Responda as seguintes questões:
Quais são as diferenças entre conversores Bessemer e LD e que tipos de aços produzem.

Passo 1

O enunciado pede para comparar dois processos históricos e industriais de refino do ferro-gusa em aço: o conversor Bessemer e o conversor LD. O conteúdo aqui é metalurgia do aço, em particular a química de sopro de gases para remoção de carbono e outras impurezas. Para resolver, vamos ver o princípio químico de cada forno, seu tipo de revestimento (ácido ou básico) e que tipos de aço cada um consegue produzir.

Passo 2

No conversor Bessemer:
  • O revestimento interno é feito de material ácido (geralmente tijolos refratários à base de \text{SiO}_2).
  • Ar ambiente é soprado para dentro do forno através de bocais na base. Esse ar fornece \mathrm{O}_2 para oxidar o carbono e outras impurezas segundo reações como
\mathrm{C} + \mathrm{O}_2 \;\longrightarrow\; \mathrm{CO} \quad(\text{gás})á
  • Como o revestimento é ácido, não há remoção de fósforo \mathrm{P} nem de enxofre \mathrm{S}; esses elementos permanecem no aço.
  • O processo é muito rápido (cerca de 20 min) e foi usado no século XIX para produzir aços simples de baixo custo, porém com teor relativamente alto de fósforo e enxofre, adequados para obras civis ou trilhos sem grande exigência de tenacidade.

Passo 3

No conversor LD (ou Basic Oxygen Furnace – BOF):
  • O revestimento interno é básico, contendo óxidos de cálcio e magnésio \text{CaO}, \text{MgO}, o que favorece a formação de escória que captura \mathrm{P} e \mathrm{S}.
  • Sopro de oxigênio quase puro (tipicamente >90\% de \mathrm{O}_2) é introduzido pelo toboágulo, permitindo oxidação rápida do carbono e remoção eficiente de fósforo em reações como
5\,\mathrm{P} + 3\,\mathrm{O}_2 \;\longrightarrow\; \mathrm{P}_2\mathrm{O}_5\\ (\text{escória})ó
  • Depois do sopro são adicionados agentes de aeração e ligas (Mn, Si, Cr etc.) para ajustar o teor de carbono e produzir aços de médio e alto desempenho.
  • O processo leva cerca de 30–40 min e produz aços com baixo teor de impurezas, usados em automóveis, estruturas navais, tubos sob pressão e muitos aços inoxidáveis (após etapas de refino secundário).

Passo 4

Comparando:
  • Revestimento: Bessemer é ácido → não remove \mathrm{P} nem \mathrm{S}; LD é básico → escória retém \mathrm{P} e \mathrm{S}.
  • Gás de sopro: Bessemer usa ar; LD usa oxigênio quase puro → no LD há menor consumo de energia e menos nitrogênio dissolvido.
  • Qualidade do aço: Bessemer produz aços simples, com maior teor de impurezas; LD produz aços de baixa impureza e permite versatilidade de ligas.
  • Aplicações: Bessemer servia para aços de construção pesada no século XIX; LD atende aos padrões modernos de aços finos e especiais.

Resposta

O conversor Bessemer é revestido de material ácido, sopram-se ar e obtém-se aço de baixo custo porém com elevados teores de fósforo e enxofre, usado historicamente em peças de construção. O conversor LD tem revestimento básico, sopro de oxigênio puro e escória que remove \mathrm{P} e \mathrm{S}, produzindo aços com baixo teor de impurezas, desde aços carbono de altíssima qualidade até aços especiais e inoxidáveis.

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