode ser construída internamente de tubos soldados formando uma parede 
denominada de membrana. Esta saia é posicionada em torno da coifa móvel tem a função de 
variar o espaço entre a boca do convertedor e a coifa de captação, de modo a regular a entrada 
de ar para dentro do sistema. A movimentação desta saia pode ser realizada através de um 
sistema hidráulico com um curso que pode variar em função do equipamento, podendo se adaptar 
sobre a boca do forno de modo a reduzir ao máximo a folga existente entre a boca do convertedor 
e a coifa móvel ou de captação, eliminando ou reduzindo a aspiração de ar do ambiente externo 
do convertedor, reduzindo a pós-combustão do CO, ou seja, sua oxidação para CO2. Esta reação 
de transformação de CO para CO2 é exotérmica. 
Assim a citada folga é controlada para que se tenha um valor máximo de pós-combustão 
(em torno de 10%), evitando assim, o aumento na temperatura do gás que pode chegar a 
1.800°C, aumentando a temperatura do sistema de resfriamento, que poderia provocar um 
superaquecimento dos componentes das coifas, além de aumento no volume de gás no LD, a 
perda de eficiência na limpeza dos gases e a redução do poder calorífico do gás que será 
aproveitado em outra unidade da usina siderúrgica. Com o controle da entrada de ar no sistema a 
temperatura dos gases não ultrapassa 1.450°C e o volume dos mesmos se mantêm em limites 
bem mais baixos. Isto possibilita a construção de um sistema de exaustão de dimensões menores 
e menor quantidade de água pode ser usada para resfriamento. Impedindo-se a queima dos 
gases evita-se a oxidação das partículas, que assim conservam maior granulometria facilitando 
sua remoção. 
Em muitos casos a variação da folga de abertura da coifa móvel é traduzida em termos de 
pressão mensurada por sensores instalados no local. As coifas são refrigeradas com água, 
podendo ser utilizados condutos abertos ou fechados cujas dimensões são projetadas para 
absorver cerca de 50% do calor sensível do gás. A velocidade do gás no conduto do capuz (coifa 
fixa) deve estar entre 12 a 35 m/s, considerado segura e não abrasiva. 
A temperatura do gás no capuz é diretamente influenciada pela abertura da coifa móvel 
durante o sopro de oxigênio e neste fator reside a vida útil do capuz bem como a granulometria 
das partículas do pó contido no gás LD. 
Além de haver a emissão de material particulado durante o período de sopro, pode ocorrer 
também a emissão de particulados associados ou não com gases durante as etapas de 
carregamento de sucata, carregamento do ferro-gusa líquido, forragem ou realização de reparos 
no revestimento refratário do convertedor e na adição de fundentes. Também no período de 
vazamento de aço e de escória do convertedor e as atividades inerentes de metalurgia da panela, 
existe a possibilidade de grandes emissões de pó e gases. Algumas destas operações são 
realizadas com o forno na posição vertical, permitindo a plena utilização do sistema coifa fixa e 
coifa móvel para reduzir o impacto ambiental. Entretanto, quando o convertedor é basculado, a 
coifa deve ser ajustada para ajudar na captação dos gases e pós emitidos. Se o período de 
realização da etapa de metalurgia de panela for efetuado em uma estação destinada para tal 
processo, um sistema próprio de captação de gases e particulado deve ser instalado. 
Após a captação, a mistura de gases e particulados é conduzida para a torre de 
depuração na qual ocorre o resfriamento do gás e a separação entre as fases de particulados e 
de gás. Estas operações são realizadas em duas etapas. Em primeiro lugar a mistura de gás e pó 
é resfriada ao entrar em contato com a água na câmara de saturação (first dust collector - 1º 
DC), resfriando o gás da temperatura em torno de 1.000°C para 70°C e realizando a primeira 
E M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 89 
lavagem do gás. Cerca de 70~75% dos particulados dos gases, que são mais pesados (FeO, CaO 
e SiO2) são coletados no 1o DC. 
A seguir a mistura constituída de gás, pó e água é forçada a passar por uma garganta 
venturi ou anel lavador (second dust collector- 2o DC ou ainda ring slit washer- RSW), na qual, 
devido ao afunilamento do percurso de passagem auxiliado pelo fechamento
do cone móvel, 
ocorre um aumento na velocidade da mistura para valores próximos a 120 m/s. A mistura além de 
ser acelerada entra em contato com um jato de água, perpendicular ao seu fluxo, também com 
velocidade acelerada, provocando o molhamento (englobamento) total das micro-partículas que 
seguem para a câmara de separação de gotas. 
Na câmara de separação de gotas, a mistura sofre uma desaceleração e passa por um 
rotor fixo, construído dentro desta câmara, fazendo com que o gás sofra movimentos circulatórios. 
A força de centrifugação resultante provoca a separação das gotas de água do gás, deixando 
passar somente o gás, que sai limpo e depois do ventilador (IDF), pode ser armazenado em 
gasômetro ou desviado para chaminé. É uma etapa que precisa ser muito bem dimensionada para 
promover a retirada do pó já molhado, evitando assim o seu envio para o meio ambiente. 
O RSW também tem a função de regular a pressão de sucção do sistema de 
desempoeiramento na boca do convertedor, evitando fuga de poeira para fora do sistema de 
exaustão e a queima excessiva do CO na boca. 
Após a torre de depuração está instalado o ventilador de tiragem forçada (VTF) (ou 
Induced Draft Fan - IDF), equipamento responsável pelo fornecimento de toda energia ao sistema 
de limpeza dos gases, tanto para exaustão, depuração e envio do gás para a chaminé ou 
gasômetro. Este equipamento é acionado por um motor de elevada potência e rotação (por 
exemplo, 500 HP e 1.800 rpm). 
A válvula de três vias (three way valve - 3WV) é responsável pelo desvio do fluxo do gás 
para a chaminé ou para o gasômetro. A válvula de selo d'água (water sealed check valve -
WSCV) separa a aciaria do gasômetro. Seu acionamento é sempre feito em conjunto com a 3WV, 
no início e fim da recuperação. Sua vedação é feita com água para que o gás do gasômetro não 
retorne a aciaria. Na tubulação entre essa válvula e o gasômetro a pressão é a mesma do 
gasômetro (200 mmCA). Entre essa válvula e a 3WV a pressão fora da recuperação é zero. A 
válvula V é formada pelo encurvamento da tubulação que vai até o gasômetro. Seu uso é muito 
restrito só ocorrendo em caso de falha ou manutenção da válvula WSCV. A tubulação de By 
Pass constitui uma linha de segurança em caso de falha da válvula 3WV durante a fase de 
recuperação de gás. 
Se o gás for direcionado para a chaminé, o mesmo deve ser queimado para evitar emissão 
do CO para a atmosfera, reduzindo a poluição e o risco de intoxicação, pois o CO é um gás 
extremamente prejudicial ao homem. A chaminé deve ser equipada com um queimador piloto 
alimentado com GLP, que incendeia o gás lançado, transformando o CO em CO2 e gerando uma 
chama. A distância da chaminé em relação ao solo deve ser bastante elevada para facilitar a 
dispersão dos produtos da combustão do gás pelas correntes de ar, as quais são tanto mais 
intensas quanto maior a altura. 
A eficiência do sistema de desempoeiramento primário deve ser bastante elevada se 
3 3 
considerarmos as exigências da legislação (100 mg/Nm de gás no Brasil e 50 mg/Nm de gás 
nos Estados Unidos). Esta eficiência pode ser definida pela razão entre o pó captado e o pó 
gerado. Se considerarmos que a quantidade de particulado emitidos na boca do convertedor está 
em torno de 100-150 g/Nm3 e assumirmos o valor de 150 g/Nm3 e objetivarmos 50 mg/Nm3 para 
o gás dispersado na chaminé ou enviado para o gasômetro, esta eficiência deveria ser de 99,97%. 
Algumas empresas se comprometem a manter a emissão de particulados abaixo de 30 mg/Nm3. 
90 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
Para tal devem contar com equipamentos modernos e urna pratica operacional altamente 
eficiente. 
Podem ser instalados na chaminé monitores contínuos ou sistemas de análise por 
amostragem da quantidade de particulados presentes no gás depois da passagem do mesmo pelo 
sistema de lavagem. Estes analisadores podem ser instalados, por exemplo, na chaminé. Estes 
sistemas de monitoramento contínuo são normalmente baseados em sistemas óticos. Também 
são instalados sistemas automáticos de análise de composição do gás (% de 02, CO, C02 e N2) 
ao longo das tubulações de fluxo de gás. Também deve existir um monitoramento constante das 
pressões, da temperatura da água e dos gases e da velocidade e/ou vazão do gás em vários 
pontos no sistema. O nitrogênio pode ser utilizado para fazer a purga das tubulações por onde o 
gás captado na boca do convertedor escoa. 
Para reduzir ainda mais a poluição ambiental e ao mesmo tempo obter ganhos 
econômicos, várias usinas siderúrgicas estão empregando processos que permitem aproveitar o 
gás gerado na aciaria, após a limpeza do mesmo, para produzir energia em centrais termelétricas 
