Refusão a Escória Eletroescória (ESR): Refino de Aço de Precisão para Aplicações Críticas

A refusão a escória eletroescória (ESR) é o nome abreviado dado ao processo de refusão e refino secundário de eletrodo consumível a escória eletroescória. Trata-se de um processo de produção de aço secundário utilizado para a refusão e refino de aços e ligas especiais normalmente empregados em aplicações críticas em aeronaves, usinas termelétricas e nucleares, e equipamentos de defesa, entre outros. O principal objetivo do processo ESR é controlar as inclusões não metálicas no aço, eliminar segregações e retração, e produzir lingotes mais homogêneos. O processo ESR é normalmente essencial para lingotes de aço pesados.

Histórico e Desenvolvimento

O ESR é conhecido desde a década de 1930, mas levou cerca de 30 anos até se tornar um processo reconhecido para a produção em massa de lingotes de alta qualidade. No final da década de 1960, o conceito de usar instalações ESR para fabricar lingotes de forjamento de grande porte ganhou aceitação. A crescente demanda por unidades geradoras de energia elétrica de maior porte exigia lingotes de forjamento pesando 100 toneladas ou mais para a fabricação de eixos de geradores e turbinas. A tecnologia ESR interessa não apenas para a produção de lingotes de menor peso de aços para ferramentas e superligas, mas também de lingotes de forjamento pesados. Um grande forno ESR, comissionado no início da década de 1970, permite a fabricação de lingotes com 2.300 mm de diâmetro e 5.000 mm de comprimento, pesando até 165 toneladas. O forno opera com retirada do lingote empregando quatro eletrodos consumíveis refusidos simultaneamente no molde de grande diâmetro e a substituição dos eletrodos consumidos por outros subsequentes, quantos forem necessários para produzir o peso desejado do lingote.

Vantagens Principais do Processo ESR

O processo ESR é um dos processos novos mais importantes desenvolvidos. A principal vantagem do processo é o refino que pode ser obtido pela fusão através de uma escória de composição controlada, e o controle especial sobre a solidificação. Esse controle reduz o espaçamento dos braços dendríticos, a microsegregação e a porosidade, resultando em um lingote saudável. Além disso, o sistema automático de controle de fusão (AMC) com suas características inerentes, facilidade de operação e sua precisão e repetibilidade de controle, ajuda a produzir lingotes com excelentes propriedades, incluindo:

• Estrutura homogênea, saudável e solidificada direcionalmente;
• Alto grau de limpeza;
• Livre de defeitos internos (ex: manchas de hidrogênio);
• Livre de macrosegregação;
• Superfície do lingote lisa, resultando em alto rendimento do lingote.

Aplicações Típicas

Portanto, o processo ESR é adequado para materiais de alta qualidade que incluem:

1. Aços para rolamentos, rolos de aço, aços para ferramentas, aços resistentes ao desgaste para baixas e altas temperaturas de trabalho, e aços rápidos para alto desempenho;
2. Aços inoxidáveis altamente ligados, aços resistentes à corrosão e ácidos, e aços usados para aplicações de alta temperatura;
3. Aços usados na defesa, bem como em tecnologia de aviação e aeroespacial;
4. Aços usados nas indústrias médica, farmacêutica e química;
5. Aços usados em engenharia offshore, de energia e aeroespacial, componentes de reatores nucleares.

Vantagens Comparativas em Relação a Lingotes Fundidos Convencionalmente

As várias vantagens do processo ESR em comparação com lingotes fundidos convencionalmente incluem:

• Estrutura densa do lingote sem retração interna ou porosidade;
• Maior limpeza (menos e menores inclusões);
• Estrutura e análise química homogêneas ao longo de todo o comprimento do lingote;
• Maior rendimento do material refusido para o produto final;
• Melhoria geral das propriedades mecânicas;
• Superfície lisa (em geral, nenhum tratamento de superfície antes do trabalho a quente necessário);
• Solidificação controlada (macro e microestrutura melhoradas);
• Proteção do material refusido contra atmosfera oxidante por meio do banho de escória.

O Processo ESR

O processo ESR é um processo contínuo. Nele, durante a refusão do eletrodo consumível, o refino e a solidificação do aço ocorrem simultaneamente. Lingotes fundidos, laminados ou forjados podem ser usados como eletrodo consumível. O processo ESR baseia-se em uma corrente elétrica que percorre o eletrodo através da escória líquida e do lingote. Devido à alta resistência elétrica da escória, esta aquece e funde. Todo o processo de refusão é realizado em um molde de cobre refrigerado a água, o que permite que o lingote refusido se solidifique rápida e uniformemente.

