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By Luiz Filipe Cardoso de Oliveira, Alex Milton Albergaria Campos, Paulo Santos Assis

Em usinas siderúrgicas integradas a coque, o carvão mineral tem papel fundamental principalmente na produção de coque metalúrgico, que será utilizado nos altos-fornos para produção do ferro-gusa. O coque é produzido a partir de misturas, de carvões minerais com diferentes propriedades, formuladas para atender os requisitos operacionais do processo de coqueificação e a garantir a qualidade do ferro-gusa que será produzido nos altos-fornos. Além disso, está mistura deve ter o menor custo possível uma vez que a maior parte do carvão metalúrgico utilizado no Brasil é importado, representando assim uma grande parcela do custo do aço. O grande desafio do setor é obter misturas de carvões que atendam a coqueria e produzam coque com alta qualidade e baixo custo. Para tanto, é necessário uma otimização de vários processos, desde a compra e transporte do carvão até sua estocagem, formação das misturas e abastecimento da coqueria. Com isto, este trabalho vem com o objetivo de sugerir uma otimização e planejamento da mistura de carvão para a coqueria com a utilização de rejeitos plásticos de menor valor agregado na mistura que possibilitem a produção de coque com menor custo e com a qualidade exigida no processo de fabricação de aço.

Oct 1, 2019

By Wolfgang Oberaigner

Primetals Technologies has always been a driver of innovation in steelmaking, especially by providing sophisticated process expert models for continuous casting machines. This capability is demonstrated by recent advancements in automation solutions that include: DynaPhase, Dynacs 3D, and DynaGap. This state-of-the-art suite of dynamic secondary cooling and soft-reduction packages take into account thermodynamic effects such as shrinkage and phase transitions, and thereby significantly contribute to direct quality improvements during the solidification phase in the continuous casting process. Speed Expert calculates an optimum casting speed for every casting situation, and additionally recommends a strand speed so that the point of final solidification is positioned at the end of a segment for optimum soft reduction. In the case of steel grade changes, the Intermix Expert precisely calculates the chemical properties of the mixed steel, thereby minimizing losses due to deviations from required specifications. The Nozzle Expert is a new model that detects clogged nozzles and broken hoses in secondary cooling systems. The first installations were highly successful and customers are pleased with impressive reductions in maintenance costs and improved steel quality. This paper describes these innovative process automation solutions and gives an overview about the successful results achieved within the first installations.

Aug 16, 2017

By Junio Simões Pereira, Carlos Magno Nascimento, Frederic Yann Armache Braga, Luiz Cláudio Monteiro Montenegro

Given the current scenario experienced by Brazilian mining industry, the study and development of technologies that enable a more secure and controlled disposal of tailings has gained significant relevance. Among the various alternatives and disposal methodologies, Anglo American has been developing tests on three study fronts: dewatering polymers, hydrocyclone dewatering and pulp filtration. The first two fronts are intended to optimize the way of occupying the existing tailings dam. The filtering is intended to reduce the mass transfer to the reservoir, extending the life time of the existing structure. The studies were divided into laboratory, pilot and industrial phases, aiming at proving applicability and scheduling for a definitive future installation. Until this moment, all tests have demonstrated gains and potentials of applicability.

Oct 3, 2019

By Fábio de Oliveira Braga

A proteção balística contra projéteis de alta energia, como o 7,62 mm, é mais eficientemente realizada por meio de sistemas de blindagem multicamada (SBM). Estes são formados, em geral, por uma camada frontal de cerâmica, uma camada intermediária de tecido sintético ou de compósito, e uma camada posterior de um metal dúctil. Em trabalho recente, Monteiro et al. (2016) estudaram um SBM com camada intermediária formada por compósito reforçado com tecido de rami em substituição a um laminado tecido de aramida. Eles obtiveram resultados satisfatórios com boa redução de custo. No presente trabalho, foram investigadas fibras de rami in-natura como substituição ao tecido de rami na camada intermediária compósita. Os resultados foram comparados ao desempenho de um compósito reforçado com 30% de tecido de aramida, bem como aos resultados anteriores. Observou-se que a utilização dos compósitos reforçados com fibras de rami manteve o bom desempenho do SBM, com um custo cerca de 5 vezes menor que o SBM com aramida, e 60% menor que com tecido de rami.

