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By Robson Aguiar de Macedo

O estudo de ligas livres de Pb envolvendo o emprego de junções metálicas sob altas temperaturas tem recebido atenção especial, sendo desenvolvidas novas ligas com qualidade e desempenho adequados. Ligas Bi-Ag consistem em alternativas promissoras para a substituição das ligas de solda contendo Pb para tais aplicações, por isso devem ser melhor caracterizadas sob o aspecto de estruturas brutas de fusão. Assim, o presente trabalho objetiva investigar a liga hipoeutética Bi-1,5%Ag (%em peso) solidificada unidirecionalmente sob regime transitório de fluxo de calor. Será analisada a influência dos parâmetros térmicos de solidificação como velocidade de solidificação (VL), taxa de resfriamento (?) gradiente de temperatura (G) na microestrutura e na evolução de dureza da liga citada. Para determinação do perfil de dureza, foram realizados ensaios de dureza Vickers. Para obtenção e caracterização das microestruturas presentes no fundido Bi-1,5%Ag, fez-se o uso da microscopia ótica e da fluorescência de raios-x. Uma estrutura de dendritas facetadas de Bi circundadas pelo eutético Bi-Ag prevaleceu ao longo do lingote Bi-1,5%Ag. Verificou-se um aumento gradativo dos espaçamentos dendríticos primário (?1) e secundário (?2) à medida que a distância da base refrigerada foi aumentada. Em geral, os valores de dureza diminuíram para maiores valores de ?1 e ?2.

Aug 7, 2018

By Kristine Bruce Wanderley

A lixiviação com ácido sulfúrico de minérios lateríticos resulta na geração de enormes volumes de rejeito que são encaminhados para barragens de rejeitos. Todavia, é possível recuperar os metais perdidos e contidos nas barragens. Dentre os metais presentes no rejeito está o magnésio, que pode ser removido por cristalização a alta temperatura. Fatores como temperatura, pH, agitação e tempo de residência podem afetar o produto final e remoção do magnésio da solução. Portanto, o presente estudo propõe avaliar a influência do pH na remoção de Mg2+ de uma solução sintética e analisar a morfologia dos cristais formados. A técnica empregada foi a cristalização a alta temperatura e pressão, realizada em um reator sob pressão. O pH foi variado na faixa de 1-5 utilizando-se H2SO4 1M. A temperatura, tempo de residência e agitação foram mantidos constantes a 230°C, 5 horas e 1000 rpm, respectivamente. A solução residual foi analisada por cromatografia de íons e a morfologia dos cristais por MEV-EDS. A maior remoção do Mg+2 da solução foi em pH 5,57 e a morfologia do produto é favorecido nesse pH. Abaixo desse pH os cristais formados apresentaram morfologia esférica.

Oct 30, 2017

By Leandro de Arruda Santos, Lorena Isabela de Oliveira Ribeiro, Jéssica Dornelas Silva, Pedro Damas Resende, João Victor Lucas Amim, Suzanny Cristina Soares Martins, Vicente Tadeu Lopes Buono

Ligas com memória de forma de NiTi são frequentemente submetidas a esforços cíclicos durante suas aplicações, o que pode acarretar em fratura por fadiga. Entretanto, o comportamento em fadiga destas ligas ainda não é completamente compreendido. Neste trabalho foi realizada uma avaliação das propriedades mecânicas de fios superelásticos, antes e após tratamento térmico, por meio de ensaios de ciclagem mecânica uniaxial após submissão a diferentes frações da vida em fadiga por flexão. O tratamento térmico foi realizado a 400°C por 30 min, seguido de resfriamento em água. As fases foram identificadas por meio de difração de raios-x e as temperaturas de transformação foram determinadas por análise calorimétrica diferencial. Os resultados obtidos mostraram que fios austeníticos apresentaram comportamento superelástico durante toda sua vida em fadiga. Entretanto, o acúmulo de danos pôde ser notado como um aumento na tensão máxima atingida durante a ciclagem mecânica após ensaios até diferentes frações da vida em fadiga. Os fios tratados, por outro lado, passaram por deformações elásticas da martensita, caracterizando comportamento similar ao de fadiga de alto ciclo de materiais convencionais. Nestes fios, as tensões máximas atingidas se estabilizaram, indicando que o acúmulo de danos é desprezível se comparada aos fios superelásticos.

