Dessulfurização com Carbureto de Cálcio na Siderurgia

Por Steel Refining Materials
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Dessulfurização com Carbureto de Cálcio na Siderurgia

O enxofre é uma das impurezas mais prejudiciais no aço, causando fragilidade a quente, redução da ductilidade e degradação da soldabilidade. Para graus de aço que exigem teores de enxofre abaixo de 0,01% — como aços para estampagem profunda, graus para tubulação e aços estruturais de alta resistência e baixa liga — a dessulfurização do ferro-gusa antes da entrada no convertedor LD é muito mais eficiente e econômica do que tentar remover o enxofre do aço líquido em etapas posteriores do processo. O carbureto de cálcio (CaC2) se consolidou como um dos reagentes de dessulfurização mais eficazes para essa etapa de pré-tratamento, capaz de reduzir os níveis de enxofre para abaixo de 0,005% quando aplicado corretamente.

A dessulfurização com carbureto de cálcio funciona por meio de uma reação direta entre o CaC2 e o enxofre dissolvido no ferro-gusa, produzindo sulfeto de cálcio (CaS) e carbono grafítico. A reação é fortemente favorecida termodinamicamente nas temperaturas típicas de ferro-gusa de 1300 a 1400 graus Celsius, e o carbono produzido permanece dissolvido no ferro sem causar problemas. A principal vantagem do CaC2 em relação aos dessulfurizantes à base de magnésio é sua previsibilidade e consistência — a reação é menos violenta que a injeção de magnésio, facilitando o controle e tornando a operação mais segura em instalações de alto volume. É particularmente adequada para estações de dessulfurização baseadas em carro-torpedo ou panela, onde grandes volumes de ferro-gusa precisam ser tratados rapidamente.

A eficácia da dessulfurização com carbureto de cálcio depende significativamente do método de injeção e das práticas de gestão de escória. A coinjeção com um gás de arraste (tipicamente nitrogênio) por meio de uma lança submersa garante penetração profunda do reagente no ferro-gusa, maximizando a área de contato e a eficiência da reação. O tamanho das partículas também é crítico: partículas mais finas reagem mais rapidamente, mas podem ser arrastadas pelo gás de exaustão, enquanto partículas mais grossas afundam e reagem de forma mais lenta, porém mais completa. A maioria das operações utiliza uma distribuição granulométrica controlada para equilibrar velocidade e rendimento. Uma camada adequada de agente de cobertura sobre o ferro-gusa é essencial para evitar a ressulfurização pela exposição atmosférica e absorver o produto de reação CaS na fase de escória.

Para siderúrgicas que buscam graus de aço com teores ultrabaixos de enxofre, uma abordagem em duas etapas frequentemente apresenta os melhores resultados: dessulfurização inicial com carbureto de cálcio para reduzir o enxofre para a faixa de 0,005 a 0,008%, seguida de um tratamento de polimento com magnésio ou uma segunda injeção fina de CaC2 para atingir o alvo final. A escolha entre essas abordagens depende do teor de enxofre de entrada, do teor final de enxofre exigido e da capacidade disponível da estação de dessulfurização. Usinas que investem em manuseio adequado de reagentes, manutenção de lanças e controle da química da escória alcançam consistentemente eficiências de dessulfurização acima de 80% com carbureto de cálcio.