Title

A TERMODINÂMICA DO MAGNÉSIO EM AÇOS – EFEITO NA FORMAÇÃO DE INCLUSÕES NÃO-METÁLICAS

THERMODYNAMICS OF MAGNESIUM IN STEEL AND ITS EFFECTS ON THE FORMATION OF NON-METALLIC INCLUSIONS

Authorship

Silva, André Luiz Vasconcellos da Costa e

Silva, André Luiz Vasconcellos da Costa e

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DOI

10.5151/2594-5300-0088

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Abstract

Com a crescente preocupação com a limpeza interna de aços e o desenvolvimento da engenharia de inclusões não-metálicas, a importância do magnésio no processamento de aços de elevada limpeza vem recebendo cada vez mais atenção. O controle das inclusões contendo espinélio (MgO.Al2O3), em particular, pode ser essencial no refino de várias famílias de aços, se as melhores propriedades são desejadas. O objetivo deste trabalho é rever a termodinâmica de sistemas Fe-Mg-X importantes para aciaria, avaliando valores e métodos termodinâmicos disponíveis para a previsão do comportamento do magnésio no aço. Em vista da baixa solubilidade do magnésio no ferro, de sua elevada pressão de vapor nas condições de refino secundário, e da estabilidade de seu óxido, persistem incertezas nestes dados termodinâmicos, dificultando a previsão do comportamento do magnésio. Estas incertezas e seu efeito sobre os resultados das avaliações termodinâmicas são discutidos. As fontes de magnésio no refino secundário são revistas e discutidas. Uma avaliação termodinâmica do potencial de formação de espinélio em alguns aços em que este problema é relevante é apresentada e os resultados são comparados com dados publicados anteriormente. Condições recomendadas para controlar a formação destas inclusões são também consideradas.

As steel cleanness becomes increasingly important and with the developments in inclusion engineering increased attention is being devoted to the presence and behavior of magnesium in liquid steel. For several steels, controlling spinel (MgO.Al2O3) and spinel containing inclusions is of paramount importance if the best properties are desired. In this work the thermodynamics of some important Fe-Mg-X systems is reviewed with special emphasis on the quality of available data necessary for the prediction of magnesium behavior in steel. The solubility of magnesium in iron is rather low and its vapor pressure at steelmaking temperatures significantly exceeds one atmosphere. Furthermore, magnesium oxide is very stable. The combined effect of this is that thermodynamic data in most of the relevant systems is still quite uncertain, which makes it difficult to make accurate predictions of its behavior. These uncertainties are presented and discussed. The sources of magnesium in secondary refining are reviewed and discussed. An attempt at evaluating the conditions for the formation of spinel in steels is made and the results are compared with the scant literature. Possible recommendations to avoid these inclusions are also considered.

Keywords

Termodinâmica; Inclusões não-metálicas; Magnésio; Espinélio; Aço.

Thermodynamics; Non-metallic inclusions; Magnesium; Spinel; Steel.