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By Raphael Henrique Morais Reis

Esse artigo apresenta o desenvolvimento de um protótipo computacional para aplicação em estudos de sistemas termodinâmicos metalúrgicos, através de um sistema web, agilizando consultas as propriedades de substâncias e compostos contidos em Carvalho (1977). O projeto teve início analisando três fatores, primeiro, a importância dos softwares termodinâmicos computacionais na otimização da produção industrial, segundo, a falta de um software termodinâmico com desenvolvimento nacional, e terceiro, a restrição ao acesso a software termodinâmicos proprietários, com licenças pagas. Seu desenvolvimento seguiu a estrutura apresentada por Neto (2012), constituindo, banco de dados, software e aplicações, respectivamente. O sistema web supriu as dificuldade de instalação e interação, podendo ser acessado por quaisquer dispositivos (computadores, tablets e smartphone) conectados a internet.

Oct 30, 2017

By Lucas Beirão do Valle

Este artigo visa estudar polímeros como quitosana, amido entre outros com elevada disponibilidade como agentes aglomerantes no processo de pelotização de minério de ferro e discutir sobre o impacto da sua utilização. Os polímeros foram testados preliminarmente no teste de bancada (teste em pneu), para medir qualitativamente a tendência de aglomeração. Os polímeros com melhores resultados foram testados em escala piloto, que simula o processo industrial. Nos testes preliminares, o amido gelificado apresentou os melhores resultados de resistência física de pelotas verdes e secas. Entretanto, no teste piloto o amido não foi capaz de controlar a umidade superficial. Os outros polímeros não foram considerados promissores, principalmente devido ao controle da umidade superficial.

Aug 1, 2018

By Georg Keintzel

The origin and elimination of 3rd octave mill chatter is a frequently investigated topic since tandem cold mills are in operation. So far only chatter monitoring systems have been successfully deployed, but this implies speed reductions and therefore a significant loss in mill output. Primetals Technologies has developed a new system using active injection of damping in order to eliminate 3rd octave mill chatter. The new hydraulics-based ChatterBlock® Control has now been proven successfully in mill operation. 3rd octave mill chatter, typically occurring in a frequency range between 90 and 150Hz, is a self-excited vibration phenomena typically occurring in the rear stands of tandem cold mills. It can produce significant gauge variations and even cause strip breaks. 3rd octave mill chatter is characterized by a quickly diverging vertical vibration of the rolls for specific rolling conditions (material, mill speed, forces, gauge etc.). Its occurrence requires immediate speed reduction of the mill in order to avoid strip breakage and/or strip quality degradation. This phenomenon thus severely limits mill productivity. The first step to proof the industrial feasibility of the new system was its installation on stand no. 4 of a 5-stand tandem mill. The development process and first results of the industrial implementation will be presented in this paper.

Aug 16, 2017

By Rodrigo Galves De Lucca

As tendências do mercado são de utilizar tubos com maior resistência e tenacidade para a temperatura de projeto. Resultados obtidos em testes de laboratório para diferentes ordens de produção e graus, a partir de testes de tração de chapas e tubos, juntamente com a quantificação microestrutural, proporcionam uma oportunidade para melhor compreender e quantificar a influência de cada fase sobre o comportamento das propriedades mecânicas do material. A presença de maiores quantidades de ferrita acicular/ferrita poligonal, em vez de ferrita poligonal/perlita, geram um aumento das propriedades mecânicas durante a formação do tubo, bem como uma forma bem definida do comportamento de tensão-deformação, o que é benéfico em aplicações de strain based design.

