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By Antonio Adel dos Santos, Carmos Antonio Gandra, Fabricio Mazola da Silva Paiva, Vicente Tadeu Lopes Buono

Abstract Usiminas Steel Plant in Ipatinga installed an accelerated cooling device named CLC (Continuous On-Line Control) in 2010, enabling it to supply steels produced by TMCP (Thermo Mechanical Control Process) technology. This technology complements the TMCR (Thermo Mechanical Control Rolling), with the inclusion of the accelerated cooling process after controlled rolling. There are various gains in terms of quality and productivity associated to the application of such technology. However, the flatness control for API steel becomes crucial because large thermal stresses may be generated due to thermal heterogeneity during the fast cooling when the austenite phase decomposes mostly into ferrite and bainite. In literature, there is lack of knowledge regarding a full understanding of the relation among cooling conditions and plate flatness. Therefore, this work has focused on the effect of the cooling strategy for API steels, aiming at optimizing flatness and keeping the mechanical properties within the specified ranges. The starting point was dilatometer simulation, where cooling conditions such as start cooling temperature, SCT, finish rolling temperature, FRT, and cooling rate, CR, were changed in order to evaluate their effect on microstructure. Those laboratory conditions supposed to give the best results were transposed to industrial scale, so as to produce experimental lots of plates with five different cooling strategies. It was shown the possibility to find a cooling profile that guarantees the balance between mechanical properties and flatness requirements. The influence of cooling strategy on flatness was explained by the varied heat transfer regimes occurring from hot steel surface to the ambient

Oct 1, 2019

By Mariana Xavier Milagre

As tensões residuais são geradas, sobre um material em equilíbrio, após a deformação plástica não uniforme causada por cargas mecânicas, térmicas ou mudanças de fase. Falhas estruturais podem ocorrer por uma combinação dos efeitos das tensões de serviço e das tensões residuais o que torna importante a medição e avaliação de como estas afetam as propriedades mecânicas dos materiais. Neste trabalho investigaram-se os valores médios das tensões residuais da fase austenítica de amostras de aço inoxidável duplex UNS S32304 por técnica de difração de raios-x. Acompanhou-se o comportamento do plano 420 com radiação CuKa (?= 1,5419 A ) em difratometro de geometria Bragg-Brentano. As amostras foram tratadas a 600°C com tempos de encharque de 10 minutos, 20 minutos e 8 horas em atmosfera ambiente e resfriamento ao ar e água do mar. Os resultados foram analisados pelo método do sen²? e indicam que as variações microestruturais e térmicas, relacionadas aos diferentes tratamentos, influenciam o valor médio das tensões residuais da fase em estudo.

Aug 8, 2018

By Isabella Leite Ferraz, André Luiz Vasconcellos da Costa e Silva, Andreza Freire Marques, Fernando Paulucio Quinelato

Adições de cálcio são usadas para a modificação de inclusões não-metálicas em aços com demanda de propriedades isotrópicas, boa lingotabilidade e limpeza interna. Entretanto, o cálcio tem elevada pressão de vapor, baixa solubilidade no aço líquido e elevado custo. Embora a maneira mais efetiva, atualmente, de adicionar cálcio seja através da injeção de arames de ligas CaSi ou CaFe, o momento da adição, na rota de elaboração na metalurgia secundária tem importância no rendimento e eficiência do cálcio. Neste trabalho, são discutidas e comparadas três rotas de processamento de aços desoxidados ao alumínio na metalurgia secundária (forno panela (FP) e/ou vácuo (RH): FP-injeção de Ca-Lingotamento, FP-injeção de Ca-RH-Lingotamento, FP-RH-injeção de Ca-Lingotamento). Cada rota apresenta vantagens e limitações de processo. Foram avaliadas corridas processadas pelas três rotas visando identificar o efeito da rota sobre o rendimento do cálcio e sobre a limpeza interna do produto. As comparações foram realizadas através de cálculos por termodinâmica computacional, empregando a análise química e a temperatura de lingotamento. As vantagens e desvantagens observadas para cada rota são discutidas e comentadas.

