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By John Ross Middleton

Based upon 30 years+ experience in the Development, Implementation and Ongoing Support of Computer based Melt Shop Management Systems in about 40 plants in the UK, Europe and the USA, consideration of the overall facilities of a state of the art, comprehensive, Integrated Melt Shop System covering Melting and Secondary processes for all grades of steels and superalloys; the scope of functionality of these systems, covering Raw Materials and Consumables Procurement and Inventory Management, Laboratory Management, Melt Shop Scheduling, Furnace Charge and Additions Optimisation, Level 1.5 to Level 2.5 Materials Optimisation and Process Control Calculations, Process Data Recording, Management of Ladles, Furnace Bodies, Vessels and Moulds, Comprehensive Management Reporting and Integration with Corporate ERP Systems. The second section of the paper reviews the key ‘Success Factors’ to achieve rapid, successful implementation, comprehensive, fast response user support, continuing system improvement and maintaining ‘perfect fit’ of system to operations in an ever changing future technical, operations and business environment.

Jul 29, 2018

By Marcos Paulo Kohler Caldas

Após a sanção da RoHS Directive 2002/95/EC que entrou em vigor em 01/07/2006 proibindo a utilização de seis substâncias perigosas, sendo elas: chumbo, mercúrio, cádmio, cromo hexavalente, bifenilos polibromados e éteres difenil-polibromado fabricantes de equipamentos eletroeletrônicos tiveram que restringir os usos de tais substâncias. Com isto, as placas de circuito impresso dos equipamentos passaram a ser identificadas com a sigla RoHS ou outra identificação que indique o atendimento a diretiva. O presente trabalho visa analisar um lote de placas mãe de computadores obsoletos direcionados ao CEDIR-USP (Centro de Descarte e Reuso de Resíduos de Informática) no período de 01/01/2013 a 30/05/2013, identificando-as como “lead free” ou “comuns”, a fim de verificar a relação entre placas livres de substâncias perigosas e placas contendo tais substâncias. O lote possuía quantidade aproximada de 3.230 placas. Após a separação, as placas “lead free” foram classificadas por marca e nacionalidade. O resultado da pesquisa mostrou que mesmo após onze anos da edição da diretiva o percentual de placas livres de substâncias perigosas ainda é muito baixo. Cerca de 97,80% das placas de circuito impresso coletadas ainda possuem em sua composição substâncias perigosas. Verificou-se que todas as placas “lead free” encontradas são de origem chinesa e seus fabricantes são: Gigabayte, Itautec, Intel e CE. O estudo também classifica a origem dos resíduos como: industriais, da própria universidade ou residenciais.

Aug 8, 2018

By Richard Harvey, Robert Paul Mawer

In recent times there has been an increase in the demand from Steel plants for a technology that offers the most economical environmentally sustainable solution. In terms of blast furnace off gas cleaning this has seen a drive towards Cyclone technology replacing the older Dustcatchers. Cyclone technology can achieve dust removal efficiencies as high as 95% increasing the dust yield at the primary stage of gas cleaning. The dry dust (rich in Fe and C) can then be recycled to the Sinter Plant or Blast Furnace. Capture of dust at this stage also has the benefit that sludge generation from the secondary stage is also reduced meaning less waste to landfill and / or recovery of some of the by-products for further use. Primetals Technologies already offer a state of the art Tri-Axial Cyclone installed on many sites world-wide, however, this paper focuses on a hybrid of this technology, the DustClone. The DustClone is a low CAPEX unit that is essentially a Cyclone housed inside the Dustcatcher. This unit is aimed at operators who may be carrying out smaller scaled shutdowns / repairs that normally have a reduced CAPEX. This paper describes the technology that Primetals Technologies have developed.

Oct 1, 2019

By Willy Ank de Morais

Este trabalho analisou o caso de emprego de um consumível constituído de aço carbono (ER 70S3) para realizar a soldagem de tubos ASTM A333, empregados em baixas temperaturas, ao invés de empregar consumíveis especiais especificados para emprego em baixas temperaturas, tal como o ER 80S Ni2. Os três pontos centrais considerados neste trabalho foram: (1) compatibilidade entre os materiais envolvidos; (2) análise das características específicas do aço, no grau empregado e do projeto da tubulação e; (3) longevidade da linha, que pode ser prejudicada a longo prazo pelas variações químicas dos metais envolvidos que poderiam induzir corrosão localizada.