Aug 8, 2018

By Edo Engel

Whereas only a handful of decades ago, typical blast furnace working volumes were below 1000 m³, such furnaces are currently designated compact or even mini blast furnaces. For certain business cases, however, small furnace sizes remain an attractive option. Decades ago, this size blast furnace would have produced a maximum of 0.3 Mtpa with its 600 m³ working volume over a campaign of up to four years. The current state of technology and operational know–how will allow a similarly sized furnace to produce over 0.7 Mtpa while achieving the multiple decade campaigns that have become familiar to steel producers in full sized operations. This level of productivity, but especially the reliability and supply security associated with mature technology, allows for integration into minimills or taking a first step towards a full scale BF–BOF integrated mill. Steel producers considering such scenarios, which are typically attractive for emerging economies, are confronted with fundamental decisions, one of which is for the technological basis for the compact or mini blast furnace to be included in the plant. This article addresses some of these decisions from an operations–based perspective. A small number of case studies is included.

Aug 16, 2017

By Marcelo Xavier Gonçalves, Rodrigo Jorge dos Santos Arruda, Sergio da Cunha Motta

Em busca de uma solução para a mitigação dos riscos aos quais os empregados da empresa Sepetiba Tecon S/A ficam expostos, redução dos custos, eliminação do consumo de madeira e da utilização do brometo de metila (substância que agride a camada de ozônio, utilizada no processo de tratamento da madeira para exportação), buscou-se inovar o processo de peação de bobinas com eixo horizontal e vertical até 13 toneladas, dando continuidade ao processo iniciado em 2017. Para isso, foi elaborado o projeto que substituiu toda a madeira utilizada na peação (travamento da carga) por cintas com filamentos de poliéster de alta tenacidade e polipropileno homopolímero, tornando o processo sustentável, seguro e mais eficiente.

Oct 1, 2019

By Foluke Salgado de Assis

Natural fibers are attracting the interest of engineering sectors owing to specific advantages such as lightweight and lower cost as well as for their inherent condition of being renewable, biodegradable, recyclable and environmental correct material with respect to CO2 emission. The banana fiber is nowadays recognized by its mechanical properties. It is known that with the increase of fibers volume fraction the composite significant increases its tensile strength. This was obtained with amounts up to 30% in volume of banana fiber. However no higher volume of fibers was able to be molded in a composite plate until now. Thus the present work aims to study higher volumes of fiber in terms of the influence on the tensile strength of specimens prepared under 5 tons of pressure. The fibers were previously washed and dried in an oven at 60ºC, after that poured together with the epoxy resin and catalyst mixture in the metal molds bone-shaped, and pressured to ensure specimens quality. The tensile strength increased significantly with higher amounts of banana fiber incorporated in the epoxy matrix. This better performance can be directly related to the fracture obstacle imposed by the fibers as well as the type of cracks resulting from the fiber/matrix interaction.

Aug 16, 2017

By Willy Ank de Morais

O estaqueamento profundo é necessário para obter fundações firmes e confiáveis, mesmo em solos de baixa resistência. Após completar a soldagem entre dois perfis, através do uso de talas, que compõe uma estaca de uma fundação profunda, essa união é inserida, juntamente com o restante da viga, através de uma máquina de estaqueamento. Neste processo a região da emenda pode sofrer choque térmico devido à umidade presente no solo. Este trabalho visa demonstrar a viabilidade da imediata inserção (‘cravação’) no solo de juntas entre perfis de aço ASTM A572 Grau 50, efetuadas através da operação de soldagem com eletrodo revestido (E 7018), simulada através de uma condição de maior criticidade pelo processo de arame tubular.

Oct 30, 2017

By Ubaldo Marques Silva Filho

Dentro da estratégia de investimentos da CSN para a Usina Presidente Vargas - UPV - a construção de uma unidade produtiva de aços longos com capacidade de 500 mil toneladas/ano está em processo de conclusão. Entre os vários processos existentes na unidade, a logística interna de movimentação de metálicos (sucata e gusa sólido) e o abastecimento da Aciaria Elétrica com cestões, são processos que se não estiverem bem configurados podem restringir as capacidades produtivas almejadas, comprometendo o alcance das metas estratégicas. Para analisar os possíveis impactos e restrições a produção, foi desenvolvido um modelo matemático em computador para simular as operações virtualmente, como forma de determinar as melhores condições operacionais e prever quaisquer gargalos no sistema.