Oct 1, 2019

By David Fernando de Carvalho

Este estudo de caso foi solicitado por uma grande mineradora brasileira à Chemtech Engenharia, com o objetivo de avaliar um projeto de um Transportador de Correia de Longa Distância na fase conceitual, onde se buscava a otimização do consumo energético, mínimo investimento financeiro inicial e redução dos custos operacionais. O resultado deste estudo de caso foi usado como diretriz no projeto básico do equipamento, além de ser usado como referência para outros projetos similares.

Sep 25, 2017

By Aitor Elorriaga Fernandez de Arroyabe

The purpose of Sinter plants is to heat iron ore fines along with fluxes and coke fines or coal, to produce a semi-molten mass that solidifies into porous pieces of sinter with the needed size and strength. Fluxes used in the sintering process need to have an appropriate size distribution and TI to avoid generation of fines, which could reduce the productivity of the Sinter. Besides, a homogeneous chemical composition and high absorption characteristics are necessary to control the basicity and to combine the flux with P, S, Si, etc, respectively. PASEK Dunite is an ultramaphic rock exploited in the north of Spain with a basic chemical classification, being olivine and serpentine its principal minerals. It is a very homogeneous and hard stone and its main characteristics are: high hot and cold resistance to mechanical stresses, softening and melting points of a flux not of a refractory material. In addition, due to its mechanical and chemical properties, less fines are generated in the sintering process and during the handling and transportation to the blast furnace, improving the productivity of these processes. In this way, the use of PASEK Dunite allows increasing the homogeneity structure of sinter, reducing the percentage of return fines and improving the Sinter productivity.

Oct 30, 2017

By Sérgio Wilibaldo Garcia Scherer

O Balanço Energético Nacional do MME informa que em 31/12/2012, o carvão mineral representa 73% dos recursos e reservas nacionais de energia fóssil. A partir de 1960 foram realizados estudos e experiências que resultaram na implantação da Aços Finos Piratini (AFP), uma mini usina integrada para aços especiais pela rota tecnológica “Redução Direta a redutor sólido / Aciaria Elétrica”, na cidade de Charqueadas/RS. A unidade Sl/RN (forno rotativo) operou de 1973 a 1990, com carvão local com até 35% de cinza. O processo atraiu a atenção mundial: em 1974 foi feito um teste industrial bem sucedido com linhito briquetado alemão; em 1975 o ILAFA realizou em Porto Alegre seu Seminário Internacional sobre Redução Direta; equipes da África do Sul e da Índia foram treinadas na AFP. A Índia é atualmente a líder mundial na produção de ferro esponja a carvão. O trabalho apresenta um modelo de usina integrada, autosuficiente em redutor e energia elétrica, à base de carvão não coqueificável, produzindo tarugos. Além disso, apresenta outras possibilidades de emprego do carvão mineral nacional em siderurgia, tais como a injeção de finos nos altos fornos e seu emprego no processo COREX. As perspectivas futuras estão delineadas em documento do Centro de Gestão e Estudos Estratégicos (CGEE) do MDIC, que coloca metas para 2022 e 2035.

Aug 1, 2018

By Lilian Silva Costa, Laila Bonzi Ramos, Marcela Lessa de Freitas, Igor Quaresma Vianna

The eighth pelletizing plant, located at the Tubarão complex Industrial Unit of Vale S/A in Vitória-Espirito Santo-ES, processes a pellet feed primarily composed of compact and friable itabirite from Itabira and Brucutu concentration plants, located in the iron quadrangle in Minas Gerais-MG. The use of hydrated ores in the composition of the fine piles, such as Brucutu's common fines amphibolite itabirite (FABR), and Fábrica Nova pellet feed (PEFN), contributed to increase the energy efficiency of comminution, increasing the production of tumbling ball mills, minimizing the impacts during a mill preventive maintenance.

