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By Matheus Neugebauer Motta

O alto-forno (AF) corresponde à principal rota de produção de ferro-gusa, matéria-prima do aço. O maior desafio para as usinas siderúrgicas, nos dias de hoje, é a redução do consumo de coque, principal combustível utilizado no AF. Diante disso, o processo de injeção de carvão pulverizado (PCI – Pulverized Coal Injection) é largamente empregado para substituir parte do coque utilizado por carvões de menor custo. A fim de estudar a combustibilidade de carvões e outros combustíveis sólidos com potencial para ser utilizado em PCI, o Laboratório de Siderurgia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (LaSid-UFRGS) desenvolveu um simulador capaz de avaliar os fenômenos envolvidos na combustão desses materiais em condições semelhantes às encontradas no AF, permitindo selecionar combustíveis, ou misturas desses, que sejam mais apropriados ao AF. Um dos principais diferenciais do equipamento é a possibilidade de coleta tanto de gases de combustão quanto de char (resíduo da combustão). Portanto, a eficiência de combustão pode ser avaliada dessas duas formas. Este trabalho tem por objetivos apresentar a automação do ensaio de combustão realizado pelo simulador de PCI do LaSid-UFRGS e mostrar alguns resultados de ensaios realizados..

Oct 30, 2017

By Felipe Costa Broseghini

O objetivo deste trabalho é estudar a influência das fases sólidas e líquidas formadas na desfosforação de ferro gusa. As escórias foram feitas a bases de Cal, resíduo de mármore e carepa. Neste trabalho também foi investigada a utilização de fluorita e barrilha nas escórias produzidas, objetivando avaliar as melhores condições para o processo de desfosforação de ferro-gusa. Experimentos em escala laboratorial foram realizados com a adição das misturas desfosforantes iniciais, na forma in natura, a temperatura de 1.400ºC e de composição química conhecida. Para efeitos comparativos das adições, os experimentos foram realizados com agitação mecânica. Foram utilizados cadinhos de MgO para a fusão do ferro-gusa. Amostras do ferro-gusa foram retiradas em intervalos apropriados, para o monitoramento de sua composição química e, após o tratamento, foram obtidas amostras da escória final, sendo comparadas as composições finais as iniciais. Os resultados foram comparados com vista na análise da eficiência das escórias e no processo de desfosforação, com o uso dos programas ThermoCalc e FactSage.

Jul 30, 2018

By Camila Simon Christ

O desenvolvimento de aços de alta resistência associados à boa tenacidade é uma alternativa para redução de custos na construção e instalação de oleodutos e gasodutos, devido à possibilidade de redução da espessura dos tubos sem que seu desempenho seja afetado. Os aços da classe API (American Petroleum Institute) pertencem ao grupo de aços ARBL (Alta Resistência Baixa Liga) que possuem as combinações desejáveis de resistência à tração, ductilidade, tenacidade e soldabilidade. No processo de laminação a quente o comportamento dos aços está diretamente relacionado aos parâmetros de processamento como temperatura, deformação, taxa de deformação, taxa de resfriamento e tempo entre passes. O controle desses parâmetros é importante na determinação da microestrutura e propriedades mecânicas do material. O objetivo deste trabalho é estudar o comportamento termomecânico do aço API 5L X80M–PSL2 através de ensaios de torção a quente isotérmicos. Através desses ensaios serão determinados a tensão e deformação de pico, tensão e deformação crítica e a porcentagem de amaciamento do material.

Aug 8, 2018

By Deyve Drengson Carneiro Vieira

O objetivo desse trabalho é identificar a eficiência térmica do glendon de uma empresa do setor siderúrgico mineiro. Tendo em vista que quanto mais eficiente for o equipamento, maior é o aproveitamento da energia fornecida e também menor é o consumo de carvão vegetal no alto-forno, reduzindo o OPEX. Este trabalho foi um estudo de caso baseado na análise de diferentes referências bibliográficas e através de estudos prévios e dados reais. O glendon em estudo apresentou eficiência térmica de 53,1%. Estudos mais recentes apresentaram eficiência de 67,4% utilizando chicanas no interior do glendon alterando o fluxo gasoso. O combustível do glendon é o gás do topo do alto-forno recuperado. A energia proveniente da combustão representa 89% da entrada de energia no regenerador, o que mostra quão importante é uma queima estável do GAF no glendon. Observou-se um desperdício de 45,5% da energia de combustão que saem pelos gases na chaminé, sendo uma oportunidade futura de estudo para reaproveitamento dessa energia