Jul 29, 2018

By Marcelo Ferreira Martins, Breno Totti Maia, Sandro Luís Zahner, Leandro Martins Perreira, Paulo Roberto Ogliari Hopperdizel, Geraldo Vieira da Silva

O reator EOF foi desenvolvido no Brasil nos anos 80 com características únicas. O pré-aquecedor de sucata e a distribuição dos pontos de injeção de gases oxidantes e combustíveis conferem estas características. Um reator dinâmico e versátil capaz de adequar-se a grandes variações de carregamento de gusa e sucata, porém com equipamentos de injeção calcados ainda nos princípios da concepção da tecnologia. O objetivo deste trabalho é apresentar a etapa 1 de uma seqüência planejada de 3 etapas os desenvolvimentos que visam o aumento de produtividade do EOF. Nessa etapa 1 são apresentadas os ganhos relativos a modificação do número de pontos de injeção de oxigênio e a adequação desses pontos para condição supersônica de sopro.

Oct 1, 2019

By Everaldo da Silva

O objetivo deste trabalho foi estudar a fragilidade a quente de dois aços inoxidáveis duplex utilizando-se ensaios de torção. Ensaios de torção isotérmicos e em resfriamento contínuo, ambos com múltiplas deformações, foram realizados em corpos de prova de aços UNS S32304 e S31803. A caracterização microestrutural foi realizada por microscopia óptica e estudos sobre o equilíbrio de fases em temperaturas elevadas foram conduzidos utilizando simulação computacional. Nos ensaios em resfriamento contínuo, foi observada maior ductilidade no aço UNS 31803. Nos ensaios isotérmicos, foi constatada diminuição da ductilidade para os dois aços com a diminuição da temperatura do ensaio nos casos em que a fração volumétrica de austenita permaneceu constante.

Aug 16, 2017

By Rafael Masulck Santos

A utilização de aços de baixo custo sempre foi uma tendência e ainda é hoje e em um mercado crescentemente globalizado. Este trabalho descreve o desenvolvimento de uma nova especificação de aço laminado a frio de qualidade comercial, de baixo custo de produção e boa conformabilidade, produzida na unidade de Volta Redonda da Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) com o intuito de aumentar sua participação no segmento de mercado de Distribuição. Essa nova especificação, produzida via recozimento em Caixa (FRCX) em escala industrial, oferece aos clientes finais possibilidades múltiplas aplicações. Esse desenvolvimento, com abordagem multidisciplinar, é focado nos resultados de redução do custo de produção, satisfação dos clientes e a conquista de novos mercados.

Aug 8, 2018

By João Francisco Batista Pereira

Nos últimos anos a indústria automotiva tem evoluído de forma significativa em relação à preservação ambiental (redução da emissão de CO2) e com respeito à segurança veicular. A Usiminas, alinhada com esse direcionamento, tem realizado diversos estudos visando obter novos produtos de alta resistência mecânica que possibilitem a redução do peso dos veículos e diminuição do consumo de combustível, além do aumento da segurança. O aço TRIP, desenvolvido e recentemente comercializado pela Usiminas, é um exemplo dessa nova geração de produtos avançados, que conciliam alta resistência mecânica e alta capacidade de conformação. O trabalho apresenta as características do aço TRIP desenvolvido pela Usiminas assim como os resultados de aplicação em peças automotivas da Fiat Chrysler Automobiles.

Aug 16, 2017

By Wagner Fidelis Brum

Os desafios atuais no mercado de mineração de ferro requerem uma gestão de engenharia cada vez mais dinâmica a fim de tornar viáveis novos projetos, os quais contemplam reservas com minérios mais profundos, mais compactos e com teores menores do metal alvo. Além disso, estudos de viabilidade de alta complexidade têm como objetivo tornar rentáveis operações inseridas em ambientes repletos de restrições. Neste trabalho serão discorridas diferentes formas de se estruturar a engenharia a fim de atender tanto a projetos pequenos, quanto médios ou grandes. Nesse momento serão abordadas vantagens e desvantagens de cada modelo, bem como serão sugeridas estruturas para que se atinja uma boa qualidade de engenharia dentro do custo esperado.

