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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 Nei Bongiorni Alff de Freitas

O uso de velocidade de onda sônica tem ganhado espaço na estimativa de resistência à compressão uniaxial (UCS) por ser um método mais barato, rápido e não destrutivo em comparação com o método tradicional. No entanto, por ser uma correlação empírica, as equações de correlação geradas variam muito quanto a precisão e necessitam serem aferidas para cada nova localidade geológica estudada. Com o objetivo de alcançar correlações mais precisas, esse artigo utiliza um maior critério de seleção das amostras. Arenitos e conglomerados criteriosamente selecionados resultaram em uma forte correlação com R2=0,99. Dessa forma, se constatou que quanto mais específica for a litologia selecionada, melhor é a correlação obtida.

Oct 30, 2017

By Débora Cardoso de Oliveira Silveira, Jean-Christophe Huber, Hamzeh Hamadeh, Kateryna Pastel, Guillaume Brosse

The dynamic behavior of oxygen gas flow, determined by the lance nozzle and blow pattern, is a key factor for determining jet efficiency in BOF Steelmaking. The present work compares the performances of Laval and parabolic nozzles with the aid of the Computational Fluid Dynamics (CFD). The Method of Characteristics (MOC) was applied to design a minimum length parabolic nozzle. The results show that the parabolic nozzle generates more uniform and stable jet, with 2% longer potential core and supersonic length and less shock waves. For the parabolic nozzle, the pressure nearby the nozzle wall is higher, which can protect this region from reverse flow of converter gases and offer longer life for the lance tip. Likewise, the flow rate variations would affect less this nozzle. In addition, the nozzle wear was investigated, and the parabolic nozzle has proven relatively less sensitivity to the presence of this deformity.

Oct 1, 2019

By Frieda Saicla Barros

Argamassas feitas com cimento são comumente usadas para revestimentos de paredes, pisos e tetos. Para proteção radiológica, estas argamassas são acrescidas de pó de bário, elemento atenuante contra radiações ionizantes. Este trabalho tem como objetivo principal comparar argamassas usuais utilizadas como revestimento de paredes com a argamassa baritada, cuja finalidade é proteção radiológica em ambientes sujeitos a radiação ionizante. Com base no objetivo proposto, estabeleceu-se a metodologia do trabalho constituída das seguintes etapas: caracterização dos materiais constituintes das argamassas por meio dos ensaios de análise química por fluorescência de raios-X, análise granulométrica, determinação das densidades experimental pelo método de pesagem e medição volumétrica manual dos corpos de prova, moldagem dos corpos de prova das argamassas normais e argamassa baritada (material comumente utilizado para proteção radiológica), avaliação das propriedades mecânicas e avaliação da atenuação da radiação X utilizando o programa Xcom. Por meio deste programa, foram simulados os coeficientes de atenuação em massa das composições, gerando curvas de atenuação, no intervalo de energia estimado a cada 0,01 keV. Em função destas curvas de atenuação em massa, verificou-se o desempenho das argamassas comparando-as com outros materiais desenvolvidos e com materiais de referência (chumbo).

Aug 8, 2018

By Ana Maria Gontijo Figueiredo

Muitos dispositivos biomecânicos têm sido produzidos com ligas superelásticas (SE) de NiTi. Na maioria das aplicações, o material é submetido a solicitações mecânicas cíclicas, tornando seu comportamento sob fadiga um parâmetro importante. Neste trabalho são apresentados resultados de ensaios de fadiga por flexão rotativa de um fio SE, ensaiado a seis temperaturas diferentes, sob amplitudes de deformação (?a) variando de 1% a 12%. As curvas mostram que a vida em fadiga do material na fase martensítica estável (ME) é cerca de 100x maior do que na fase austenítica estável (AE). A curva do fio SE se aproxima da curva do fio AE para pequenas ?a e, com o seu aumento, se aproxima da curva do fio ME quando ?a aumenta. As superfícies de fratura obtidas foram observadas ao microscópio eletrônico de varredura e foram calculadas as áreas correspondentes à fratura por fadiga (af). Os resultados mostram que, para o fio nas fases AE e ME, af decresce continuamente com o aumento da ?a. Para o caso do fio SE, af permanece relativamente constante para valores intermediários de amplitude de deformação (2% a 8%). Para uma mesma deformação, af cresce com a redução da temperatura, com o consequente aumento do número de ciclos para falha.