ou como combustível em outros processos, como por exemplo os fornos de reaquecimento da 
laminação ou os regeneradores de calor nos alto-fornos. 
A taxa de gás recuperado pode chegar a 75 Nm3/t de aço líquido com um poder calorífico 
(PCS = poder calorífico superior) de 1.800 a 2.000 kcal/Nm3. Esta faixa de variação do poder 
calorífico está diretamente relacionada com a alteração da composição química deste gás, que 
por sua vez muda ao longo do período de sopro em função da consumação das reações químicas 
do processo de refino do aço. De corrida para corrida, a composição química média do gás 
coletado também pode ser modificada de acordo com a constituição da carga líquida e sólida do 
convertedor, bem com a vazão de oxigênio e de gases inertes pelo sistema de sopro combinado. 
Também exerce grande efeito os instantes estabelecidos para início e fim de desvio do fluxo de 
gás da chaminé para o gasômetro. Um exemplo da variação desta composição química durante o 
período de sopro no convertedor a oxigênio está apresentado na Figura 5.2. Na Tabela 5.1 é 
apresentada um exemplo da composição química do gás captado e a densidade do mesmo. 
Figura 5.2 - Variação da composição química do gás captado durante o período de sopro no 
convertedor a oxigênio. 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 91 
Nem toda a energia contida no gás produzido no convertedor é aproveitada. Parte desta 
energia é perdida na pós-combustão do CO na boca do convertedor e uma outra parte é perdida 
no processo de resfriamento do gás em contato com as paredes dos equipamentos de captação e 
transporte ou com a água de resfriamento na torre de depuração, Cerca de 65 a 75% da energia 
contida no gás, ou seja, a parcela associada com o potencial das reações químicas exotérmicas 
dos componentes do gás, pode ser aproveitada em outra unidades ou perdidas devido a queima 
do gás na chaminé. 
A recuperação de gás do LD deve ser cercada de cuidados porque trata-se de um gás rico 
em CO, com um poder calorífico relativamente elevado, extremamente tóxico e explosivo. A boa 
condução da operação de recuperação de gás LD é o fundamental para anular os efeitos 
potencialmente nocivos que o CO apresenta. 
Em relação ao potencial risco de explosão deve-se observar que o este fenômeno 
aparece quando ocorre uma reação em um curtíssimo intervalo de tempo, gerando a expansão de 
uma massa seguida da geração de calor. Para que uma explosão ocorra é preciso que haja a 
formação mínima de um triângulo de explosão, formada pela presença, em um mesmo espaço, 
de um combustível (sólido, líquido ou gasoso) um comburente (oxigênio, na maioria dos casos) e 
uma ignição. Na falta de um destes elementos não existe a possibilidade de explosão. 
Em se tratando do gás oriundo do convertedor a oxigênio, os combustíveis são o CO e o 
H2 e o comburente é o oxigênio. Para simplificar o estudo dos limites de explosão dentro do 
sistema, podemos somar os gases inertes CO2 + N2 e teremos então a considerar 03 gases: CO + 
O2 + (CO2 + N2). A Figura 5.3 mostra o triângulo de explosão desses gases onde observamos que
a zona de explosão se situa para valores de O2 acima de 6% e CO acima de 14%. Dentro deste 
ambiente apenas com a presença de uma ignição pode provocar a explosão. As modificações 
determinadas pela temperatura e pressão, podem ser desprezadas para o caso particular do 
sistema LDG, pois, após o primeiro coletor de pó a temperatura é sempre inferior a 85°C, e a 
pressão varia apenas em milímetros de água em torno de uma atmosfera. 
Figura 5.3 - Representação esquemática do triângulo de explosão. 
92 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
Até a entrada do primeiro apagador, a alta temperatura não permite a coexistência de CO 
+ H2 + O2, mas daí pra frente, com a temperatura em torno de 70°C, a mistura explosiva pode 
existir. 
O importante também é identificar as fontes destes elementos. O CO provém da reação do 
O2 da lança com o carbono da matéria-prima. O hidrogênio, que no caso não entra no triângulo, é 
resultante da dissociação da água presente na matéria-prima e em vazamentos no sistema de 
refrigeração. O oxigênio é resultado da entrada de ar atmosférico para o sistema, pela falha na 
selagem de algum ponto do sistema de exaustão, furos ou mesmo a prática da operação com a 
saia móvel alta, provocando o excesso de entrada de ar falso para o sistema. A mistura explosiva 
depende então de um ponto de ignição. A ignição pode ocorrer de três maneiras: 
a) A oxidação da camada de FeO nos dutos do sistema de exaustão, provocando a 
geração de calor. Para evitar esse problema deve-se ter uma boa eficiência de lavagem 
de gás e prever a limpeza do interior dos dutos para remover o pó aderido, tão logo 
termine a corrida. 
b) Desprendimento de material agregado nas paletas do IDF, que pelo impacto, pode 
provocar faísca. Para evitar esse problema deve-se ter uma boa eficiência de lavagem 
de gás e um bom controle de vibração do rotor que pode provocar esse desprendimento 
de material. 
c) Retorno da chama piloto. Para evitar esse problema deve-se garantir uma vazão 
mínima de gás que seja superior a velocidade de queima do CO. 
O sopro de oxigênio deve ser conduzido de forma a não permitir que a mistura explosiva 
ocorra. O período inicial de sopro é um ambiente que pode levar a formação da mistura explosiva, 
pois partimos da situação em que o ambiente dentro do sistema está cheio de ar atmosférico 
Nessa situação o CO primário formado deve ser totalmente queimado na boca, mantendo a saia 
na posição máxima, de forma que esse CO2 faça a purga do sistema. Com a evolução da 
formação de CO, com o decréscimo dos teores de O2, a saia deverá ser abaixada para a sua 
posição mais próxima da boca (linha de início de sopro). Na mesma situação se encontra o 
período de final de sopro, quando a velocidade de descarburação diminui e a presença de O2 
começa a aumentar devido o empobrecimento do gás (baixo teor de CO). Nessa situação também 
o sopro deverá ser conduzido para que todo o CO seja queimado na boca, procedendo à subida 
da saia tão logo o teor de O2 comece a subir. 
A quantidade de gás que pode ser recuperado de uma corrida, ou seja, desviado para o 
gasômetro, depende das propriedades deste gás, da capacidade de armazenamento do 
gasômetro e do consumo deste gás nas centrais termoelétricas ou outras unidades da empresa. 
Em relação às propriedades do gás, é importante que sejam analisados os efeitos da composição 
química no poder calorífico e na explosividade e a quantidade de partículados presentes no gás. 
Estes particulados podem ficar aderidos nas tubulações ou equipamentos de transporte do gás 
até o gasômetro e, no caso de impactos, podem ser geradas faíscas que podem gerar explosões 
se os teores de CO e O2 estiverem situados dentro do triângulo de explosão. Este é mais um 
motivo para que seja garantida uma boa eficiência de limpeza do gás. 
Logo após o inicio de sopro a formação de CO+CO2 é iniciada, porém o determinante para 
que a recuperação de gás seja iniciada são os teores de CO e O2. Esses números podem variar 
dependendo do que se deseja do gás e sua aplicação, mas normalmente um gás recuperável é 
aquele cujos teores de CO e O2 estejam acima de 30% e abaixo de 2% respectivamente. Em 
média a recuperação e feita com o gás situado entre o 2° e o 15° minuto do sopro, que 
corresponde a 70 ~ 80% do total de gás da corrida. Esses números se deslocam influenciado por 
vários motivos, como por exemplo, taxa de utilização de ferro-gusa líquido, vazão de O2 e a 
pratica operacional. 
A vazão de gás gerado durante uma corrida no convertedor a oxigênio pode ser calculada 
considerando os seguintes dados: composição da carga (ferro-gusa, minério de ferro) adicionada 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 93 
no convertedor, quantidade de oxigênio soprada pela lança ou presente nos componentes da 
carga (por exemplo, no minério de ferro adicionada como refrigerante) e pressão exercida sobre o 
gás, que afeta o volume ocupado pelo mesmo. 
Para uma aciaria que opera com um convertedor com capacidade de 315 t, o volume de 
gás gerado gira em torno de 48.500 m3/corrida, considerando uma vazão de oxigênio pela lança 
de 66.000 Nm3/h, 2 t de minério de ferro, queima na boca do convertedor de 10% do CO gerado 
no processo, a pressão e temperatura de armazenamento do gás no gasômetro de 67°C e 200 
rnmCA (coluna de água) respectivamente, dentre outros parâmetros. 
Esta quantidade de gás gerado corresponde normalmente de 50 a 80% da capacidade de 
armazenamento de um gasômetro. A título de exemplo pode-se citar que esta quantidade de gás, 
obtida com a elaboração de cerca de 315 toneladas de aço líquido, poderia ser utilizada para 
gerar aproximadamente 21 MWh de energia em uma central termoelétrica equipadas com 
caldeiras e turbinas movidas a vapor. Entretanto, estes valores dependem do modo como é 
conduzida a operação de sopro e recuperação de gás, pois o poder calorífico do gás está ligado a 
