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By José Geraldo da Silveira, Luiz José Gonçalves, André Mendes Carneiro Lyrio, Raylander Rocha Pessoa, Péricles Guimarães Oliveira Aguiar, Guilherme Ribeiro do Espírito Santo, Filipe Soares Pontes

Este trabalho tem como objetivo apresentar a origem do projeto inovador do cadinho do Alto-forno 2 além do planejamento, a implantação e os resultados obtidos no Alto-forno 2 da Aperam South America após a reforma. O trabalho de pesquisa e desenvolvimento teve início em 2012 após a primeira marcha fria com conseqüente redução das temperaturas da soleira. Foram realizadas diversas reuniões, discussões e seminário sobre alto-forno com especialistas de diversas empresas. A mudança de redutor carvão vegetal para coque por seis meses serviu para comprovar parte da teoria construída pelo time da redução. Para, por fim, culminar no conceito por trás do problema do AF2 e então o novo design do cadinho que foi proposto e implantado na reforma iniciada em dezembro de 2017. Após sua implantação, conforme teorizado pelo time, uma nova gama de resultados e patamar de operação foram atingidos, comprovando diversas das teorias formuladas.

Oct 1, 2019

By Nathan Fernandes Ignácio, Filipe da Silva Siqueira, Weslley Luiz da Silva Assis, Paulo Rangel Rios

As pesquisas em transformação de fase ganharam novos horizontes a partir dos recentes estudos de Rios & Villa. Eles desenvolveram inéditos modelos analiticamente exatos a partir da geometria estocástica. Estes modelos são exatos para resoluções de problemas de nucleação e crescimento não homogêneos. O presente trabalho visa o estudo da nucleação em clusters, cuja cinética de transformação de fase sólido-sólido diverge consideravelmente daquela prevista pelo modelo JMAK. Nesse tipo de nucleação, os núcleos não estão homogeneamente dispersos na matriz, mas concentrados em regiões preferenciais chamadas clusters. Um dos principais parâmetros dessa nucleação é o número de clusters na matriz. Nesse trabalho, utilizando um modelo estocástico baseado na teoria do Cone Causal, foram simuladas reações de nucleação e crescimento que ocorrem especificamente em forma de clusters esféricos. Foi possível analisar o efeito que a variação do número de clusters provoca na cinética de transformação de fase e comparar os resultados obtidos com o modelo de Rios & Villa. Por meio dessa comparação, é possível observar que o modelo analítico corroborara com os resultados numéricos. Como conclusões principais tem-se que quanto menor o número de clusters, mais lenta é a reação de transformação de fase e que a microestrutura gerada possui características próprias e os resultados podem ser interpretados de maneira errônea se a presença dos clusters não for propriamente detectada.

Nov 7, 2019

By André de Albuquerque Vicente

Foram estudadas as camadas de óxidos formadas nas superfícies de um aço inoxidável austenítico laminado do tipo 22.12, após oxidação ao ar a 800, 900, 1000 e 1100 °C, dentro de um projeto que visava uma melhor compreensão da oxidação a altas temperaturas ao ar de aços inoxidáveis resistentes a altas temperaturas. Utilizou-se o aço inoxidável austenítico microligado ao cério (253 MA®), que é um aço projetado para trabalhos a altas temperaturas. Várias técnicas complementares de análise microestrutural foram utilizadas, tais como difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura com EDS acoplado. Observou-se a formação de uma camada não protetora de óxidos de ferro (Fe2O3, Fe3O4 e FeO) e posterior formação de uma camada protetora mais espessa de crômia (Cr2O3). Mais internamente observou-se a formação de SiO2.

