Title

Aplicação da termodinâmica computacional para análise e suporte ao controle do refino secundário

Computational Thermodynamics for Analysis and Support of Secondary Refining Control

Authorship

LEMR, BÁRBARA; OLIVEIRA, LEONARDO JOSÉ SILVA DE; SILVA, MARLON JOSÉ DOS ANHOS

LEMR, BÁRBARA

I am this author

OLIVEIRA, LEONARDO JOSÉ SILVA DE

I am this author

SILVA, MARLON JOSÉ DOS ANHOS

I am this author

DOI

10.5151/2594-5300-43744

Downloads

Abstract

O presente estudo avalia a aplicação da termodinâmica computacional como ferramenta de análise e de suporte à tomada de decisão no refino secundário de aços na Usiminas, com foco na eficiência de dessulfuração e na investigação das características da escória durante o processamento. Simulações termodinâmicas foram realizadas com o software Thermo-Calc, baseado no método CALPHAD, considerando escórias do sistema CaO–SiO2–Al2O3–MgO, incluindo FeO e MnO. Este estudo teve como objetivo avaliar a influência da composição química e da temperatura sobre as propriedades da escória, particularmente a temperatura liquidus e a fração de sólidos. Com base nos resultados das simulações, foram desenvolvidas correlações para estimar essas propriedades, que apresentaram boa concordância estatística e capacidade adequada de reproduzir as tendências observadas nas simulações computacionais. Os resultados indicam que a redução dos teores de óxidos que atuam como agentes oxidantes, a saber FeO e MnO, bem como a diminuição do teor de MgO, promove um aumento da fração líquida da escória, contribuindo assim para a melhoria da eficiência de dessulfuração durante o refino secundário. Este estudo demonstra que a termodinâmica computacional fornece uma estrutura para a compreensão do comportamento da escória e para o desenvolvimento de ferramentas simplificadas de suporte à tomada de decisão em ambientes industriais.

The present study evaluates the application of computational thermodynamics as a tool for analysis and decision-support in the secondary refining of steels at Usiminas, with a focus on desulfurization efficiency and on the investigation of slag characteristics during processing. Thermodynamic simulations were performed using Thermo-Calc software, based on the CALPHAD method, considering slags within the CaO–SiO2–Al2O3–MgO system, including FeO and MnO. This study aimed to assess the influence of chemical composition and temperature on slag properties, particularly liquidus temperature and solid fraction. Based on the simulation results, correlations were developed to estimate these properties, showing good statistical agreement and an adequate ability to reproduce the trends observed in the computational simulations. The results indicate that reducing the contents of oxides acting as oxidizing agents, namely FeO and MnO, as well as decreasing MgO content, promotes an increase in the liquid fraction of the slag, thereby contributing to improved desulfurization efficiency during secondary refining. This study demonstrates that computational thermodynamics provides a framework for understanding slag behavior and for developing simplified tools to support decision-making in industrial environments.

Keywords

Termodinâmica computacional, Refino secundário, Escória, Dessulfuração

Computational thermodynamics, Secondary refining, Slag, Desulfurization