Oct 30, 2017

By Wagner Duarte Flores

A demanda por tubos de aço com rigorosos requisitos de propriedades mecânicas tem crescido devido à exploração de reservas de petróleo e gás natural em regiões remotas e em ambientes hostis. Um grande desafio para as siderúrgicas é prever as alterações de propriedades mecânicas que ocorrem durante a conformação chapa/tubo, associadas ao encruamento e ao efeito Bauschinger, visando atender às especificações no tubo. Nesse estudo, foi avaliado o efeito da conformação chapa/tubo nas propriedades mecânicas do aço API X60 (TMCP). Para tal, foram realizados ensaios de tração, de impacto Charpy e de CTOD, em amostras de chapa e de tubo, e análise metalográfica, além de simulação do efeito Bauschinger por meio de ensaio cíclico compressão-tração. Os resultados dos ensaios de tração, tanto com os corpos de prova plate type quanto com round bar, apresentaram aumento da tensão limite de escoamento e redução da ductilidade, devido ao encruamento. Nos corpos de prova que sofreram aplainamento, esse aumento foi menos pronunciado, justificado pela ocorrência do efeito Bauschinger. A simulação do efeito Bauschinger confirmou a indicação de queda do limite de escoamento devido ao ciclo reverso de deformação. A tenacidade não foi fortemente afetada após a conformação do tubo.

Aug 16, 2017

By Henrique Lacerda Eleutério, Aldo Henrique de Almeida Barbosa, Vicente Tadeu Lopes Buono

The automotive industry’s interest in galvannealed (GA) boron steel for hot forming processes application has been steadily increasing due to its excellent surface quality, galvanic protection provided to the parts, good paint adhesion and better weldability in relation to other coatings for this application. In this study, samples of 22MnB5 galvannealed steel were heat treated and hot stamped on a water cooled die in laboratory scale. The influence of heat treatment on stability of coating and steel was assessed by using initial heating rates 11.0ºC/s and 15.0ºC/s. Microstructural evolution of galvannealed coating and structural integrity of steel during hot forming were investigated by scanning electron microscopy with energy dispersive spectroscopy analysis (SEM/EDS/Line scan), X-ray diffraction (XRD) and optical microscopy (OM). It was possible to quantify the Fe-Zn phase evolution during hot forming, to understand the effect of these heating rates on the product properties and to establish an optimized heat treatment for hot forming of these steel. The heat treatment with the heating rate of 15.0ºC/s presented greater operational flexibility and final products free from surface defects or cracks in the substrate.

Oct 1, 2019

By Adriano Alex de Almeida

Dois aços de grão não orientado com 2,45 e 3,3 %Si com 7 amostras para cada liga, foram estudados para compreensão do efeito do teor de silício nas perdas histeréticas. As amostras foram recozidas com diferentes temperaturas de recozimento final, resultando em diferentes tamanhos de grão. As perdas histeréticas e B50 foram medidos. Os resultados de B50 mostraram que não houve variação de textura entre as ligas com diferentes %Si. Por fim, os resultados não mostraram variações da energia dissipada pela perda histerética com adição de %Si.

Aug 7, 2018

By Rodrigo Alberto Moreira Gomes

São apresentados os resultados da instalação de uma câmara de combustão compacta para a substituição de óleo combustível por coque de petróleo, em um sistema de secagem e moagem de minério de níquel denominado Usina Sul, instalado na Unidade de Niquelândia – GO, da Votorantim Metais. Esta nova câmara de combustão, desenvolvida em parceria com a Dynamis Engenharia e Comércio, atingiu eficiências de queima acima de 95% (comprovada por medições realizadas em Planta Piloto). Além de elevada eficiência de combustão, esta câmara compacta possibilitou que se atingisse o patamar de 100% de substituição de óleo por coque de petróleo, representando ganhos significativos no custo da Unidade. Ganhos também foram observados na vida do refratário da câmara existente, denominada câmara VMN.

Jul 31, 2018

By Priscila Alves da Silva Machado

A busca por pesquisas que provem soluções e inovações que utilizam parte de tais resíduos vem ganhando grande destaque. O poli (tereftalato de etileno) é um polímero termoplástico, e é o material base para produção de embalagens plásticas que são comercializadas mundialmente. Sabe-se que é de grande volume os resíduos sólidos provenientes de tais embalagens plásticas. Com o objetivo de solucionar um problema ambiental e verificar a viabilidade técnica, foram fabricados em proporções de 0%, 5%, 10% e 15% m/m, materiais compósitos de base cimentícias reforçados com fibras de poli (tereftalato de etileno) provenientes de resíduos de garrafas plásticas (PET), posteriormente amostras passaram por caracterizações mecânicas. Destacou-se um aumento das resistências a compressão axial e diametral do material produzido com fabricação de adição de poli(tereftalato de etileno). Tais resultados referente a resistência foram positivos, propondo assim a utilização do polímero na composição de novos compósitos.

