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Título: Limpidez do aço SAE 9254 destinado à indústria automobilística.
Autor(es): Lima, Ermani Vinicius de Oliveira
Orientador(es): Silva, Carlos Antônio da
Silva, Itavahn Alves da
Costa Neto, Joaquim Gonçalves
Palavras-chave: Termodinâmica - métodos de simulação
Molas - aço mola 9254
Aço - limpidez
Advanced Scatterometer - Automated Steel Cleanliness Analysis Tool
Data do documento: 2020
Membros da banca: Silva, Carlos Antônio da
Lemos, Leandro Rocha
Peixoto, Johne Jesus Mol
Costa Neto, Joaquim Gonçalves
Referência: LIMA, Ermani Vinicius de Oliveira. Limpidez do aço SAE 9254 destinado à indústria automobilística. 92 f. 2020. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2020.
Resumo: A aplicação do aço SAE 9254 em molas de suspensão requer um controle preciso das inclusões não metálicas. Com o objetivo de avaliar o efeito de três variáveis operacionais sobre a limpidez do aço, foram simulados o efeito da quantidade de escória transportada durante o vazamento do aço do convertedor LD para a panela, o efeito da adição de grafite durante o refino secundário e o efeito da basicidade binária da escória de panela utilizada durante o tratamento de refino secundário, por simulação computacional, por meio do software CEQCSI® (Chemical EQuilibrium Calculations for the Steel Industry). Os resultados das simulações, variando a basicidade binária entre 0,60 e 1,50, na temperatura de 1520°C, mostraram uma significativa influência da basicidade da escória sobre as inclusões no aço. A partir desses resultados foram realizados testes industriais para caracterização das inclusões em amostras de aço, coletadas nas etapas de início, meio e fim do tratamento de refino secundário em forno panela e nos produtos tarugo e fio-máquina. As características das inclusões, como quantidade, distribuição de tamanho e composição química durante o processo de refino secundário no Forno Panela e nos produtos tarugo e fio-máquina foram analisadas via MEV (Microscopia Eletrônica de Varredura, utilizando EDS (Espectroscopia por energia dispersiva) e ASCAT (Automated Steel Cleanliness Analysis Tool). Neste trabalho “processo base” identifica as operações nas quais a basicidade da escória de panela é inferior a 1,0. A outra condição testada industrialmente foi denominada “processo com aumento em 0,50 da basicidade binária” em relação ao processo base. Os resultados das análises em amostras de aço mostraram uma diminuição da quantidade de inclusões em até 60% e um aumento de 72% para 98% de inclusões inferiores a 10µm no fio-máquina, decorrentes do aumento de basicidade. Os resultados indicam que mesmo com o aumento da basicidade, as inclusões permaneceram na região de baixa temperatura liquidus, característica relacionada à deformabilidade das inclusões no processo de laminação a quente. Uma segunda simulação foi conduzida por meio do CEQCSI® , com o intuito de avaliar o efeito da variação do teor de enxofre sobre as inclusões de sulfetos. Foi observada uma correlação entre a quantidade e o tamanho médio dos sulfetos majoritários S-Mn e S-Mn-Cr no fio-máquina com a diminuição do teor de enxofre no aço. Abaixo de 100ppm de enxofre no fio-máquina, estabilizou-se a quantidade, contudo houve uma contínua redução de tamanho médio destes sulfetos com a diminuição do teor de enxofre no aço. Assim, as inclusões podem ser controladas efetivamente.
Resumo em outra língua: Applying SAE 9254 steel to suspension springs requires precise control of non-metallic inclusions. In order to evaluate the effects of operational parameters on steel cleanliness such as the amount of carry over slag during tapping from LD converter to ladle, the addition of graphite and of the slag binary basicity at Ladle Furnace, Thermodynamic simulation were performed using the Chemical EQuilibrium Calculations for the Steel Industry (CEQCSI®) software. According to the simulations the slag binary basicity ranging from 0.60 to 1.50, at 1520oC has a significant influence on steel inclusions. These findings lead to industrial tests for characterization of inclusions in steel samples, collected at the beginning, middle and end steps of Ladle Furnace secondary refining treatment and in billet and wire rod products. Inclusions features such as quantity, size distribution and chemical composition were assessed by SEM (Scanning Electron Microscopy) using EDS (Dispersive Energy Spectroscopy) and ASCAT (Automated Steel Cleanliness Analysis Tool). In this work the so called “base scenario” identifies slag basicity smaller than 1.0; higher basicities means CaO/SiO2 ratios as high as 1.50. The results of the analyzes showed a decrease in the amount of inclusions by up to 60% and an increase from 72% to 98% of inclusions of less than 10µm in the wire rod due to the increased basicity. Even under increased slag basicity condition, the inclusions remained in the low temperature liquidus region, an important characteristic related to the best deformability of the inclusions. A second simulation was performed through CEQCSI®, to evaluate the effect of sulfur variation on sulfide inclusions. It was observed a correlation between amount and average size of the major sulfides S-Mn and S-Mn-Cr in the wire rod with decreasing sulfur content in steel. For sulfur contents below 100ppm on the wire rod, the amount of inclusions was stabilized, however there was a continuous reduction in average size of these sulfides with decreasing sulfur content in the steel. Thus, inclusions can be effectively controlled.
Descrição: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/12763
Licença: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 16/09/2020 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.
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