sua composição química e a quantidade de gás enviada ao gasômetro depende dos instantes de 
início e fim de recuperação. 
Os sistemas de desempoeiramento secundário são responsáveis pela captação do pó 
gerado durante o manuseio do ferro-gusa líquido e das emissões fugitivas (fora de controle) de 
gases da boca do convertedor, durante o sopro, que, devido a folgas ou falhas dos equipamentos, 
não são captadas pelo sistema primário. Como foi dito anteriormente, normalmente os sistemas 
de desempoeiramento primário são do tipo úmido, ou seja, realizam a lavagem do gás contendo 
os particulados. 
Entretanto, a maioria dos sistemas de desempoeiramento secundário é a seco e utilizam 
normalmente uma configuração constituída de coifas de captação do pó (misturado ou não com 
gases), casa de filtros para efetuar a remoção do pó, chaminé para efetuar a descarga do ar 
filtrado na atmosfera e defagulhadores para a remoção de partículas de grandes dimensões que 
poderiam provocar queima das mangas de filtro e diminuição da sua eficiência e as tubulações 
que fazem a interligação entre estes equipamentos. 
A geometria e dimensões das coifas para sucção do pó gerado, são definidas pelas vazões 
requeridas. Em algumas situações, estas coifas são revestidas internamente com material 
refratário devido à sua proximidade com regiões de elevadas temperaturas, como é o caso da 
coifa frontal do convertedor. Os finos coletados nos sistemas de desempoeiramento secundário 
podem ser utilizados na sinterização. 
Os materiais particulados absorvidos nos sistemas de desempoeiramento primário e 
secundário gerarão lamas (primário) e pós (secundário) que deverão ser adequadamente 
reciclados dentro da própria usina siderúrgica ou como matéria-prima ou insumo em outros 
segmentos industriais, evitando assim a formação de aterros. Estas lamas ou pós possuem 
elevado teor de ferro, da ordem de 75 a 80%.
Em empresas que não desenvolveram formas de 
reciclar os resíduos1, os mesmos são destinados à deposição, criando um sério problema 
ambiental, visto que sua geração é considerável, podendo chegar a 36 kg/t de aço produzido. No 
1
 A título de esclarecimento são apresentadas duas possíveis definições para o termo resíduos: 
- materiais nos estados sólido, semi-sólido e os líquidos não passíveis de tratamento convencional, 
resultantes de atividades antrópicas (relativas às modificações provocadas pelo homem no meio ambiente), 
que por não terem utilização técnica e economicamente viável, caracterizam-se por uma situação de não 
serventia de caráter transitório ou definitivo. 
- materiais resultantes de processo de produção, transformação, utilização ou consumo, oriundos de 
atividades humanas ou animais, ou decorrentes de fenômenos naturais, a cujo descarte se procede, se 
propõe proceder ou se está obrigado a proceder. 
94 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
caso dos sistemas de desempoeiramento da calcinação, são captados finos de cal que podem ser 
consumidos diretamente na sinterização. 
Uma alternativa utilizada em algumas usinas siderúrgicas para a reciclagem dos pós com 
elevado teor de ferro coletados na aciaria é a fabricação de briquete. Neste caso o resíduo está 
sendo transformado em um subproduto1 que pode ser consumido na própria usina siderúrgica. 
Na composição do briquete são utilizados lama de aciaria, pós de desempoeiramento e outros 
materiais, em menores proporções. O briquete é produzido através de prensagem, adicionando-se 
alguns redutores sólidos. Este briquete será consumido nos próprios convertedores para 
refrigeração ou acelerar a formação de escória. Além de evitar a formação de aterros, o briquete 
produzido neste caso permite a redução de custos com a compra de sucata, pois, cada tonelada 
de briquete adicionado no convertedor substitui aproximadamente 0,61 de sucata. 
A briquetagem também pode ser realizada a quente (600°C) utilizando-se exclusivamente 
pó coletado pelo sistema de desempoeiramento da aciaria. O briquete produzido neste caso é 
utilizado no convertedor em substituição à sucata, embora existam limitações para esta 
substituição. 
Reaproveitamento de Escórias de Aciaria 
Um outro resíduo do processo de elaboração do aço nos convertedores LD de grande 
importância em função da quantidade gerada é a escória. A geração específica de escória de 
aciaria varia de 70 a 170 kg/t de aço produzido. Se considerarmos uma média de 120 kg/t e uma 
produção mundial de 600 Mt de aço empregando-se convertedores (tomando-se referência o ano 
de 2003), a geração de escória corresponderia a aproximadamente 72 Mt anualmente no mundo 
Estes são apenas dados ilustrativos da necessidade de reciclagem da escória de aciaria. A 
escória de aciaria é classificada como um resíduo da classe II - não inerte, de acordo com a 
norma NBR 10.004 da ABNT. 
Após a conclusão do vazamento do aço e das operações de proteção do revestimento 
refratário do convertedor (slag coatíng ou slag splashing) a escória é vertida para um pote 
apropriado e é transportada até o pátio, onde é basculada em baias e resfriada através de jatos de 
água, quando é fragmentada por choque térmico. A intensidade do resfriamento aplicado é 
definida em função da sua aplicação final. 
Uma planta de beneficiamento de escória é composta normalmente de britadores, peneiras 
e correias transportadoras, conforme apresentado na Figura 5.3. O resfriamento pode ser feito por 
bicos de aspersão de água ou com a utilização de mangueiras. A aspersão permite reduzir 
emissão de particulados no ambiente e recircular a água utilizada. A seguir é efetuada a extração 
da sucata de aço por separação magnética para uso na aciaria e alto-forno. As sucatas obtidas 
possuem teor de ferro de 55% a 85% e, normalmente, a sucata de maior teor de ferro contém 
menos enxofre e por isso são utilizadas nas aciarias. As de menor teor metálico são recicladas 
nos alto-fornos, diretamente ou através de processos de sinterização. A escória separada é 
britada e classificada em peneiras. 
O enfoque que antes era dado ao tratamento da escória apenas para retirar a parte 
metálica, com a escória propriamente dita, ficando estocada, foi substituído por um tratamento que 
disponibiliza um produto ou subproduto com algum retorno financeiro. Após a retirada da parte 
metálica, a escória é britada e classificada de acordo com o uso a que se destinar. A 
1
 Produtos secundários (ou co-produtos ou subprodutos) - materiais anteriormente designados como 
resíduos para os quais foram desenvolvidas tecnologias que permitem sua utilização, de forma 
ambientalmente adequada, como matéria prima ou fonte de energia na própria atividade geradora ou por 
terceiros. 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 95 
granulometria de britagem da escória depende da sua aplicação. Em geral o material mais fino 
usado em pavimentação e a parcela grossa utilizado como lastro de ferrovia (Tabela 5.2). 
Embora a geração de escória no convertedor a oxigênio seja menor do que no alto-forno 
(cerca de 270 kg/t de ferro-gusa para esta unidade) a utilização de escória do alto-forno para a 
fabricação de cimento é uma aplicação já consagrada (mais de 90% no caso do Brasil), 
suscitando inclusive a instalação de fábricas de cimento próximos às usinas siderúrgicas visando 
a redução de custo no transporte desta importante matéria-prima. Entretanto, em contraste com a 
escória de alto-forno, as escórias de aciaria têm seu emprego direto limitado como material de 
(construção civil, seja como agregado para construção de ferrovias ou rodovias, seja como 
matéria-prima para a fabricação de cimento. Uma boa parte da escória de aciaria pode ser 
estocada sem destinação imediata, a não ser que sejam desenvolvidos procedimentos especiais 
para tratamento desta escória. 
A composição típica de uma escória de aciaria proveniente do convertedor a oxigênio é 
apresentada na Tabela 5.3. Observa-se que esta escória possui uma razoável porcentagem de 
materiais fundentes. Por esta razão alguns pesquisadores (Gonçalves, 2005) sugerem o retorno 
de parte desta escória para o convertedor LD após a mesma passar por um processo de 
beneficiamento, envolvendo a classificação granulométrica (10 a 50 mm), secagem em forno 
rotativo e transporte em caminhão protegido com a lona. A sua adição no convertedor LD (em 
torno de 15 kg/t de aço) possibilita uma redução no consumo de fundentes da ordem de 30%, 
resultando em ganhos operacionais e financeiros, além de reduzir a quantidade de resíduos 
gerados pelo processo de elaboração do aço nos convertedores a oxigênio. 
Tabela 5.3 - Faixa de composição química típica da escória de convertedor a oxigênio no Brasil. 
Na Tabela 5.4, são apresentadas as variações volumétricas em função das transformações 
ocorridas nas principais espécies químicas presentes na escória de aciaria. Na Tabela 5.5 é 
apresentada uma composição típica de escória de convertedor LD do ponto de vista mineralógico. 
