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Desoxigenação Desoxigenação — remoção do O em excesso no banho metálico antes do seu vazamento Solubilização do O 2 nos metais: ½ O 2 (g) O O estado padrão é uma solução a 1% (h O = 1 quando %O = 1) atividade de Henry de O coeficiente de atividade de Henry de O h O f O h O = f O % (em peso) O Em ligas ferrosas: log f O = 0,17 %O

Des Oxigen a Cao

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DesoxigenaoDesoxigenao remoo do O em excesso no banho metlico antes doseu vazamentoSolubilizao do O2nos metais: O2(g) |O|O estado padro uma soluo a 1% (hO= 1 quando %O = 1) atividade de Henry de O coeficiente de atividade de Henry de OhOfOhO= fO% (em peso) O Em ligas ferrosas: log fO= 0,17 %ODesoxigenao O2(g) |O| constante de equilbrio para a reao atividade de Henry de O presso parcial de O2KOhOpO2DesoxigenaoReao do O com o Fe puro:x Fe + |O| ((FexO)) (x ~ 0,985, para T = 1873 K)Solubilidade do O no ao no estado lquido: 0,16%Solubilidade do O no ao no estado slido: 0,003%%O no ao antes da desoxigenao: 0,04 0,1%DesoxigenaoReao do O com o ao (influncia do C):|C| + |O| CO (g)DesoxigenaoDesoxigenao simplesx |M| + y |O| ((MxOy))Em equilbrio: Constante de desoxigenaoDesoxigenaoVariao da constante de desoxigenao com a temperatura:A, B constantesT| afeta, de forma adversa, a Termodinmica do processo (grau dedesoxigenao elevado para a menor quantidade possvel de desoxigenante)DesoxigenaoDesoxigenao pelo Mn((MnO)) + Fe |Mn| + ((FeO)) Solues MnO + FeO e Fe + Mn solues ideaisA uma dada temperatura, a relaoxMnO/xFeOno produto de desoxigenaoser proporcional ao %MnCoeficientes de interaoiCBCACCC Cf ... f f f f =C peso) (em % f ... f f f hiCBCACCC C =binrio) (sistema C - FeCternrio) (sistema i - C - FeCiChhf =(ignoram-se eventuais interaes entre os outros componentes)DesoxigenaoPara baixas concentraes de B:B % e f log peso) (emBCBC =%C log %i e ... %B e %A e f log h logiCBCACCC C+ + + + + => 0 C apresenta maior afinidade para o solvente do que para o componente B< 0 C apresenta maior afinidade para o componente B do que para o solventeBCeBCecoeficiente ou parmetro de interao (exprime o efeito de B sobre C na soluo ternria XCB)BCeDesoxigenaoDesoxigenaolog (%O) = 1/y log KM x/y log (%M)DesoxigenaoAssim:DesoxigenaoDesoxigenaoDesoxigenao complexaDesoxigenantes: Si-Mn, Ca-Si, Ca-Si-Al, etc.Vantagens: obteno de %O mais baixo que o obtido com desoxigenao simples; decantao facilitada dos xidos formados (coalescncia quando no estadolquido); obteno de ao de qualidade superior face s caractersticas superiores dasincluses que ficam retidas no metal aps a sua solidificao.DesoxigenaoDesoxigenao complexa (Si-Mn)[Si] + 2 ((MnO)) 2 [Mn] + ((SiO2)) KSi-Mn= (%Mn/aMnO)2(aSiO2/%Si)log KSi-Mn= 1510/T + 1,27Obs: para Si > 0,4%, fSi = 0,11 %SiDesoxigenaoDesoxigenao complexa (Si-Mn-Al)((3MnO.Al2O3.3SiO2)) Adies de Al de0,15 kg/ton ao %O < 10 ppmDesoxigenaoDesoxigenao complexa (Al-Si-Ca)((Al2O3)) 2 [Al] + 3 [O]KAl-Si-Ca= (%Al)2(ppm O x fO)3/aAl2O3log KAl-Si-Ca= 62680/T + 31,85DesoxigenaoDeterminao do %O em soluo Anlise qumica (LECO) aps fuso da amostra a temperatura elevada (~ 2000 C) sobvcuo ou atmosfera de gs inerte de elevada pureza [O] + O2dos xidos Sondas de O2de imerso (ZrO2dopada comCaO ou MgO, ou ThO2dopada com Y2O3)(referenceelectrode)O2(ao) O2(referncia) = ZFEDesoxigenaoCintica da desoxigenao do ao lquido reao de desoxigenao; decantao dos produtos dedesoxigenao.DesoxigenaoCintica da reao de desoxigenao dissoluo do desoxigenante no banho metlico; reao qumica entre [O] e o elemento desoxigenante{x [M] + y [O] ((MxOy))} na interface ou de forma homognea; nucleao do produto de desoxigenao; crescimento do ncleo, essencialmente por difuso.DesoxigenaoDesoxigenaoDissoluo do desoxigenante no banho metlico Tfdo desoxigenante; cintica de fuso (AHf+ transferncia de calor); formao de uma crosta de ao em torno das partculas de desoxigenante; cintica de dissoluo do elemento desoxigenante no banho metlico(hidrodinmica do banho; densidade, temperatura de fuso econdutibilidade trmica do desoxigenante; granulometria dodesoxigenante; sobreaquecimento do banho metlico).DesoxigenaoNucleao do produto de desoxigenao nucleao homognea; nucleao heterognea.e = 4tro + 4/3tr3(AG/v)e trabalho para nucleao homognea de umapartcula esfrica;o tenso interfacial entre o banho lquido e oproduto de desoxigenao;r raio do ncleo;AG energia livre de Gibbs da reao dedesoxigenao;v volume molar do produto de desoxigenao.DesoxigenaoNucleao do produto de desoxigenao = A exp(-e/nkBT) n de ncleos com raio crtico/unidade de V/seg.;n n de tomos num ncleo com raio crtico;kB constante de Boltzmann (R/N0, comN0 n de Avogadro).(%M)x(%O)yX ndice de sobressaturao (103- 108para Al, Zr, Ti; 500 - 4000 para Mn; 200 20000 para Si[(%M)x(%O)y]equil.X =DesoxigenaoCintica da remoo do produto de desoxigenao coalescncia; decantao ou migrao para asparedes de refratrio; remoo ou fixao s paredes derefratrio.AGITAO DO BANHO METLICODesoxigenaoProduo de ao limpo estabilidade do produto de desoxigenao; estado fsico do produto de desoxigenao (lquido, de preferncia); agitao do banho (de preferncia por injeo de um gs inerte); tenso interfacial entre produto de desoxigenao e banho metlico.DesoxigenaoVazamento do aoFunil do vrtex(fluxo rotacional)Funil da drenagem(fluxo no rotacional)Hcr altura crtica limite;D dimetro da colher de vazamento;Q velocidade de vazamento;G acelerao da gravidade;n constante (~2)1 < Hcr,v/D < 50 limite superior0,1 < Hcr,d/D < 2 limite inferiorDesoxigenaoVazamento do ao sliding gate;DesoxigenaoVazamento do ao stopper; agitao eletromagntica do banho.DesoxigenaoVazamento do ao tundish