Oct 31, 2019

By Francis Welington Moraes da Cruz

O sistema de despoeiramento primário da Aciaria da thyssenkrupp CSA é um equipamento complexo utilizado durante o sopro no conversor para captação, limpeza e resfriamento dos gases. Estes gases são indiretamente resfriados em uma caldeira de recuperação de calor quase vertical de grande altura. Em seguida passa por resfriamento direto (resfriador evaporativo) com injeção de água e vapor, onde há uma decantação das partículas maiores. Em seguida os gases penetram no precipitador eletrostático, onde é retirada quase a totalidade do pó restante. Um ventilador de grande potência faz a exaustão destes gases, através da caldeira, resfriador evaporativo e precipitador eletrostático, para em seguida comprimi-los para a chaminé ou para o último resfriamento dos gases antes do envio para o gasômetro. A chaminé possui um queimador piloto que queima o monóxido de carbono (CO) transformando-o em dióxido de carbono (CO2). Do gasômetro, os gases podem ser fornecidos para outras unidades da usina onde é consumido como combustível. O objetivo deste trabalho foi aumentar a energia do gás BOF (Basic Oxygen Furnace), através de um conjunto de ações, visando à redução de emissão de gás CO2, redução de consumos de gás natural e aumento da geração de energia.

Jan 16, 2018

By Juliano Braz Possatti, José Fagundes Júnior

This project involved a teamwork including process control, maintenance and operation specialists, R&D and CTO experts to identify and actuate on each opportunity to increase charging temperature, furnace efficiency, decrease discharging temperature when possible, decrease FM and RM cycle time (mainly speed increase and interpass time decrease), tracking zones optimization, safe use of equipment power limits, safety interlocks revision and tune models for Mill Pacing Control and Slab Design.As result of these efforts, ArcelorMittal Tubarão HSM today occupies a prominent position among the best HSM of similar layout and produced mix of the group and worldwide. This paper will show the path which was followed by the AMT HSM team to achieve more than a 20% productivity increase resulting in a hot coils production per year more than 700 million tons higher.

Oct 1, 2019

By Rob van Opbergen, Edo Engel

The highly dynamic economic climate of recent years has tightened the operating envelope for steel producers world-wide. Steel producers continue to experience immense pressure to respond quickly to changing circumstances and the focus has shifted towards efficiency improvement and maximizing flexibility in operations. The ability to safely stop, restart and ramp-up production facilities has become essential. Establishing this level of flexibility, without sacrificing efficiency, requires sound process control, fit-for-purpose process management practices and solid know-how and experience regarding special situations in blast furnace ironmaking operations. The same business environment that demands this increased flexibility has made it increasingly difficult for steel producers to sustain sufficient knowledge about these situations. While many experienced, senior operational staff have retired, a new generation of ironmaking specialists has acquired its hands-on experience over more recent decades, during which these process situations have been much less frequent than before. Over the past 10-15 years, the requirement in the industry for external operational support during e.g. blast furnace blow–downs, salamander tapping and restarts after planned and especially unplanned stops, has become increasingly frequent. This article presents a number of these cases from a process management perspective as well as with regard to project organization and optimized cooperation between internal and external teams of experts.

Oct 1, 2019

By Pedro Jorge Walburga Keglevich de Buzin

The steel production in mini mills generates several process residues, among them there is the electric arc furnace dust (EAFD). This residue has as main elements Fe, O, and Zn, being classified as hazardous by the presence of Pb and Cd. Thermodynamic studies related to the formation of mineral species containing Fe, O and Zn elements were carried on due to the influence of these compounds in hydrometallurgical EAFD recycling processes. In recent years, a rise in the chlorine content of this residue was observed, mainly motivated by the increased use of scrap with polymeric impurities containing this element. In this work, based on computational thermodynamics tool FactSage, a general overview of gaseous and minerals species (found in EAFD) formed by Fe, Zn, O, Cl, H and C is shown – representing the organic origin of chlorine. For this study, the PVC polymer was used as the chlorine carrier substance which contaminates the EAF load.