A principal limitação no uso dessa escória é a sua elevada instabilidade volumétrica 
(expansão), provocada pela hidratação do MgO reativo e do CaO livre quando em contato com a 
umidade, havendo a formação de reações expansivas. A cal livre provém de matéria-prima não 
reagida durante o processo de fabricação do aço. Além das fases não metálicas, a escória contém 
uma grande quantidade de partículas de aço ou ferro metálico que ficam incorporadas à escória 
no sopro de oxigênio. Estas partículas também podem contribuir para a instabilidade volumétrica 
das escórias, através da geração de produtos de corrosão e oxidação do ferro metálico residual. 
Uma outra fonte potencial de expansão da escória é a mudança nas formas alotrópicas do silicato
dicálcico ou ortosilicato de cálcio (2CaO2.SiO2 ou usando a simbologia C2S), conforme 
apresentando na Tabela 5.6. Valores típicos de massa específica e densidade aparente são 3,68 
t/m3 e 1,7 t/m3 respectivamente. 
96 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
Tabela 5.4. Composição mineralógica típica das escórias de convertedores LD (LÓPEZ, 1989: 
SEKI et al., 1986; MURPHY, 1997; BOYNTON, 1966). 
Tabela 5.6. - Transformações do silicato de cálcio (2CaOSiO2) em função da temperatura de 
resfriamento (SEKI et al., 1986; TAYLOR, 1997; LEA, 1970). 
*Considerado o ponto de fusão do C2S (NURNBERG, 1981). 
**Valores calculados a partir da variação da densidade apresentada na literatura. O sinal 
negativo indica que se obteve uma pequena redução no volume do cristal. 
Tabela 5.5 - Características das espécies químicas isoladas antes e após a hidratação 
(WEAST, 1971). 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 97 
Observa-se na Tabela 5.5, que, nas transformações, seja por hidratação (2, 4, 10 e 11) e 
carbonatação (5), seja por oxidação (8 e 9), ocorre um significativo aumento de volume em 
relação às dimensões originais do cristal. Este fenômeno, associado com as transformações 
a otrópicas do C2S, conduz à expansão destrutiva na escória de aciaria. 
O inconveniente representado pela expansão da escória pode ser eliminado através do 
armazenamento da escória em pilhas de envelhecimento por longo tempo. Porém este processo 
ocupa muito espaço por um longo tempo. Estão sendo pesquisados processos para acelerar a 
cura e evitar as restrições do mercado. A estabilização da escória de aciaria está diretamente 
associada à formação de produtos estáveis, seja por hidratação do CaO e MgO ou carbonatação 
dos produtos hidratados gerados por estes óxidos. 
A hidratação e a carbonatação nas escórias de aciaria geram estabilidade volumétrica, 
visto que os compostos formados são volumetricamente estáveis, em virtude do tempo de 
estocagem e do grau de exposição do material à umidade, temperatura e teor de CO2. Dessa 
forma, o material deve estar sujeito a condições que permitam, ao longo do tempo, a hidratação 
ou carbonatação completa dessas espécies químicas. 
Nesse sentido, o tempo de estocagem na pilha, ou tempo de envelhecimento do material 
em ambiente com umidade, são fatores principais que influenciam na estabilização do CaO e MgO 
reativos (MACHADO, 2.000). O tempo necessário para a estabilização depende principalmente 
dos fatores: composição química da escória, granulometria, temperatura e umidade do ambiente, 
tamanho das pilhas e aeração das mesmas. Normalmente seis meses é um período de tempo 
mínimo para a escória ser considerada curada ou estabilizada. Este tempo pode ser reduzido em 
função do grau de expansão almejada para uma determinada aplicação ou a utilização de 
métodos especiais de cura. 
Para o caso da escória gerada no convertedor a oxigênio são listadas a seguir diversas 
aplicações: 
- Indústria produtoras de cimento 
Substituição ao calcário na produção de clínquer; 
Substituição ao clínquer1 na produção de cimento; 
Adição de material inerte em substituição ao calcário na produção do cimento. 
- Pavimentação / construção civil 
Tratamento superficial simples de estradas; 
Base e sub-base de pavimentos flexíveis; 
Sub-base de pavimento rígido; 
CBUQ (Concreto Betuminosos Usinado a Quente); 
Revestimentos de pátios; 
Agregado para concreto, pré-moldados e artefato. 
- Agricultura 
Corretivo agrícola de acidez do solo; 
Matéria prima para fertilizante agrícola. 
- Lastro ferroviário 
- Aplicações diversas 
Jateamento em substituição à areia. 
Revestimentos de leitos de rios; 
Aterros; 
Drenos; 
Fabricação de gabiões2. 
1
 Produto da calcinação de calcário e argila usados como matéria-prima para fabricação de cimento após a 
moagem. 
2
 E emento de defesa hidráulica, utilizado em construção de píer a beira mar. 
98 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
É bem aceita e procurada, o uso de escória na pavimentação simples de estradas vicinais 
que não receberão asfalto em prazo inferior a um ano. Podendo ser escória nova, em tratamento 
de cura, que acontecerá a céu aberto na própria via, dando maior rigidez ao pavimento. 
Posteriormente poderá ser pavimentada sem que ocorra a expansibilidade (Figura 5.4). 
A substituição da areia e da granalha dos processos de jateamento de peças, por finos de 
escória, indica, nos primeiros resultados, menor emissão de particulados e maior efeito abrasivo, o 
que significa uso de material de menor custo com menor agressividade ao homem e ao meio 
ambiente. 
Em virtude da sua composição, a escória de aciaria pode ser utilizada como matéria-prima 
na produção de clínquer Portland; como cimento alternativo, fabricado a partir da mistura da 
escória de aciaria com a escória de alto forno e gipsita; na produção do cimento Portland, in 
natura, substituindo parte do clínquer, ou após tratamento térmico, semelhante ao que acontece 
com a escória de alto forno para a formação de vidro. As principais características da escória de 
aciaria em comparação com o clínquer e cimento Portland e a escória de alto forno são mostradas 
na Tabela 5.7. 
Devido aos elevados teores de CaO e P2O5, as escórias de aciaria também podem ser 
utilizadas como fertilizantes ou aditivo no cultivo de plantas ou algas. Contudo, a presença ce 
álcalis e de chumbo (Pb) tem limitado o seu uso devido a problemas de toxidade. 
Tabela 5.7 - Principais características da escória de aciaria em comparação com o clínquer e 
cimento Portland e a escória de alto-forno (TAYLOR. 1997: LEA. 1970). 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 99 
Figura 5.4 - Representação esquemática do fluxo de processo de beneficiamento de escória e 
algumas imagens do processo. 
100 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
Figura 5.5 - Exemplos de aplicação de escória de aciaria a oxigênio: lastro ferroviário, 
pavimentação de vias rodoviárias, fabricação de artefatos de concreto, pavimentação de vias 
(escória envelhecida). 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 101 
6 - REAÇÕES QUÍMICAS DE REFINO E DE FORMAÇÃO DA 
ESCÓRIA 
Na Figura 6.1 pode-se visualizar as diversas regiões do convertedor e algumas das 
principais reações químicas que ocorrem neste reator metalúrgico e que serão objeto de 
discussão neste capítulo. 
No início do sopro as reações predominantes são as de oxidação do Fe, Si, Mn e P e a 
escorificação da cal. O oxigênio é disponibilizado para as reações na forma de gás - símbolo ( ) 
ou ( )g - ou dissolvido no banho metálico - símbolo [ ] - através da seguinte reação química: 
1/2(O2)gás <-> [O] (o1) 
O primeiro período de sopro é caracterizado pela oxidação quase completa de silício do 
ferro-gusa líquido e uma oxidação acentuada do manganês, enquanto a velocidade de 
descarburação (reação direta e indireta do oxigênio com o carbono da carga) aumenta à medida 
que os teores dos dois elementos diminuem. 
As reações de oxidação do silício geram calor e a sílica fundida combina-se com os 
escorificantes (cal ou dolomita), adicionados desde o inicio através das seguintes reações: 
- no ponto de fogo 
[Si] + (O2)gás <-> (SiO2) (i1) 
- no banho metálico: 
[Si] + 2[O] <-> (SiO2) (i2) 
- na interface metal/escória: 
[Si] + 2(FeO) <-> (SiO2) + 2{Fe} (i3) 
- na escória: 
(SiO2) + 2(CaO) <-> (2CaO-SiO2) (i4) 
À medida que o sopro progride, forma-se uma emulsão escória-metal e outros 
componentes são oxidados. O teor de sílica na escória cresce na medida em que o Si é 
escorificado bem como o teor de CaO, pela reação cal
com SiO2 e FeO. O ferro é bastante 
oxidado neste período e seu teor na escória atinge valores elevados. Durante esta fase é formada 
uma emulsão com partículas metálicas e escória, que desempenhará papel importante nas 
reacões de refino. 
102 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
Figura 6.1 - Representação esquemática de um convertedor a oxigênio em uma etapa 
intermediária do processo de refino com destaque para as diversas regiões do convertedor e 
para algumas das principais reações químicas inerentes a este processo. 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 
As reações de oxidação do ferro são: 
 