Oct 30, 2017

By Niédson José da Silva

Ligas com memória de forma (LMF) são materiais ativos que apresentam como característica a resposta a impulsos externos, recuperando deformações aparentemente plásticas. Esses materiais têm forte potencial aplicativo como atuadores termomecânicos em diversos setores industriais, sendo de interesse o aperfeiçoamento de suas propriedades termomecânicas. A conformação mecânica do ECAE (Equal Channel Angular Extrusion) resulta em melhorias quanto às propriedades mecânicas destas ligas. Esta melhoria está relacionada à redução de tamanho de grãos devido ao cisalhamento interno que estes sofrem ao passar pelos canais interceptantes, apesar de não ocorrer nenhuma alteração na área da seção transversal do corpo de prova. Neste trabalho, realizou-se a fabricação de ligas com memória de forma da família NiTi e da matriz para a extrusão em canal angular. A conformação mecânica foi realizada numa máquina de ensaios universal. O resultado desse estudo foi a observação da melhoria das propriedades mecânicas e alteração das temperaturas de transformação, as quais são essenciais para a utilização do efeito de memória de forma. Essa análise se torna relevante quando da aplicação desse tipo de material em situações em que se requer elevada resistência mecânica aliada a eficácia dos fenômenos de memória de forma.

Aug 8, 2018

By Carlos Alberto Mendes Moraes

A legislação brasileira prevê que a destinação correta dos resíduos sólidos industriais é obrigatoriedade do gerador. Porém esta é uma das principais dificuldades encontradas, já que o processo produtivo gera resíduos e impactos ambientais. Entretanto, estes resíduos podem ser aproveitados para aumentar a ecoeficiência e como um objeto maior a ecoefetividade, reduzindo os impactos, aumentando a eficiência econômica e ambiental e contribuindo para a sustentabilidade. O setor metal-mecânico igualmente enfrenta a problemática do gerenciamento ambiental, então, o objetivo deste trabalho é avaliar a ecoeficiência e ecoefetividade dos métodos empregados na limpeza de cavacos metálicos contaminados com fluido de corte de empresas metalúrgicas. Foi realizado um estudo sobre a reutilização do cavaco de alumínio, analisando os métodos utilizados, a destinação caso não possível reutilizar e avaliado a ecoeficiência e ecoefetividade. Esta avaliação foi realizada por critérios estudados, onde é possível avaliar métodos como ecoeficientes e ecoefetivos. Na prática foram encontrados somente métodos ecoeficientes e, entre estes, alguns com práticas ecoefetivas. Os resultados evidenciam que a cultura de reparar, reutilizar, reciclar e destinar, ao invés de promover ações como a remodelagem de um sistema produtivo em ciclo fechado onde não há geração de resíduos é ainda mais prático e realístico.

Aug 16, 2017

By Felipe da Silva Siqueira, Weslley Luiz da Silva Assis, Gláucio Soares da Fonseca, André Luiz Moraes Alves, Guilherme Dias da Fonseca, Paulo Rangel Rios

Com o contínuo advento dos materiais aumenta-se as chances de uma dada transformação envolver duas ou mais fases produto. Quando essa transformação de uma fase matriz em duas ou mais fases produto ocorre, ela pode ser simultânea, quando as fases produto iniciam-se no mesmo instante, ou sequencial, quando elas iniciam-se em tempos diferentes. É sabido, pela teoria clássica da nucleação, que a nucleação heterogênea tem vantagens sobre a nucleação homogênea, e que vários sítios podem se tornar preferenciais por favorecerem a nucleação heterogênea. Dois sítios preferenciais bastante presentes são a interface de precipitados e os contornos de grão. Neste contexto, um modelamento analítico e computacional, via cone causal, foi empregado para investigar transformações simultâneas e sequenciais que possuem sítios preferenciais para a nucleação. Considerou-se que uma fase matriz policristalina que possui precipitados esféricos transforma-se em duas fases produto, 1 e 2, onde a fase produto 1 nucleou na interface matriz/partículas e a fase produto 2 nos contornos de grão. Os resultados de simulação tiveram ótima concordância com o modelamento analítico e observou-se que cada sítio preferencial teve um efeito muito distinto nas microestruturas simuladas.