Jul 30, 2018

By Anderson Pereira

SORM 3plus (SORM = Superfast Optical Roughness Measurement) is a system enabling online measurement of roughness parameters during continuous strip processing. Increased requirements for new materials and more complex components call for ever increasing process safety. The roughness parameters are important quality features of uncoated and surface refined strips. The traditional method of measurement involves using a mechanical stylus based instrument. For this purpose the operator must stop the production line or samples are taken from the end of the coil and measurements are made offline in the lab. SORM 3plus, however, is a non-contact, online surface roughness measurement system that can be used for metallic and many non-metallic surfaces at strip speeds of up to 2400 m/min. The surface roughness data are stored in the system computer, displayed to the operator and if needed are fed into a higher-level network. The operator is alerted, if the limited values preset by him are exceeded or if any changes within the line will put at risk the production process. SORM 3plus calculates the roughness parameters as defined in the standards, such as the arithmetic average roughness (Ra) and the peak count (RPc).

Oct 8, 2019

By Anna Paula Littig Berger, Caio Vaccari Silva, Victor Bridi Telles, Felipe Fardin Grillo, José Roberto de Oliveira

No presente trabalho foi proposto uma análise da eficiência de desfosforação de uma mistura padrão M1 e outras três misturas, onde foi realizado um aumento progressivo da %FeO em sua composição química (5%,10% e 15%). Além disso, esta mistura padrão M1 foi testada utilizando-se CaO em duas granulometrias diferentes, uma mais fina (M1A) e uma mais grosseira (M1). Os testes experimentais foram realizados a uma temperatura de 1400°C, com agitação de 450 RPM, em um forno de resistência. Para a análise das propriedades da escória, foram realizadas simulações através do software de termodinâmica computacional FactSage 7.2 e análises de imagens obtidas da superfície do cadinho ao final dos experimentos no software Quantikov. A mistura M1 apresentou melhor desempenho do que as misturas onde foi adicionada uma maior quantidade de FeO, visto que foi observado que à medida que a %FeO nas misturas é aumentada, a eficiência de desfosforação diminui. Além disso, a utilização de uma granulometria grosseira mostrou-se mais eficiente do que a granulometria fina, devido a maior aglomeração causada por essa. Esses resultados corroboraram as equações utilizadas para calcular o Fator de Desfosforação (FDeP), calculado para correlacionar as propriedades termodinâmicas das misturas desfosforantes e a eficiência de desfosforação.

Oct 1, 2019

By Ivênio de Oliveira Teixeira

Grelhas constituem o fundo móvel dos setores da esteira sem fim das máquinas de sinterização. Diferentes tipos de materiais têm sido utilizados para a fabricação dessas peças, desde aços resistentes ao calor e inoxidáveis até ferros fundidos de alta resistência, tendo como parâmetro de controle a perda de massa ou redução da espessura das grelhas. A necessidade do aumento do ritmo operacional das sinterizações ao longo dos anos tem levado ao aumento da substituição de grelhas, contrapondo ao aumento da produtividade das sinterizações. Desta forma, a adequação da resistência ao desgaste abrasivo e a minimização de transformações microestruturais em função as condições de utilização dos materiais desses componentes mecânicos têm sido alvo do desenvolvimento de materiais para essa aplicação. Nesse trabalho é discutido o desenvolvimento de materiais aplicados em grelhas de sinterização, visando o aumento da sua vida útil, a partir do melhor entendimento dos mecanismos de degradação e da realização de ensaios laboratoriais de desgaste abrasivo, corrosão a quente e fadiga térmica. Dentre cinco alternativas avaliadas, a concepção de material com matriz ferrítica e adição de elementos químicos formadores de carbonetos mais estáveis a elevadas temperaturas e formação de camada mais aderente de óxidos apresentou melhores resultados, gerando uma perspectiva de aumento da vida útil da ordem de pelo menos três vezes em relação à condição atual.