Aug 8, 2018

By Suzana Souza da Silva Scardua

O desenvolvimento dos aços microligados representa um grande avanço tecnológico e oferece grandes vantagens econômicas para diversas áreas da engenharia. Nas últimas décadas houve um aumento expressivo na demanda mundial por tubos utilizados na construção de dutos para transporte de petróleo e gás. Neste caso são utilizados os aços ARBL (Alta Resistência e Baixa Liga) que combinam alta resistência e tenacidade necessárias para operar em altas pressões. Os tubos são produzidos a partir de placas laminadas e posteriormente soldadas atendendo a norma API 5L. Em componentes de geometria complexa, tais como juntas, acoplamentos e conexões, a laminação não é a técnica mais adequada. Para este fim, o processo de forjamento é uma alternativa, pois permite uma ampla faixa de dimensões e formas complexas com controle da microestrutura e propriedades mecânicas após tratamentos térmicos adequados. Para avaliar novas técnicas de processamento, foram fabricadas barras forjadas de um aço microligado com composição química similar à de um API 5L X70 comercial. O aço foi lingotado e forjado em barras quadradas de 35 mm de aresta. Em seguida foram retiradas amostras para tratamentos térmicos de têmpera a 920°C e 1.050°C e revenimento de 150°C a 650°C. Após analisar as microestruturas foi escolhida a similar à de um tubo comercial API 5L X70 para preparação de corpos de prova para ensaios de tração. Resultados preliminares mostram a possibilidade de obter aços com qualidade API através do forjamento.

Aug 7, 2018

By Maria Cristina Adami Gatti

Este trabalho tem por objetivo aplicar o conceito teórico e experimental fornecido pela mecânica da fratura dependente do tempo, para avaliar por meio do parâmetro de fratura C* suscetibilidade do aço ASTM A297 Gr HP-Nb, para resistir à propagação de trincas por fluência. Este aço é utilizado na fabricação de colunas de suporte de tubos radiantes de Unidades de Coqueamento Retardado, que operam por longos períodos de tempo em temperaturas elevadas. Os ensaios de fluência convencional e de propagação de trinca por fluência foram realizados na temperatura de 927°C, de acordo com as recomendações das normas ASTM E139-11 e ASTM E1457-13. Dos resultados das curvas de fluência obtida para diferentes valores de tensões aplicadas foram determinadas as constantes, A e n, da relação de Norton. Com os resultados obtidos da taxa de propagação de trinca por fluência, da/dt, em função do parâmetro C*, foi possível ser modelada a equação da/dt = 1,1x10-3(C*)0,78. A morfologia da fratura observada na região de crescimento de trinca por fluência no estado estacionário apresentou modo de propagação interdentrítica, típica de aços com estrutura austenítica bruta de fusão.

Aug 8, 2018

By Mariana Cristina de Oliveira

O objetivo desse trabalho foi avaliar a influência da deformação plástica na resistência à corrosão do aço API 5L X65, amplamente utilizado na fabricação de dutos destinados à indústria de petróleo e gás natural. Com esse propósito foi realizada análise metalográfica antes e após ensaios eletroquímicos de corrosão. Conclui-se que todas as condições 0%, 0,5%, 1,0%, 1,5%, 2,0% e 2,5% de deformação sofreram corrosão generalizada e as velocidades de corrosão foram similares em solução NACE 177-A.

Oct 30, 2017

By Mateus Luiz Gamba

O titânio e suas ligas são aplicados em grande escala em implantes ósseos por apresentarem excelentes resultados de biocompatibilidade. No entanto, ainda não existe um consenso na literatura com relação à influência das características morfológicas destes implantes na osseointegração, principalmente na definição da melhor rugosidade e energia superficial. Vários trabalhos têm sido realizados com o intuito de comparar diferentes tratamentos superficiais empregados para otimizar a adesão, o crescimento e a proliferação celular. O presente trabalho tem como objetivo apresentar uma base de dados sobre características superfícies versus osseointegração para experimentos de biocompatibilidade realizados in vitro. Foram feitas coletas e análise de dados qualitativos usando métodos analíticos em artigos científicos publicados em periódicos internacionais, sendo considerados na pesquisa artigos que utilizaram superfícies de Ti/TiO2 e células osteoblásticas. Os principais atributos definidos para a base de dados foram rugosidade, tamanho da célula, energia da superfície e/ou ângulo de contato, tipo de tratamento superficial, viabilidade e a resposta observada na cultura celular. Espera-se que esse artigo contribua para que futuros trabalhos possam utilizar métodos e estudos que permitam auxiliar na descoberta de conhecimento através de padrões que acelerem o processo de osseointegração impactando diretamente na recuperação do paciente implantado e na sua qualidade de vida.