Oct 1, 2019

By Edmar de Souza Silva, Antonio Augusto Gorni, Emanuelle Garcia Reis, Daniel Bojikian Matsubara

Controlled rolling followed by accelerated cooling, known worldwide as TMCP, aims to increase mechanical properties without toughness deterioration. The process principle is to promote the plate cooling with water jets along the range of the austenite transformation temperatures. The accelerated cooling process is only fully effective when controlled in an integrated manner, as it alone cannot ensure significant improvements in the final properties of steels. Plate surface quality depends on some parameters that must be controlled before the start of the plate accelerated cooling. Good flatness is essential to avoid irregular water accumulations during cooling. After the reheating process, the slab should have uniform temperature, uniform austenitic grain size and easily removable scale. The slab thermal and microstructural heterogeneities are inherited by the rolled plate and tend to increase further during the accelerated cooling. This results in flatness problems, high level of internal stresses and mechanical property variations. The descaling strategy is an extremely important factor and must be determined with great caution. It is important that scale thickness and distribution is uniform to ensure homogeneous cooling over the entire plate surface. Otherwise, there will be an uneven temperature distribution, which can cause serious problems of flatness, surface quality and mechanical properties.

Oct 1, 2019

By Alex Maia do Nascimento

A capacidade de um determinado aço suportar as deformações ocorridas durante laminação sem fraturas ou trincas severas é denominada de ductilidade a quente, que é função de diversos parâmetros de processo dentre os quais: qualidade do tarugo, tipo de corte, ciclo térmico, temperatura de processo, layout do laminador, calibração, taxa de deformação e composição química. Diversos trabalhos abordam a ductilidade a quente enfatizando a influência isolada de uma variável como critério de qualidade como as conhecidas relações Mn/S e Ni/Cu através da determinação de valores mínimos. A globalização tem sido responsável pela crescente competitividade entre as siderúrgicas que, para se manterem competitivas no mercado, têm que buscar inovações, quebras de paradigmas, estratégias ousadas e assumir riscos. No presente trabalho realizou-se uma avaliação de risco com base no princípio ALARP (As Low As Reasonable Practical) através da análise conjunta das principais variáveis de processo responsáveis pela perda de ductilidade a quente de um aço utilizado para produção de barras de aço CA-50, objetivando-se uma solução otimizada de menor custo garantindo a competitividade e sustentabilidade da cadeia produtiva.

Aug 17, 2017

By Robin Schott

The blast furnace process is the most important process to produce pig iron. The necessary process energy is mainly covered by coke. But the production of coke is connected with CO2-emissions and high costs. A significant measure to reduce the coke rate and with it the CO2-emissions plus costs is pulverized coal injection (PCI) through the tuyeres into the blast furnace. A further increase to substitute coke by coal can be achieved by using the Oxycoal+ technology. This article compares and shows the cost effectiveness and the decrease of CO2-emissions with the help of simplified energy balances for the only coke operation of the blast furnace, the operation using pulverized coal injection and the operation using the Oxycoal+ technology.

Aug 17, 2017

By Viviam Serra Marques Pereira

Aços ARBL são utilizados na fabricação de tubos para transporte de gás natural e petróleo e, devido ao ambiente agressivo, rico em H2S, em que são aplicados, devem resistir à fragilização por hidrogênio. No presente trabalho, verificou-se qual a influência do alongamento longitudinal dos grãos de um aço API X65, com baixo Mn, sobre a permeabilidade de hidrogênio. O material foi caracterizado com a utilização dos microscópios óptico e eletrônico de varredura e os ensaios de permeabilidade foram conduzidos com base na norma ASTM G 148-97. A microestrutura do aço era composta por ferrita e perlita, com baixo teor de inclusões arredondadas de Al e Ca e sem bandeamento. Com os resultados obtidos a partir dos ensaios de permeabilidade, calcularam-se os coeficientes de difusão efetiva do hidrogênio nas seções longitudinal e transversal do aço, e o valor do primeiro se mostrou levemente superior ao do segundo. Isto indica que pode haver influência do alongamento longitudinal dos grãos sobre a permeabilidade de hidrogênio.

Aug 16, 2017

By Debora Machado de Souza

O crescente aumento da produção do setor moveleiro tem fortemente contribuído para a economia do país. No entanto, o setor gera grande quantidade de resíduos sólidos. Este trabalho visa avaliar o resíduo em pó de MDF, com o intuito de identificar a melhor forma de valorização do mesmo. Para isso, realizou-se um diagnóstico ambiental de uma fábrica de móveis de pequeno porte, e procedeu-se a caracterização do resíduo de MDF na forma de pó. O diagnóstico ambiental identificou que o resíduo na forma de pó está presente em todas as etapas do processo. As etapas de maiores impactos ambientais são a de corte e acabamento/polimento, já que nestas ocorre a maior geração de resíduo sólido, bem como consumo de energia e geração de material particulado. A caracterização da amostra identificou o material com algumas limitações para aplicações em processos industriais, mas que podem ser atenuadas com algum tipo de beneficiamento, podendo o mesmo ser utilizado como carga de reforço em matriz polimérica.