Aug 17, 2017

By Nayara Ferreira Nunes

O presente trabalho tem como objetivo promover, através da técnica de elipsometria, a caracterização de propriedades ópticas e dielétricas do nióbio metálico e, além disto, medir a espessura dos filmes finos de óxido de nióbio formados. Devido a grande variedade de aplicações em importantes setores, o nióbio se tornou um elemento de grande importância para o desenvolvimento tecnológico em áreas estratégicas e o Brasil destaca-se neste contexto por deter as maiores reservas mundiais. Logo, conhecer o máximo de informações sobre este material é de grande importância para direcionar estudos às aplicações tecnológicas a fim de se agregar valor ao nióbio e seus compostos. Após a realização das medidas de parâmetros elipsométricos, e modelagem apropriadas, foram geradas satisfatoriamente as propriedades ópticas e dielétricas do material. Sendo também medida a espessura do óxido formado de forma natural sobre o substrato de nióbio metálico.

Aug 17, 2017

By Edilson Alves Maranhão, Willi Anton Buehler, Andrea Pezza

O processo de vácuo é a solução típica aplicada quando é hora de atualizar o nível de qualidade do aço de uma aciaria existente. A instalação do novo Tanque de Desgaseificação à Vácuo (VD) de 135t no Canadá e do novo RH de 150t na planta integrada no México para a produção de tubos de alta qualidade na América do Norte é um exemplo típico disso. A nova instalação inclui o mais recente conceito de design para este tipo de equipamento: operações totalmente automatizadas e menor impacto ambiental são os principais aspectos do projeto. A solução de bomba mecânica a seco continua sendo a melhor abordagem de investimento e custo operacional para a tecnologia de vácuo. Os principais aspectos do design da planta são descritos neste documento. O desgaseificador a vácuo VD é responsável pela melhoria das performances metalúrgicas, especialmente em termos de nitrogênio, remoção de hidrogênio e nível de pureza do aço. O processo a jusante e os resultados estão estritamente ligados aos desempenhos do desgaseificador a vácuo. O monitoramento de processos através da linha completa é uma prática padrão para obter uma melhoria efetiva da qualidade do produto. Os desempenhos metalúrgicos do desgaseificador a vácuo VD são analisados e comentados neste trabalho.

Oct 1, 2019

By Dielle Cristine Toledo Costa

Os aços austeníticos 304L quando processados tem suas propriedades mecânicas afetadas pelas transformações martensíticas induzidas pela deformação plástica (efeito TRIP). O objetivo deste trabalho foi avaliar esse comportamento em corpos de prova que sofreram deformações gradativas por meio de ensaios de tração uniaxial a partir de diferentes técnicas de análises microestruturais e mecânicas, a saber: ferritoscopia, difração de raios-x e ultramicrodureza. Os resultados obtidos foram satisfatórios e permitiram estimar o efeito da deformação na transformação martensítica e comparar as técnicas utilizadas.

Aug 8, 2018

By Aline Aguiar Lopes

A piora na qualidade dos minérios de ferro tem levado as empresas a adaptarem seus processos a novas condições de qualidade das matérias-primas, surgindo assim a necessidade de desenvolver estudos que auxiliem as tomadas de decisão. Esse trabalho avaliou a influência da qualidade do sínter e da composição da carga metálica na zona coesiva do alto-forno através dos parâmetros de amolecimento e fusão. A importância de se obter informações sobre a zona coesiva se deve principalmente ao fato de nessa região ocorrer a maior parte da perda de carga no interior do alto-forno. Cinco amostras de sínter de qualidades químicas distintas, produzidas nas sinterizações da CSN (Companhia Siderúrgica Nacional), foram selecionadas e caracterizadas para esse estudo. Os ensaios de Amolecimento e Fusão foram realizados no Centro de Tecnologia de Ferrosos da Vale através de um acordo de cooperação técnica entre as empresas. Os resultados obtidos mostraram que as técnicas utilizadas são adequadas para avaliação das propriedades em altas temperaturas, fornecendo dados importantes para a interpretação do comportamento da carga metálica no interior do alto-forno, como espessura e posicionamento da zona coesiva, permeabilidade e redutibilidade da carga, indicando assim, a composição da carga metálica de melhor desempenho para o alto-forno.