Aug 16, 2017

By Altair Vieira de Souza

O tântalo é um dos metais mais versáteis na engenharia, podendo ser utilizado desde tecnologias espaciais até a biomedicina. Isso incentiva o estudo de novas tecnologias de obtenção do metal a partir do óxido de tântalo (Ta2O5). Neste trabalho é apresentada uma nova rota de obtenção de tântalo metálico a partir da reação magnesiotérmica do óxido de tântalo, usando como ignição o plasma de hidrogênio. Propõe-se um método alternativo ao processo Hunter, que apesar de ser o mais utilizado, é lento, pouco eficaz na produção de grandes quantidades e gera rejeitos degradantes ao meio ambiente. Foram misturados pós de magnésio (Mg) e Ta2O5 em recipiente projetado para permitir o efeito de catodo oco, e então aquecidos a plasma até a temperatura de ignição. Os experimentos foram realizados variando a pressão de trabalho buscando a redução completa do Ta2O5. Os produtos resultantes desses processos foram analisados por equipamentos de difração de raios X. Os resultados mostram que é possível a obtenção de tântalo metálico (Ta) a partir da redução metalotérmica do óxido de tântalo (Ta2O5) usando como agente redutor o magnésio e o plasma de hidrogênio como agente de ignição. A redução completa do Ta2O5 é obtida com o uso de pressões de 4,5 e 5,0 Torr.

Oct 30, 2017

By Leandro Nakamura Alves Vieira

O acirramento da competição no mercado de aço tem exigido esforços de inovação e redução de custos. Por sua vez, as técnicas agrupadas como ICME - Integrated Computational Materials Engineering vêm acelerando o desenvolvimento e a otimização de materiais e processos de fabricação. O emprego destas técnicas tem sido uma ferramenta extra para assegurar a competitividade na indústria. Neste trabalho o uso da termodinâmica computacional no desenvolvimento e processamento de aços elétricos é revisado através da discussão de exemplos. Cálculos de equilíbrios mais relevantes para o processo de fabricação destes aços (tanto de grão não orientado-GNO como orientado-GO) permitem obter informações sobre as transformações de fases, solubilização de precipitados (sulfetos e nitretos) essenciais para a obtenção de texturas cristalográficas ideais. Os cálculos são discutidos e comparados com resultados reais. Discutem-se ainda, cálculos no sistema aço-gás, e os efeitos da composição da atmosfera na formação de óxidos na superfície do aço. Tais cálculos são importantes para descrever previamente as transformações que ocorrem durante as várias etapas de fabricação, assim como os efeitos dos parâmetros de processo sob os aços elétricos. A aplicação da técnica permite otimizar o processamento e o desenvolvimento dos aços elétricos em diversos aspectos. As vantagens e limitações do método, assim como o potencial de outras técnicas de ICME, na área, são discutidas.

Aug 7, 2018

By Fernanda Borba Simões

Na produção de biocombustíveis a partir de óleos vegetais produzidos via craqueamento térmico-catalítico, é realizada a desacidificação do produto final para sua viabilidade, podendo ser efetuada pela adsorção. Os adsorventes são diversificados e vão desde zeólitas até o uso de resíduos industriais. Este trabalho buscou testar a lama vermelha previamente ativada quimicamente e termicamente como adsorvente de ácidos graxos livres presentes no gasóleo leve produzido a partir do craqueamento do óleo de palma com índice de acidez inicial de 55,1257 mg de KOH/g. A lama vermelha foi utilizada em cinco condições: seca sem tratamento, ativada quimicamente (pré-tratada a 400°C/2h) por solução de HCl a 37%, de H2O2 a 4%, de HCl a 1,5 M e de KOH a 1,5 M. Na cinética de adsorção, a lama vermelha ativada por solução de HCl a 1,5 M mostrou-se mais eficiente que os demais adsorventes, pois reduziu o índice de acidez do biocombustível de 10,7574 mg de KOH/g para 9,1752 mg de KOH/g no tempo de 50 minutos. Quanto à eficiência dos adsorventes restantes, no que tange a desacidificação, apenas a lama vermelha seca e a ativada quimicamente por KOH a 1,5 M apresentaram remoção dos ácidos graxos livres perceptíveis.