Aug 17, 2017

By Artur Camposo Pereira

As fibras naturais foram estudadas como um material de reforço alternativo para substituir o uso de fibras sintéticas. Com o objetivo de melhorar as propriedades dos compostos de fibras naturais, é investigado o uso de tecidos de fibras naturais, uma vez que proporcionam reforço multidirecional e permite a introdução de uma fração de volume de fibra maior. Neste trabalho, investigou-se o comportamento de tração de compósitos de matriz epóxi reforçados com diferentes frações de volume de tecido feito de rami, uma fibra lignocelulósica altamente resistente. Os espécimes foram feitos pressionando o tecido com resina epóxi para garantir a impregnação total, e depois cortando o tecido no formato do molde. Finalmente, as camadas de tecido foram colocadas no molde com a resina líquida e o catalisador. O material foi curado durante 24 horas e testado. Os resultados revelaram um aumento na resistência à tração e quase nenhum efeito no módulo de elasticidade com o aumento da fração do volume do tecido.

Oct 30, 2017

By Claudio L. Schneider

Um flogopitito originário de um garimpo de exploração de esmeralda, na Bahia, está sendo estudado para utilização como fonte de potássio em técnicas de rochagem. Para este fim, é necessário cominuir a rocha até um tamanho apropriado. Estudos de cinética de dessorção e casa de vegetação estão sendo realizados com a finalidade de determinar o tamanho ideal de partícula para aplicações práticas. O custo associado à cominuição da rocha é um fator determinante na viabilidade econômica do uso da rocha como insumo na agricultura. Sendo assim, um programa de caracterização completo foi realizado para determinar rotas de britagem e moagem econômicas para esta rocha. Os resultados são apresentados de forma aplicada, com exemplos de circuitos e demanda energética.

Aug 8, 2018

By Daniel Paulo Santos, João José dos Santos Carvalho, Leonardo Passos Perdigão, Alexandre Santos Tardin, Filipe Sathler, Leonardo Barbosa de Oliveira Mello, Odilon José da Silva, Marcelo Tardin Alves

A estabilidade operacional do alto-forno depende da qualidade de suas matérias-primas, sendo a resistência mecânica do coque após a reação – Coke Strength after Reaction (CSR) um dos principais parâmetros de controle da qualidade do coque para verificar a degradação granulométrica do coque após sua reação com CO2. O desafio das empresas siderúrgicas está em produzir um coque de baixo custo e elevada qualidade com resultados precisos e consistentes para atendimento às especificações requeridas pelo alto-forno. Neste trabalho em particular, utilizando a metodologia Seis Sigma, foi desenvolvido e validado uma equação matemática (modelo de regressão linear múltipla) para previsão do CSR produzido pela coqueria da ArcelorMittal Tubarão, a partir de dados estatísticos correlacionados à parâmetros da mistura de carvão (teor de cinzas totais, enxofre médio e a composição química das cinzas expresso pelo índice de basicidade).

Oct 1, 2019

By Fernando Velazquez Guzman

Titanium is an alloying element used to refine grain size in steel and improve its physical and mechanical properties. In some stainless steels it is used to increase the resistance to corrosion by the precipitation of titanium carbides or carbonitrides. Its alloying performance is highly variable and depends largely on the stage of the secondary metallurgy process when it is added. Furthermore, the addition method (wire injection or direct addition) has a remarkable influence in secondary refining. This paper describes the tests performed in vacuum degasser (VD), with a highly compacted and encapsulated Ferrotitanium wire (FeTi HC). The yield of titanium in steel increased from 52% to 89%. Moreover, the consumption of the highly compacted Ferrotitanium was optimized.