O eletrodo consumível é imerso em um banho de escória líquida em um molde refrigerado a água, onde o calor da escória derrete gradualmente a ponta do eletrodo. Uma corrente elétrica (geralmente CA) passa através da escória, entre o eletrodo e o lingote em formação, superaquecendo a escória de modo que gotas de metal são fundidas a partir do eletrodo. Essas gotas atravessam a escória até o fundo do molde refrigerado a água, onde se solidificam. O molde com o banho de escória move-se para cima à medida que o novo lingote é formado. O novo lingote de material refinado constrói-se lentamente a partir do fundo do molde. É uma massa homogênea, solidificada direcionalmente e livre da insolidificação central que pode ocorrer em lingotes fundidos convencionalmente, à medida que se solidificam de fora para dentro.

A solidificação direcional deve ser garantida no processo sobre toda a seção transversal e comprimento do lingote para evitar defeitos internos, como macrosegregação, cavidades de retração e distribuição não uniforme de inclusões. Mantendo a taxa de refusão e a temperatura da escória corretas, a solidificação direcional pode ser alcançada para lingotes com diâmetros muito grandes.

Normalmente, o processo ESR oferece qualidade de produto muito alta, consistente e previsível. A solidificação finamente controlada melhora a solidez e a integridade estrutural. A qualidade da superfície do lingote é melhorada pela formação de uma fina pele de escória solidificada entre o lingote e a parede do molde durante a operação de refusão. É por isso que o ESR é reconhecido como o método de produção preferido para aços de alto desempenho. O aço liquefeito goteja da ponta do eletrodo e é refinado ao passar pela escória líquida, com óxidos e enxofre sendo ligados na escória. Após passar pela escória, o aço resfria e solidifica novamente em um lingote refusido.

Design do Molde e Capacidades de Produção

O design do molde pode ser na forma de moldes longos fixos ou moldes tipo colar. O uso de moldes tipo colar com moldes móveis ou uma placa de base móvel dá a possibilidade de produzir lingotes de qualquer comprimento requerido. Além disso, o processo ESR permite a produção de lingotes com:

• Corrente CA usada como energia de refusão (de 3 kA a 92 kA);
• Pesos de lingote de 100 kg a mais de 200 toneladas métricas, dependendo do material a ser refusido;
• Diâmetros de lingote variando de 80 mm a mais de 2000 mm;
• Formatos redondos, quadrados e retangulares (blocos).

Refino de Inclusões e Atmosfera Protetora

Devido à escória superaquecida que está continuamente em contato com a ponta do eletrodo, forma-se um filme líquido de metal na ponta do eletrodo. À medida que as gotas em desenvolvimento passam pela escória, o aço é limpo de impurezas não metálicas que são removidas por reação química com a escória ou por flotação física para o topo do banho fundido. As inclusões remanescentes no ESR são muito pequenas em tamanho e distribuídas uniformemente no lingote refusido.

Apesar da solidificação dendrítica direcional, vários defeitos, como a formação de padrões de anéis de árvore e freckles, podem ocorrer em lingotes refusidos. É importante notar que manchas brancas normalmente não ocorrem em um lingote ESR. Os esqueletos dendríticos ou pequenos pedaços quebrados do eletrodo devem passar pela escória superaquecida e têm tempo suficiente para se tornarem fundidos antes de atingirem a frente de solidificação. Isso evita as manchas brancas nos lingotes.

A superfície do lingote é coberta por uma fina pele de escória e, portanto, não necessita de condicionamento antes da forja. Eletrodos para refusão podem ser usados na condição de fundidos.

Locais de Refino e Termodinâmica

Existem geralmente três fontes possíveis para inclusões de óxidos não metálicos: (i) inclusões dentro do eletrodo, (ii) oxigênio dissolvido (O2) e agentes desoxidantes como alumínio (Al) e silício (Si), e (iii) reações entre o eletrodo e a escória do processo.