Aug 17, 2017

By Levi de Oliveira Bueno

Constant stress testing was used for characterization of creep behavior of a 1Cr0.5Mo steel plate in the ex-service condition. The tests were performed on creep machines equipped with Andrade-Chalmers type profiles, high sensitivity SLVC transducer extensometry, high stability temperature controllers, and facilities for monitoring the creep curves with an automatic data logging system. Ten creep machines of this type were used in this research, in an experimental work that lasted for one year. Three temperature levels were selected: 538, 565 and 593°C, with stress in the range from 52 to 224 MPa producing rupture times varying from 5 to about 3950h. The creep curves were all followed with great scrutiny using data logger scanning rates which enabled storing thousands of readings in each case. The experimental analysis involved measurements of minimum creep rate, rupture time and final elongation at rupture. The data were analyzed according to the classical phenomenological / physical relations (Norton, Arrhenius, Zenner-Hollomon, Monkman-Grant) and also considering five traditional parameterization methodologies (Larson-Miller, Orr-Sherby-Dorn, Goldhoff-Sherby, Manson- Haferd and Manson-Succop). Comparisons are presented among the possibilities of data extrapolation from five different methodologies. Comparison is also made with creep results obtained on a similar plate of the same material in the virgin condition.

Aug 16, 2017

By Juan Enrique Alvarez Ogusko

Rotas hidrometalúrgicas para o beneficiamento do minério de cobre vem sendo estudadas a fim de substituir o processo tradicional por pirometalurgia. No entanto, o uso de soluções lixiviantes como o ácido sulfúrico e a amônia são considerados ambientalmente desfavoráveis ao processo e descarte. Além disso, durante a lixiviação do cobre também ocorre a lixiviação do ferro. O uso de glicina como agente lixiviante é uma alternativa de baixo impacto ambiental já que é um aminoácido capaz de ser metabolizado por organismos vivos. Na lixiviação, a glicina apresenta a capacidade de formar um complexo quelante apenas com o íon Cu2+. Esse trabalho buscou avaliar a capacidade de lixiviação de um minério de cobre concentrado proveniente do Peru. Para isso, três concentrações de glicina em meio aquoso foram avaliadas nas temperaturas de 25ºC (48 horas de contato) e 60ºC (duas horas de contato). O pH da solução foi mantido entre 10,5 e 11 com adição de hidróxido de sódio. Foi possível lixiviar acima de 30% do cobre usando 0,8M de glicina na solução e em ambas as temperaturas de estudo. Além disso, a lixiviação do ferro ficou abaixo de 0,6% mostrando a seletividade da glicina para o cobre durante a lixiviação.

Oct 30, 2017

By Luciana Pirone de Oliveira

O cobre é encontrado na natureza na forma de óxidos ou sulfetos e sua obtenção na forma metálica é usualmente alcançada através da pirometalurgia e eletrólise. Em ambos os processos há, além do gasto com energia, a geração de grande quantidade de passivos ambientais. Neste contexto a redução via plasma de hidrogênio se apresenta como uma alternativa promissora, pois valores significativos de carga metálica podem ser obtidos em temperaturas inferiores aos processos usuais e tendo como resíduo apenas vapor de água. Neste trabalho procurou-se investigar a influência do fluxo de hidrogênio na eficiência da redução do Cu2O por plasma de hidrogênio em baixa temperatura. Os experimentos foram realizados em reator de plasma pulsado CC nas vazões de 100, 200, 300 e 400 cm3/min, com temperatura constante de 300°C por 1h e pressão de 4Torr. A eficiência da redução foi determinada através de um balanço de massa e as análises dos produtos da redução foram feitas por difração de raios-x (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados parciais ratificam a redução a plasma como nova rota para a produção de cobre metálico e demonstram que as variações do fluxo de hidrogênio têm pouca influência na eficiência da redução.

Aug 8, 2018

By Matheus de Aragão Togni

O processo de fabricação de gases do ar (oxigênio, nitrogênio e argônio) utiliza água como componente de resfriamento, para manter a temperatura do gás e dos equipamentos dentro dos limites operacionais. A qualidade de água está diretamente relacionada com a eficiência dos equipamentos rotativos, sendo assim quanto mais eficiente o sistema de resfriamento, menor será o impacto operacional, refletindo também no resultado financeiro da planta. Com o objetivo de melhorar o resultado operacional da unidade foi avaliada a troca do sistema de resfriamento convencional por um sistema com evaporative cooler.

