Title

ESTUDO DA MODIFICAÇÃO DE INCLUSÕES DE ALUMINA COM CÁLCIO EM ESCALA LABORATORIAL

STUDY OF MODIFICATION OF ALUMINA INCLUSIONS WITH CALCIUM IN LABORATORIAL SCALE

Authorship

Bielefeldt, Wagner Viana; Marcon, Leomar; Vilela, Antônio Cezar Faria

Bielefeldt, Wagner Viana

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Marcon, Leomar

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Vilela, Antônio Cezar Faria

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DOI

10.5151/2594-5300-0082

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Abstract

A simulação em laboratório do processo industrial, usando experimentos em fornos associados a cálculos termodinâmicos, é importante pela possibilidade de estudar as reações e interações químicas no aço líquido sob o ponto de vista termodinâmico e cinético. Os objetivos deste trabalho foram: 1) Avaliar, em escala laboratorial, a evolução de inclusões modificadas com a adição de cálcio no banho de um aço para construção mecânica. 2) Comparar os resultados obtidos com simulações via termodinâmica computacional. 3) Consolidar uma metodologia para estudo de inclusões em escala laboratorial. Foram executadas corridas em um forno resistivo de escala de laboratório. As matérias-primas utilizadas foram: ferro com alta pureza, ferroligas, injeção de alumínio e cálcio no banho. Na análise química do aço foram considerados os elementos de liga de rotina de produção bem como o teor de cálcio e oxigênio total. Nas análises de inclusões foram avaliadas: composição química, morfologia, distribuição de fases e tamanho via MEV/EDS. Para calcular o equilíbrio termodinâmico entre aço líquido e inclusões não- metálicas - via simulação via termodinâmica computacional - foram utilizados os bancos de dados do software FactSage. Observou-se a modificação química das inclusões com a adição de cálcio, formando diferentes tipos de cálcio-aluminatos, como previsto. Devido à presença de enxofre verificou-se a formação de sulfetos de cálcio e manganês associados aos cálcio-aluminatos. Também se obteve uma boa correlação entre esses resultados e os calculados via termodinâmica computacional. Novos experimentos utilizando a metodologia proposta neste trabalho deverão ser conduzidos futuramente.

The laboratorial simulation of the industrial process, using furnace experiments, associated to thermodynamics calculations, is important to the study of the chemical reactions in the liquid steel, in the thermodynamic and kinetic point of view. The aims of this paper were: 1) to evaluate, in laboratorial scale, the inclusion evolution modified with calcium addiction in the engineering steel bath. 2) to compare the obtained results with simulations through computational thermodynamics. 3) to consolidate a methodology for inclusion study in laboratorial scale. Heats were carried out in a laboratorial scale resistive furnace. The raw materials used were: high purity iron, iron-alloys, aluminium and calcium injection in the steel bath. In the chemical analysis the routine alloys elements of steelmaking as well as the oxygen and total calcium content were considered. In the inclusion analyses, the following were considered: chemical composition, morphology, phase distribution and size via SEM/EDS. To calculate the thermodynamic equilibrium between liquid steel and non-metallic inclusions - through computational thermodynamic simulation - the software FactSage databases were used. The chemical modification of inclusions with calcium was observed, forming different types of calcium aluminates, as anticipated. Due to the presence of sulphur, the calcium and manganese sulphites formation associated with calcium aluminates was observed. The good correlation between these results with the calculated through computational thermodynamics was obtained. New experiments using the methodology proposed in this paper will be carried out in the future.

Keywords

Aço SAE 8620; Caracterização; Cálcio; Inclusões; FactSage.

SAE 8620; Characterization; Calcium; Inclusions; FactSage.