Lung Cancer in a Steel City: A Personal Historical Perspective

Fluoride: Journal of the International Society for Fluoride ResearchYear 1990, Volume 23, Issue 3, Pages 101-103

Increased CD3 positive cells in bronchoalveolar lavage fluid after hydrogen fluoride inhalation Lund K, Refsnes M, Sandstrom T, Sostrand P, Schwarze P, Boe J, Kongerud J.Scand J Work Environ Health 1999 Aug;25(4):326-34

Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Jeferson L. Klug Nestor C. Heck Antônio C. F. VilelaAline L. Silva

Núcleo de Termodinâmica Laboratório de SiderurgiaComputacional para a Metalurgia

“Pós Fluxantes Livres de Flúor”

LC

LC Pós fluxantes

Funções dos pó fluxantes:

(1) lubrificação;(2) controle da transferência de

calor; (3) isolamento térmico;

(4) proteção da atmosfera; (5) absorção de inclusões;

Algumas matérias-primas rotineiramente utilizadas na produção industrial de pós fluxantes:

– Wollastonita

– Bauxita

– Cinza volante

– Fluorita (CaF2)

– Carbonato de sódio (Na2CO3)

Na2O + CaF2 = CaO + 2 NaF(g)SiO2 + 2 CaF2 = 2 CaO + SiF4(g)

2 NaF(g) + H2O(g) = Na2O + 2 HF(g) SiF4(g) + 2 H2O(g) = SiO2 + 4 HF(g)

HF(g) + H2O = H3O+ + F−

Resíduos sólidos

Matérias-primas Observações Custo

Contendo Li2O - ThyssenKrupp (2008)- Dificuldade na reprodução do comportamento de fusão

Muito alto

Contendo B2O3 -Risco de absorção de boro pelo aço

Alto

Contendo Na2O -Pode ser usado no máximo até 20%

Baixo

Matérias-primas já estudadas para substituir a fluorita (CaF2)

Receitas SiO2 CaO MgO Al2O3 TiO2 Fe2O3 Na2O K2O F Li2O

Padrão 35.43 25.30 2.95 12.27 0.51 2.57 3.84 1.55 3.87 -

R1 33.80 22.78 4.75 10.79 0.35 1.91 7.99 1.59 0.48 -

R2 35.61 24.03 4.42 9.48 0.32 1.54 6.91 1.13 0.51 0.33

R3 38.39 25.44 4.46 7.85 0.23 0.96 6.38 0.73 0.62 0.36

Padrão = Stollberg Accutherm ST-SP/512SV-DS (a basicidade binária de todas as receitas é a mesma)

Três questões relacionadas ao desenvolvimento de pós fluxantes sem flúor foram abordadas através da termodinâmica computacional (FactSage 5.5):

a) temperatura de fusão (liquidus);

b) comportamento de fusão de pós fluxantes;

c) interações termoquímicas entre pó fluxante e aço líquido.

a) temperatura de fusão (liquidus)

• Segundo a literatura boa qualidade superficial de tarugos é obtida usando-se pós fluxantes com composição próxima ao eutético do sistema CaO-SiO2-Al2O3 (1266ºC), pois dessa forma se obtém solidificação mais vítrea.

•Quando a composição do pó fluxante é modificada em direção à precipitação da wollastonita, surgem mais trincas nos tarugos devido a mais alta viscosidade e solidificação mais cristalina.

(pseudowollastonita)

• Principal fase sólida encontrada em pós fluxantes com flúor, e que controla a transferência de calor no molde: cuspidina (3CaO . 2SiO2 . CaF2)

• Principal fase sólida encontrada para R1, R2 e R3 através do aplicativo FactSage (~700°C): combeita (Na2O . 2CaO . 3SiO2)

(coerente com trabalhos experimentais da literatura)

b) comportamento de fusão de pós fluxantes

c) interações termoquímicas entre pó

fluxante e aço líquido.

•Depois de fundir, em contato com o aço líquido, o pó fluxante forma uma escória líquida cuja composição química se altera em função do tempo.

• Alterações na composição química da escória líquida se refletem na qualidade superficial dos lingotes.

Análise experimental (literatura) Simulação termodinâmica

Análise experimental (literatura) Simulação termodinâmica

Análise experimental (literatura) Simulação termodinâmica

Conclusões

• Simulações realizadas através do software FactSage podem ser correlacionadas com resultados experimentais da literatura em termos de comportamento de fusão;

• Interações químicas entre um aço TRIP e pó fluxante também podem ser simuladas com a ajuda da termodinâmica computacional (mostram grande similaridade).

• Há uma indicação positiva de que essas receitas têm potencial para substituir o pó fluxante convencional, usado na indústria, contendo flúor.

– Os autores Jeferson Leandro Klug e Aline Lima da Silva agradecem ao CNPq pelo auxílio recebido (bolsa de doutorado)

Agradecimentos

Análise experimental da literatura

Simulação termodinâmica