Oct 30, 2017

By Guilherme Dias da Fonseca

Com base nos modelos analíticos de Johnson e Mehl, Kolmogorov e Avrami (JMAK) e Cahn, no presente trabalho estudou-se via simulação computacional a cinética das transformações de fases no estado sólido. Tais transformações ocorreram numericamente por nucleação e crescimento nas interfaces de poliedros do tipo Ortotetracaidecaedros em um domínio discreto. O intuito da matriz de Ortotetracaidecaedros é aproximar-se das características fenomenológicas de uma rede perfeita de grãos no espaço amostral. Realizaram-se simulações de nucleação com posições aleatórias em toda a matriz (bulk). Em um segundo estudo foram realizadas novas simulações de nucleação aleatoriamente, porém somente nas interfaces dos Ortotetracaidecaedros. A quantidade de núcleos iniciais para cada caso foi definida por processo de ponto de Poisson. A fração volumétrica, a área interfacial entre material transformado e não transformado, a contiguidade e o caminho microestrutural foram os resultados obtidos através das simulações. Tais resultados foram comparados com as equações analíticas. As nucleações com até mil núcleos corroboraram com JMAK e foram ratificados com o comportamento da contiguidade e do caminho microestrutural. Já as nucleações com valores acima de mil núcleos, mostram a presença de clusters, apresentando uma boa concordância com o modelo analítico de Cahn.

Oct 30, 2017

By Fernando Santos Souza

Estudos têm comprovado a afinidade e a eficiência do fosfato de cálcio bifásico (BCP) em aplicações médicas e odontológicas, assim como elemento adsorvente para o gás CO2, devido a sua característica de material poroso. O BCP é composto pela combinação entre hidroxiapatita (HA) e beta fosfato tricálcico (?-TCP), na proporção usual de 2/3 de HA e 1/3 de ?-TCP. Trata-se da mistura entre as fases solúvel, ?-TCP, e estável, HA, das biocerâmicas. O BCP é obtido por meio de tratamento térmico (para cristalização) do ACP (fosfato de cálcio amorfo), na mufla, em temperaturas variando de 600 a 1300ºC, por cerca de 24 horas – calcinação. A caracterização e a comparação de amostras amorfas e amostras calcinadas, baseia-se na utilização de aparelhos DRX, MEV, FRX, difração de laser (Cilas) e análise de área superficial (BET). A seguir, na etapa de granulometria, BCP e ACP são peneirados em duas faixas de grãos: menores que 38µm e entre 53µm-38µm. As análises por microscopia eletrônica evidenciam que o ACP possui estrutura semelhante à hidroxiapatita (HA), mas como os seus cristais são muito pequenos, essa fase aparece como amorfa. As análises por DRX indicaram a ausência de impureza cristalina distinguível nas partículas de BCP e a presença de um pico característico de ?-TCP. Sabe-se que a produção de BCP demanda maior gasto energético em relação ao ACP, devido ao tratamento térmico (calcinação).

Aug 8, 2018

By Frenk van den Berg

In the manufacturing of steel strip for the automotive sector, the mechanical properties are largely defined by the process conditions in the hot strip mill. In particular the phase transformation, from austenite to ferrite, which takes place during the forced cooling stages on the run out table (ROT) after the finishing mill, governs the microstructure and hence the mechanical properties.In current practice, metallurgical models are used to predict the phase state at each position in the strip. These model predictions are supported by pyrometer measurements along the ROT. Although reliable in the majority of the situations, both measurements and models sometimes have difficulties in providing robust output. In this paper, we present a new type of inline measurement, which directly measures the amount of phase transformed. The instrument is based on a technique known as impedance spectroscopy. As result of a collaboration of different institutes and companies, the equipment is robustly running during several years exclusively in the Hot Strip Mill of Tata Steel in IJmuiden.