Oct 30, 2017

By Marcelo Fernandes Mercier

A presença de inclusões nos aços está diretamente associada à sua limpidez, sendo que os diferentes tipos de inclusões não-metálicas podem prejudicar desde o processo de fabricação e conformação até as propriedades finais do aço exigidas para a sua aplicação. As inclusões se formam e se modificam ao longo do processo produtivo, e estão relacionadas principalmente às técnicas de refino secundário e lingotamento contínuo. Neste trabalho será desenvolvido um método de cálculo para a adição de CaSi em função do seu rendimento, nível de oxidação, composição química e temperatura do banho, objetivando atingir a “janela líquida” do aço. Espera-se que o cálculo da quantidade de CaSi a ser adicionada (atualmente utilizase uma taxa fixa) nos aços durante o processo de rinsagem, conduza, com mais segurança, a obtenção de inclusões líquidas e consequentemente uma melhor limpidez do produto.

Aug 8, 2018

By Helder Keitaro Arçari Ambo

Aços IF (Interstitial Free) são materiais com grande capacidade de serem conformados a frio, normalmente na forma de chapas, utilizados na indústria automobilística na fabricação de carrocerias de automóveis e outros componentes similares. Neste artigo foi realizado ensaio isotérmico de dupla deformação com objetivo de determinar a fração de amaciamento que ocorre no intervalo entre passes e o parâmetro de amaciamento4. O método para obter estes dados foi utilizando software da Instron em conjunto a maquina de torção e o forno de indução. Os resultados obtidos foram de grande importância no estudo para avaliar o comportamento do material quanto aos fenômenos metalúrgicos e termomecânicos envolvidos, ou seja, se ocorre recuperação, recristalização dinâmica entre outros processos de restauração do material quando submetido a forças externas em elevadas temperaturas.

Oct 30, 2017

By Marcela Gotelip Barbosa

Pellets are the main iron input to the blast furnace at ArcelorMittal Lazaro Cardenas iron and steel making facility in Mexico. Pellets are made at this facility using the concentrates generated and shipped from their captive mines viz., Las Truchas, Pena Colorada, Volcan Sonora. The concentrating plants, after grinding the ore to the liberation size, use magnetic separation and flotation to reject the silica, sulphur and phosphorous impurities. At Volcan Sonora Mines, the ore is contaminated with phosphorous minerals, and hence, after magnetic separation, the phosphate minerals are floated using anionic carboxylate collector (sodium oleate). Apart from floating the phosphate minerals, the sodium oleate also has some tendency to smear on the iron bearing mineral surfaces leaving a hydrophobic surface, which is expected to reduce the green pellet strength due to absorption of ultrafine sized air bubbles on these surfaces, and further generate higher levels of dust during the induration process. In order to alleviate this industrial problem, comparative studies were carried out on the concentrates from magnetic separation using reagents from synthetic sarcosinate and carboxylate family collectors. Results have indicated that the sarcosinate family members not only were found as replacement to carboxylate collectors, but also reduce the phosphorous content below the values achieved with oleate, thus have considerable benefits in the downstream steel making process. Based on the results, plant runs are being taken up at Volcan Sonora. In this article, the laboratory results obtained on iron grades and recoveries, and phosphorous rejection using both the reagents are presented.

Aug 1, 2018

By Mariana Sizenando Lyrio, Weslley Luiz da Silva Assis, Harison da Silva Ventura, Gabriella Maria Silveira de Sá, Paulo Rangel Rios, Ana Gabriella Conceição dos Santos

A nucleação em contornos de grão é uma das mais importantes na maioria dos metais utilizados em engenharia. Um exemplo clássico é a nucleação de ferrita no contorno de grão austenítico, mas este tipo de nucleação também é predominante na recristalização. Nesse trabalho, simulações computacionais são realizadas de modo a estudar a transformação de fase nos contornos de grãos equiaxiais e nos contornos deformados. Os grãos equiaxiais são representados por poliedros de Poisson-Voronoi e os grãos deformados por elipsoides de diferentes razões de aspecto. Os resultados são comparados como os modelos analíticos de JMAK e CAHN. A microestrutura final não é visivelmente afetada pela razão de aspecto dos poliedros predecessores. Todavia a cinética de transformação dos grãos recristalizados é significativamente alterada.

