Melhoria da limpidez do aço SAE 1045 desoxidado ao alumínio com aplicação na indústria automobilística, utilizando termodinâmica computacional.

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.