Oct 4, 2019

By Danilson Gonçalves de Melo e Silva

O balanço de energia realizado em um forno de aquecimento de tarugos apresentou rendimento de 53%. A maior perda energética estava relacionada ao sistema de refrigeração dos skids, cujo valor calculado foi de 18%. Objetivando minimizar tais perdas, estudou-se a utilização de um novo tipo de revestimento refratário para esta região. O fabricante de refratários apresentou uma estimativa de ganho de 62%. Desta forma, a VBR planejou um teste para validar a eficiência do refratário proposto. Neste teste, o produto foi instalado em uma viga auxiliar. Esta viga foi instrumentada, e foram registrados dados de vazão, pressão e temperatura do fluido de refrigeração (água). Objetivando comparar estes valores com o material convencional anteriormente instalado, outra viga com as mesmas características (dimensões e posição no forno) também foi instrumentada. Posteriormente, foram feitos os balanços de energia em cada viga para quantificação das perdas de energia térmica. Os resultados encontrados mostram uma redução de 92% da perda térmica relacionada ao sistema de refrigeração dos skids. Considerando a eficiência do forno de 53% e a redução de 92% da perda térmica, estima-se uma economia de R$ 1.200.000 por ano.

Sep 25, 2017

By Noan Tonini SImonassi

Como ferramentas simples, moeda ou mesmo como armas os metais tornaram possível o progresso da humanidade. Uma das maiores descobertas já feitas foi o desenvolvimento do aço. Com o avanço da utilização desse material foram desenvolvidas técnicas de adição de elementos de liga assegurando propriedades que possibilitam a sua utilização em praticamente todos os setores da indústria. O objetivo do presente trabalho é avaliar a evolução do comportamento mecânico de um aço do tipo AISI 4340, submetido a tratamentos térmicos de têmpera e revenimento. As amostras estudadas neste trabalho foram obtidas de discos tracionadores que são parte de ferramentas de preparação do cabo de sensor utilizado durante a produção de petróleo. Antes da têmpera estas peças foram submetidas a um pré-aquecimento lento até a temperatura de 815°C e, posteriormente, submetido à austenitização acima de 1.000°C por um tempo determinado a fim de difundir os elementos de liga de maneira homogênea na liga. Após a têmpera, estas foram submetidas a seguidos processos de revenimento. A evolução da dureza do material tratado e sua microestrutura puderam ser observadas por meio de análises metalográficas. O comportamento mecânico destas peças obteve melhora significativa com relação às propriedades de interesse.

Aug 8, 2018

By Thiago Pinto Silva

A Usiminas implementou dois ensaios para caracterização de minérios de ferro na sinterização, intitulados assimilação e penetração de fase líquida. O primeiro tem como objetivo avaliar as fases mineralógicas, a formação de poros e a resistência mecânica de partículas nucleantes e aderentes por meio da reação do minério com o calcário. O segundo objetiva medir o comprimento da penetração da fase líquida formada entre a calcioferrita e o minério. No presente trabalho, são descritas as principais características e potencialidades desses novos testes, os quais foram utilizados para a avaliação do comportamento metalúrgico de seis minérios distintos. Os resultados obtidos de assimilação e de penetração da fase líquida foram comparados com as características mineralógicas e químicas dos minérios, sendo observada uma boa correlação entre essas características e os resultados dos novos testes. Verificou-se também que a análise tradicional do minério não é suficiente para estimar seu comportamento metalúrgico na sinterização, o que reforça a importância da utilização dos novos testes implementados. Além disso, permitem avaliar o comportamento dos minérios em altas temperaturas, auxiliando na escolha da carga de minérios mais adequada para a sinterização.

Aug 1, 2018

By Bruna Fernandes Rivelli

A fabricação de componentes de aços para a indústria mecânica, como por exemplo, indústria petrolífera, requer um rigoroso controle de qualidade através de técnicas de ensaios destrutivos e não destrutivos com o objetivo de caracterizar os aços quanto suas microestrutura/propriedades mecânicas e sua integridade estrutural e dimensional. Neste estudo foram utilizados dois aços C-Mn empregados na fabricação de tubos para extração e condução de óleo e gás. Foi realizada análise microestrutural utilizando microscopia eletrônica de varredura (MEV). Dureza foi realizada em amostras de diferentes microestruturas, tais como estado como temperado e como temperado e revenido em diferentes temperaturas. Medidas de velocidades ultrassônicas usando ondas longitudinais foram realizadas em todas as amostras. Observou-se uma significativa influência da microestrutura na velocidade de ondas ultrassônicas, principalmente para o aço que contem médio teor de carbono, enquanto que para o aço baixo carbono, a variação da velocidade ultrassônica foi insignificante para os diferentes tratamentos térmicos. A velocidade de onda ultrassônica na martensita foi inferior quando comparada com a martensita revenida. De maneira análoga, quanto maior a temperatura de revenimento, menor a dureza e maior a velocidade ultrassônica.