As inclusões mais críticas no aço são os óxidos. Em princípio, as composições químicas das inclusões são influenciadas pelos sete locais de refino, mas os três mais importantes são os locais 1 a 3. O local de reação 1 é considerado a fronteira de fase com o maior potencial de refino, do ponto de vista cinético. Embora se proponha que as inclusões se dissolvam no material circundante, temperaturas de cerca de 1800 °C a 2000 °C são necessárias. Segundo o local 1, essas temperaturas não são atingidas nessa fronteira de fase. Em vez disso, as gotas de metal se desprendem pouco após atingirem a temperatura de liquidus e são subsequentemente superaquecidas no banho de escória. No entanto, o tempo de permanência do aço líquido sob o eletrodo é de cerca de 10 segundos, significativamente maior que no próprio banho de escória (cerca de 0,1 segundo). Por isso, há tempo suficiente para que reações químicas de refino ocorram sob o eletrodo, em vez de no banho de escória. Portanto, no processo ESR estático, o local de reação 2 desempenha apenas um papel inferior.

Quanto ao local de refino 3, devem ser considerados diferentes fenômenos no comportamento das inclusões. Por um lado, ocorrem trocas de O2 e agentes desoxidantes na interface escória/banho de metal; por outro, a solubilidade do O2 diminui com o avanço da solidificação do aço na zona pastosa. Portanto, há precipitação de inclusões, especialmente no que se refere ao Al. Não é certo se mecanismos de refino como flotação ocorrem, pois esse fenômeno é governado por diferentes fatores de influência, começando com o transporte dessas inclusões através da zona pastosa e eventualmente a dissolução no meio da escória. Se o processo não for realizado sob atmosfera de gás protetor, os outros locais de refino (exceto o 6) são importantes devido a uma potencial captação de O2 e subsequente aumento de O2. Para uma desulfuração suficiente, o local de refino 5 é importante porque aqui o enxofre (S) captado pela escória forma SO2, que é transferido para a fase gasosa e removido.

Automação e Controle de Processo

O processo ESR pode ser automatizado desde a iniciação da fusão, através da construção de potência, período de taxa de fusão estável, período de taxa de fusão reduzida para manter o perfil do banho, sequências de sangria a quente e terminação da fusão. O controle rigoroso de todos os parâmetros de refusão é necessário para a produção reprodutível de lingotes homogêneos. Para atender às especificações de qualidade de material mais rigorosas, os fornos de processo ESR normalmente fazem uso de automação de processo controlada por computador. Funções de controle lógico, pesagem contínua do lingote, controle de malha fechada dos parâmetros do processo, e aquisição e gerenciamento de dados são manipulados por sistemas de computador dedicados. Esses sistemas comunicam-se via barramento de campo ou interfaces específicas. Um PC de interface do operador (OIP) atuando hierarquicamente como mestre do sistema de controle é utilizado como interface entre operador e processo ESR. O OIP serve para visualização do processo, apresentando indicações de parâmetros, exibições gráficas e teclas de software para comandos do operador, edição e manipulação de receitas de refusão, aquisição e armazenamento de dados, bem como para geração de registros de fusão.

Variações do Processo ESR

Um design de forno totalmente coaxial é necessário para a refusão de aços sensíveis à segregação, a fim de evitar agitação do banho por campos magnéticos parasitas. Diferentes variações do processo ESR foram desenvolvidas para atender às demandas crescentes por propriedades de materiais. A blindagem do espaço de fusão com atmosfera protetora tem sido a tendência mais recente nos últimos anos. A refusão sob pressão aumentada para aumentar o teor de N2 no lingote é outra variação do ESR.

Três variações do processo ESR desenvolvidas são: (i) refusão sob atmosfera de gás inerte (IESR), (ii) refusão sob pressão aumentada (PESR), e (iii) refusão sob pressão reduzida (VAC-ESR).

Processo IESR

O processo IESR consiste em refusão a escória eletroescória sob atmosfera protetora totalmente fechada de gás inerte à pressão atmosférica. É uma variação do processo ESR onde o gás argônio (Ar) inerte protege a escória e o aço da oxidação e da absorção de nitrogênio (N2) e hidrogênio (H2) do ar. A atmosfera de gás inerte liberta o processo ESR do problema de captação de H2 e da influência de mudanças atmosféricas sazonais. Além disso, permite a refusão sob gás inerte livre de O2. A oxidação do eletrodo é quase completamente evitada, proporcionando melhor limpeza do lingote. No entanto, devido à ausência de O2 na atmosfera do forno, a desulfuração não é ótima. Dois conceitos de forno estão disponíveis: um com sistema de capuz protetor de relativa estanqueidade, outro com sistema de capuz protetor totalmente estanque a vácuo, que permite a troca completa de ar por atmosfera de gás inerte antes de iniciar o processo de refusão.

