A escória de aciaria LD, principal coproduto da conversão do ferro gusa em aço, se utilizada como agregado na produção de concreto, pode reduzir custos com a estocagem de resíduos e reduzir a extração predatória de agregados naturais. Para tal, este estudo utilizou a escória de aciaria LD em substituição ao agregado miúdo do concreto, a areia, em teores de 0, 25, 50 e 75 %, em massa. O desempenho mecânico do concreto se mostrou próximo ao de referência, com exceção do módulo de elasticidade, que foi significativamente reduzido. A durabilidade dos concretos foi avaliada quanto à resistividade elétrica superficial, absorção de água, índice de vazios permeáveis, resistência à carbonatação acelerada, resistência à migração de cloretos, envelhecimento acelerado e natural. Quanto à durabilidade, apesar de verificada a redução da resistividade do concretos com escória, a substituição parcial da areia não promoveu o aumento da migração de cloretos, o que se atribui a fixação de clores pela formação de sal de Friedel; no entanto, a instabilidade volumétrica da escória se mostrou um fenômeno que gera graves patologias ao material, de modo que os corpos de prova com maior teor de substituição, após 70 dias de envelhecimento acelerado, romperam por expansão. / The basic oxygen furnace (BOF) slag, the main co-product of the process pig iron conversion to steel, if used as an aggregate in the concrete production, can reduce costs with the waste storage and reduce the predatory extraction of natural aggregates. For this, in this study the BOF slag was used in substitution to the small aggregate of the concrete, the sand, in contents of 0, 25, 50 and 75% by mass. The mechanical performance of the concrete was similar to that of reference, with the exception of the elasticity modulus, which was significantly reduced. The durability properties of the concretes were evaluated for surface electrical resistivity, water absorption, permeable voids index, resistance to accelerated carbonation, resistance to chloride migration, accelerated and natural aging. Regarding the durability, despite the reduction of the resistivity of slag concrete, the partial replacement of the sand did not promote the increase of chloride migration, which is attributed to the fixation of chlorides by Friedel Salt formation. However, the volumetric instability of the slag was a phenomenon that causes serious pathologies to the material, so that the specimens with higher substitution content, after 70 days of accelerated aging, ruptured by expansion.

Em virtude da demanda cada vez maior por materiais de alta qualidade, o avanço das tecnologias aplicadas na produção de aço vem acompanhado pelo avanço na fabricação de revestimentos refratários de alto desempenho e que atendam às solicitações de processo sem interferir nas propriedades finais do material produzido. Os refratários de magnésia-carbono são atualmente os materiais mais utilizados em equipamentos siderúrgicos tanto de transporte como de refino do aço, sendo de extrema importância o conhecimento da qualidade das matérias primas utilizadas na confecção destes materiais. O presente trabalho tem como objetivo estudar como ocorre a corrosão da magnésia (eletrofundida e sinterizada) por escória de aciaria LD em ensaios de corrosão estáticos (cup-test) porém com algumas modificações ao ensaio convencional, chamado assim de cup-test modificado. A magnésia foi caracterizada por ensaios de caracterização química (fluorescência de raios X), mineralógica (difratometria de raios X) e microestrutural (microscopia eletrônica de varredura com análise da energia dispersiva de raios X). A análise química mostrou que as principais impurezas do material eram de cálcia (CaO) e sílica (SiO2) e a análise microestrutural mostrou que estas impurezas se concentram nos contornos de grão dos agregados eletrofundidos e dispersos por todo o material nos sinterizados, sendo encontrado apenas periclásio como fase mineralógica. Os maiores tamanhos médios de grãos foram encontrados na amostra ME3 e os menores na ME1. A escória utilizada é proveniente do conversor (BOF), com alta concentração de FeO. As análises após os ensaios de cup-test modificado mostraram que o ataque aos agregados se deu principalmente pela infiltração de fases contendo ferro pelos contornos de grão, arrastando-os para o banho e dissolvendo o MgO na escória. Dentre os eletrofundidos, podemos estimar a ordem de desempenho da seguinte maneira: ME3>ME2>ME1. Considerando os sinterizados, a ordem de desempenho é tal que: MS3>MS1>MS2. / High quality materials are increasingly desired by consumers, and advances in technologies of steelmaking processes are closely linked to manufacturing suitable high performance refractories which do not interfere in the final properties of materials produced. Magnesia-carbon refractories are widely used in several steelmaking plants, both for transportation and refining processes which makes the knowledge of the quality of raw materials is essential for manufacturing high quality refractories. In this work, the approach is the study of how the corrosion behavior of magnesia aggregates (sinterized and electrofused) by LD steelmaking slag occurs using a modified crucible testing. The magnesia aggregates were characterized by X-ray fluorescence (XRF), X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The XRF analysis shows that the main impurities of magnesia grains is CaO and SiO2 and the SEM analysis showed their impurities are concentrate on grain boundary in electrofused magnesia, while it is found throughout the sinterized magnesia aggregates. The major phase found both magnesia aggregates is periclase. The largest grain sizes were found in ME3 samples, while the smaller sizes in ME1. The slag used comes from converter (BOF) and has high concentration of FeO. The corrosion tests showed that the attack on magnesia aggregates occurred, mainly by the infiltrating of iron compounds in the grain boundary, dragging the grains to the bath and dissolving them into slag. Among the electrofused, the performance could be estimated in ME3>ME2>ME1. The performance for sinterized would be as follows MS3>MS1>MS2.