Title

DESENVOLVIMENTO DE AÇOS UTILIZANDO TERMODINÂMICA COMPUTACIONAL

STEEL DEVELOPMENT USING COMPUTATIONAL THERMODYNAMICS

Authorship

Bielefeldt, Wagner Viana; Marcon, Leomar; Moraes, Carlos Alberto Mendes; Vilela, Antônio Cezar Faria

Bielefeldt, Wagner Viana

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Marcon, Leomar

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Moraes, Carlos Alberto Mendes

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Vilela, Antônio Cezar Faria

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DOI

10.5151/2594-5300-0065

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Abstract

É cada vez maior a necessidade de se produzir aços de alta qualidade. Quando se fala em limpeza interna, conhecer os fenômenos envolvidos na formação de óxidos e sulfetos, bem como a interação aço-escória, torna-se fundamental. A termodinâmica assistida pela computação tem se tornado, provavelmente, a ferramenta mais promissora nesse sentido. O objetivo deste trabalho foi analisar o controle de inclusões em aços semi-acalmados e de construção mecânica e a interação metal-escória usando o pacote comercial FactSage e seus bancos de dados termodinâmicos. Para isso foram selecionados trabalhos da literatura em que constassem dados de composição química de aços, das inclusões formadas, composição química da escória e temperatura. A partir desta análise, o pacote comercial FactSage foi utilizado no sentido de reproduzir/interpretar os resultados encontrados. A análise da abrangência dos modelos utilizados pelo FactSage, com relação aos tipos de aços que podem ser estudados, foi a terceira parte deste trabalho. Foram obtidas boas correlações entre os resultados nos casos de equilíbrio aço-inclusões. Porém, no equilíbrio aço-escória, apesar das tendências serem semelhantes, os valores absolutos foram diferentes. Os casos estudados contribuem para a construção de uma metodologia para o estudo de sistemas termodinâmicos relacionados à fabricação de aço. Alguns exemplos são aços acalmados ao alumínio e tratados com cálcio; aços acalmados ao Si-Mn e clean steels, evidenciando avanços e limitações dos softwares termodinâmicos. Espera-se assim consolidar cada vez mais o uso da termodinâmica computacional na fabricação de aços.

The production of higher quality steels is growing fast nowadays. So, it becomes highly necessary to know the phenomena involved in oxide and sulfite formation, as well slag-metal interaction, specially when internal cleanliness of steels is the main key. The thermodynamics assisted by computation is probably becoming the most promising in this purpose. The aim of this work was to analyze the inclusion control in semi-killed steels, engineering steels and the slag-metal interaction using the commercial package FactSage and its thermodynamic databases. First, it was carried out a selection of the literature, which contributed with data of steel, temperature, inclusions and slag composition. From such analysis, the commercial package FactSage and its thermodynamic databases were used to reproduce and evaluate the obtained results. The analysis how widespread is the models used by FactSage related to the steels studied in the present work were the third part of the investigation. Good correlations were obtained considering the results of the steel-inclusions equilibrium. However, considering the steel-slag equilibrium, even though the tendencies were similar, the absolute values were different. The studied cases may contribute to build up a methodology for studying thermodynamic systems related to steel production. Some examples are aluminum killed and calcium treated steels, Si-Mn killed and clean steels, establishing advances and limitations of computational thermodynamics in such systems. And finally, the work intends to consolidate the use of computational thermodynamic in steelmaking processes.

Keywords

Termodinâmica computacional; Aços; Inclusões; Escória.

Computational thermodynamic; Steel; Inclusions; Slag.