Oct 30, 2017

By Carlos Alberto Perim

Devido à obstrução no distribuidor, os aços ultra baixo carbono estabilizados ao titânio apresentavam baixo sequencial de lingotamento na ArcelorMittal Tubarão (AMT). Foram identificadas práticas utilizadas na redução de obstrução nestes aços, que foram adotadas para a produção na AMT. Uma das práticas foi estabelecer uma relação entre alumínio e titânio com menor propensão à formação de compostos de alumina e óxido de titânio que se aglomeram na região da válvula superior do distribuidor. Também foram introduzidas melhorias no processo visando a melhorar a condição de fluxo na região próxima da saída do aço no distribuidor. Neste projeto, um aço UBC de maior volume de produção foi escolhido e novas práticas foram adotadas para sua produção. Amostras de aço foram retiradas de corridas produzidas nesta condição e foram enviadas para análise na ArcelorMittal Research USA. Os resultados mostraram melhorias nos índices de qualidade tanto em laminados a quente como em laminados a frio. Neste trabalho será apresentado um resumo das ações adotadas na AMT, que resultaram em um aumento do sequencial médio de distribuidor, permitindo atingir um máximo de 18 corridas. Os níveis de esfoliação com esta nova prática atingiram também nível mínimo histórico.

Aug 16, 2017

By Steferson Ferreira de Oliveira

A máquina convencional de usinagem por descargas elétricas (EDM) é utilizada no processo de nitretação por descargas elétricas (NDE), pois permite enriquecer a superfície de um substrato de aço SAE 52100 com nitretos em meio a uma solução dielétrica composta por água deionizada e ureia. O objetivo do presente trabalho é caracterizar as camadas formadas ao utilizar uma solução dielétrica (30g / l) como fonte de nitrogênio e comparar as propriedades obtidas quando se utiliza eletrodo de cobre eletrolítico. As caracterizações das amostras no processo foram por meio das técnicas de microscopia óptica (OM), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microdureza Vickers (HV), revelando a formação de uma camada uniforme e endurecida de nitretos, recoberta por uma camada branca (Zona Refundida), como comprovado por difração de Raio-X (DRX) a formação de compostos com nitrogênio. As camadas formadas no eletrodo peça temperado e revenido foram mais espessas do que as que formaram no eletrodo peça esferoidizado. Para avaliar o desempenho do processo de usinagem, foram utilizados parâmetros como taxa de remoção de material (TRM), taxa de desgaste do eletrodo ferramenta (TD) e desgaste volumétrico (DVR).

Oct 30, 2017

By Maria Stella Vasconcellos Limaverde

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

Aug 16, 2017

By 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

By Vantuil Manoel Thebas

A automatização do laminador Machine duo reversível de 8 toneladas passa pela determinação da força de laminação em seus cilindros durante processo de deformação da chapa metálica não ferrosa, o que se faz pela medição direta da força nos cilindros do laminador através de um sensor de força ou pelo uso de modelos matemáticos aplicados ao processo de laminação das ligas metálicas. O presente trabalho tem por objetivo o estudo dos modelos de Orowan, Ekelund e Bland & Ford aplicados à predição da carga de laminação de ligas metálicas não ferrosas. Amostras em barras chatas extrudadas com 6,35 mm (14/') de espessura da liga de Alumínio 6063-T5, com 300 mm de comprimento e 50,8 mm (2’) de largura, foram laminadas. Suas dimensões finais foram obtidas por uma escala de medição e paquímetro universal, sendo os dados tratados por rotinas computacionais especificamente desenvolvidas para a implementação dos modelos matemáticos citados. Os resultados deram conta de que a implementação dos modelos de Orowan, Ekelund e Bland & Ford através de rotinas computacionais podem ser muito úteis na predição da carga de laminação de ligas metálicas não ferrosas.