Nov 9, 2019

By Konrad Krimpelstätter

The need for more effective and flexible roll-gap lubrication technologies in hot and cold rolling mills is steadily increasing due to ever-greater requirements placed on the rolling process and the final products. In particular, the rolling of high-strength steels poses enormous demands for both the rolling mill and the coolant/lubricant to be used. The presented paper focuses on two innovative technologies for highly efficient roll-gap lubrication for hot and cold rolling, which were developed utilizing extensive knowledge and expertise about the tribological interactions in the roll-gap. The advanced work-roll lubrication package (A-WRL) for hot rolling and ESP mills is using specially designed mixer-nozzle units to mix the water/oil emulsion very close to the nozzles to minimize the risk for contamination and clogging. The nozzles are quickly exchangeable and are optimized to ensure uniform lubricant distribution, high plateout efficiency and minimum oil consumption. This eco-friendly solution does not require any chemical additives or cleaning agents and significantly reduces electrical energy consumption and work-roll wear. The roll cooling system on mill entry and exit side remains switched-on, which is of vital importance especially for highperformance hot strip mills. Minimum Quantity Lubrication MQL® represents a new generation of roll-gap lubrication technologies for cold rolling, which applies minimum amounts of pure rolling oil finely atomized with pressurized air directly onto the work roll surface. This allows controlling the oil film thickness depending on actual process and product parameters, providing increased lubrication flexibility, significant improvement of strip surface cleanliness through reduction of strip wear. MQL® was successfully installed and tested on two industrial tandem cold rolling mills in Europe. Advanced WRL and MQL® represent Primetals’ latest technologies that feature a robust and reliable system comprising standardized interfaces and flexible communication options. Both packages can easily be integrated into existing or new hot strip mills, ESP lines or cold mills.

Aug 17, 2017

By Leonardo de Carvalho Vidal

O Alto-Forno 3 da CSN, Companhia Siderúrgica Nacional, iniciou-se sua 3ª campanha no dia 07/08/2001. Chama-se cadinho à região localizada na base do alto-forno cuja finalidade é armazenar, por um período de tempo controlado, o ferro-gusa e a escória. Esta região é altamente crítica para a operação do equipamento, pois o contato permanente do fluxo de ferro-gusa líquido torna esta área altamente suscetível a desgastes. A construção do cadinho é realizada de modo a minimizar este efeito, utilizando-se blocos de carbono de alta resistência em suas paredes internas. Assim, o cadinho determina a vida útil de um alto-forno. A preservação do desgaste dos blocos do cadinho com titânio é de vital importância, visto que, existem diversos riscos da não monitoração, tais como: identificação de possíveis pontos quentes, desgaste acentuado dos blocos de carbono, por temperatura elevada, rompimento do cadinho com vazamento de gusa líquido com conseqüente risco de atingir pessoas e grandes danos ao equipamento e parada operacional do Alto-forno 3 por longo período. O sistema de injeção de titânio possibilita a mitigação dos pontos quente preservando o cadinho e estendendo a campanha do Alto-forno. O sistema de injeção de titânio mostrou sua funcionalidade e aplicação na injeção de llmenita, pó de coletor, plástico e outros sólidos granulados injetados nas ventaneiras do Alto-Forno 3, através de um novo sistema de automação, incluindo: PLC, balança de pesagem, novas malhas de controle inéditas. Trata-se de um processo inédito nas Américas. Com este desenvolvimento, a vida útil do cadinho do Alto-Forno 3 poderá ser expandida elevando sua atual campanha para mais que 20 anos.

Aug 1, 2018

By Douglas Glenn Stalheim

Production of structural hot strip coils in yield strengths up to 700 MPa and higher is increasing worldwide. In addition to requiring higher strengths, structural designs require good formability, toughness and weldability. Toughness and formability come from optimization of ductility properties while weldability comes from lower carbon equivalent alloy designs. The key to the production of optimized cost effective hot strip produced structural coils is to create the correct balance of a proper alloy/processing design to create as fine and uniformly distributed cross sectional grain size as possible. In addition to the creation of the fine/uniformly distributed cross sectional grain size, the correct microstructure needs to be created. In the higher yield strength grades, not only does the grain size/distribution play a role but a proper understanding and control of microalloying precipitation kinetics is required. This paper will present various examples of hot strip alloy designs to produce cost effective hot strip structural coil in yield strengths up to 700 MPa with good ductility and weldability. In addition, steelmaking/casting parameters will be discussed to assure successful production. Optimized reheating, rolling and cooling parameters of these alloy designs will be introduced in an accompanying paper.