 - no ponto de fogo 
 
[Fe] + 1/2 (O2) <-> (FeO) (f1) 
 
[Fe] + (CO2)aço <-> (FeO) + (CO2)gás (f2) 
 
 - na interface jato de O2/escória: 
 
2(FeO) + 1/2 (O2) <-> (Fe2O3) (f3) 
 
[Fe] + (CO2) gás no aço <-• (FeO) + (CO)gás (f4) 
 
 - na interface metal/escória: 
 
[Fe] + (Fe2O3) <-> 3(FeO) (f5) 
 
 - na escória (emulsão, mas na interface gotículas de metal e escória): 
 
{Fe} + 1/2 (O2)gás <-> (FeO) (f6) 
 
Para a oxidação do manganês as seguintes reações estão presentes 
 
 - no banho metálico: 
 
[Mn] + [O] <-> (MnO) (m1) 
 
 - na interface metal/escória: 
 
[Mn] + (FeO) <-> (MnO) + {Fe} (m2) 
A primeira reação de oxidação do manganês acontece apenas no início do sopro quando o 
teor de manganês é alto e a temperatura é baixa. Durante a maior parte do tempo, a segunda reação 
predomina. 
Na medida em que se forma a escória e os teores de Si e Mn do banho decrescem a 
velocidade de descarburação aumenta até atingir o valor máximo característico do início da segunda 
fase do refino ou segundo período de sopro. Neste período, o FeO e o MnO da escória são 
reduzidos dando origem a um aumento do teor de Mn do metal (corcova de Mn). 
Terminada a oxidação do Si, o qual estava consumindo a maior parte do oxigênio, o aumento 
da temperatura e a existência da emulsão metal-escória criam condições em que a única reação 
importante passe a será descarburação. 
As reações do carbono com o oxigênio são responsáveis pela descarburação, formação de 
bolhas, aquecimento do banho, dentre outros fenômenos inerentes ao processo. Algumas das 
possíveis reações oxigênio-carbono que podem estar presentes no convertedor a oxigênio são 
listadas abaixo: 
- no ponto de fogo 
[C] + 1/2 (O2) <-> (CO)gás (d ) 
104 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
[C] + (CO2)gás <-> 2(CO)gás (c2) 
(CO2))aço <-> [O] + (CO)gás (C3) 
- no banho metálico: 
[C] + [O] <-> (CO)gás no aço
(c4) 
(CO)aço + [O] <-> (CO2)aço (c5) 
- na escória (emulsão metal-gás-escória): 
(CO2))escória + 2(FeO) <-> (CO)escória + (Fe2O3) (c6) 
(CO)aÇo + (Fe2O3) <-> (CO2))aço + 2(FeO) (c7) 
(CO)gás + (FeO) <-> (CO2)gás + {Fe} (c8) 
- na escória (emulsão, mas na interface gotículas de metal e escória): 
(CO2)gás + [C] <-> 2(CO)gás (c9) 
[C] + (FeO) <-> (CO)aço + [Fe] (c10) 
- na região do jato de O2 pode ocorrer a pós-combustão do monóxido de carbono para 
dióxido de carbono que retornaria para o aço: 
(CO) + 1/2(O2) <-> (CO2)aço (c11) 
Como foi dito anteriormente, ocorre no primeiro período de sopro uma reação direta e 
indireta do oxigênio com o carbono da carga (reações c1, c2 e c4). A velocidade de 
descarburação varia em função do teor de silício no banho, sendo máxima para corridas 
trabalhando com ferro-gusa dessiliciado. Uma outra variável que afeta a velocidade de 
descarburação neste período é a vazão de oxigênio. 
Durante o segundo período de sopro, a descarburação se processa quase totalmente 
através de reações no ponto de fogo (reações c1 e c2) e na emulsão (reações c9 e c10), sendo a 
participação relativa de cada uma delas influenciada pelas condições operacionais. 
Observa-se que devido às reações de descarburação ocorre o desprendimento das bolhas 
gasosas (reações c1, c2 e c4) que promove um movimento circulatório no metal, renovando a 
interface exposta ao jato de oxigênio. Além disto, a intensa geração de CO no seio da emulsão 
metal-escória, decorrente da descarburação das partículas metálicas (reações c10 e c11), 
provoca o "espumamento" da escória, e a formação da emulsão metal-gás-escória que ocupa a 
maior parte do volume do convertedor, atingindo níveis superiores ao do bico da lança, que fica 
nela submersa, como mostra a Figura 3.7. A estabilidade desta emulsão é de vital importância 
para o processo de refino dos aços e será discutida em maior profundidade quando estudarmos 
as reações de formação da escória em uma seção mais adiante neste texto. 
A velocidade de descarburação na segunda etapa só é limitada pelo oxigênio disponível. 
Este período prossegue até o teor de C atingir um valor a partir do qual a velocidade de 
descarburação passa a ser controlada, não pela disponibilidade de oxigênio, mas pela difusão de 
C até a interface de reação (terceira etapa do sopro). 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 105 
O controle da velocidade de descarburação durante esta segunda etapa é importante 
para a obtenção de uma operação tranqüila e sem projeções, sendo largamente influenciado 
pelas condições de formação de escória. A maximização do volume da emulsão, devido a sua 
estabilização, ou aumento do volume de gás, pode levar ao seu transbordamento, originando as 
projeções de escória. 
Resumidamente, pode-se dizer que neste segundo período de sopro verificam-se no 
interior do convertedor os seguintes fatos: 
- A lança fica imersa na escória. 
- A escória encontra-se volumosa, devido à presença de CO em seu meio. 
- Observa-se formação de gotículas metálicas devido ao jato de O2 (Figura 4.6). 
- Observa-se depressão do banho, na região do impacto do jato de oxigênio. 
O terceiro período de sopro é caracterizado pela velocidade de descarburação 
decrescente, devido à redução do C contido no banho, e por um aumento gradativo da oxidação 
do Mn e Fe. Logo a velocidade de descarburação passa a ser governada pela difusão do carbono 
através do banho. Nesta fase, a dissolução da cal, é acelerada e a basicidade da escória é 
aumentada acentuadamente. A diminuição da geração de gases, associada com a diminuição da 
velocidade de descarburação, provoca a gradual destruição da emulsão, com o coalescimento das 
partículas metálicas e seu retorno ao banho. A descarburação no banho metálico é atenuada, e a 
interface metal-refratário desempenha papel importante nessa reação. 
A desfosforação é iniciada rapidamente na primeira etapa do sopro, através da 
seguinte reação química: 
2[P] + 5[FeO] -> (P2O5) + 5[Fe] (p1) 
A reação p1 é altamente exotérmica. Portanto, tende a ocorrer na primeira etapa do sopro, 
quando as condições de baixa temperatura e elevado teor de FeO (elevado potencial de oxigênio) 
na escória favorecem a reação de oxidação do P, que prossegue durante toda a primeira etapa 
com a dissolução da cal através da reação: 
2[P] + 5[O] -> (P2O5) (p2) 
Esta reação predomina no segundo período de sopro, devido à diminuição do teor de 
Fe da escória e ao aumento da temperatura. 
O pentóxido de fósforo formado tem uma reatividade muito alta, de modo que a reação 
(p2) ocorre também em sentido contrário (reação reversível). 
(P2O5) -> 2[P] + 5[O] (p3) 
Isto corresponde à estabilização da dissolução da cal calcítica, o que faz com que a 
reação de desfosforação seja interrompida, ou mesmo invertida, com o aumento do teor de P do 
metal (refosforação). Assim, no segundo período de sopro, é muito importante que sejam criadas 
condições favoráveis para
a desfosforação. Isto é conseguido atuando diretamente a interface 
metaI/escória onde se deve promover uma maior agitação, que em conjunto com a queima do C, 
force a migração do P do aço para a escória que está em formação. 
No terceiro período de sopro a temperatura está mais elevada, o que não favorece a 
desfosforação. O teor de fósforo do aço no final do sopro dependerá, para dadas condições 
operacionais, da composição química da carga metálica, do teor em ferro (FeT) da escória, do 
consumo de cal e da temperatura da escória. 
106 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
Através de uma análise termodinâmica pode-se observar que a reação de desfosforação 
(p2) só será possível com a diminuição da atividade do pentóxido de fósforo, pela sua dissolução 
na escoria e sua fixação pelo óxido de cálcio na forma de fosfato cálcico. 
(P2O5) + 3(CaO) <-> (3CaO.P2O5) (p4) 
ou 
(P2O5) + 4(CaO) <-> (4CaO.P2O5) (p5) 
A análise termodinâmica da reação de oxidação do fósforo permite concluir que a 
desfosforação durante o refino LD será favorecido por: 
- Elevado potencial de oxigênio do sistema. 
- Baixa temperatura. 
- Escória rica em CaO, com baixa atividade do P2O5 e elevada basicidade. 
As reações de dessulfuração serão discutidas a partir deste ponto. Como o ambiente no 
interior do convertedor é totalmente oxidante, a reação de formação de sulfetos fica muito 
prejudicada. Portanto, deve-se procurar um carregamento no qual este elemento esteja presente 
nos mais baixos teores possíveis. 
Há três etapas importantes para a obtenção de valores baixos de enxofre: dessulfuração 
prévia do ferro-gusa combinada com uma adequada seleção de sucata, dessulfuração no refino 
primário e dessulfuração no refino secundário. Nestas três etapas, a reação de dessulfuração 
ocorre em base escorificante, ou seja, através da seguinte reação: 
(CaO) + [FeS] <-> (CaS) + (FeO) (s1) 
Esta reação é altamente endotérmica, necessitando de uma alta temperatura para se 
processar no sentido da esquerda para a direita. Também é importante um ótimo contato entre o 
sulfeto de ferro dissolvido no banho metálico e a cal da escória, sendo necessária uma forte 
agitação do banho, como a que acontece durante a descarburação. 
Assim, a evolução da dessulfuração está intimamente ligada à evolução da dissolução 
da cal. De maneira geral, ela apenas se processa de maneira mais efetiva na etapa final de 
sopro com valores de até 50% (para valores elevados de S, acima de 0,030%), quando a 
basicidade da escória se eleva. Deve-se notar também que a dessulfuração pela fase gasosa é 
responsável pela diminuição de 5 a 10% do enxofre carregado. Neste caso, as reações que 
governam a dessulfuração através da face gasosa não estão perfeitamente definidas, devendo 
ser consideradas principalmente as de oxidação do enxofre do metal e da escória. 
[S] + (O2)gás <-> (SO2)gás (s2) 
No refino LD, a escorificação do enxofre só se processa de forma apreciável no final do 
sopro, quando a aceleração da dissolução da cal eleva a basicidade a níveis adequados. Uma 
maior adição de fluorita, modificando a trajetória da dissolução da cal, pode modificar este 
comportamento, dependendo da relação observada e das operacionais de cada usina. O 
relacionamento positivo observado normalmente entre o coeficiente de partição do S e o teor de 
ferro na escória no final do sopro deve-se à sua influência sobre a dissolução da cal. 
A partição do enxofre no final do sopro é definida pela basicidade da escória e facilitada 
pelo contato intimo entre o metal e a escória, bem como, pela escória estar mais quente e mais 