Aug 8, 2018

By Anderson de Farias Pereira

Estudos recentes sugerem que a produção de nanocompósitos de MgH2 com nanomateriais de morfologia 1D baseados em TiO2 produzidos via moagem reativa promovem aumento significativo na cinética de absorção-dessorção de hidrogênio deste material, o que favoreceria sua aplicação em tecnologias de armazenamento de hidrogênio em estado sólido. A proposta deste trabalho é avaliar o efeito da energia de moagem na integridade das nanopartículas e seu desdobramento nas cinéticas de sorção do material. Para tal, amostras de MgH2 com 5%p. de nanobastões de TiO2 (NR-550) foram produzidas em moinho de bolas planetário a 100, 200 e 300 rpm, respectivamente. Difração de Raios X (DRX) foi utilizada para caracterizar a estrutura cristalina e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) associada com EDS para analisar o tamanho e morfologia dos catalisadores em meio ao hidreto. Os resultados até o momento indicam que o processo de moagem a 100 rpm não ocasionou variação significativa na distribuição de tamanho e razão de aspecto comparado ao aditivo puro (com valor médio de 35 nm e 2,70 respectivamente). Ensaios de cinética de sorção de hidrogênio ainda estão em andamento.

Oct 30, 2017

By Éverton Rafael Breitenbach

A liga MA2024, reconhecida pelas aplicações em componentes aeronáuticos e automobilísticos, foi obtida por moagem em moinho atritor. Com o objetivo de melhorar as propriedades mecânicas, adições de 2,5%; 5%; 10% e 20% de reforço com tamanho de partícula inicial menor que 45 µm foi realizada em moinho planetário, com relação de carga:bolas de 3:1 e 15 minutos de moagem a 250 RPM. A consolidação dos corpos de prova cilíndricos foi realizada pela técnica de forjamento de precisão, em matriz fechada em forno tubular na temperatura de 490oC. A microestrutura foi avaliada por microscopia óptica e eletrônica, enquanto que a resistência mecânica foi avaliada por ensaio de microdureza. Os resultados de microscopia revelaram a formação de intermetálicos que influenciam de forma positiva e significativa no comportamento mecânico dos compósitos.

Aug 7, 2018

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 Ana Cláudia Carioca

Devido à complexidade dos minérios itabiríticos, sua caracterização é necessária, com ênfase em microestrutura. Muito usado é o microscópio eletrônico de varredura (MEV), com microanalisador químico por dispersão de energia (EDS). Métodos computadorizados/automatizados de análise mineralógica e microestrutural, incluindo a liberação dos minerais, têm sido propostos, usando MEV-EDS. Um desses sistemas analíticos é o MLA (Mineral Liberation Analyser), que usa análise de imagens de elétrons retroespalhados (BSE) e espectros de raios-X (EDS) na identificação dos minerais, em secções polidas de partículas de minérios. Assim, geram-se mapas de composição microestrutural, com informações importantíssimas como liberação, associações minerais e análises modais. Há grande significado estatístico, pois vários milhares de partículas podem ser analisadas. Estudaram-se 4 amostras de minérios de ferro do Quadrilátero Ferrífero, MG, com graus diferentes de complexidade microestrutural. As faixas granulométricas (-0,500+0,300 mm e -0,300+0,212 mm) foram estudadas por difração de raios-X, espectrometria Mössbauer e MLA. Pelos métodos instrumentais, os minerais abundantes foram quartzo e hematita, obviamente; também foram identificados goethita, gibbsita e magnetita, minoritários; em geral, os dados do MLA foram consistentes com esses. O quartzo se encontra liberado em 3 amostras, acima de 90%; a exceção é a amostra APV4 com liberação de 60%, onde o quartzo está associado a hematita (principalmente) e goethita.

