= 2) Tomar dois valores para concentrações altas de C e fazer

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1 1 Verificção de Refino dos Aços I vereiro 01 EEIMVR-UFF Sem consult DURAÇÃ:,5h ESLHA ENTRE A QUESTÃ 4 E A 5. BNUS: SE FIZER AMBAS SEM EXEDER TEMP, A MELHR SERÁ APRVEITADA. 1. gráfico present tividde do crbono (em relção grfit) em misturs o. 1.1 btenh grficmente o coeficiente d Lei de Henry, explicndo seu procedimento. 1. Explique o comportmento d tividde do prtir de proximdmente 5,5% n mistur. 1.1 A Lei de Henry se plic soluções 0 c diluíds. Logo, o γ = no ponto X = 0. X A medid que se clcul com vlores obtidos com X > 0 obtém-se vlores deγ. 0 γ ERRS MUNS: c Tentndo tirr um tngente no ponto zero, obteve-se os vlores 0 c 0. indicdos: γ = = = X 0.4 NTAS: 1) N correção d prov form ceitos vlores bstnte diferentes, desde de que, conceitulmente, Lei de Henry estivesse sendo plicd. 1) Usr γ 0 = ) Tomr dois vlores pr concentrções lts de e fzer % 0 c γ = X 1. A tividde do crbono ument medid que mis crbono se dissolve no ferro líquido. A cerc de 5,5% (em peso) o líquido é sturdo em crbono e começ formção de grfit (entrse no cmpo de dus fses do digrm -. Neste ponto solução líquid - está em equilíbrio com grfit, o estdo pdrão escolhido pr tividde do, logo tividde do será unitári ( = 1). ERRS MUNS:

2 1 Verificção de Refino dos Aços I vereiro 01 EEIMVR-UFF Sem consult 1) A Lei de Roult se plic qundo frção molr do soluto tende 1, isto é, o soluto i pss ser o solvente. X i 1 1. bserve que não é o cso neste sistem pois: X i () X 1NÃ é verddeiro. Isto é, estmos muito longe de ter um solução em que o crbono sej o solvente e o ferro um soluto diluído!! (b) A tividde de é MUIT DIFERENTE de X, próximo sturção.. A Figur bixo present medids de pressão de oxigênio em equilíbrio com liquido o..1 bservndo o gráfico verifique se Lei de Sievert é seguid JUSTIFIAND su respost.. ombine informção dest figur com o frgmento do digrm de equilíbrio + fornecido e estend Figur té 0.5% no sistem +. Explique..1 A Lei de Sievert estbelece que os gses se dissolvem tomicmente nos metis e que, portnto, pr gses ditômicos, existe um proporcionlidde entre concentrção dissolvid e RAIZ QUADRADA d pressão do gás. No cso do oxigênio, % = k P. No gráfico, observ-se est proporcionlidde, logo, Lei de Sievert é seguid. NTA: vlor do constnte d Lei de Sievert pr o no NÃ é, extmente 61. Este foi um vlor ddo em sl, derivdo de ddos experimentis tão bons (ou tão ruins) qunto os d figur..) digrm -, direit, mostr que, 1600, o ferro líquido fic sturdo em oxigênio com cerc de 0.1% de oxigênio dissolvido no ferro. Logo, este vlor nunc será excedido, est tempertur, pois o se torn mis estável que solução. Logo, mesmo umentndo-se pressão prcil do oxigênio sobre o ferro, não se conseguirá dissolver mis no ferro. Qundo se tem dus fses em equilíbrio em um sistem binário (-) (ferro líquido e ) o potencil químico dos elementos é constnte. Isto foi visto em sl de ul e no exercício que mostr % em função d P.

3 1 Verificção de Refino dos Aços I vereiro 01 EEIMVR-UFF Sem consult digrm d prov, entretnto está plotdo com os eixos lterndos em relção o digrm mostrdo em sl. 0,1 NTA: Embor não sej prte d questão, o digrm bixo é interessnte pois mostr que, nos cmpos bifásicos, Po é sempre constnte (Infelizmente, o cmpo (l)+ só prece prcilmente, pois o digrm é -, isto é, MEÇA em 50%t de!!.a Figur mostr o teor de S que pss pr dus escóris diferentes em condições controlds, vrindo pens o potencil de oxigênio 1600 o..1 Explique em que região do gráfico se pss de- S em condições redutors.. Escrev reção d de-s em condições redutors e explique os ftores termodinâmicos que fvorecem est reção.. Um ciri dicion Al durnte o processo de de-s e