Aug 16, 2017

By Paulo Sérgio Moreirar

A caracterização do tamanho de grão austenítico prévio dos aços é importante, pois a partir desta investigação é possível estimar parâmetros metalúrgicos que repercutirão na qualidade final do produto. Desenvolver métodos para a revelação do contorno de grão prévio se faz necessário, porém, muitas pesquisas apontam para a complexidade destes métodos. Este trabalho se propõe a avaliar diferentes técnicas de contraste para revelar o contorno de grão austenítico prévio dos aços ABNT 1045 e ABNT 4340. Foram utilizadas três técnicas para revelar o contorno de grão austenítico prévio, sendo: ataque químico, ataque térmico e têmpera superficial. Destacam-se o ataque térmico e a têmpera superficial como métodos inovadores. O ataque químico foi realizado em três condições, variando-se a composição de ácido clorídrico adicionado ao reativo a base de ácido pícrico. O ataque térmico foi realizado em duas condições, em atmosfera inerte e em atmosfera oxidante/inerte. A técnica de têmpera superficial consistiu em austenitizar e promover um tratamento térmico de têmpera com restrições na taxa de resfriamento, promovendo um efeito de transformação bainitica nos contornos de grãos austeníticos prévios. Pôde-se concluir que a técnica mais eficiente para os aços estudados foi o ataque químico a base de ácido pícrico. As técnicas de ataque térmico e têmpera superficial se mostraram eficientes para o aço ABNT 1045, apresentando potencial de melhoria metodológica para outros tipos de aços.

Aug 16, 2017

By Marília Silva Cavalcante, Filipe Brito Marinho de Barros, Suelen Silva Rocha, Jorge Luiz Valença Mariz

A seleção adequada da taxa de produção de um empreendimento mineiro tem influência direta na possibilidade de sucesso do projeto, assim como a definição do porte e quantidade de equipamentos empregados em sua operação influenciam a maximização do Valor Presente Líquido (VPL). Nesse processo, a análise de risco na variável de saída aliada à análise de sensibilidade fornece resultados mais consistentes, visto que considera os riscos e incertezas de um projeto ao longo de sua vida útil. Este estudo teve como objetivo analisar a operação em uma mina de agregados a partir da consideração de quatro diferentes conjuntos escavadeira-caminhões através do método do Valor Anual Uniforme Equivalente (VAUE), comparando-o com o método do VPL. Foram revistas as avaliações econômicas efetuadas em estudo anterior, no qual foi obtido o VPL e efetuadas as Análises de Risco e Sensibilidade em cada um dos cenários, e foi acrescida à análise a metodologia do VAUE, sendo esta também submetida à análise probabilística. Foi verificado o desempenho de cada escavadeira e seus correspondentes caminhões para diferentes taxas de produção em ambas as metodologias, permitindo concluir que, para um mesmo número de unidades de transporte e contanto que a taxa de produção requerida seja possível, quanto menor o porte do equipamento, mais econômico é o cenário. Por outro lado, quanto maior a taxa de produção do empreendimento, mais rentável este será.

