Modelamento termodinâmico e cinético da dessulfuração de aços ultrabaixo enxofre

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Toledo, Paulo Vinícius Vieira
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Termodinâmica computacional; Dessulfuração; Modelamento; Forno Panela; Dessulfuração de aços; Enxofre; Produção intelectual; Engenharia Metalúrgica; Computational Thermodynamics; Desulfurization; Modeling; Ladle Furnace
• Link de acesso: https://app.uff.br/riuff/handle/1/37318

Com o crescente desenvolvimento tecnológico industrial, a indústria siderúrgica se depara com exigências cada vez mais rigorosas para produção de aço. Aplicações mais sofisticadas requerem concentrações menores de residuais, o que tem impacto direto no processo de produção do aço. Alguns aços com aplicações na indústria de petróleo e gás, especialmente para a exploração em ambientes ricos em H₂S, fortes restrições quanto a limpidez e teor de enxofre são impostas pela norma API 5L (API, 2018) por conta da trinca induzida por hidrogênio. A obtenção de teores baixos e ultrabaixos de enxofre requer controle da termodinâmica e cinética da dessulfuração, no refino secundário do aço. Termodinamicamente, faz-se necessário um ambiente redutor com baixo potencial de oxigênio. Além disso, é preciso ter uma escória com propriedades compatíveis com o processo, que possua boa capacidade de sulfeto e alto percentual de fase líquida na temperatura de refino. De forma geral, faz-se necessário promover a agitação do banho metálico para que o transporte de massa seja favorecido, sem que haja exposição do metal à atmosfera. Para o desenvolvimento de um processo complexo como este, a termodinâmica computacional se mostra como uma ferramenta útil, unindo a teoria bem estabelecida da termodinâmica com uma sólida base de dados. No presente trabalho, utilizou-se o software de termodinâmica computacional Thermo-Calc para modelar a termodinâmica e a cinética do processo de dessulfuração de aços ultrabaixo enxofre em forno panela. As propriedades e composição de escórias utilizadas industrialmente também foram analisadas e comparadas com resultados presentes na literatura. Os resultados indicam que a dessulfuração pode ser descrita razoavelmente bem pelo modelo desenvolvido. Foi obtida uma boa relação linear entre o coeficiente volumétrico de transporte de massa e a vazão de gás. Ademais, foram evidenciadas oportunidades de melhorias na composição química das escórias para dessulfuração profunda através saturação da escória em CaO. Os resultados mostram uma melhora na eficiência do processo com adições extras de CaO.