Aug 1, 2018

By Kenneth Williams

Economic drives dictate the exploitation of formerly less attractive ore bodies located close to or even beneath the water table. These ores can cause handling problems and expensive downtime of processing equipment due to their increased adhesive characteristics and are colloquially termed as “wet and sticky” ores. In order to gain a better understanding of the causes of poor handleability, experimental test methods for wall and inter-particle adhesion within bulk solids samples were developed and validated. The results confirmed that adhesion of bulk solid to equipment surfaces is mainly governed by capillary pressure. It can therefore be described using the Young-Laplace equation, which implies that adhesion is primarily dependent on the interfacial water between bulk material and the adhesion partner. Accordingly, the governing material parameters of adhesion are its capillarity and permeability, as these two characterize water transport to or from the interface of the adhesion partners. Furthermore a threshold for the classification of a material as wet and sticky based on the measurements of adhesion has been proposed.

Aug 17, 2017

By Rainer Hüsken

Over the last decades long BOF campaign lives have successfully been established due to improved quality of the refractory material and due to intensive use of slag splashing. On the other hand, steelmakers are more and more faced with elevated phosphorous contents in the hot metal. This phenomenon is a global tendency caused by the increasing pressure to utilize cheaper iron ore sources. In India, iron ore sources have traditionally elevated phosphorous contents. The phosphorous removal challenge calls for using bottom stirring at the BOF converters, as these combined technology of top oxygen blowing and inert gas stirring through the bottom, helps significantly to improve bath mixing and thus in shifting the process towards the optimum metallurgical equilibrium conditions. All this is common knowledge and daily business in the steelmaking shops all over world. Unfortunately, focusing on a long BOF refractory campaign by means of slag splashing and maintaining optimum conditions for high efficient bottom stirring are naturally conflictive aims. Applying slag splashing causes unavoidable bottom built-up which in turn covers or even blocks the bottom tuyeres. Most of the steelmaking shops today are either operating slag splashing without bottom stirring or bottom stirring without slag splashing. Some are trying slag splashing with bottom stirring but mostly only for a certain short period of the whole campaign. Baoshan Meishan Steel is an integrated steel plant, located in Nanjing (China). The plant is operating two BOF shops (3x 150t and 2x 250t), producing various steel grades. Because of the iron ore source used, the hot metal phosphorous content is rather high with up to 2,000 ppm. In order to achieve low phosphorous contents in the molten steel below 200 ppm, Meishan uses the TBM (Thyssen Bottom Metallurgy) bottom stirring technology in both of their steel plants, successfully applying slag splashing and efficient bottom stirring for campaigns up to 10,000 heats. This paper describes the operation procedures, strategies, and the maintenance concept established at Meishan Steel which is suitable to meet both conflicting targets at the same time.

Jul 30, 2018

By Rafaela Pereira Batista

Aliar baixo custo à qualidade do aço é um desafio vital na siderurgia. Neste cenário, o conhecimento do efeito das variáveis de processo sobre o produto é uma ferramenta essencial. O vazamento do aço dos conversores LD é tradicionalmente dividido em vazamento acalmado e efervescente. Neste estudo avaliou-se o efeito de algumas das variáveis das práticas de vazamento de aços ABNT 1006 sobre composição química, rendimento de adições e limpeza interna. Esta classe de aço representou cerca de 35% da produção da CSN em 2012. Através da comparação dos resultados industriais e avaliações teóricas, o estudo busca orientar os aciaristas sobre o efeito da escolha da pratica de vazamento e desoxidação na qualidade final e no custo de produção do aço em questão.