Oct 3, 2019

By Michel Fillon

Hydrostatic assistance is a commonly used method to improve limited load carrying ability of tilting-pad thrust bearings during transient states of operation of the vertical shaft hydro-generators. Despite of special hydraulic equipment (as pumps, valves etc.), it also requires manufacturing of special recesses/pockets at the pad sliding surfaces, into which oil is injected under high pressure. It allows to lift the rotor before start-up of the machine and form a hydrostatic film between the pads and the collar. There is a quite wide variety of geometry of recesses (shape, depth, size) met in practical large bearing applications. The presence of a hydrostatic pocket (usually located in the sliding surface above the pivot area, where thin film, high oil pressure and temperature are observed) affects bearing performance under hydrodynamic operation. In theoretical researches, there is an almost common practice not to include hydrostatic recess in THD or TEHD analysis. This is probably due to the problems with obtaining solution for oil film geometry with pocket, with pocket depths order of magnitude larger than gap thickness. In this paper, an attempt was taken to study the effect of the lifting pocket on THD performance of a large tilting-pad thrust bearing of ltaipu power plant. Bearing performance was evaluated including recess shape for several cases of its depth. The results show, that hydrostatic recess changes calculated bearing properties quite significantly, especially in the vicinity of the pocket.

Jul 31, 2018

By Guilherme Guidugli

The hot blast stoves are a regenerative heat exchange system, accounting for 10 to 20% of the total energy requirement in an integrated steel plant, responsible for the supply of about one-third of the blast furnace heat input and responsible for a constant flow of hot air to the blast furnace, according to the required production. Because of their important role in the hot metal production, a stable operation and an appropriate combustion control is necessary. This paper aims to present the results of an investigation and modifications performed as an operating multi-furnace plant, as well as the parameters considered to ensure thermal equilibrium, improving in the stoves heating cycle.

Aug 16, 2017

By Benito Barbabela e Silva

O pelotamento é a mais complexa etapa de aglomeração de finos de minério de ferro. Sua resposta é naturalmente oscilante, sendo bastante influenciada pelas características físicas obtidas nos processos de beneficiamento mineral que a precedem e tem papel crucial para a etapa de tratamento térmico de sinterização à jusante. O presente trabalho aborda o processo de classificação de pelotas verdes, sólidos singulares de aspecto deformável e pegajoso, em peneiras de rolos por modelamento por aplicação de Método dos Elementos Discretos. Esta técnica mostra-se como uma importante ferramenta pois supera as limitações impostas na modelagem física (quantificação e identificação de fluxos por ausência de instrumentação em escala industrial, amostragem sem representatividade) ao reproduzir de forma verossímil as repostas do sistema para importantes variáveis de controle: comprimento de gap, umidade, dispersão de tamanhos e resistência das pelotas.

Oct 30, 2017

By Emanuelle Garcia Reis, Gustavo de Sousa, Rodney Pardo Alves

Gerdau Ouro Branco´s plate mill started the operation in 2016 with high level technology. In general, national and international plate markets are every day more rigorous about final product quality. Suppliers must be aware about dimensional accuracy, surface quality and flatness of the plates, independent of the quality standards. To guarantee the best service to this increasingly demanding and competitive market, it is extremely important to guarantee the original project conditions executing the right maintenance of the rolling mill main components. In order to maintain the product quality and avoid the production and maintenance cost increase, it is important to find ways to control the mill and the main process variables, through daily measurements of the equipment performance. This paper aims to present the influence of the main equipment variables that affect the mill operational stability and how to control and evaluate the mill performance.

Oct 1, 2019

By Cameron Soltys, Hamid Ghorbani, Maher Al-Dojayli

Cooling staves in blast furnaces are used to minimize the process heat loads on steel shell and refractory system. Copper staves are exposed to significant fluctuating thermal loads which may lead to premature stave failures due to cracks, water leakage, bending, abrasion and resultant wear. In this paper, an assessment methodology is presented to evaluate the effect of thermal cycling on copper staves including bending, fatigue and thermal ratcheting. This approach incorporates temperature-dependent copper properties including creep and plasticity to more accurately capture inelastic deformations, damage and fatigue in staves under transient and cyclic thermal loading conditions. Root cause failure assessment and improvements to copper stave design can be assessed using the presented methodology.

Oct 1, 2019