Processo PESR

O PESR consiste em refusão a escória eletroescória sob pressão aumentada. Nos últimos anos, o N2 tornou-se cada vez mais atraente como elemento de liga barato para melhorar as propriedades do aço. Em aço austenítico, o N2, particularmente na forma dissolvida, aumenta o limite de escoamento formando uma solução sólida supersaturada. Com graus de aço ferrítico, o objetivo é alcançar uma dispersão fina de nitretos comparável à microestrutura obtida por têmpera e revenimento de aços ferro (Fe)-carbono (C). Para a produção desses novos materiais, é essencial que uma quantidade suficientemente alta de N2 acima do limite de solubilidade sob pressão normal seja introduzida no aço líquido e que a perda de N2 seja evitada durante a solidificação. Como a solubilidade do N2 é proporcional à raiz quadrada de sua pressão parcial, é possível introduzir grandes quantidades de N2 no banho e permitir que se solidifique sob pressão mais alta. Isso foi estabelecido pelo processo de refusão a escória eletroescória a uma pressão de operação de 42 kg/cm².

Devido ao tempo de residência extremamente curto das gotas de metal na fase líquida durante a refusão, a captação de N2 via fase gasosa é insuficiente. O N2 é, portanto, fornecido continuamente durante a refusão na forma de aditivos sólidos portadores de N2. A alta pressão no sistema serve exclusivamente para reter o N2 introduzido no aço líquido. O nível de pressão depende da composição do aço e do teor de N2 desejado do lingote refusido.

Processo VAC-ESR

A refusão a escória eletroescória sob vácuo (VAC-ESR) é outro processo recém-desenvolvido. É uma variação do ESR que também proporciona desgasificação a vácuo do banho. No processo VAC-ESR, a refusão é realizada sob vácuo usando uma escória. Problemas de oxidação do banho não surgem. Além disso, gases dissolvidos como H2 e N2 podem ser removidos e o perigo de manchas brancas é reduzido ao mínimo. O processo é adequado para a refusão de superligas e ligas de titânio.

Parâmetros do Processo

O calor necessário para a operação do processo ESR é gerado no banho de escória pelo efeito Joule. A qualidade do lingote refusido é influenciada por: (i) características elétricas, (ii) balanço térmico, e (iii) diâmetro do eletrodo/lingote. A necessidade de entrada de energia para o processo ESR está normalmente na faixa de 1000 kWh/t a 1500 kWh/t de aço. O banho de escória é considerado um resistor variável. Sua resistência é determinada pela distância do eletrodo, pela resistividade efetiva da escória e pelo caminho da corrente elétrica. A profundidade normal da escória é geralmente em torno de 100 mm.

O formato do banho líquido é influenciado pela entrada de calor no processo. Quanto maior a distância entre o eletrodo consumível e o lingote refusido, mais suave é a distribuição de calor na escória. Ao determinar a distância do eletrodo, deve-se considerar que um caminho de corrente mais curto indica uma corrente mais alta com geração de calor concentrada sob a ponta do eletrodo e um aprofundamento indesejável do banho de metal. Por outro lado, um caminho de corrente mais longo requer uma tensão alta, o que causa geração de calor mais uniforme e um perfil de banho mais plano e favorável.

As tensões de operação no processo ESR são normalmente em torno de 40 V ou menos. O circuito elétrico para o processo ESR pode ser CA (corrente alternada) ou CC (corrente contínua). O processo ESR monofásico CA proporciona refino e taxa de fusão ótimos para lingotes com diâmetros de 200 mm ou mais. O processo ESR CC precisa de uma taxa de fusão mais baixa para o refino do aço. No entanto, quando o refino do aço não é o requisito principal, o processo ESR CC proporciona as maiores taxas de fusão por unidade de potência consumida. A prática atual é usar fonte de alimentação CA monofásica e baixa relação diâmetro do eletrodo/lingote, normalmente na faixa de 0,4 a 0,7. Geralmente, usa-se frequência de 50 Hz ou 60 Hz para operação CA. No entanto, para lingotes muito grandes, onde a reatividade é mais importante, é melhor usar energia de baixa frequência (na faixa de 5 Hz a 10 Hz) para melhor eficiência.

Taxas de fusão e entradas de energia ótimas dependem do diâmetro do lingote. As condições ótimas para a taxa de fusão máxima permitida na menor potência possível são normalmente determinadas pela equação: 'taxa de fusão = constante × potência × razão de enchimento (área) × área do molde / distância do eletrodo'. Muitas práticas operacionais consideram a taxa de fusão como proporcional ao diâmetro do lingote, obtida a uma taxa de fusão de cerca de 0,004 kg/min/mm.

