Title

ESTUDO EXPERIMENTAL E TERMODINÂMICO DE INCLUSÕES DE ÓXIDOS EM AÇO RESSULFURADO ACALMADO AO ALUMINIO

EXPERIMENTAL AND THERMODYNAMIC STUDY OF INCLUSIONS OF OXIDES IN ALUMINUM-KILLED RESULFURIZED STEELS

Authorship

Kirichenco, Júlio César Bonin; Bielefeldt, Wagner Viana; Vilela, Antônio Cezar Faria

Kirichenco, Júlio César Bonin

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Bielefeldt, Wagner Viana

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Vilela, Antônio Cezar Faria

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DOI

10.5151/2594-5300-18192

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Abstract

Devido às exigências do mercado, as siderúrgicas têm buscado novas tecnologias de processo, a fim de melhorar a produção dos aços. Uma das mais relevantes é o controle de inclusões não-metálicas dos aços. Considerando isto, o presente trabalho tem como objetivo o estudo da formação de inclusões em um aço ressulfurado acalmado ao alumínio. Nestes aços, o controle das inclusões, como Al2O3 e CaS, é de fundamental importância, pois estes compostos podem causar prejuízos a lingotabilidade dos aços (clogging). O aço estudado é classificado como ressulfurado de corte fácil, destinado à indústria automotiva. Foram realizados experimentos em um forno elétrico resistivo, em escala laboratorial. A metodologia consistiu na elaboração da carga metálica, adição de ligas de Al e CaSi no aço fundido e retirada de amostras ao longo do tempo. Na etapa seguinte, foram analisadas (1) a composição química do aço, considerando os elementos de liga de rotina industrial e o oxigênio total e (2) a composição química, a morfologia, a distribuição de fases e o tamanho das inclusões (via MEV/EDS). O estudo termodinâmico computacional foi realizado via FactSage, pelo cálculo do equilíbrio entre as fases aço líquido e as inclusões não-metálicas. A composição química das inclusões pode ser vista através do uso de diagramas ternários. Realizados por meio de MEV/EDS, mapas de raios-x verificam a formação de fases e sua distribuição nas inclusões. Foi analisada a evolução da composição das inclusões de óxidos ao longo do tempo. Além da modificação química das inclusões de alumina com a adição do cálcio, formando cálcio-aluminatos, comprovou-se uma boa correlação entre os dados conseguidos nos testes laboratoriais e os dados obtidos via simulação termodinâmica. Assim, ficou mais consolidado o uso da termodinâmica computacional no estudo de inclusões não-metálicas.

Due to market demands, steel companies have researched new process technologies in order to improve the production of steel. One of the more important is the control of nonmetallic inclusions of steel. Considering this, this paper aims to study the formation of these inclusions in aluminum-killed resulfurized steels. In these steels, the control of inclusions oxides (Al2O3 and CaS) is of fundamental importance because these compounds can damage the steel castability (clogging). The steel studied is classified as free cutting steels. Experiments will be performed in a resistive electric furnace in laboratory scale. The methodology consisted in the elaboration of a metallic charge, addition of CaSi and Al alloys in molten steel and collect samples along the time. In the next step, it was analyzed (1) the chemical composition of steel and total oxygen and (2) the chemical composition, morphology, phase distribution and size inclusions (SEM/EDX). The computational thermodynamic study was carried out by FactSage by calculating the equilibrium between liquid steel and non-metallic inclusions. The chemical composition of the inclusions can be seen through the use of ternary diagrams. Performed by SEM / EDX, X-ray maps verify the phase formation and its distribution in the inclusions. It was analyzed the evolution of the composition of the inclusions of oxides along the time. Besides the chemical modification of alumina inclusions with the addition of calcium, forming calcium aluminates, it proved a good correlation between data obtained in laboratory tests and data obtained by simulation thermodynamics. Thus, it became more consolidated the use of computational thermodynamics in the study of non-metallic inclusions.

Keywords

Aço ressulfurado; Cálcio; Inclusões; FactSage.

Resulfurized steel; Calcium; Iinclusions;, FactSage.