Aug 16, 2017

By Luis Alberto Sfalsin Passos

Com o passar dos anos observa-se uma mudança nas características mineralógicas dos minérios de ferro lavrados nas novas minas da Samarco Mineração SA. De acordo com levantamentos podem ser constatadas mudanças nos percentuais da hematita porosa, hematita especular e da goethita na constituição do concentrado de minério de ferro. Pode-se verificar uma tendência de aumento do percentual de goethita bem como do PPC (perda por calcinação) característica intrínseca ao minério. Estes fatos implicam em uma maior dificuldade da concentração em garantir a qualidade da polpa de minério bombeada para as usinas de pelotização, visto que fatores como a granulometria do minério (partículas menores que 325#) e a superfície específica são afetadas pela mineralogia. Por consequência, há uma maior dificuldade no processo de filtragem para obtenção do pellet feed com a faixa de umidade necessária para o processo de pelotamento e queima. De outra forma, o aumento do PPC dificulta o processo de secagem das pelotas no forno de pelotização, exigindo um maior aporte térmico para retirada da água residual contida nos cristais que não evaporam a 100°C. Todos estes fatores contribuem para a qualidade da pelota queimada, interferindo na sua resistência física como compressão a frio e tamboramento. Esta pesquisa tem como objetivo apontar as variáveis que influenciam significativamente o tamboramento, para propor ações que melhorem o controle do processo produtivo de forma a buscar o ponto de equilíbrio entre qualidade e produção.

Aug 16, 2017

By Silvando Vieira dos Santos

O emprego de trabalho mecânico em ligas metálicas associado a aplicações de tratamentos térmicos estão entre os principais métodos para se conseguir alcançar aumento de resistência mecânica e manutenção de boa ductilidade. Este estudo busca avaliar a correlação entre deformação a frio, tratamento térmico, microestrutura e propriedades mecânicas da liga Ti35Nb2,5Sn. Para isso realizou-se laminação a frio empregando níveis de redução equivalentes a 70%, 80% e 90%. Em seguida, as amostras foram analisadas por meio das técnicas de microscopia ótica, difração de raios X e microdureza Vickers. Na sequência, tratamentos térmicos de envelhecimento foram aplicados em diferentes tempos para cada nível de deformação e os mesmos parâmetros foram avaliados. Observou-se significativo aumento de dureza após etapa de envelhecimento e as análises por metalografia e difração de raios X evidenciaram a presença de fases metaestáveis na matriz beta..

Oct 30, 2017

By Aline Raquel Vieira Silva

A seleção e o emprego de materiais para serviços sob tensão e temperaturas elevadas envolvem diversos problemas e, portanto o estudo dos mecanismos de deformação plástica por fluência se torna extremamente desejável. Os aços ferríticos vêm sendo extensivamente usados na indústria, em componentes críticos de plantas petroquímicas e de geração de energia devido principalmente à sua elevada resistência à fluência. Em tais circunstâncias, a deformação por fluência é importante na determinação do tempo de vida do componente. Dentre os aços resistentes a altas temperaturas, a escolha pelos aços ferríticos Cr-Mo se destaca pela excelente resistência à fluência, tenacidade e resistência à corrosão, além de uma expansão térmica relativamente baixa, o que os tornam mais atrativos em aplicações com ciclos térmicos. O desenvolvimento desses aços ocorreu através de modificações na composição química, dando origem a diferentes gerações de aços com o objetivo de aumentar a resistência à fluência. A deformação por fluência até a ruptura varia com a temperatura, tensão e tempo de exposição devido à precipitação, alteração de morfologia e distribuição de precipitados. Visando compreender o desempenho dos aços ferríticos Cr-Mo em aplicações de alta temperatura a nível microestrutural, foi realizado o estudo dos mecanismos de deformação plástica por fluência desses aços, pertencentes à norma ASTM A-335, submetidos a tratamento térmico de 500ºC a 600ºC.

Aug 7, 2018

By Rodrigo Cruz Oliveira

Nos últimos anos, a indústria automotiva tem evoluído de forma significativa em relação à preservação ambiental e com respeito à segurança veicular. A Usiminas, alinhada a esses avanços, tem realizado 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. Para novos projetos de veículos, como fator de melhoria do desempenho dos materiais de alta resistência, têm assumido destaque especial nos aços Dual Phase, principalmente naqueles do grau 1000MPa, as características de expansão de furo, em função da correlação com a vida em fadiga e o comportamento à fratura. Esse trabalho teve por objetivo avaliar uma das etapas do ciclo de desenvolvimento de um aço Dual Phase do grau 1000MPa com características de expansão de furo maior que 20%. O trabalho avaliou três conceitos diferentes de liga submetidos a tratamentos térmicos específicos. Os resultados obtidos permitiram retroalimentar o ciclo posterior do desenvolvimento, no qual resultados positivos foram alcançados.