Aug 1, 2018

By Daniel Wild, Tobias Scheffer, Marvin Laugwitz, Martin Jochum

Leveling is a standard process in the rolling mill to eliminate flatness deviations. The process layout is based on models and the leveling result depends on the accuracy of the material parameters in these models. Even small deviations from the correct assumptions can have a major effect on the final flatness. Thus, after leveling the products may look optically flat, but subsequent to a final cutting process springback occurs due to residual stresses. The objective of this work is to analyze the influence of material parameters and gravity on the flatness after leveling. To evaluate the sensitivity of the process, an FE parameter study is exerted that reveals the influence of fluctuations in material properties in the case that the leveling setup is fixed. Gravity is neglected to not conceal flatness deviations. Examples of this study are rerun in a further step under consideration of gravity to also analyze its influence on the resulting flatness and residual stresses. Finally, to analyze the consequence of the residual stresses, all information of the plate from the previous step are transferred while gravity is suppressed to prompt springback. This study revealed that slight deviations of the material properties can lead to uneven plates in simulations where gravity is not considered. If gravity is taken into account, the unevenness is concealed and the plate seems flat. A springback simulation of the same plate shows that strong residual stresses are still present and would lead to unevenness if e.g. the plate were cut.

Oct 1, 2019

By Bi Zongyue, ZhangYongqing, NiuTao, Guo Aimin

Over the past twenty years, significant advances have been made in the field of microalloying steels and associated applications, among which one of the most successful application cases is development and application of heavy-gauge X80 coil with high temperature processing HTP practice used for China's Second West-East pipeline, the longest X80 pipe in the world. During this process, HTP design concept has been sucessfully applied to develop 18.4mm X80 coil with demanding low-temperature fracture toughness requirements. In the meanwhile, China's metallurgical workers have further optimized HTP design concept with the aid of powerful rolling mill and coiling equipment, and made it possible to develop 21.4mm X80 coil used for Russia-China East line. In the paper, we would simply review the development history of high-strength pipeline steels, and then give more priority to the fundamental points for sucessful development of 18.4mm X80 coil and SSAW pipe, which paved the way for subsequent development of 21.4mm X80 coil and SSAW pipe. Finally, we would present the test results of mass production and burst tests, and dispel the suspicion that SSAW pipes made of X80 coil are more qualified to resist ductile fracture.

Oct 1, 2019

By Pierre Montmitonnet, Yukio Shigaki, Jonatas Mezêncio Silva

A precise roll stack deformation model of a flat rolling mill is crucial for strip profile assessment as it depends strongly on the roll’s deformation. The need for more and more advanced products with stringent both geometrical and mechanical tolerances (e.g., Advanced High Strength Steels – AHSS), with thinner and harder steel strips, demands more advanced simulation models. The present paper addresses assumptions made in Finite Element Method (FEM)-based roll stack models on some important, yet barely discussed features: What is the impact on precision of the simplifications such as symmetry and anti-symmetry? Should roll neck boundary conditions in bearings be considered as fixed or simply supported? In this paper a hybrid model developed by the authors for a general flat rolling mill is used to assess those questions. This model runs much faster (100x in some cases) than a whole-FEM-modeled 6-high rolling mill with the elastoplastic strip deformation, thanks to its simplifications adopted. This model assumes a steady state rolling condition, and the roll stack is modeled with tridimensional finite elements, and the loads are calculated via a slab method adopting a plane strain state for the strip deformation (especially true for thin strips). An industrial 6-high cold rolling mill is modeled and results on the application of symmetries and different boundary conditions on the roll’s necks are presented. It is concluded that the application of symmetries and anti-symmetries for the 6-high rolling mill is possible for thin strips. And the way the necks are modeled does not impact on the final strip shape, though it influences the magnitude of the roll’s displacement. The coupling of the strip with the work roll applied assuming a symmetry plane of the arc of contact has little influence on the strip shape.