fluida. 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 107 
Analisando-se a dissolução gasosa em vários processos de refino, considerou-se como 
mecanismo mais provável a oxidação direta do enxofre da escória pelo oxigênio ou dos sulfetos 
ca escória pelos óxidos de ferro. 
(CaSO4)escória + 2FeO -> (CaO.Fe2O3) + (SO2) (s3) 
(CaSO4)escória + Fe2O3 -> (CaO.Fe2O3) + (SO2) + 1/2 O2 (s4) 
A análise do coeficiente da partição e da dessulfuração gasosa não permite, entretanto, 
definir completamente o problema do teor de S no aço, que dependerá fundamentalmente dos 
teores de S no ferro-gusa, sucata e cal. Deve-se notar que, para teores de S do ferro-gusa 
suficientemente baixos e nas mesmas condições das demais matérias-primas, o teor de S do aço 
será superior ao de carregamento. A obtenção de aços baixos S (S ≤ 0,01) exige não só que se 
utilizem ferro-gusa com baixo teor de S, mas também cuidados especiais em relação às demais 
matérias-primas, muitas vezes, uma maior proporção de ferro-gusa líquido nas cargas e 
resfriamento com minério. A raspagem da escória proveniente dos processos de dessulfuração do 
ferro-gusa líquido é de fundamental importância. 
Serão apresentadas e discutidas a partir deste ponto as reações inerentes à formação de 
escória no convertedor. Como já foi apresentado anteriormente, durante o período de refino, 
geralmente o silício é o primeiro elemento a ser oxidado, o que se dá sempre em presença da 
oxidação conjunta de manganês e ferro. No convertedor a oxigênio, a oxidação inicial pode ser 
representada pelas seguintes equações: 
[Si] + (O2)gás<-> (SiO2) (i1) 
[Si] + 2[O] <-> (SiO2) (i2) 
[Fe] +1/2 (O2) <-> (FeO) (f 1) 
[Mn] + [O] <-> (MnO) (m1) 
A observação destas equações indica que a velocidade e extensão da oxidação do 
silício, manganês e ferro serão função do potencial de oxigênio reinante no local, dos teores de 
silício, manganês e ferro, da composição da escória já formada e da temperatura. 
A seguir desenvolve-se a reação de oxidação aparentemente direta do Si e Mn pelo FeO 
com a formação de uma escória (FeO.MnO.SiO2), através das seguintes reações na interface 
metal/escória: 
[Si] + 2(FeO) <-> (SiO2) + 2{Fe} (i3) 
[Mn] + (FeO) <-> (MnO) + {Fe} (m2) 
A oxidação do C é menos provável, uma vez que, envolve a nucleação e crescimento de 
bolhas de CO, e a formação de escória é uma reação líquido-líquido. À medida que aumenta o 
volume de silício oxidado, formando a sílica (SiO2) começa a dissolver a cal calcítica adicionada, 
e, com o aumento do volume de escória, as reações passam a se processar principalmente 
através da oxidação indireta pelo FeO no seio da emulsão metal-escória formada. 
 Alguns segundos após o início da escorificação, inicia-se a incorporação pela escória de 
mais dois óxidos: CaO (cal ou óxido de cálcio) e MgO (óxido de magnésio ou magnésia). O 
primeiro a partir da cal e o segundo a partir da própria cal, de outro fundente carregado (dolomita 
108 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
crua, dolomita calcinada ou cal dolomítica - MgO.CaO e dunito) ou dos refratários. Devido à sua 
importância para o processo de formação da escória, as reações de dissolução da cal serão 
vistas em um tópico mais adiante neste texto. 
A incorporação destes óxidos modifica as atividades da SiO2, FeO, MnO no sentido de 
abaixar a atividade da SiO2, favorecendo o retorno do ferro e do manganês ao aço. Um perfil 
típico da evolução da composição da escória no convertedor a oxigênio é apresentado na Figura 
4.12. 
Outros componentes que constituem a escória são Al2O3 (oxido de alumínio ou alumina), 
Cr2O3 (óxido de cromo), TiO2 (óxido de titânio), etc. provenientes das adições ou oxidação de 
elementos secundários da carga metálica ou proveniente do desgaste dos refratários que 
revestem o convertedor. Outros compostos são formados indiretamente durante o processo de 
oxidação, como por exemplo, o P2O5 (pentóxido de fósforo) e CaS (sulfeto de cálcio). 
A variação da temperatura do banho metálico foi apresentada na Figura 4.8, que mostra 
um aumento gradual de 1.250-1.350°C até 1.600-1.680°C
no final do sopro. A temperatura da 
escória líquida pode ser maior do que a do banho metálico em torno de 300°C nos primeiros 
minutos do sopro. Esta diferença de temperatura é reduzida gradualmente até cerca de 50°C no 
final do sopro (DEO e BOOM, 1993). 
O aquecimento da escória se dá pela transferência de calor da região do ponto de fogo 
bem como devido à coexistência das fases metal e escória. Simultaneamente a escória líquida 
penetra nos poros da cal. A extensão desta penetração depende do tamanho dos poros e da 
viscosidade da escória e será discutida mais adiante neste texto. 
Os óxidos e outros compostos encontrados nas escórias apresentam geralmente completa 
miscibilidade no estado liquido. As escórias não têm ponto de fusão definido, mas se solidificam e 
fundem em uma certa faixa de temperatura. A temperatura liquidus pode ser obtida do diagrama 
de fases correspondentes. Os diagramas de fases são essenciais para o entendimento do que 
sucede dentro da fase "escória" durante o processamento. No caso das escórias são utilizados 
diagramas ternários de fases para estudar a composição química ideal para uma dada 
temperatura liquidus desejada. Se as escórias são resfriadas rapidamente, consistem quase 
exclusivamente de vidro. Se resfriadas lentamente, constituem cristais muito pequenos de 
minerais definidos, correspondentes às fases indicadas pelos respectivos diagramas de fases. 
No caso das escórias, o conhecimento da viscosidade é importante não só devido ao 
problema do livre escoamento da mesma no esvaziamento do convertedor ou nas operações de 
slag splashing, mas também porque a viscosidade está relacionada com a velocidade das 
reações. A velocidade (cinética) das reações químicas é influenciada diretamente pela difusão das 
substâncias reagentes. Esta velocidade de difusão depende da viscosidade da escória. As 
escórias, mesmo as mais fluidas, são ordinariamente, de quinze a cinqüenta vezes mais viscosas 
do que o metal líquido. Torna-se pois evidente que a viscosidade das escórias é um fator cinético 
de grande importância, embora esta propriedade física não tenha nenhuma relação com o 
equilíbrio das reações. De grande importância prática é também a relação entre viscosidade e o 
ataque dos refratários pelas escórias, pois, quanto menor a viscosidade, mais fácil a penetração 
da escória em trincas existentes no revestimento refratário. 
A viscosidade da escória é influenciada pela temperatura e pela composição química. No 
balanceamento de uma carga, procura-se obter uma escória com fluidez adequada na 
temperatura ou etapa de operação do forno, nem muito reduzida para não dificultar o escoamento 
ou a interação da escória com o metal líquido, nem muito elevada para evitar o ataque do 
revestimento refratário. Diagramas ternários de iso-viscosidade, são disponíveis na literatura a 
respeito. Trata-se de diagramas triangulares que mostram linhas de iso-viscosidade, em função da 
composição química da escória. 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 109 
A viscosidade de um líquido está diretamente relacionada com as dimensões das unidades 
estruturais iônicas ou moleculares, e é de se esperar que a viscosidade de uma escória líquida 
aumente se a complexidade estrutural é aumentada, o que acontece, por exemplo, se a 
basicidade diminui. Observa-se que a sílica (SiO2) é constituída de longas cadeias moleculares de 
íons (SiO4)-4 o que resulta em uma maior viscosidade para a escória. A presença de CaO permite 
quebrar estas longas cadeias através da formação dos íons Ca+2 e O-2 , tornando assim a 
escória mais fluida. O MgO atua no mesmo sentido. A presença de íons flúor (fornecidos através 
ria adição de fluorita CaF2) também reduz a viscosidade porque este elemento atua da mesma 
forma que o os íons de oxigênio na quebra da seqüência de cadeias moleculares de (SiO4)-4. A 
presença de partículas sólidas na escória também exerce grande influência no aumento da 
viscosidade da mesma. 
A noção de basicidade de escória é totalmente empírica e arbitrária. A noção de ácido e 
base apareceu da observação de que as escórias ricas em sílica atacam refratários dolomíticos 
ou magnesianos e, vice-versa, escórias ricas em CaO e MgO atacam refratários siliciosos. 
Nenhum outro fundamento teve a introdução destes termos em metalurgia, e nenhuma relação 
existe com a noção precisa de ácido e base da físico-química das soluções aquosas1. Trata-se, 
portanto de noção arbitrária (relacionada com a presença de íons de oxigênio O-2 na escória), mas 
que tem sido muito útil na metalurgia. O valor do índice de basicidade, tal como definido acima, 
es:á relacionado com o comportamento das escórias nos casos seguintes: 
- Ataque das escórias sobre os refratários. A basicidade é um índice que permite julgar 
qualitativamente se uma dada escória é ou não apropriada para uso com um determinado 
refratário; 
- Viscosidade das escórias: há uma relação entre a viscosidade de uma escória e sua 
basicidade; 
- Desfosforação e dessulfuração: é um fato comprovado que as escórias básicas são 
essenciais para a desfosforação e a dessulfuração no refino do aço. 
Tradicionalmente, os óxidos constituintes das escórias se classificam em ácidos, básicos e 
anfóteros (ácido ou básico dependendo do meio). Outra classificação é a seguinte: básicos (CaO, 
MgO), bases fracas (MnO, FeO), ácidos fracos (Al2O3) e ácidos (SiO2, P2O5). Um óxido básico é 
um óxido de fraca atração de oxigênio que em um banho líquido tende a liberar seu íon oxigênio. 
Ao contrário, um óxido ácido é aquele cujo átomo central apresenta uma forte atração de oxigênio, 
e captura os anions de oxigênio liberados pelas bases. 
Nos estágios iniciais do refino do ferro-gusa para a fabricação do aço, a escória é 
constituída predominantemente de faialita Fe2SiO4 e tefroita, Mn2SiO4. Com a dissolução da cal, 
devido à menor atração de oxigênio do CaO em relação ao FeO e ao MnO, a cal desloca estes 
óxidos, formando o ortosilicato de cálcio, Ca2SiO4. 
Após a apresentação de algumas das principais reações químicas responsáveis pela 
geração dos constituintes da escória no convertedor a oxigênio, pode-se agora discutir quais são 
os principais parâmetros que influenciam na formação desta escória. Existe uma concordância 
"esta área que estes parâmetros são: 
- A altura de lança de O2 