Oct 30, 2017

By Bruno Deves Flores, Guilherme Liziero Ruggio da Silva, Eduardo Osório, Anderson Azevedo Agra, Antônio Cezar Faria Vilella, Anderson Nicolodi

A microestrutura porosa do coque pode ser definida como a relação espacial entre a matriz carbonosa e seus poros. A formação da microestrutura ocorre durante o processo de carbonização dos carvões coqueificáveis. Portanto, o conhecimento das propriedades que governam a formação da microestrutura torna-se atrativa como uma ferramenta na escolha estratégica de carvões na composição de misturas para produção de coque. Neste trabalho coques laboratoriais foram produzidos por carvões com diferentes propriedades, visando a formação de coques com microestrutura com propriedades microestruturais distintas. A caracterização microestrutural foi realizada a partir de uma ferramenta de microscopia ótica associada a análise de imagens. A partir dos parâmetros obtidos na análise, foi estudado a influência das propriedades dos carvões nos parâmetros analisados. Além disso a convergência com outros modelos (MOF e CBI) foi estudada. Os resultados obtidos mostraram que carvões com estágio plástico desenvolvido e elevado teor de matéria volátil geram coques de alta porosidade e com poros de tamanho excessivo. Carvões ricos em componentes inertes apresentam microestrutura de baixa porosidade, composta de poros pequenos, no entanto, com poros de baixa circularidade. Os carvões com as melhores propriedades (critérios dos modelos MOF e CBI) resultaram nos coques com as microestruturas mais regulares, de baixa porosidade, com pequenos poros e com formatos adequado.

Oct 1, 2019

By Yukio Shigaki

Tendo como objetivo a melhoria contínua dos processos de laminação de produtos planos, foi elaborado um projeto de aplicação de modelos matemático-numéricos para a simulação dos laminadores de tiras a frio da Companhia Siderúrgica Nacional (CSN). A premissa principal é a de que esses modelos permitirão relacionar as diversas variáveis operacionais com o perfil emergente da tira e, baseado na variação da coroa entre a entrada e a saída, estimar a qualidade da sua planicidade. O presente trabalho apresenta os principais modelos aplicados, informações sobre os ensaios realizados para tomada dos dados industriais e alguns dos primeiros resultados com foco no perfil e planicidade. Resultados preliminares indicaram a modificação da coroa dos cilindros de trabalho do Laminador de Encruamento, levando à redução da quantidade de tiras com ondulado lateral. Também foram obtidos resultados satisfatórios na simulação das cadeiras do Laminador de Tiras a Frio no. 1, que é composto de cadeiras 6-high e 4-high.

Oct 30, 2017

By Iara Patricia Vieira de Oliveira

O coque desempenha três principais funções no Alto-Forno sendo elas: física, térmica e química, em se tratando do papel físico, a função estrutural é de primordial importância, pois não pode ser assumida por outro combustível, com isto as indústrias avaliam a resistência mecânica a frio para garantir uma marcha estável no reator, porém os ensaios padronizados não são suficientes para avaliar a resistência do coque. Neste contexto este trabalho desenvolveu uma metodologia para avaliar de forma individual a resistência mecânica a compressão do coque nas granulometrias típicas do coque metalúrgico e como os principais defeitos, poros e trincas governam a resistência do material. Foram realizados testes de compressão, análise de microestrutura, microtextura, inspeção visual de trincas, MEV. Os resultados das análises realizadas no coque mostraram que a tensão média de ruptura aumenta com o aumento da granulometria.

Oct 30, 2017

By Alessandra Vieira Guimarães

A liga de Níquel 718 é bastante requisitada para aplicações na indústria aeroespacial devido as suas excelentes propriedades. Endurecida por precipitação, a liga apresenta alta resistência mecânica sob condições extremas e ambientes severos, representando um avanço tecnológico significativo na produção de motores aeroespaciais. Os reparos realizados nos motores são feitos por diferentes processos, porém muitas vezes são realizados até que as especificações estruturais deixem de ser atendidas. Após os reparos, a liga é solubilizada em temperatura inferior a temperatura solvus da fase d, o que pode levar a precipitação crescente desta fase, podendo impactar nas propriedades da liga. O intuito do presente trabalho é avaliar o efeito de múltiplos ciclos de tratamentos térmicos de solubilização e envelhecimento na microestrutura e propriedades mecânicas da liga. Foi possível observar que os múltiplos ciclos induzem uma crescente formação de fase d, reduzindo a resistência mecânica da liga.

Oct 30, 2017