Equilibrio Metal-Escória em aço Si Mn

1. Equilibrio Metal-Escória em aço Si Mn André Luiz V da Costa e Silva 2012

2. Como formular o problema (1) • Dificuldade: Só é possível entrar com oxidos ou com elementos. A composição do aço é mais bem compreendida em elementos e a da escória, em óxidos. Usar um artifício…. • Quais as variáveis Thermo-calc que tratam de cada composição? • W(Ca): Fração de massa de Ca no sistema todo • W(SLAG,Ca): Fração de massa de Ca na fase SLAG • W(Fe_L, Ca): Fração de massa de Ca na fase Fe_L • Fazendo a fração de uma fase igual a ZERO, a concentração do sistema é igual a concentração da outra fase: Isto permite CONTROLAR a composição de uma fase (SLAG, por exemplo) e ver o que acontece com a outra (FE_L, por exemplo)

3. O modelo Total= 1mol Slag Fe_L (Zero Kg) Slag Steel W(Ca)=W(SLAG,Ca) porque W(Ca)=fSlagW(Slag,Ca)+fFe_LW(Fe_L,Ca) and fFe_L=0

4. Formulação do Problema • Use SLAG2 • Selecionar os elementos (Si, Mg, Mn, Ca, Al, O, Fe) • Set conditions: Composição da escória, T, P, N e alguma condição da composição do aço (Fe_L) • Para calcular a composição da escória usar uma planilha que converta, via estequimetria, dos oxidos para o conteudo metálico. (ver proximo slide) FIX Fe_L=0 moles. • Calcular o equilibrio. • Criar USER FUNCTIONS para recalcular a composição da escória. • ASSIM É POSSÍVEL VARIAR A ESCÓRIA E VER O EFEITO SOBRE O AÇO.

5. Example with a Si Mn semi-killed steel • Steel has 0.134%Si and 0.84%Mn • T 1600C, N=1 P=1e5 • Escória: • %CaO 18,5% (%Ca=13,21%) (CaO= (16+40)*Ca/40) • %MgO 12,6% (%Mg=7,56%) MgO= (24+16)*Mg/24) • %Al2O32,7% (% Al=1,43%) (Al2O3= (48+54)*Al/54) • Silica is the rest of the slag, together with some FeO e MnO • Assim é possivel ver: • O aço está em equilibrio com a escória • O que ocorre quando a composição da escória varia?

6. É preciso DESLIGAR a otimização global!!

7. Desmarcar o quadradinho da esquerda!

8. Para facilitar a convergência, entramos com SiO2 da escória (os 19,55) e %Si do aço (o 1,34e-3)

9. Entrando a composição do Fe_L Esta condição entra aqui. Lembre que o W é 0,01 da percentagem. 0,134% vira 1,34E-3 !

10. Fixando o Fe_L e suspendendo o GAS

11. Resultado do primeiro equilibrio, para ajudar o TC

12. Eliminar a condição W(Si) e entrar com o Mn do aço

13. Novo equilibrio

14. Criar as funções e tabelas que queremos para “ver”!

15. Primeiro exemplo: Variar a Alumina da Escória

16. O teor de O dissolvido no aço em função da % Alumina na escória. (Função ALESC)

17. Variando a % CaO na escória

18. O que mais? • Todos os cálculos foram feitos considerando que o Mn e o Si do aço estavam constantes. • Além disto, a variação do CaO ou Al2O3 era feita trocando pela Silica da escória. • Qual o efeito de variar o Si do Aço (para ver se esta SiO2 que está na escória está em equilíbrio com ele? • Qual o efeito de adicionar mais ou menos CaO na escória (sem mudar nada!)

19. Variando o Si do aço: o que ocorre com SiO2 e MnO O resultado indica que o SiO2 e MnO da escória não estão exatamente, em equilibrio com o Si e Mn do aço. Mas a diferença é pequena. Pode ser apenas precisão do cálculo-dados.

20. Uma alternativa possivel é mudar para MASSA (ao invés de % na escoria)

21. Uma composição inicial, para começar o cálculo

22. Esta escória, está em equilíbrio com este aço.

23. Fe_L Fixed e trocando as condições

24. Equilíbrio calculado com Fe_l fix=0