Papel da Escória no Processo ESR

A escória tem um papel importante no processo ESR do ponto de vista do controle de inclusões. As propriedades químicas e físicas da escória também têm grande efeito na remoção de inclusões. O papel da escória inclui: (i) geração de calor Joule para a fusão do eletrodo, (ii) refino do aço líquido através da absorção de inclusões não metálicas, (iii) desulfuração do aço, (iv) proteção do aço contra contaminação, (v) fornecimento de lubrificação para a interface molde de cobre/casca de aço em solidificação, e (vi) controle da transferência de calor horizontal entre o aço em solidificação e o molde.

As escórias para ESR são geralmente baseadas em fluoreto de cálcio (CaF2), cal (CaO) e alumina (Al2O3). Magnésia (MgO), óxido de titânio (TiO2) e sílica (SiO2) também podem ser adicionados, dependendo do aço a ser refusido. O CaF2 na escória aumenta a solubilidade dos componentes básicos (CaO e MgO) da escória e, portanto, aumenta a capacidade sulfureta efetiva da escória.

Para desempenhar suas funções, a escória deve ter propriedades bem definidas, tais como: (i) seu ponto de fusão deve ser inferior ao do metal a ser refusido, (ii) deve ser eletricamente eficiente, (iii) sua composição deve ser selecionada para garantir as reações químicas desejadas, e (iv) deve ter viscosidade adequada na temperatura de refusão.

Termodinâmica do Processo ESR

No caso do processo ESR de aço em atmosfera de ar, ocorrem reações químicas que alteram a composição química do lingote fundido. Os teores de alguns elementos, como cobalto (Co), níquel (Ni), cromo (Cr), molibdênio (Mo), tungstênio (W) e carbono (C), permanecem inalterados após a refusão. No entanto, o teor de Si (silício), O2 e S pode variar de 10% a 80%, enquanto o teor de Al e Ti (titânio) pode variar dependendo das condições de fusão (diminuição ou aumento). Portanto, algumas medidas devem ser tomadas para evitar perdas de elementos. Isso pode ser alcançado usando variações especiais de ESR. Outra forma é controlar a composição da escória por adições regulares, o que é desejável devido às condições de fusão estáveis.

A oxidação dos elementos pode ser prevenida por escória de desoxidação durante o processo de fusão, obtida por adições de Al. O potencial de O2 da escória determina a química do processo ESR. Afeta a remoção de S e das inclusões não metálicas. O O2 reage com alguns elementos no aço e suprime a captação de H2. Na escória, o O2 está principalmente na forma combinada como FeO, MnO e SiO2. Para determinar o teor de O2 no aço, é essencial encontrar a relação entre FeO na escória e O2 no lingote refusido. No entanto, devido à solubilidade muito baixa do FeO em escórias CaF2, sua atividade é muito alta. O teor de O2 pode ser determinado por análises termodinâmicas das reações entre O2 e os componentes ativos.

Solidificação e Estrutura do Lingote

A estrutura de solidificação do lingote produzido pelo processo ESR é uma função do tempo de solidificação local e do gradiente de temperatura na interface líquido/sólido. Para alcançar uma estrutura dendrítica primária direcionada, um gradiente de temperatura relativamente alto na frente de solidificação deve ser mantido durante todo o período de refusão.

A macroestrutura dos lingotes produzidos pelo processo ESR difere da macroestrutura de lingotes fundidos convencionalmente devido ao diferente método de transferência e remoção de calor. A direção de crescimento dos dendritos é uma função do banho de metal durante a solidificação. Assim, o gradiente dos dendritos em relação ao eixo do lingote aumenta com a taxa de fusão. Em casos extremos, o crescimento de dendritos direcionados pode parar. O núcleo do lingote então se solidifica de forma não direcional em grãos equiaxiais, o que leva a segregação e micro retração. Mesmo no caso de solidificação dendrítica direcional, a microsegregação aumenta com o espaçamento dos braços dendríticos. Uma estrutura de solidificação com dendritos paralelos ao eixo do lingote produz resultados ótimos. No entanto, isso nem sempre é possível.