Aug 17, 2017

By Michel Rodrigo Luiz, Glaudistoni da Silva Félix, Osmar Duarte Junior

This article deals with a project to reduce the preparation time and threading the coils in the input section of a pickling line coupled to the cold strip mill (PLTCM) at ArcelorMittal Vega. The project developed serves for the detection and elimination of bottlenecks in the input section. The project was conceived by the philosophy of the Theory of Constraints (TOC) and Lean Six Sigma (6 sigma), here seen as sequencing serial / parallel in the preparation and threading the coils. In this context, a proposal to modify the automatic sequencing and reduction of interruptions due to failure of the automation / equipment confirmed its effectiveness reducing the total time preparation time and threading the coils in the entry section by 15%. This project was developed without investment costs, bringing gains on the order of US$613,769.00.

Oct 1, 2019

By Breno Totti Maia

A constante busca por aumento de produtividade aliada à redução de custos com paradas para manutenção nos altos-fornos tem exigido incessantes evoluções tecnológicas em seus equipamentos. As ventaneiras são equipamentos de vital importância para o processo de redução do minério de ferro, e um importante parâmetro para um bom desempenho em processo é seu projeto de refrigeração. Tendo em vista que a otimização da refrigeração pode aumentar a vida do equipamento e reduzir custos com manutenções, o presente trabalho apresentará um estudo de evolução no projeto de refrigeração de ventaneiras com câmaras de refrigeração independente no mesmo corpo (câmaras interna e externa). Esta evolução tem como objetivo principal permitir a utilização da câmara interna mesmo após a falha da câmara externa, devido a sua refrigeração independente e otimizada, com aumento na vida útil do equipamento. A comparação destes projetos será feita utilizando ferramentas de simulação computacional CFD e os resultados serão apresentados na conclusão do trabalho.

Aug 2, 2018

By William Lemos Bevilaqua

No presente trabalho foi realizada uma análise para se determinar as possíveis causas da falha catastrófica e anormal de um virabrequim de motor de combustão interna de ciclo Otto de 25 cm³. A região da falha teve a sua composição química, microestrutura e microdureza avaliadas. Os resultados obtidos indicam que a falha ocorreu por fadiga. Múltiplas trincas nuclearam na superfície próxima ao filete do mancal de apoio, devido a uma região de transição de acabamento de superfície. Essa condição reduziu o limite de resistência a fadiga do material.

Aug 16, 2017

By Matthias Wörndl

A indústria siderúrgica demanda um acabamento superficial de excelente qualidade em placas (slabs), antes de seu processamento em laminadores. O limite da temperatura de fresagem de 300°C exigia um esfriamento com posterior reaquecimento, gerando elevadas perdas energéticas. A empresa austríaca Maschinenfabrik Liezen com ampla experiência na fabricação de fresadoras de grande porte até 300°C desenvolveu e fabricou uma revolucionaria fresadora de alta capacidade (600.000 ton/ano), para operar de forma contínua em 800°C; nesse desenvolvimento de hardware e software foram também incorporadas várias otimizações operacionais e ambientais, sendo o destaque a fresagem modulada/inteligente, com precedente relevamento topográfico e termográfico para a localização dos defeitos superficiais, para a posterior fresagem com profundidade variável para a minimização de material retirado e simultânea eliminação dos defeitos localizados.