4 1 Verificção de Refino dos Aços I vereiro 01 EEIMVR-UFF Sem consult outr não. As dus começm de-s com o mesmo nível de desoxidção. Qul deve ser mis efetiv? Porque?.1 Mrcd no gráfico, pr fins de gbrito. NTA: Anlisndo corretmente, sberímos, d primeir questão, por exemplo, que o metálico liquido só existe pr Po inferiores cerc de 10-8 tm, o que ciri for do gráfico. Foi considerd corret respost que indicou região de formção de sulfeto (sulfide), o invés de sulfto (sulfte).. S + - = S - + Fvorecem est reção, termodinmicmente: ) Aumento d tividde do íon - trvés do umento d bsicidde. b) Diminuição d tividde do trvés de condições redutors ou desoxidntes. c) Diminuição d tividde do S - trvés de um escóri proprid (com bixo coeficiente de tividde deste íon) d) Aumento d tividde do S, o que só é viável, neste cso, trvés de elementos que tenhm interção com o S e umentem su tividde, sem umentr QUANTIDADE de S em solução. (ex. crbono, vide exemplo do gus, em sl). A dição de Al fvorecerá de-s bixndo o teor de dissolvido e/ou regindo com o formdo durnte o processo de de-s. 4. Desej-se produzir um ço inoxidável superferrítico com 6% de r e 0.04% de máximo. Dispõe-se de um forno cpz de tingir 0.005tm de pressão, mínim. Assum que todo o gás, nest pressão, sej. 4.1 Qul seri melhor tividde do óxido de cromo pr este processo? 4. Usndo est tividde, qul menor tempertur n qul é possível produzir este ço, (supondo que será preciso descrburr té o teor de desejdo: isto é, não é possível supor que usremos mtéris prims SEM e somente misturremos no forno). A reção globl que desejmos estudr será competição do e do r pelo oxigênio. r + = + r 4.1 omo não queremos oxidr o r, e sim o, queremos evitr que est reção nde pr direit. Logo, qunto mis lt tividde dos produtos, melhor (Lei d ção ds msss ou Princípio de Lê htelier). Logo, melhor tividde do oxido de cromo será máxim, no cso, Pr obter reção menciond, precismos combinr reções cujos ddos termodinâmicos são conhecidos, d seguinte form: + 1 r + + r + = + r + r = r = = = r

5 1 Verificção de Refino dos Aços I vereiro 01 EEIMVR-UFF Sem consult Usndo os ddos ds tbels de Turkdogn 1 (fornecidos n prov) tem-se: oef delt H (J) delt S (J) cro co c cr Desejmos determinr tempertur mínim onde reção ocorre. omo sbemos que, qunto MAIR tempertur, mis fvorável é oxidção do (porque? Vej o S ds reções!) tempertur mínim será quel em que há equilíbrio. Qulquer tempertur SUPERIR levrá oxidção do (teores menores do que o especificdo) sem oxidção do r. % = 0 = + RT ln P % r 0 = H H T = S T S = T S H + R ln P + RT ln P + R ln P r r % % r r r % r % r % % A tempertur ssim clculd é de 157K NTAS: 1) omo est tempertur é inferior o ponto de fusão do ferro e, possivelmente, tmbém o do ço que estmos produzindo, o resultdo é limitdo. Indic que, se existir lig líquid prtir dest tempertur (porque usmos os ddos termodinâmicos pr dissolver r e no ferro líquido) é possível produzir o ço. ) Alguns lunos observrm, corretmente, que est tempertur é bix. Isto se deve o fto de que estmos trblhndo sob vácuo, que relmente fvorece muito de-. bserve o efeito d P sobre est tempertur, no gráfico bixo. 1 Fruehn R, editor. Mking, Shping, nd Treting of Steel, Steelmking nd Refining Volume. 11th Edition. Pittsburgh PA: AISE Steel Foundtion; pitulo, E. Turkdogn.

6 1 Verificção de Refino dos Aços I vereiro 01 EEIMVR-UFF Sem consult T(K) Pco (tm) 5. Em um conversor, oxigênio é soprdo pr oxidr o crbono. Assum que existe equilíbrio no conversor no finl do sopro, tnto entre o metl e o gás como entre o metl e escóri. No finl do sopro, 1670 o, concentrção de n escóri é de 6% e su tividde é igul 0,4. 5.1) Qul o teor de oxigênio no ço em equilíbrio com este d escóri? 5.) Qul o menor teor de crbono que pode ser obtido, no ço, nests condições, supondo pressão do interior do forno P = P = tm. T primeiro equilíbrio de interesse é + =. Pr obter reção menciond, precismos combinr reções cujos ddos termodinâmicos são conhecidos, d seguinte form: = = = Usndo os ddos ds tbels de Turkdogn 1 (fornecidos n prov) tem-se: coef. delth (J) delts (J) / A tividde do ferro pode ser considerd 1 porque o ço é, prticmente, só ferro e, qui, plic-se Lei de Roult. X 1 1(poderímos clculr o vlor de X e depois fzer = X ms diferenç no resultdo será mínim. = 0 = + RT ln 0,4 = ln RT 1 % % ,9 ( ) % = 0,4 exp 8,14 ( ) % = 0,096%

7 1 Verificção de Refino dos Aços I vereiro 01 EEIMVR-UFF Sem consult NTA: Podemos verificr que este vlor está rzoável pois solubilidde do oxigênio, pr puro, está no digrm ,9 ( ) % = exp 8,14 (1670 7) + % = 0,096% = 0,8% 0,4 5. limite de descrburção será o ponto em que se tinge este teor de oxigênio pois, prtir dí, não seremos mis cpzes de oxidr o e oxidremos o. Logo, precismos estudr reção += (supondo que tempertur é suficientemente lt pr que o sej irrelevnte- o que relmente é um bo proximção em ciri): coef. delth (J) delts (J) / = = = = P = 0 = + RT ln % % 1 = ln RT % % 144 8,91 ( ) % % = exp 8,14 ( ) % % = 0,005%

8 1 Verificção de Refino dos Aços I vereiro 01 EEIMVR-UFF Sem consult Pr %=0,096 o menor crbono possível será, portnto: 0,06% DADS NA PRVA RIGINAL Msss Atômics 55, S r 5 Mn 55 Si 8 P 1 Al % G i e γ 0 i, 187K pr vários solutos i no rro Líquido.

9 1 Verificção de Refino dos Aços I vereiro 01 EEIMVR-UFF Sem consult