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:05:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Raposo Carlos O L (dissertacao).pdf: 2138408 bytes, checksum: 92598a211c5acd54e932935165f2df18 (MD5) Previous issue date: 2005-11-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The steel slag or BOF (Basic Oxygen Furnace) slag is a by-product generated in integrated steel plants. The use of this material in bases and sub-bases of pavements may present technical, economical and environmental advantages compared to natural aggregates. However, problems, like the expansibility and the deficiency of technical criteria for its acceptance, limit the use of steel slags in pavements. The expansibility of steel slags is mainly generated by hydration of free calcium and magnesium oxides (CaO and MgO). The purpose of this study is to evaluate compaction and expansibility of a steel slag using laboratory tests. And then contributing for definition of technical criteria of expansibility evaluation of this material for use in bases and sub-bases of pavements. The steel slag of this study is originated in a integrated steel plant located in Vitória, Espírito Santo, Brazil. In this work, the laboratory compaction tests were conducted using standard and modified effort, and for the expansibility tests three methods were used: PTM-130/78, JIS 5015/92 and ASTM D 4792/00. The compaction tests of the steel slag did not yield optimum water content, showing the same characteristic of granular materials. Statistical analysis of compaction tests did not show significant differences between two procedures (with and without reuse of material), between two efforts of compaction (standard and modified effort) and between two different samples (with and without treatment for expansion reduction). The statistical analysis of expansibility tests using method PTM-130/78 show that: The water content of compaction was not statistically significant in the expansion results; the influence of the temperature in the expansion results was statistically significant; and the influence of the effort of compaction in the expansion results was statistically significant. Also a technical criterion for acceptance of lots of steel slag is proposed here, using PTM- 130/78 test method. The criterion includes sampling procedure, a statistical significant methodology to calculate the minimum number of specimens and the maximum limit of 3% expansion using PTM-130/78 test method. / A escória de aciaria LD é um subproduto gerado durante o processo de fabricação do aço em siderúrgicas que utilizam conversores a oxigênio. A utilização desse material em bases e subbases de pavimentos pode ser vantajosa em termos técnico, econômico e ambiental, comparados a agregados convencionais. Porém, problemas como sua natureza expansiva e a deficiência de critérios técnicos para sua aceitação têm limitado a utilização das escórias de aciaria em pavimentação. A expansão das escórias de aciaria é provocada principalmente pela hidratação dos óxidos de cálcio e magnésio livres presentes nesse material. O objetivo desta dissertação é estudar experimentalmente a compactação e a expansão de uma escória de aciaria LD, e assim contribuir para a definição de critérios técnicos de avaliação da expansão desse material visando a sua utilização em bases e sub-bases de pavimentos. A escória de aciaria LD deste estudo é proveniente de uma siderúrgica da região metropolitana de Vitória, Espírito Santo. Neste trabalho, são apresentados ensaios laboratoriais de caracterização química, física e ambiental, ensaios de compactação com energias do Proctor normal e do Proctor modificado e ensaios de expansão. Os três métodos de ensaio de expansão utilizados foram os métodos: PTM-130/78, JIS A 5015/92 e ASTM D 4792/00. Os resultados dos ensaios de compactação demonstraram que as amostras de escória de aciaria LD estudadas não apresentaram umidade ótima de compactação definida, tendo um comportamento típico de solos e materiais granulares. Análises estatísticas realizadas nos resultados dos ensaios de compactação mostraram ausência de diferenças estatisticamente significantes entre os dois procedimentos utilizados (com e sem reuso de material), entre as duas energias de compactação utilizadas (Proctor normal e Proctor modificado) e entre as duas amostras utilizadas (com e sem tratamento de redução de expansão). As análises estatísticas dos resultados dos ensaios de expansão obtidos pelo método PTM-130/78, nas amostras de escória de aciaria estudadas, demonstraram que: a umidade de compactação não teve influência estatisticamente significante nos resultados de expansão; a influência da temperatura nos resultados de expansão foi altamente significativa; e a influência da energia de compactação nos resultados de expansão foi estatisticamente significante, sendo que a energia do Proctor modificado provocou menores valores de expansão em relação à energia do Proctor normal. Neste trabalho, também se propõe um critério técnico para aceitação dos lotes de escória de aciaria LD segundo o requisito expansão utilizando o método PTM-130/78. Esse critério engloba o procedimento de amostragem, uma metodologia estatisticamente significante para o cálculo do número mínimo de corpos-de-prova e o limite máximo de 3% de expansão determinada pelo método PTM-130/78.