Aug 16, 2017

By Lucas Breder Teixeira

Esse trabalho discute a modelagem termo-mecânica fisicamente não linear de materiais refratários considerando os efeitos de danificação utilizando o Método dos Elementos Finitos. Inicialmente é feita uma descrição geral dos materiais refratários com foco em suas características termo-mecânicas, destacando principalmente suas propriedades elásticas e comportamento de amolecimento, e demonstrando sua considerável dependência da temperatura. Algumas considerações são feitas com relação à evolução dos modelos de simulação numérica aplicados a refratários, iniciando-se com os modelos lineares elásticos até o uso de modelos constitutivos complexos. O modelo de fissuração distribuída utilizado para calcular a perda de rigidez elástica é então apresentado, juntamente com a fundamentação matemática pertinente e sua relação com os parâmetros físicos do material. Para ilustrar a aplicabilidade do modelo alguns exemplos são apresentados, discutindo-se suas principais capacidades com relação ao projeto de estruturas refratárias.

Oct 30, 2017

By Fabio Tavares Chamonge

Este trabalho visa mostrar os principais benefícios alcançados na qualidade dos produtos e a evolução da produtividade nas linhas de produção da Laminação a Frio com a estabilização operacional da nova Decapagem. Os recentes investimentos na modernização tecnológica, com a aquisição e implementação da nova Decapagem com os recursos modernos de controle e automação permitiu que houvesse uma evolução significativa da qualidade dos produtos, eliminando o desvio, reduzindo o descarte e melhorando a produtividade ao longo do processo de fabricação. Com inicio de funcionamento da nova Decapagem possibilitou processar bobinas com maior peso, maior flexibilidade na formação de bobinas soldadas e menores descartes por qualidade, estes fatores afetaram positivamente o peso médio na saída da Decapagem. A melhoria do material processado na nova linha proporcionou elevação da produtividade do Laminador de tiras a frio, considerando os aspectos: oleamento, planicidade, peso de bobina, solda e isenção de manchas e defeitos superficiais. O processo de Encruamento também foi beneficiado com peso de bobina e melhoria da forma do material. O produto final e os processos de acabamento também tiveram impactos positivos dos resultados obtidos na Decapagem 3.

Aug 16, 2017

By Maria Stella Vasconcellos Limaverde

A utilização de moinhos verticais na indústria mineral vem ganhando destaque nas últimas décadas, quando granulometrias mais finas passaram a ser exigidas, principalmente por tais equipamentos apresentarem maior eficiência energética para moagem fina e remoagem em comparação aos moinhos tubulares tradicionais. O dimensionamento destes equipamentos ainda é fortemente embasado por experiências em projetos similares, metodologias proprietárias dos fornecedores de equipamentos e plantas piloto, criando a necessidade do desenvolvimento de ensaios laboratoriais abertos e confiáveis para guiar tais trabalhos. Outro problema observado é a quantidade de material necessária para a realização dos ensaios, da ordem de ao menos 1 kg, o que pode ser um impedimento nos estágios inicias de um projeto, quando pouca massa de material proveniente de furos de sonda está disponível. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um ensaio laboratorial com moinho de jarro para dimensionamento de moinhos verticais segundo uma abordagem energética que utilize uma pequena massa, de aproximadamente 500 g. O ensaio proposto mostrou-se de maior praticidade em relação em relação ao ensaio com jarro maior, por utilizar aproximadamente metade da massa necessária e também apresentar boa aderência aos resultados industriais.

Aug 16, 2017

By Bianka Nani Venturelli

Estudou-se o efeito do tamanho de grão austenítico nas propriedades de tração do aço Hadfield refinado com Hf. Estas propriedades foram comparadas com as de um aço Hadfield sem refino, ambos com a composição química de acordo com a norma ASTM A128 – grau B2. Adicionalmente, foram usadas técnicas de caracterização macroestrutural, microestrutural e fractográfica. A caracterização macroestrutural mostrou que o aço Hadfield com adição de Hf apresentou tamanho do grão austenítico (600 ?m) aproximadamente cinco vezes menor do que o do aço Hadfield sem refino (3000 ?m). Os resultados do ensaio de tração mostraram um pequeno aumento (~6%) no valor do limite de escoamento com o refino do grão, em acordo com a Equação de Hall-Petch para materiais austeníticos. No entanto, os resultados dos ensaios de tração do aço Hadfield refinado mostraram aumentos que não foram previstos para as propriedades de resistência à tração (~37%), alongamento (~53%) e tenacidade (~88%). O exame fractográfico dos corpos de prova de tração indicou predominância do mecanismo de fratura dúctil para o aço Hadfield sem refino, enquanto que o aço Hadfield refinado apresentou predominância do mecanismo de fratura intergranular dúctil.

Oct 30, 2017