- A dissolução da cal 
- O teor de ferro na escória 
- A composição química do ferro-gusa 
1
 No caso de soluções aquosas, substâncias que se dissolvem na água produzindo grande quantidade de 
cátions H+ são ácidas, enquanto substâncias que produzem grande quantidade de anions OH- são ditas 
bases. Naturalmente, ácidos tendem a neutralizar bases como por exemplo: 
(H+ + Cl-) + ( Na- + OH+) = ( Na+ + Cl-) + H2O Ácido base sal dielétrico 
i 
110 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
- O projeto da lança de O2
Como parâmetros secundários podem ser citados ainda: 
- A vida do bico da lança 
- A retenção de escória da corrida anterior 
- O uso de sucata com escória 
- O uso de briquete 
- A adição de minério e/ou fluorita 
A influência da altura da lança na formação da escória foi discutida anteriormente na 
apresentação dos conceitos relativos ao padrão de sopro. Os outros parâmetros que afetam a 
formação da escória serão discutidos a seguir. 
Como já foi abordado anteriormente, a escória formada nos primeiros minutos de sopro, 
caracteriza-se por possuir alto teor de SiO2, baixo teor de CaO e alto teor de FeO e MnO. Este 
tipo de escória possui baixo valor da atividade de CaO, o que dificulta a desfosforação, a 
dessulfuração e provoca um aumento do ataque do revestimento refratário. 
Em vista disso, objetiva-se que a cal seja incorporada (dissolvida) à escória o mais rápido 
possível, de tal maneira a manter a trajetória de composição
da escória dentro de um campo de 
alta basicidade, a maior parte do tempo. 
A adição de cal deve ser realizada de modo a maximizar sua dissolução na escória. A 
adição durante a fase de descarburação máxima pode provocar projeções. Normalmente a 
adição é parcelada do início ao sexto minuto de sopro e, quando necessário, adiciona-se uma 
parcela na fase final. A adição dosada de cal, e não em bateladas, pode contribuir para sua 
melhor dissolução na escória, melhorando o seu rendimento e facilitando a desfosforação. 
A dissolução da cal calcítica se inicia no primeiro período, pela reação com a escória 
silicosa formada através da seguinte reação na escória: 
(SiO2) + 2(CaO) <-> (2CaO.SiO2) (i4) 
A proporção de cal dissolvida será função basicamente do volume de sílica formada, que é 
proporcional ao teor de silício do ferro-gusa líquido e da adição de SiC (carbeto de silício) ou FeSi 
(ferro silício) no início do processo de sopragem. 
A dissolução da cal é um processo complexo e depende, principalmente, de alguns fatores, 
a saber: 
- A adição de fluorita 
- A atividade da CaO na escória 
- A viscosidade da escória 
- A temperatura 
- A superfície de contato sólido-líquido 
- A agitação do banho 
- O teor de FeO da escória 
O efeito fluxante do silicato de cálcio que recobre as partículas de cal calcítica, acelera a 
sua escorificação. A adição de pequenas quantidades fluorita (CaF2) pode modificar esse modelo 
de dissolução de cal calcítica, propiciando uma velocidade de dissolução praticamente constante 
durante todo o sopro. 
Na Figura 3.9 apresenta-se um diagrama ternário CaO-SiO2-FeO com destaque para as 
isotermas liquídus. Nota-se nesta figura que aumentando o teor de CaO' aumenta a temperatura 
de início de fusão da escória (temperatura liquidus), enquanto um aumento do teor de FeO' 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 111 
promove uma redução desta temperatura, aumentando a fluidez da escória e sua capacidade de 
penetrar no revestimento refratário do convertedor ou panelas, acelerando o desgaste do mesmo. 
Uma importante reação na formação da escória é apresentada a seguir: 
(2FeOSiO2)liq + 4(CaO)sol -> 2(CaO.FeO)líq + (2CaO.SiO2)líq 
Esta reação pode ser interpretada como: o silicato de ferro no estado líquido -
(2FeO.SiO2)líq ou (Fe2S)líq - combina-se com a cal no estado sólido - CaO)sol ou (C)sol -,formando 
cálcio-wustita - (CaOFeO)liq ou (CF')liq - rica em ferro e no estado líquido e ainda o silicato 
dicálcico no estado sólido - 2CaO SiO2)sol ou (C2S)sol -, ambos os casos para as temperaturas 
típicas do processo de refino de aço. 
Se a cal adicionada apresentar uma alta queima, as partículas de silicato dicálcico 
precipitam-se em uma forma granular e, devido à sinterização com a cálcio-wustita, forma-se uma 
camada contínua em torno das partículas de cal que, por sua vez, impede ou retarda a 
continuidade da dissolução da cal. Se a cal adicionada sofre uma queima leve e, portanto, 
apresenta uma maior porosidade, uma camada cálcio-wustita é formada a uma certa distância da 
cal. Neste caso, a proporção de (CaO.FeO) líquido, rico em FeO, é maior do que no caso do 
emprego de uma cal de alta queima. Isto ajuda a ruptura da camada do silicato dicálcico antes do 
que no caso do emprego de uma cal de alta queima. 
No último estágio do sopro, com o aumento da temperatura e do teor de ferro na escória, a 
camada de silicato dicálcico fica mais macia, devido à combinação com o FeO, e dissolve. Desta 
forma, a dissolução de CaO aumenta rapidamente neste estágio. 
Alguns estudos mostram que a presença de dolomita, isto é, MgO na escória, o 
mecanismo de dissolução da cal muda de forma a reduzir a taxa de dissolução como resultado da 
precipitação em primeiro lugar de silicato tricálcico próximo à cal sólida. A dissolução de dolomita 
sólida CaO.MgO prossegue de acordo com a reação: 
(2FeO.SiO2)liq + (2CaO.MgO)sol -> (2CaO.SiO2)sol + (2MgO.FeO)sol 
A magnesia-wustita - MgO-FeO - apresenta um alto ponto de fusão e forma uma camada 
contínua sobre as partículas de dolomita, fechando todos os poros, reduzindo assim a taxa de 
dissolução de dolomita da mesma forma que é reduzida a dissolução da cal pela camada de 
silicato dicálcico. Entretanto, a taxa de dissolução das partículas de dolomita nas escórias de 
aciaria é menor do que a da cal. 
A evolução da oxidação do ferro está intimamente ligada à profundidade de penetração 
do oxigênio injetado pela lança. A quantidade de ferro oxidado na primeira etapa diminui com o 
aumento da profundidade de penetração. A sua redução pelo C na segunda etapa aumenta 
devido a maior quantidade de metal da emulsão. No final do sopro, com a velocidade de 
descarburação orientada pela difusão de C, c oxigênio em excesso irá oxidar o ferro e o 
manganês, cujos pesos na escória, especialmente o do óxido de ferro, apresente 
c rescimento, à medida que teor de C do banho decresce. 
O teor de FeO na escória provoca aumento na sua fluidez e, conseqüentemente, provoca 
o aumento no desgaste do refratário. 
O projeto do bico de lança é uma variável importante. Seu projeto deve ser tal que propicie 
um jato isento de ondas de choque e com mínima turbulência. A utilização experimental é o 
principal fator para determinar o projeto ideal do bico de lança, devido ao seu complexo ajuste 
centro das condições operacionais em função do perfil de cada convertedor. 
112 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
O adequado controle da erosão do bico da lança é fundamental também para a 
manutenção tranqüila das práticas de sopro, Um bico desgastado dá origem a um jato irregular 
com formação de ondulação e turbulência, afetando as condições de sopro com a diminuição da 
profundidade de penetração do O2 no banho, levando a má formação da escória e com riscos de 
projeção quando mantidas as demais variáveis. 
A composição química do ferro-gusa é uma variável fundamental na formação de uma 
massa adequada de escória e, conseqüentemente, em um bom controle do processo de refino 
LD. Esta variável pode afetar não só o rendimento operacional, mas também o acerto de fim de 
sopro. Os teores de silício e manganês devem estar dentro das faixas estabelecidas, sendo os 
teores de P e S mantidos nos níveis mais baixos possíveis e economicamente viáveis. 
Os baixos teores de Si podem provocar um aumento nas projeções metálicas no início do 
sopro, devido a não formação de uma camada de escória suficientemente espessa para a 
proteção do banho em relação ao jato penetrante de oxigênio. Estas projeções podem ocorrer 
pela queima muito rápida do Si, o que antecipa a entrada da fase de descarburação e, nestas 
condições, as projeções podem ser violentas, gerando a formação de cascão na lança. A saída, 
neste caso, é reduzir a velocidade de descarburação pela elevação do nível da lança de O2 ou 
abaixamento da vazão de O2 e adição de fundentes para acelerar a formação da escória. O baixo 
teor de Si pode também afetar a sopragem no que tange à remoção de fósforo e enxofre devido 
ao menor volume de escória. 
Em situação oposta, teores elevados de Si provocam o aumento no volume de escória com 
riscos de projeções e perdas de rendimento metálico com o aumento no teor de Fe na escória. As 
projeções, neste caso, podem ser contornadas com a adição adequada de cal durante o sopro, 
evitando basicidades baixas, adequando a velocidade de descarburação pela redução na vazão 
de O2 durante a primeira etapa do sopro e escolhendo um padrão de sopro que impeça grande 
quantidade de FeO na escória nesta etapa, para que não ocorra uma excessiva descarburação no 
pico do sopro. 
Variações bruscas de Si do ferro-gusa também provocam grandes transtornos no processo 
devido a operação sempre levar como referência resultados de corridas produzidas anteriormente.
O teor de Mn do ferro-gusa tem influência nítida na formação da escória no primeiro 
período do sopro, devido à sua oxidação simultânea ao silício. Teores elevados de Mn podem 
fluidificar em demasia a escória, aumentado sua emulsificação, com riscos de fortes projeções 
de escória. Teores baixos de Mn acarretam em uma escória mais viscosa no início, com riscos 
de projeção metálica, formação de cascão na lança de O2 e na boca do forno. 
No cálculo do peso de da composição química da escória gerada no convertedor a 
oxigênio, deve ser considerado as características dos fundentes utilizados e a composição 
química da carga metálica. As porcentagens de CaO e MgO disponíveis nas cales adicionadas ao 
convertedor dependem do teor de SiO2 e da basicidade binária (BB) e da basicidade magnesiana 
(BM) adotadas para o processo. As seguintes equações podem ser utilizadas para definir estas 
variáveis: 
%CaO = %CaOdisponívelcal cal -BB .%SiO (e1) 
cal
2
%MgO = %MgOdisponívelcal cal -BM .%SiO 
cal
2
(e2) 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 113 
No cálculo da quantidade de SiO2 a ser neutralizada pela CaO, a seguinte expressão é 
utilizada: 
 
