Título

ESTUDO DE INCLUSÕES NO TRATAMENTO COM CÁLCIO UTILIZANDO TERMODINÂMICA COMPUTACIONAL

INCLUSION STUDY IN CALCIUM TREATMENT USING COMPUTATIONAL THERMODYNAMICS

Autoria

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

DOI

10.5151/2594-5327-0074

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Resumo

O tratamento de modificação de óxidos (e sulfetos) com cálcio tornou-se usual na produção de aços de elevada limpeza interna. O objetivo deste trabalho foi a avaliação da composição química de inclusões ao longo do processo de refino secundário, com enfoque no tratamento com cálcio. Para tanto, foram comparados dados da literatura com simulações via termodinâmica computacional (software FactSage). A metodologia utilizada consistiu em: 1) Avaliar estudos sobre o tratamento com cálcio existentes na literatura; 2) Utilizar os bancos de dados e a rotina de minimização da Energia de Gibbs do software FactSage, para calcular o equilíbrio entre as fases aço líquido (modelo associado) e inclusões (escória - modelo quase-químico modificado); 3) Comparar os resultados obtidos na literatura com os simulados via FactSage. Como resultado deste trabalho, verificou-se que a composição química das inclusões, após o tratamento com cálcio, depende dos teores de Al, S e O objetivados para o aço. Se o teor de enxofre for baixo, resulta em inclusões de CaO-Al2O3 completamente modificadas pelo cálcio. Em aços de alto enxofre (>0,01 %), a conversão é parcial, resultando em cálcio-aluminatos sólidos e CaS. Também foi calculada a “janela líquida”: teor máximo e mínimo de cálcio onde se formam inclusões líquidas ou parcialmente líquidas, considerando enxofre e alumínio constantes. Com um teor de oxigênio baixo, a “janela líquida” é obtida com uma pequena quantidade de cálcio e a janela é muito estreita. Quando o teor de oxigênio aumenta, a adição de cálcio aumenta e a “janela líquida” é bastante ampliada.

 

The oxide (and sulphide) modification via calcium treatment became usual in the production of high clean steels. The aim of this work was the evaluation of the chemical composition of inclusions along the secondary refining process, with focusing in the calcium treatment. So, literature data was compared with computational thermodynamic simulations (FactSage software). The methodology consisted in: evaluating calcium treatment modeling studies from the literature; using the databases and the Gibbs Energy minimization routine of FactSage software to calculate the phase equilibria between liquid steel (associate model) and inclusions (slag – modified quasi-chemical model); comparing the results from the literature with the FactSage simulations. As a result of this work, it was found that the chemical composition of inclusions, after calcium treatment, depends on the content of Al, S e O required for the steel composition. If the sulphur content is low, CaO-Al2O3 inclusions full modified by calcium are obtained. In high sulphur steels (>0,01 %), the conversion is partial, resulting in calcium-aluminates and CaS. In addition, the “liquid window” (maximum e minimum calcium content by formation of liquid inclusions or partial liquid) was calculated considering both the content of S and Al as constant. With low oxygen content, the “liquid window” is obtained with small calcium content, and such window is very narrow. When the oxygen content is increased, the calcium addition increases and the window is enlarged.

Palavras-chave

Inclusões; Tratamento com cálcio; Termodinâmica computacional; FactSage.

Inclusions; Calcium treatment; Computational thermodynamics; FactSage.