1 © 2005, 2007, 2012 André Luiz V. da Costa e Silva Equilibrio Metal-Escória em aço Si Mn André...
Transcript of 1 © 2005, 2007, 2012 André Luiz V. da Costa e Silva Equilibrio Metal-Escória em aço Si Mn André...
1 © 2005, 2007, 2012 André Luiz V. da Costa e Silva
Equilibrio Metal-Escória em aço Si Mn
André Luiz V da Costa e Silva
2012
2 © 2005, 2007, 2012 André Luiz V. da Costa e Silva
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 © 2005, 2007, 2012 André Luiz V. da Costa e Silva
O modelo
Steel
Slag
Fe_L (Zero Kg)
Slag
Total= 1mol
W(Ca)=W(SLAG,Ca) porqueW(Ca)=fSlagW(Slag,Ca)+fFe_LW(Fe_L,Ca)and fFe_L=0
4 © 2005, 2007, 2012 André Luiz V. da Costa e Silva
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 © 2005, 2007, 2012 André Luiz V. da Costa e Silva
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)
– %Al2O3 2,7% (% 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 © 2005, 2007, 2012 André Luiz V. da Costa e Silva
É preciso DESLIGAR a otimização global!!
7 © 2005, 2007, 2012 André Luiz V. da Costa e Silva
Desmarcar o quadradinho da esquerda!
8 © 2005, 2007, 2012 André Luiz V. da Costa e Silva
Para facilitar a convergência, entramos com SiO2 da escória (os 19,55) e %Si do aço (o 1,34e-3)
9 © 2005, 2007, 2012 André Luiz V. da Costa e Silva
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 © 2005, 2007, 2012 André Luiz V. da Costa e Silva
Fixando o Fe_L e suspendendo o GAS
11 © 2005, 2007, 2012 André Luiz V. da Costa e Silva
Resultado do primeiro equilibrio, para ajudar o TC
12 © 2005, 2007, 2012 André Luiz V. da Costa e Silva
Eliminar a condição W(Si) e entrar com o Mn do aço
13 © 2005, 2007, 2012 André Luiz V. da Costa e Silva
Novo equilibrio
14 © 2005, 2007, 2012 André Luiz V. da Costa e Silva
Criar as funções e tabelas que queremos para “ver”!
15 © 2005, 2007, 2012 André Luiz V. da Costa e Silva
Primeiro exemplo: Variar a Alumina da Escória
16 © 2005, 2007, 2012 André Luiz V. da Costa e Silva
O teor de O dissolvido no aço em função da % Alumina na escória. (Função ALESC)
17 © 2005, 2007, 2012 André Luiz V. da Costa e Silva
Variando a % CaO na escória
18 © 2005, 2007, 2012 André Luiz V. da Costa e Silva
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 © 2005, 2007, 2012 André Luiz V. da Costa e Silva
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 © 2005, 2007, 2012 André Luiz V. da Costa e Silva
Uma alternativa possivel é mudar para MASSA (ao invés de % na escoria)
21 © 2005, 2007, 2012 André Luiz V. da Costa e Silva
Uma composição inicial, para começar o cálculo
22 © 2005, 2007, 2012 André Luiz V. da Costa e Silva
Esta escória, está em equilíbrio com este aço.
23 © 2005, 2007, 2012 André Luiz V. da Costa e Silva
Fe_L Fixed e trocando as condições
24 © 2005, 2007, 2012 André Luiz V. da Costa e Silva
Equilíbrio calculado com Fe_l fix=0