Os benefícios do uso de Ligas de Zinco e Alumínio para a Galvanização Contínua no gerenciamento da formação de borra.
Carolina de Barros Aires*
A formação de borra nos potes de galvanização contínua é um tema muito importante para a indústria siderúrgica devido ao grande impacto na qualidade das chapas produzidas, principalmente aquelas de uso em peças aparentes.
A borra em suspensão no banho de zinco fica presa na camada galvanizada formada na chapa de aço, gerando defeitos superficiais que levam à reprovação do produto produzido.
A borra é um composto intermetálico formado pela reação de ferro, zinco e alumínio no banho. Dependendo das condições do banho, a borra formada pode ter alumínio em sua constituição, formando o que se chama de top dross (Fe2Al5Znx) ou ter somente ferro e zinco, formando o que se chama de bottom dross (FeZn10) [1].
Muitos estudos já foram conduzidos[1], [2] e a formação de borra nos potes de galvanização contínua é causada, principalmente, por três fatores, detalhados abaixo:
1- dissolução de ferro no banho: A figura 1 mostra a quantidade de ferro na liga da camada na curva sólida e a quantidade de ferro dissolvida no banho na curva pontilhada versus a variação do teor de alumínio no banho. É possível perceber que o maior aporte de ferro no banho de galvanização vem da própria chapa imersa no banho.
Figura 1: Quantidade de ferro na camada e dissolvida no banho. [3]
2- variação da temperatura do banho: Em geral, a faixa de trabalho em uma linha deve ser mantida com máximo de 5°C entre temperatura mínima e máxima, para evitar uma grande variação. A faixa de trabalho entre os produtores pode variar entre 460°C até 473°C e pode depender do tipo de produto.
3- variação no teor de alumínio no banho: o teor de alumínio de um banho de CGG pode variar em torno de 0,12% a 0,16%. Variações muito bruscas dos teores de alumínio aumentam a geração de borra. O ponto de transição entre os diferentes produtos (GA x GI) e os tipos de borra formadas mais difundido é 0,135% de Al no banho.
O controle desses parâmetros no processo produtivo é fundamental para garantir que a formação de borra seja sempre a menor possível.
Para um melhor controle da variação de temperatura do banho, a temperatura da chapa na entrada deve ser mantida somente um pouco mais alta que a temperatura do banho de zinco, mantendo um fluxo de calor mínimo entrando no banho. Temperaturas mais altas levam a uma maior dissolução de ferro no banho e também a um consumo mais elevado de alumínio na formação da camada de Fe2Al5 que ocorre na superfície da chapa. A dissolução do ferro é rápida e ocorre antes da formação dessa camada de proteção na chapa, o que demora em torno de 0,1 s.
Em relação ao controle do teor de alumínio, o excesso desse elemento é consumido juntamente com o ferro dissolvido na formação de borra, e por isso, a alimentação de alumínio no banho deve ser o suficiente para compensar suas perdas no processo. Ao usar ligas com altos teores de alumínio, existe momentaneamente a formação de áreas muito ricas desse elemento no banho até que a homogeneização seja completa. Essa alta variação é comprovadamente um dos pontos de aumento de geração de borra. Ao usar ligas de 0,4% de Al e reduzir a taxa de alimentação, um produtor de chapa reduziu a taxa de presença de borra na chapa para limites aceitáveis [1].
Dessa forma, o uso de ligas de zinco e alumínio com teores de alumínio mais baixos e mais próximos aos teores do banho permite a melhor gestão e controle da formação de borra. Essas ligas são comumente conhecidas como ligas CGG, e podem apresentar incrementos de alumínio pequenos, geralmente de 0,1% ou até mesmo 0,05%.
Essas ligas podem ser customizadas a pedido do cliente [4] e é possível ter em uma linha de galvanização ligas com diferentes teores de alumínio que podem ser adicionadas conforme à necessidade do processo, evitando uma grande variação do teor de alumínio no banho e com isso diminuindo a geração de borras.
O controle da temperatura do banho e o controle dos níveis de alumínio, evitando grandes variações desses parâmetros, através das práticas citadas acima contribuem para um avanço na gestão dos banhos de galvanização contínua e a manutenção da qualidade das chapas galvanizadas em níveis de excelência operacional.
Referência Bibliográfica:
[1] TANG, N. et al. Dross Management in Continuous Galvanizing. Cominco Ltd. Canada.
[2] TANG, N. Demystifying CGL Bath Chemistry Management. Cominco Ltd. Canada.
[3] YAMAGUCHI, H. HISAMATSU,Y. Tetsu to Hagane, 59(11), 1973, Lectures 277 e 278, pp. S553-S554.
[4] Nexa Resources – Catálogo de Produtos: https://www.nexaresources.com/pt/smelting , acessado em 22/11/2019
*Carolina de Barros Aires é Engenheira de Processos da Nexa Resources, Engenheira Química formada pela UFMG e mestrado em ciência MSc. em Qualidade, Segurança de Processo e Meio Ambiente na Otto-von-Guericke Universtiaet Magdeburg. Atuou como Eng. de Processos, responsável pelos produtos acabados e apoio à frente de Assistência Técnica. Na área de Desenvolvimento de Produto e Assistência Técnica atua como engenheira sênior, Atualmente, o foco do trabalho é no apoio à área de Coprodutos e também especialista em Gestão de Segurança Química de Produtos e Resíduos da empresa.