Aug 17, 2017

By Willy Ank de Morais, Márcio de Morais Tavares, Érika Elis Kuo, Guilherme Bernardo da Silva, Marcelo Costa Choukri

Furos não planejados são comumente executados em vigas sem as devidas precauções no momento de sua execução. Para se realizar um furo sobre um elemento estrutural, deve-se realizar primeiro um planejamento, para então definir os critérios de efetivação e dimensionamento estrutural conforme a NBR 6118:2014, já que tais furos podem acabar interferindo no comportamento estrutural da viga. Deste modo, o presente trabalho tem como proposito o estudo da influência dos furos nas vigas de concreto armado a fim de analisar se o elemento estrutural sofre uma perda na sua resistência pelo fato do furo não ter sido planejado no momento do dimensionamento da viga. Para a realização deste trabalho foram dimensionadas três vigas de concreto armado e executados os furos com as vigas carregadas e posterior análise das fissuras geradas na região dos furos. Para validação dos resultados obtidos todas as três vigas foram construídas e ensaiadas nas dependências da Universidade UNAERP. Os furos possuíam um diâmetro de 50mm e mesmo ocorrendo perda de área de aço em algumas vigas, estes não introduziram influência relevante na resistência das vigas.

Mar 1, 2019

By Kleidon Rodrigues de Almeida

O presente projeto descreve um trabalho de otimização dos ensaios laboratoriais de liberação do produto para fins elétricos na CSN (Companhia Siderúrgica Nacional), sendo tema de um projeto Lean Six Sigma. O foco do projeto foi otimizar os ensaios de epstein, tração e dureza, reduzindo o Lead Time de liberação dos produtos para fins elétricos e a quantidade de ensaios realizados. Para a realização deste trabalho, fez-se o uso de ferramentas e métodos Lean Six Sigma, permitindo a busca dos resultados de maneira sistêmica, superando as metas estabelecidas, gerando uma maior competitividade à empresa no mercado. Obteve-se com este projeto uma forte redução do Lead Time e da quantidade dos ensaios laboratoriais dentro de um prazo estabelecido, permitindo uma liberação para faturamento no mesmo dia de produção em 80% da produção deste produto.

Aug 7, 2018

By José Artur Albano de Guimarães

A temperatura de carregamento do ferro-gusa no convertedor é de suma importância para o acerto do balanço térmico do convertedor. Dessa maneira, o presente trabalho teve como objetivo a proposição de uma equação de modelamento da perda térmica na panela de ferro-gusa da thyssenkrupp CSA com o intuito de prever, com melhor acurácia, a temperatura de carregamento no convertedor. Os resultados encontrados pelo modelo foram comparados com os valores reais de perda térmica na panela e concluiu-se que a equação desenvolvida se mostrou bastante assertiva e abrangente. Foram consideradas novas variáveis nesta abordagem que, até então, não eram utilizadas pelo modelo de perda térmica nas panelas de ferro-gusa da CSA.

Oct 30, 2017

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 Coelho da Silva

Neste artigo, foi avaliado o comportamento do tubo frente ao aumento de temperatura. A medida dos valores das propriedades mecânicas do tubo foi determinada através do ensaio de achatamento, para um total de 17 amostras submetidas ao ensaio em condições normais. Através do ensaio foi possível calcular propriedades mecânicas como a tenacidade, limite de resistência à ruptura, limite de escoamento, deformação e módulo de elasticidade. O efeito da temperatura sobre as propriedades mecânicas do material foi estudado. A conclusão foi elaborada no sentido de avaliar de que forma a temperatura pode influenciar no comportamento do material e que características foram comprometidas devido a esse aumento de temperatura e posterior resfriamento.

Aug 16, 2017

By Agnes Ágata Fróes Martins

O ensaio de impacto determina a resistência e sensibilidade dos materiais quando submetidos a uma certa carga de impacto, por isto, a importância deste ensaio. Através dele conhecemos as características que um material necessita ao ser projetado de tal maneira que possa suportar a uma força de impacto. Neste trabalho, o objetivo é comparar os resultados de energia absorvida no ensaio de Charpy analógico com o ensaio de Charpy instrumentado e verificar se há uma diferença significativa entre os resultados. Para isto, ensaios são realizados baseados em normas técnicas, neste caso a norma ASTM E23 [4]. Após os ensaios observou-se que os resultados do Charpy analógico e do Charpy instrumentado não obtiveram diferença significativa para todas as amostras ensaiadas. Em critério de avaliação dos resultados utilizamos a norma ASTM E2298 [8].

Aug 16, 2017