Desta forma, o cálculo da massa de cal calcítica (Mcal) e de cal dolomítica (Mdol) 
necessárias para a neutralização da sílica pode ser efetuado de acordo com o seguinte 
procedimento: 
CaONecessário = (SiO2)Entrada .BB (e4) 
MgONecessário = (SiO2)Entrada .BM (e5) 
CaONecessário = Mcal.(%CaO ) + Mdisponívelcal dol.(%CaO ) (e6) 
Disponível
Dolomita
MgONecessário = Mcal.(%MgO )+ Mdisponívelcal dol.(%MgO ) (e7) 
Disponível
Dolomita
Uma forma de avaliar as características da escória gerada nos convertedores a oxigênio 
de forma contínua é através de detectores audiométricos instalados no sistema de captação de 
gases na coifa do convertedor. Estes detectores são baseados na variação do nível de freqüência 
do ruído do conversor pelo envolvimento da lança pela emulsão metal-gás-escória, conforme 
mostra a Figura 6.2. 
114 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
Figura 6.2 - Representação esquemática de um sistema de controle da etapa de sopro nos 
convertedores a oxigênio através de detectores audiométricos (sound meter). 
E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 115 
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E.M.S. Rizzo Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio 117 
ANEXO I - DADOS RELATIVOS ÀS ACIARIAS BRASILEIRAS 
EQUIPADAS COM CONVERTEDORES 
118 Introdução aos Processos de Refino Primário nos Convertedores a Oxigênio E.M.S. Rizzo 
ÍNDICE REMISSIVO 
aço acalmado, 89 
aço efervescente, 89 
atividade, 90 
basicidade de escória, 116 
Bessemer básico, 8 
BOF, BOS, 9 
briquete, 23,101 
camada de segurança, 38 
camadas de desgaste, 38 
campanha do revestimento, 43 
canaletas, 61 
captação de particulados, 94 
carcaça, 30 
carga metálica, 12 
carro-torpedo, 15 
ciclo de operações, 59 
convertedor Bessemer, 7 
convertedorThomas, 8 
convertedores LD, 9 
co-produtos, 101 
dardo de retenção, 32 
descarburação,110
desfosforação, 112 
desoxidantes, 86 
dessulfuração, 113 
diagrama de Ellingham, 67 
emulsão metal-gás-escória, 65 
escória, 75, 101 
escória espumosa, 77 
escórias sintéticas, 88 
escumador, 62 
esferas refratárias, 32 
estanqueidade do revestimento, 37 
etapas do processo, 59 
ferro-gusa líquido, 61 
ferro-gusa líquido, 12 
ferrotron, 44 
fluorita, 25 
forragem, 61 
fundentes, 25 
furo de corrida, 31 
gás primário, 93 
grau de oxidação, 78, 90 
índice de eficiência, 59 
Injeção combinada, 52 
injeção de gás inerte, 87 
Injeção de gás pelo fundo, 52 
Injeção do gás por cima, 52 
jato coerente, 50 
jato de oxigênio, 49 
Linz e Donawitz, 9 
material particulado, 93 
medições de sola, 73 
metalurgia de panela, 83 
misturadores, 64 
modelo estático, 80 
modelos dinâmicos, 80 
nível de banho, 73 
oxidação do ferro, 110 
oxidação do manganês, 110 
oxidação do silício, 108 
oxigênio, 24 
padrão de sopro, 66, 71 
panelas de aço, 88 
panelas pelicano, 62 
pesagem de ferro-gusa líquido, 62 
primeiro período de sopro, 108 
processos pneumáticos, 7 
produtos pré-reduzidos, 23 
recarburante, 85 
refrigerantes, 25 
regiões do convertedor, 65 
reparo do revestimento, 41 
revestimento de trabalho, 37 
revestimento permanente, 37 
revestimento refratário, 33 
rolha refratária, 32 
segundo período de sopro, 110,111 
sistema de desempoeiramento, 94 
skimmer, 62 
slag coating, 35, 42, 43 
slag splashing, 35, 43, 46 
slag sttoper, 32 
sopro combinado, 52 
sopro de oxigênio, 65 
sopro duro, 71 
sopro macio, 71 
sopro normal, 72 
sublança, 44, 56 
subproduto, 101 
sucata, 16 
sucata canivete, 88 
temperatura da escória, 74 
temperatura do banho, 74 
tempo tap-to-tap, 59 
terceiro período de sopro, 112,113 
triângulo de explosão, 98 
vazamento da escória, 86 
vazamento do aço líquido, 83 
velocidade da descarburação, 70 
viscosidade das escórias, 77 
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