Termodinâmica Computacional:
Aplicações na Fabricação do Aço
ArcelorMittal Monlevade:
Joaquim Gonçalves Costa Neto
Roney Eduardo Lino
Ângelo Máximo Fernandes Marins
Leandro Aparecido Marchi
Hélder Carvalho Ferreira
Sumário
1. Fluxo de produção e produtos da ArcelorMittal Monlevade
2. Softwares de termodinâmica computacional
3. Aplicações práticas
3.1 Temperatura liquidus
3.2 Aços para suspensão
3.3 Aços para petróleo
3.4 Saturação de escória
3.5 Diagrama de fases
4. Conclusão
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1. Fluxo de produção
Fluxo de produção da ArcelorMittal Monlevade
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1. Produtos
Aplicações do fio-máquina da ArcelorMittal Monlevade
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2. Softwares de TC
Softwares de termodinâmica computacional utilizados
a)
b)
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3. Aplicações práticas
1. Fluxo de produção e produtos da ArcelorMittal Monlevade
2. Softwares de termodinâmica computacional
3. Aplicações práticas
3.1 Temperatura liquidus
3.2 Aços para suspensão
3.3 Aços para petróleo
3.4 Saturação de escória
3.5 Diagrama de fases
4. Conclusão
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3.1 Temperatura Liquidus
Cálculo de temperaturas liquidus para quatro aços
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3.1 Temperatura Liquidus
Cálculo de temperaturas liquidus para alguns aços
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3.2 Aços para suspensão
Mercado brasileiro de automóveis
Produção nacional de veículos montados
Produção nacional de veículos montados
4000
3500
Mil unidades
3000
2500
2000
1500
1000
Crise Asiática
Pró-Álcool
500
1957
1959
1961
1963
1965
1967
1969
1971
1973
1975
1977
1979
1981
1983
1985
1987
1989
1991
1993
1995
1997
1999
2001
2003
2005
2007
2009
2011
0
Fonte: Anfavea
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3.2 Aços para suspensão
Diagrama de equilíbrio C x O
1620oC
Fonte: Software Thermocalc
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3.2 Aços para suspensão
Diagrama de equilíbrio Al x O
Fonte: Humberto Magalhães. Dissertação de mestrado. 2008
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3.2 Aços para suspensão
Temperatura (oC)
Tratamento com cálcio
arame tubular
Fonte: slag atlas. 2ª edição. 1995
Fonte: amortecnew.com.br
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3.2 Aços para suspensão
Tratamento com cálcio
Fonte: mestrecarros.com
Dan Kruse. Introduction to Clean Steel Concepts for
Liquid Steel. Montréal. 2010
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3.2 Aços para suspensão
Tratamento com cálcio para obtenção de inclusões líquidas
T = 1520ºC
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3.2 Aços para suspensão
Temperatura liquidus de óxidos e sulfetos
a)
b)
Fonte: Software CEQCSI
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3.3 Aços para petróleo
Energia absorvida, pés-libras
Tubos flexíveis para transporte de petróleo
- 110
- 60
- 20
Temperatura, ºC
+ 30
Alex Wilson. Fineline steels: High quality steels with very low sulfur
levels. ArcelorMittal Research Report. USA. 2010.
Fonte: bagarai.com.br
http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/pre-sal/pre-sal-4.php
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3.3 Aços para petróleo
Teste NACE TM 0284
Atmosfera Força
gás H2S Tração
Propagação de Trinca Stepwise
www.sumitomometals.co.jp
Foto: ArcelorMittal Global R&D Gent (OCAS)
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3.3 Aços para petróleo
Engenharia de inclusões
Estado lingotado
Tratado com Ca
MnS segregado no
contorno de grão
Anel de CaS-MnS
formado ao redor de
C12A7
Fonte: E. T. Turkdogan, Fundamentals of Steelmaking,
(London: The Institute of Materials, 1996), Chapter 9.
Fonte: Software CEQCSI
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3.4 Saturação de escória
Cálculo de MgO de saturação de escória
%MgO de saturação
16
T = 1600ºC
14
12
IRSID
10
8
CEQCSI (2012)
Fonte: Projeto refratário de convertedor. Magnesita.
6
4
1,0
1,5
2,0
2,5
Basicidade da escória
3,0
3,5
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3.5 Diagrama de fases
Ferramenta para a laminação controlada
d = 7mm
10mm
d = 3mm
10mm
Fonte: Software Thermocalc
R. Barbosa, D. B. Santos and R. E.
Lino. Formation of Ultrafine Ferrite
Grains during Interrupted Multi-pass
Deformation under Hot Torsion
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3.5 Diagrama de fases
Estudo de constituintes em aços ligados
%Mn=0,5
%Mn=1,5
%Mn=2,5
FCC
FCC
A3=906oC
FCC
A3=861oC
A3=824oC
0,73%
FCC+BCC
FCC+BCC
0,70%
0,66%
FCC+BCC
FCC+BCC+Fe3C
BCC+Fe3C
BCC+Fe3C
BCC+Fe3C
Austenita retida
(fase clara)
Giovane Azevedo. “Obtenção de Ferrita de Grão Ultrafino em
Aços C- Mn e Microligado com Nb-Ti através de Ensaios de
Torção a Quente”. Tese de doutorado. Belo horizonte. 2005
100mm
C
Mn
0,10
1,5
Si
0,4
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Sumário
1. Fluxo de produção e produtos da ArcelorMittal Monlevade
2. Softwares de termodinâmica computacional
3. Aplicações práticas
3.1 Temperatura liquidus
3.2 Aços para suspensão
3.3 Aços para petróleo
3.4 Saturação de escória
3.5 Diagrama de fases
4. Conclusão
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4. Conclusão
• A ArcelorMittal Monlevade tem usado a Termodinâmica
Computacional, softwares Thermocalc e CEQCSI.
• Foram apresentados resultados de:
- Cálculos de temperatura liquidus de aços;
- Obtenção de inclusões líquidas;
- Redução de inclusões de MnS;
- Cálculo de MgO de saturação de escória;
- Efeito do manganês no diagrama Fe-C.
• A Termodinâmica Computacional reduz e direciona testes
industriais.
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Agradecimentos
CALPHAD 2011
MAGALHAES, H.; SILVA, C.A; COSTA e SILVA, A. V.; Melhoria da
limpidez do aço SAE 1045 desoxidado ao alumínio com
aplicação na indústria automobilística, utilizando termodinâmica
computacional, REDEMAT/UFOP, Ouro Preto, Fevereiro, 2010.
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Muito obrigado !
Joaquim Costa ([email protected])
Questões?
Joaquim Costa ([email protected])