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Title: Melhoria da limpidez do aço SAE 1045 desoxidado ao alumínio com aplicação na indústria automobilística, utilizando termodinâmica computacional.
Authors: Magalhães, Humberto Luiz Gama de
metadata.dc.contributor.advisor: Silva, Carlos Antônio da
Keywords: Termodinâmica computacional
Engenharia de materiais
Engenharia de inclusões - aço
Aço - indústria
Aço inoxidável
Issue Date: 2010
Publisher: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
Citation: MAGALHÃES, H. L. G. de. Melhoria da limpidez do aço SAE 1045 desoxidado ao alumínio com aplicação na indústria automobilística, utilizando termodinâmica computacional. 2010. 117 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2010.
Abstract: Ultimamente as siderúrgicas têm investido na melhoria de seus processos e produtos. Isto se aplica à produção de clean steels, onde limpidez do aço pode ser compreendida como: menores níveis de elementos residuais na composição química do aço ou menor nível inclusionário. Uma quantidade considerável de estudos sobre formação e comportamento das inclusões permitiu cunhar o termo “engenharia de inclusões”, o qual diz respeito à determinação do tipo de inclusão, morfologia, tamanho e distribuição dessas no aço. A engenharia de inclusões utiliza técnicas capazes de caracterizar itens importantes no que se refere às inclusões. Uma dessas técnicas é a termodinâmica computacional, a qual emprega softwares capazes de prever a evolução da composição química das inclusões. Nesse trabalho foi utilizado o Thermo-Calc ® e o CEQCSI para avaliar a possibilidade de formação de vários tipos de inclusões, em função de parâmetros como a composição química do aço e temperatura. Foi estudado ainda o conceito de janela de lingotabilidade e formação de macroinclusões (inclusões complexas de oxisulfetos) e de CaS no aço SAE1045. A parte experimental incluiu um Design of Experiments (DOE) e várias ferramentas estatísticas, com o principal objetivo de identificar e mensurar o impacto das variáveis injeção de CaSi (kg/t), teor de alumínio e teor de enxofre na variável resposta: tamanho, distribuição, morfologia e área em percentual das inclusões de CaS e oxisulfetos complexos, de tal forma a minimizar também as ocorrências de macroinclusões. A identificação das inclusões foi realizada através do MEV-EDS. Pelos diagramas box-plot verificou-se que a configuração que melhor atenderia o critério de redução da variabilidade dos tamanhos das inclusões de classe Oxisulfeto tipo 3 e Sulfeto de Cálcio (CaS) seria aquela correspondente a 0,010-0,015 %Al; 0,011 a 0,030 %S com adição de 0,15kg/t. Considerando-se os casos em que se pretende obter uma significativa presença de inclusões do tipo sulfeto de manganês e baixa ocorrência de óxidos conclui-se ser mais favorável aquela combinação referente ao grupo (0,016-0,030%Al; 0,021-0,030%S). Os diagramas de efeitos principais sugerem que à medida que se aumenta a adição de CaSi ao aço maior é a tendência de obter maior fração de inclusões na forma de CaS, o mesmo efeito se verificando quando se aumenta o teor de S. A maior ocorrência de MnS com maiores adições de CaSi se deve provavelmente aos maiores níveis de desoxidação, posto que o cálcio é tanto bom desoxidante quanto dessulfurante.
metadata.dc.description.abstracten: Steelmaking companies have been devoting large amount of resources to improve processes and products in order to face a strong competition based on quality requirements. That is true also for the so-called clean steels, where cleanliness is defined by the level of residual elements and/or inclusion content, shape and distribution. Inclusion Engineering has been included in the steelmaking vocabulary as a means of forecasting the type of inclusion, its morphology, size and distribution in the steel as well as its thermo-mechanical behavior. One of the several inclusion engineering tools is computational thermodynamics. Its application allows the inclusion chemistry to be foreseen as a function of steel composition, pressure and temperature. In this work Thermo-Calc ® and CEQCSI softwares have been used to evaluate the possibility of formation of various types of inclusion. It has been also investigated the concept of “casting window” and the formation of macroinclusions(complex inclusions) in a SAE 1045 steel grade. This resulted in an operational condition where inclusion is liquid during secondary refining and continuous casting process. The experiments included a DOE (Design of experiments) and some statistic tools employed with the main objective of measuring the impact of variables: size, distribution, morphology and area in percentage of the CaS and oxisulfides inclusions where the occurrence of macroinclusion is minimized. The identification of the inclusions was made through SEM-EDS. Box-plot diagrams suggest that the better configuration to achieve a criterion based on reducing size variability of type 3 oxisulfide and calcium sulfide inclusions is found for 0.010-0.015 %Al; 0.011 – 0.030 %S and 0.15kg CaSi/t. Sizable amounts of manganese sulfides as well as a low content of oxides are observed for steels in the range 0.016-0.030%Al; 0.021-0.030%S. Main effect diagrams show the trend to higher calcium sulfide content for increasing CaSi addition and sulfur content. The manganese sulfide content increases for increasing CaSi addition presumably because calcium is both a strong desulfurizer as well as a strong deoxidizer.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/2742
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