Oct 30, 2017

By Joelma Krugel Brites

Com a perspectiva do uso de aços API em ambientes sour service, o controle de inclusões e precipitados é essencial para bom desempenho. A precipitação de carbonetos e nitretos de Nb e Ti, assim como a formação do MnS foram analisados criticamente em aços de alta resistência e baixa liga – HSLA- com Mn entre 0,3 e 1,6%, Nb 0,02-0,1%, S 0,001-0,005% e Ti 0-0,02% em peso. Os valores da temperatura de precipitação do MnS, Nb(C,N) e Ti(C,N) foram obtidos por meio do software ThermoCalc™. A partir desses resultados, possíveis tendências da precipitação foram discutidas e relacionadas com a temperatura de não-recristalização, traçando um comparativo entre temperaturas de processo e precipitação. Três aços produzidos com a composição estudada atenderam os requisitos mecânicos de tração da norma API 5L X65M.

Oct 30, 2017

By Lucas Breder Teixeira

Vasos metalúrgicos podem ser revestidos com linhas de tijolos refratários, com ou sem argamassa. Devido ao grande número de interfaces entre os tijolos, o sub-sistema tijolo/junta impõe dificuldades computacionais ao projeto da montagem. Buscando comparar a influência do projeto refratário nas tensões presentes na estrutura, um revestimento com juntas secas foi modelado utilizando um material homogêneo equivalente. As propriedades termo-mecânicas deste material equivalente foram determinadas usando o método de Homogeneização Periódica e dependem tanto da temperatura quanto do estado da junta (aberta ou fechada, nas duas direções). Este modelo foi usado para simular uma Panela de Aço através do Método dos Elementos Finitos (MEF) com o intuito de demonstrar a influência dos seguintes parâmetros: presença ou ausência de juntas; espessura da junta e projeto refratário. O trabalho pretende auxiliar o desenvolvimento de projetos refratários e fornecer melhores estimativas da aplicabilidade de uma dada configuração.

Oct 30, 2017

By Gabriel Prosofsky de Araujo

O compósito carbono-epóxi é um material altamente resistente à tração. Porém, as fibras comprimidas durante a flexão não resistem à flambagem. Dessa forma, faz-se necessário um estudo mais detalhado. Este trabalho consiste em verificar quais propriedades mecânicas dependem exclusivamente da orientação das malhas das fibras. Corpos de prova de orientação 0°/90° e 0°/90°/±45° foram processados e ensaiados em flexão de três pontos, de acordo com as normas ASTM E855 e D790, em uma máquina universal de ensaio MTS – Material Test System com capacidade de 250 kN. Inicialmente, os tecidos sofreram o tratamento superficial da silanização, promovendo a futura adesão das fibras na resina. Após a silanização, as lâminas foram montadas e impregnadas com a resina epóxi. A cura da resina do compósito foi obtida em uma estufa Fanem modelo 320°C a 120°C por uma hora, subsequentemente os corpos de prova foram obtidos utilizando-se o corte à jato d’água. Concluiu-se que as falhas de todos os corpos de prova foram devido à tração. Corpos de prova com volumes de vazios internos apresentaram menores valores de rigidez e aqueles com mecanismos de fratura como flambagem e delaminação apresentaram valores de resistência menores.

Aug 7, 2018

By João Carmo Vendramim

A oxidação da superfície de peças, ferramentas, moldes ou matrizes construídas em ligas ferrosas tem larga utilização na indústria. As aplicações podem ser as mais diversas, tais como simplesmente atender às questões estéticas, proteção da superfície contra a corrosão, ou proteção contra a interação química com outros metais. Dentre as técnicas industriais utilizadas há o processo conhecido como “Oxidação Negra” que é realizado em baixas temperaturas, com imersão do aço da peça em óleo quente, ou banho de sal especial, ou mesmo a frio (soluções especiais). Outros processos utilizam fornos industriais com atmosfera de ar para aquecer a liga ferrosa até temperaturas da ordem de 500ºC e acrescentar (“pingar”) água como fonte de oxigênio. E em outros, aplicação ceras hidrocarbonetadas e ácidos inorgânicos e posterior oxidação [1] com aquecimento a temperaturas da ordem de 500ºC. Nesses processos, o objetivo é formar uma camada de óxidos tipos Magnetita e Hematita cujas características de menor coeficiente de atrito e determinadas propriedades físicas e químicas serviriam de barreira à interação química com outros metais em contato. A camada de óxido obtida nas condições descritas acima é bastante útil para determinadas aplicações industriais, tais como moldes de injeção de alumínio. Esse texto descreve o processo de oxidação desenvolvido utilizando a tecnologia de plasma.