Aug 8, 2018

By Caio Henrique Vidigal

No processo siderúrgico de uma usina integrada são gerados diversos combustíveis como subprodutos, os quais são reutilizados internamente ou mesmo, comercializados. Na ArcelorMittal Tubarão, isso ocorre com o Alcatrão, um subproduto do processo de coqueificação do carvão. No Presente trabalho são descritas melhorias implantadas no Sistema de Carregamento de carretas para comercialização do produto na empresa. Essas melhorias visaram eliminar duas fragilidades do sistema original: o risco de transbordo devido dificuldade de visualização do nível da carreta e o risco de exposição do motorista/operador aos hidrocarbonetos presentes no alcatrão, em caso de deficiência do sistema de exaustão dos vapores gerados e da não utilização correta dos EPIs definidos para a atividade. Para tal, foram realizadas algumas adequações ao processo, com a instalação de uma cabine para operação remota do carregamento e para monitoração do nível das carretas, utilizando um sistema de visão termográfica.

Oct 30, 2017

By Ignacio Ferreira França Monjardim Barradas

A elevação da capacidade de um compressor pode se feita de diversas maneiras: incrementando a abertura da guide vane (válvula de admissão – incremento da rotação), diminuindo a temperatura de sucção, abrindo a válvula de recirculação, etc. Neste trabalho exploraremos essa elevação para compressores de Nitrogênio gasoso através do aumento da pressão de sucção destes equipamentos. Este incremento da pressão de sucção foi obtido através da redução da perda de carga na sucção do compressor. Temos dois possíveis benefícios neste caso: o aumento da vazão volumétrica mantendo a mesma pressão de descarga, ou a redução do consumo de energia do equipamento através da redução da abertura da válvula de admissão (guide vane) para disponibilizar uma mesma vazão volumétrica. Essa otimização do sistema foi obtida através da substituição do filtro de sucção do equipamento por um de maior diâmetro e, consequentemente, menor perda de carga. Originalmente o filtro encontrava-se numa tubulação com menor diâmetro: um novo filtro foi especificado e instalado num trecho de tubulação com maior diâmetro.

Oct 30, 2017

By Lucas Andery Reis

No processo de beneficiamento mineral, a moagem é o último estágio da etapa de cominuição de minérios responsável pela redução das partículas à liberação do mineral a ser concentrado nos processos subsequentes. Um problema presente nesse processo é a moagem em excesso do material, que aumenta a potência consumida na moagem, dificulta a recuperação das partículas muito pequenas nas etapas de concentração e prejudica a operação de filtragem do processo de pelotização por entupimentos ocasionados pelo material mais fino do que o especificado. Para melhorar o desempenho da moagem e reduzir seu custo operacional, se faz necessário estudar estratégias de controle adequadas que controlem melhor as diversas variáveis existentes nesse processo. Nesse sentido, o objetivo desse trabalho foi utilizar um simulador de circuito de moagem com o intuito de comparar o desempenho da planta sendo controlada por controle clássico (PID), que é amplamente utilizado em circuitos de moagem, e por controle preditivo por modelo (MPC), que é aplicado em uma camada acima dos PIDs. Foi possível concluir que o circuito de moagem sendo controlado por MPC obtém melhor desempenho do que o PID, possibilitando trabalhar com as variáveis mais próximas de seus limites ótimos de operação.

Oct 30, 2017

By Fernanda Simões Ribeiro Curcio

O desempenho econômico de uma ferrovia é reflexo, principalmente, da qualidade da via onde circulam os trens e da frequência de manutenções necessárias. A manutenção da via permanente tem um custo significativo, principalmente quando se faz necessária a reposição de trilhos. Além disso, uma linha férrea interditada impacta diretamente nas condições de segurança e nos custos operacionais de uma empresa. Conseguir uma via permanente satisfatória é um dos mais complexos assuntos discutidos na literatura ferroviária. Em regiões sob convertedores de aciarias, a manutenção de linhas férreas se torna ainda mais complexa devido a projeção de material incandescente, com temperaturas que chegam a atingir 1.300ºC. Os meios tradicionais de fixação de dormentes com olhais e grampos elásticos não resistem aos efeitos destas temperaturas, comprometendo a fixação dos trilhos, ficando estes susceptíveis a deformações excessivas e, consequentemente, sujeitos a constantes quebras. Como o trilho é o componente mais importante da superestrutura ferroviária, sendo o principal elemento de suporte e guia dos veículos e representando o maior custo dentre os elementos da via, ampliar sua vida útil representa reduções significativas de custo e impactos operacionais.

Aug 16, 2017