Oct 1, 2019

By Hárley Philippe Santos da Silva

A tecnologia de injeção de carvão pulverizado (ICP) nas ventaneiras dos altos-fornos é consolidada mundialmente para diminuir o consumo de coque para a produção de ferrogusa. Atualmente, existem mais de 400 altos-fornos que praticam esta técnica, sendo que em mais de 70% de todos os altos-fornos no mundo já se usa algum tipo de injeção de materiais sólidos. A injeção de carvão pulverizado permite utilizar misturas de carvões com diferentes características, possibilitando reduções no custo de produção do ferro-gusa. Um carvão para injeção precisa queimar rapidamente para minimizar a formação de carvão não queimado, material que prejudica a permeabilidade do altoforno (AF). Devido à necessidade contínua que as siderúrgicas têm de reduzir os custos de produção, o reaproveitamento de resíduos industriais é uma tendência crescente no segmento. Nesse contexto, o presente trabalho avaliou a combustibilidade dos finos de coque provenientes do despoeiramento do beneficiamento de coque da Gerdau Ouro Branco, visando à injeção em AF. O material possuía granulometria abaixo de 90µm, usualmente praticada em ICP. Os ensaios de combustibilidade foram realizados com o material em proporção única e, em misturas de diferentes proporções mássicas com carvões minerais. A combustibilidade dos carvões e dos finos de coque foi avaliada e mostrou que os finos de coque provenientes do despoeiramento do beneficiamento de coque possuem boa combustibilidade e podem ser injetados em alto-forno

Aug 16, 2017

By Rob van Opbergen, Edo Engel

The highly dynamic economic climate of recent years has tightened the operating envelope for steel producers world-wide. Steel producers continue to experience immense pressure to respond quickly to changing circumstances and the focus has shifted towards efficiency improvement and maximizing flexibility in operations. The ability to safely stop, restart and ramp-up production facilities has become essential. Establishing this level of flexibility, without sacrificing efficiency, requires sound process control, fit-for-purpose process management practices and solid know-how and experience regarding special situations in blast furnace ironmaking operations. The same business environment that demands this increased flexibility has made it increasingly difficult for steel producers to sustain sufficient knowledge about these situations. While many experienced, senior operational staff have retired, a new generation of ironmaking specialists has acquired its hands-on experience over more recent decades, during which these process situations have been much less frequent than before. Over the past 10-15 years, the requirement in the industry for external operational support during e.g. blast furnace blow–downs, salamander tapping and restarts after planned and especially unplanned stops, has become increasingly frequent. This article presents a number of these cases from a process management perspective as well as with regard to project organization and optimized cooperation between internal and external teams of experts.

Oct 1, 2019

By Bryane Prando Brandão

Aços microligados expostos a ambientes contendo H2S e CO2 (sour gas) sofrem corrosão generalizada que promovem a entrada de hidrogênio atômico no metal, causando fragilização por hidrogênio, podendo gerar falhas graves no material. O objetivo deste trabalho é estudar o grau de fragilização, utilizando ensaio Charpy, de um tubo API 5L X65 após diferentes tempos de imersão em uma solução saturada com H2S. O eletrólito empregado foi solução A (ácido acético contendo cloreto de sódio) da norma NACE TM0284-2011, fazendo-se purga com N2 e injeções de H2S. Os corpos de prova padronizados foram imersos durante 96 e 360 horas, sendo que após doze dias do término da imersão, foram realizados os ensaios Charpy. Foram levantadas as curvas da energia absorvida em função da temperatura, para corpos de prova com e sem imersão. Os resultados mostraram que mesmo após imersão, não houve modificação significativa na temperatura de transição do material, apenas uma pequena diminuição da energia absorvida. Esse comportamento sugere que o teor de hidrogênio em solução sólida aumentou em função do tempo de imersão, levando a tais resultados. O refinamento da microestrutura e o baixo nível de inclusões estão relacionados a baixa quantidade e uniformidade da distribuição dos sítios de ancoramento de hidrogênio irreversível, o que pode explicar o desempenho obtido.

Aug 7, 2018