Title

Controle de elementos de liga oxidáveis e de residuais em aços especiais por meio do projeto de escórias

Controlling oxidizing alloying elements and residuals in specialty steels through slag design

Authorship

BOTELHO, THALES; DUTRA, JANEIR RIBEIRO; LOSS, HÉLIO BRAZ; SILVA, ANDRÉ LUIZ VASCONCELLOS DA COSTA E

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DUTRA, JANEIR RIBEIRO

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LOSS, HÉLIO BRAZ

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SILVA, ANDRÉ LUIZ VASCONCELLOS DA COSTA E

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DOI

10.5151/2594-5300-43414

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Abstract

Muitos aços especiais ligados apresentam requisitos rigorosos quanto aos teores residuais de oxigênio e de elementos oxidáveis. Uma razão frequente para esses requisitos está relacionada ao controle das características das inclusões não metálicas e de outras partículas de segunda fase no produto final. É o caso, por exemplo, do aço elétrico de grão orientado, do aço para cordonéis de pneus e do aço para molas. Durante processos de metalurgia de panela conduzidos adequadamente, aço e escória aproximam-se muito do equilíbrio. Como o potencial de oxigênio do aço possui um único valor em qualquer instante do processo, o teor de equilíbrio de qualquer elemento oxidável é fixado pela atividade de seu óxido nessa escória e pelo potencial de oxigênio no aço. Assim, o projeto adequado da escória, considerando as atividades dos diversos óxidos constituintes, é de importância fundamental. Uma forma de projetar escórias com esse objetivo é utilizar a termodinâmica computacional. Dessa maneira, apresenta-se uma estratégia na qual a composição da escória, juntamente com a concentração do principal elemento de liga, é utilizada para determinar os residuais no aço, e suas vantagens e limitações são discutidas. Exemplos de aplicação dessa estratégia a diferentes aços também são apresentados e discutidos, com ênfase especial no aço elétrico. Conclui-se que a termodinâmica computacional pode simplificar grandemente o projeto de escórias para aços nos quais o controle de elementos oxidáveis é crítico.

Many alloyed specialty steels have stringent requirements concerning residual contents of oxygen and oxidizing element. One frequent reason for these requirements is related to the control of the characteristics of non-metallic inclusions and other second-phase particles in the final product. This is the case, for instance, for grain oriented electric steel, for tire cord and spring steel. During properly conducted ladle metallurgy processes steel and slag approach equilibrium very closely. As the oxygen potential of the steel has a single value at any time during the process, the equilibrium content of any oxidizing element is fixed by the activity of its oxide in this slag and the oxygen potential in the steel. Thus, proper slag design, considering the activities of the various constituent oxides is of paramount importance. One way of designing slags with this objective is using computational thermodynamics. Thus, a strategy in which the slag composition together with the main alloying element concentration is used to find the residuals in the steel is presented and its advantages and limitations are discussed. Examples of applications of this strategy to different steels are also presented and discussed, with special emphasis on electrical steel. It is concluded that computational thermodynamics can simplify greatly the design of slags for steels in which the control of oxidizing elements is critical.

Keywords

Computational thermodynamics, slag-metal equilibrium, electrical steels, specialty steels

Computational thermodynamics, slag-metal equilibrium, electrical steels, specialty steels