Jul 30, 2018

By Haruki Inami, Takashi Ishida, Kazuhiro Ohara, Hiroyuki Imanari

The highly competitive business environment of the international metals industry is driving demand for more cost-effective operation of steel making facilities, rolling mills, and strip processing lines. Achieving stable operation is vital if the steel industry is to produce high-quality products constantly and productively. In recent years, advances in computer processing speeds, data acquisition rates, and data storage capacity have rapidly led to greater use of the new technologies of big data, analytics, the IoT, and AI by control system designers and process engineers, and the introduction of industrial applications. The “Smart Rolling Mill” solutions for hot strip mills have been developed by our group with the goal of achieving sophisticated, state of the art, and automated operation in steel rolling mills. The various solution engines improve process stability, increase the performance of mill equipment, and provide improved process control. These solution engines are based on extensive knowledge of the rolling process and the associated control systems. Two solution engines in particular are the diagnosis systems for rolling condition and for product quality that contribute to cost-effective operation and lower yield loss. This paper focuses on the diagnosis systems for rolling condition and for product quality in hot strip mills. Advanced information technologies using big data analytics and machine learning are applied to real-time data collected from the automation system that controls operation and the rolling process. We have developed diagnosis solutions for rolling condition and product quality utilizing predictive and clustering diagnosis. Predictive diagnosis prevents serious problems by detecting changes in the state of the plant or in the rolling condition. Clustering diagnosis classifies patterns of fluctuation in product quality trend charts, providing effective tuning guidance for improving product quality. This paper describes these applications with several examples.

Oct 1, 2019

By Eduardo Gimenes Jabes, Thiago Pires Nagasima, João Ricardo Filipini da Silveira, João Batista Ferreira Neto, Marcelo de Aquino Martorano

Foi implementado um modelo matemático para simular a solidificação de ligas do sistema Nd-Fe-B no processo de lingotamento de tiras. O modelo foi baseado na aplicação da equação de condução de calor unidimensional através da espessura da tira e da parede do rolo refrigerado da máquina de lingotamento. A resolução numérica dessas equações permitiu o cálculo do perfil de fração de sólido através da espessura da tira e dos perfis de temperatura através da tira e da parede do rolo. A temperatura de um ponto da superfície do rolo oscila em ciclos formados pelo contato com o metal líquido (vazamento) e pelo destacamento de um pedaço da tira. A temperatura média do rolo aumenta continuamente, diminuindo a taxa de resfriamento nas tiras. Mesmo no início do processo, os pedaços de tiras que se destacam ainda não estão completamente sólidos.

Oct 1, 2019

By Kamilla Giló Santiago

Nesse trabalho para caracterização metalúrgica dos revestimentos compostos pela mistura das ligas AWS ERNiCrMo - 3 E AWS ERNiCrMo - 4 soldados pelo processo MIG/MAG duplo arame foram realizadas análises micrográficas por meio de microscopia eletrônica de varredura. Observou-se semelhança entre os precipitados do topo e da interface do metal de solda com o substrato e que a microestrutura obtida com a soldagem das duas ligas, simultaneamente, resultou na mistura das microestruturas, obtidas a partir das soldagens com cada uma das ligas de forma isolada. O ensaio para avaliação do desempenho da mistura quanto à resistência a corrosão foi realizado conforme a norma ASTM - G 48, método C para determinação da temperatura crítica de pite da mistura das ligas. Foram utilizadas amostras dos revestimentos com maior e menor diluição. O resultado do ensaio apontou que os revestimentos soldados apresentaram temperatura crítica de pite superior ao da liga AWS ERNiCrMo-3 e semelhante ao da liga AWS ERNiCrMo-4.

Aug 7, 2018

By Roberto Dalmaso, Vinícius Pesente Binotte, Luiz Alberto Moreira Andrade, Alan Amorim Margon, Davi Fiorese Bissoli

Esse trabalho tem como objetivo apresentar o equipamento de medição automática de placas desenvolvido pela ArcelorMittal Tubarão na área de condicionamento de placas. Anteriormente este processo era realizado de forma manual pelos inspetores. Esse equipamento visa facilitar a rotina de trabalho do inspetor e aumentar a qualidade da medição, assim como diminuir a dispersão dos dados eliminando a divergência nas medições das placas que se verificava entre diferentes operadores, além de possibilitar a criação de um histórico das medidas de toda placa. Para validação do equipamento o mesmo foi submetido a um sistema de analise de medição e teve seu resultado aprovado, no momento atual o mesmo se encontra em funcionamento para se realizar uma comparação estatística do seu desempenho em relação aos inspetores..

Oct 1, 2019