Jul 30, 2018

By Luís Carlos da Silva

As fibras lignocelulósicas naturais são cada vez mais utilizadas como reforço em compósitos de matriz polimérica devido a vantagens econômicas e ambientais como serem renováveis e biodegradáveis. Este trabalho tem como objetivo estudar a influência de 10, 20 e 30% em volume de tecido de malva na resistência à tração de compósitos preparados submetidos à 5 toneladas de pressão. O tecido natural foi previamente lavado e seco à temperatura ambiente, depois disposto em uma matriz metálica com formato ósseo, em seguida, uma resina de poliéster (misturada com catalisadores) é vertida sobre o tecido dentro da matriz, o conjunto é transportado a uma prensa e submetido a 5 toneladas de carga. Observou-se que a resistência à tração cresceu significativamente com o aumento da quantidade de tecido natural de malva incorporado na matriz de poliéster. Esta melhora no desempenho pode ser diretamente associado à dificuldade de romper o tecido malva e ao tipo de trincas resultantes da interação do tecido de malva com a matriz.

Oct 30, 2017

By Paulo Rogério Minatto

A corrosão provocada pelo CO2 associada ao tipo de escoamento é uma das mais agressivas ao aço de baixo carbono o API X65. O petróleo extraído do pré-sal de baixa profundidade apresenta maior concentração de CO2 podendo aumentar os pontos de corrosão nos equipamento e nas tubulações. O dióxido de carbono sendo um óxido ácido em contato com a água forma o ácido carbônico que reage com o metal formando camadas protetoras de óxidos ou de carbonatos. Essas camadas que ficam entre o metal e o fluído tendem em alguns casos atuarem como protetoras, mas à medida que aumenta a intensidade do fluxo essas camadas podem ser rompidas formando novos pontos de corrosão. As indústrias petroquímicas estão investindo em novos processos de perfuração e no desenvolvimento de novas ligas metálicas que possam conter a corrosão provocada pelo CO2 nos equipamento e nas tubulações que transportam o petróleo e seus derivados. Este trabalho tem por objetivo caracterizar a taxa de corrosão por CO2 em condições de fluxo do aço API X65, nas condições normais de temperatura e pressão, utilizando uma bancada de ensaio dinâmico (loop). Mantendo a concentração constante de CO2 em solução aquosa de NaCl 1% foi monitorado o pH, a temperatura e a concentração de íons ferrosos na solução. A taxa de corrosão foi determinada pela perda de massa, estabelecida após os ensaios. Como conclusão observou-se que CO2 provocou uma maior perda de massa para as amostra com maior rugosidade.

Aug 16, 2017

By Thais Couto Silva

Foram realizadas simulações numéricas, utilizando Computational Fluid Dynamics, para determinar o comportamento fluidodinâmico em condições isotérmicas de metal e gás no interior de um reator RH. São estudados os efeitos da taxa de injeção de gás sobre a distribuição espacial de gás, taxa de circulação e campo de velocidade no sistema. Analisa-se, a partir dos dados de simulação, os resultados de uma operação industrial de dessulfuração por adição de reagentes na câmara de vácuo.

Aug 16, 2017

By Jheison Lopes dos Santos

O presente estudo teve por objetivo principal produzir um cerâmico composto de alumina, nióbia e fluoreto de lítio de forma a otimizar o uso do forno na etapa de sinterização. Para isso, ponderou-se a respeito da necessidade ou não de utilização de um patamar a 1000°C utilizado em estudos anteriores. Além disso, buscou-se diminuir a temperatura de sinterização, assim como o tempo de permanência em tais temperaturas. O composto cerâmico (Al2O3–4%Nb2O5)–0,5%LiF foi sinterizado a três temperaturas diferentes (1200, 1250 e 1300 ºC), com tempo de patamar de 1h. Foi realizado ensaio de Arquimedes para analisar sua densificação e determinar sua densidade. As fases formadas nessas temperaturas foram identificadas por difração de raios-X. Os resultados mostraram que a maior densificação foi obtida para a maior temperatura, de 1300 ºC. Foi possível observar também que um patamar de apenas 1h na temperatura de sinterização de 1300 ºC apresentou igual densificação a de outros trabalhos, com tempo de patamar de 3h. Este fato sugere que a temperatura tem maior influência na sinterização do que o tempo de permanência. Verificou-se ainda que as mesmas fases foram formadas nas três temperaturas investigadas, sendo tais fases as mesmas detectadas em trabalhos anteriores com patamares maiores. Isso mostra que o prolongado tempo de 3h no patamar de sinterização apenas favorece o crescimento dos grãos, bastando apenas a permanência de 1h para alcançar os resultados desejados e com grãos menores.

Oct 30, 2017