Uma boa superfície do lingote precisa de uma entrada mínima de energia e, portanto, uma taxa mínima de fusão. O aumento da taxa de fusão aumenta a diferença entre o gradiente das isotermas solidus e liquidus e leva ao aumento da profundidade do banho. Assim, o crescimento dos grãos ocorre na direção radial em vez da vertical. O aumento da temperatura da escória líquida também resulta em uma estrutura de grão colunar mais grossa e uma espessura reduzida da camada de grão equiaxial refinado, tanto na superfície quanto no fundo do lingote ESR. Apesar da solidificação dendrítica direcional, defeitos como padrões de anéis de árvore, freckles e manchas brancas podem ocorrer em um lingote refusido.

Macrosegregação e estruturas de porosidade no meio do lingote são geralmente incomuns em lingotes ESR. Uma característica principal do processo ESR é sua capacidade de produzir aço com microsegregação reduzida. Isso está ligado ao tempo de solidificação local e ao espaçamento dos braços dendríticos. O aço no processo ESR normalmente congela de forma colunar, o que dá menos microsegregação do que estruturas equiaxiais. Quanto maior o gradiente de temperatura, menor a distância entre o espaçamento dos braços dendríticos secundários e menor a heterogeneidade química nas microáreas. No processo ESR, os gradientes de temperatura são maiores do que no caso da fundição convencional. Portanto, o espaçamento dos braços dendríticos secundários é menor no caso do processo ESR do que na fundição convencional de lingotes.

O efeito da diminuição do efeito de segregação é mostrado na Figura 6, onde uma comparação de microestruturas antes e depois do processamento ESR foi feita para um aço para ferramentas de trabalho a quente. A microestrutura em ambos os casos é martensita revenida. A diferença nas bandas de segregação é aparente. Enquanto as segregações são evidentes no eletrodo consumível, elas são quase completamente eliminadas no lingote refusido.

O efeito do tempo de solidificação local no espaçamento dendrítico mostra que o espaçamento dos braços dendríticos diminui à medida que a taxa de resfriamento aumenta. Além de uma composição mais homogênea e estrutura de solidificação compacta, a remoção de inclusões não metálicas é uma característica importante do processo ESR. Em geral, as inclusões iniciam facilmente microvazios e trincas na interface inclusão/aço, que podem ser a origem de fratura por fadiga ou outros defeitos. Também o aço processado por ESR não é uma exceção. Muitos fatores influenciam a formação de inclusões não metálicas em aço processado por ESR, incluindo atmosfera do forno, teor de inclusões no eletrodo consumível, quantidade e composição da escória, potência de entrada, taxa de fusão, razão de enchimento, etc. A maioria das inclusões não metálicas ocorre devido a reações entre O2 e elementos como Mn (manganês), Si e Al. A desoxidação da escória durante a eletroescória tem influência importante na formação de inclusões não metálicas no lingote processado por ESR. Pode-se ver que o menor número de inclusões é atingido no ESR com a menor viscosidade e a maior tensão interfacial. No entanto, a ausência de inclusões grandes é típica do processo ESR.

A remoção de inclusões não metálicas durante o processo ESR ocorre na ponta do eletrodo, onde principalmente a absorção e dissolução de inclusões não metálicas na escória ocorrem. À medida que a ponta do eletrodo é aquecida em direção ao seu ponto de fusão, as inclusões no eletrodo são redissolvidas antes que o aço funda. Quaisquer outras inclusões, como inclusões exógenas maiores no eletrodo, não são dissolvidas no metal sólido e ficam expostas à escória quando a ponta do eletrodo se torna fundida. Se a composição da escória for adequada, a temperatura for alta o suficiente e o tempo de residência for longo o suficiente, as inclusões não metálicas se dissolvem na escória. Embora, neste ponto, possam ocorrer mais reações devido à diferença nas constantes de equilíbrio, bem como a possibilidade de flotação de inclusões grandes. O aço neste ponto está livre de inclusões não metálicas, mas pode ter em solução elementos que produzem inclusões por reação durante o tempo de congelamento (reação de remoção de S). A eficiência de remoção de inclusões aumenta com a redução da velocidade de fusão. Verificou-se que uma escória multicomponente (CaF2, CaO, Al2O3, SiO2 e MgO) tem melhor capacidade de controlar a quantidade de inclusões. A maioria das inclusões não metálicas para escória multicomponente são inclusões MgO-Al2O3, enquanto principalmente inclusões Al2O3 existem quando se usa escória binária convencional de 70% CaF2 – 30% Al2O3. Além disso, o tamanho máximo de inclusão para escórias multicomponentes é menor do que para escória binária convencional.