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By Larissa Rodrigues de Carvalho Rocha, Mauro Vivaldino Fernandes, Beatriz Fausta Gandra

A composição química do gás redutor afeta, de forma marcante, sua difusividade através do leito e a capacidade de redução da carga metálica. Associado a isto, o cenário econômico e ambiental indica a necessidade de se buscar cada vez mais elevada produtividade dos altos-fornos, com baixo consumo de combustível e menor emissão de CO2. Para tanto, as empresas têm buscado operar com elevada taxa de injeção de carvão e, em casos de política favorável, intensificar o uso de gás natural em altos-fornos. Nestes casos, a quantidade de material reduzida via H2, em comparação ao CO, é aumentada. No presente trabalho, são apresentados os resultados de ensaios em amolecimento e fusão (A&F) de dois tipos de granulados, de um tipo de pelota e de um sínter industrial, utilizando-se como redutor um gás com diferentes teores de H2 (0% a 12%). Verificou-se que, para o granulado, não há uma tendência definida. Embora um maior teor de hidrogênio possa favorecer a redução, isto não refletiu em melhor permeabilidade do leito. No caso da pelota estudada, houve leve tendência de melhora nos parâmetros avaliados quando se tem o gás mais rico em hidrogênio. No entanto, seu desempenho em A&F foi muito aquém daquele esperado para este tipo de carga, uma vez que apresentou elevada resistência à permeabilidade associada à baixa redutibilidade até o início do amolecimento. Para o sínter, foi identificada evidente melhora nos aspectos de redução e de permeabilidade do leito.

Oct 1, 2019

By Ligia Mara Gonzaga

A separação magnética ocupa uma posição importante na concentração de minérios de ferro e há grande interesse em avaliar a sua aplicabilidade na etapa de projeto.Isso pode ser realizado por meio de uma caracterização adequada do minério e do uso de ensaios em bancada. O presente trabalho aplicou uma metodologia baseada na caracterização para avaliação do potencial de aplicação da separação magnética de baixa intensidade no WDRE, bem como o separador magnético de alto gradiente (HGMS) Rapid para dois minérios de ferro itabiríticos. Estudos detalhados de caracterização granulométrica, química e mineralógica das amostras, britadas abaixo de 1,18 mm, foram realizados. As análises demonstraram as diferentes composições mineralógicas dos minérios, sobretudo no tocante aos teores de magnetita e hematita. A fim de caracterizar a distribuição dos componentes magnéticos das diferentes amostras preparadas foi realizado o seu fracionamento utilizando o separador magnético Isodinâmico Frantz, que permitiu estabelecer os intervalos de intensidade de corrente preferencial de ocorrência das principais fases presentes nas amostras, sendoos resultados aplicados com sucesso na previsão da separação magnética.

Aug 16, 2017

By Beatriz Fausta Gandra

A chave para a operação eficaz de altos-fornos está em elevada produtividade, baixo consumo de combustível e maior liberdade na seleção de matérias-primas. Neste contexto, foram realizados testes de caracterização e comportamento a alta temperatura de diferentes combustíveis para verificar sua potencial utilização sob a forma de small nos altos-fornos. Foi verificada, em escala piloto, melhoria considerável dos resultados para todos os combustíveis analisados em relação à condição de 100 % de sínter na carga metálica. O uso de 5 % de small indica considerável ganho em termos de permeabilidade e redutibilidade, com limite superior em 10 % de small para uso em altos-fornos. Modo geral, o carvão vegetal foi o material de melhor desempenho, seguido pelo coque e coque verde de petróleo. O antracito foi o combustível de pior desempenho sob a forma de small dentre os avaliados. Em relação ao modo de carregamento, é evidente a necessidade de se distribuir o small em meio à carga metálica para se absorver ao máximo seu potencial de melhoria da permeabilidade e da redutibilidade do leito no interior do alto-forno.

Aug 16, 2017

By Rodrigo Afonso Hatwig

Os aços inoxidáveis duplex (DSS) e superduplex (SDSS) são ligas que se caracterizam por apresentar uma microestrutura composta por frações volumétricas similares das fases ferrita e austenita. Dependendo da composição química e do tratamento termomecânico aplicado, a microestrutura dos aços inoxidáveis DSS e SDSS poderá apresentar, além das fases ferrita e austenita, fases intermetálicas deletérias. Neste trabalho, um estudo termodinâmico-computacional foi realizado com o objetivo de acompanhar a evolução das fases de aços superduplex no intervalo de temperaturas entre 300°C e 1.200ºC. Para tanto, fez-se uso do software de simulação termodinâmica FactSage v. 6.4. Os resultados descrevem de forma eficaz as fases principais e secundárias em função da temperatura e composição química.

Aug 8, 2018

By Aline Miranda Pessoa Passagli

No projeto da usina da Vallourec & Sumitomo Tubos do Brasil (VSB), em Jeceaba – MG está contemplado um circuito de preparação de carga para atender dois altos-fornos de 350 m³ de volume útil. Realizaram-se algumas etapas de testes com carga que possibilitaram a verificação da capacidade real dos equipamentos e a eficiência de peneiramento das matérias-primas. Foram também realizados testes de simulação da amostragem e ensaios físicos das matérias-primas. Nesta contribuição técnica descrevem-se os testes realizados, avaliação dos mesmos e melhorias implantadas.

Aug 1, 2018

By Vitor Vianna de Castro Moreira, Danilson Gonçalves de Melo e Silva, Gabriel Augusto da Fonseca

The present work aims to describe the changes made in the operational procedure of the reheating shell furnace, of the hot-rolling of seamless tubes line at Barreiro Plant of VSB, during non-production periods, focusing on reducing natural gas consumption. According to the previous procedure, the furnace was kept at 750°C on these periods, using the main burners. With the new procedure, the furnace is naturally cooled, maintaining only the auxiliary burners with a pilot light turned on, without worrying about the conservation of temperature. Subsequently, the furnace is heated with a rate of 150 ºC/h until it reaches the setpoint temperature of production. This procedure change was successful and didn’t cause operational and security problems. The minimum stoppage time needed for the natural cooling to be economically favorable is 6 hours and 30 minutes. The new procedure reduced the natural gas consumption in 4.500 Nm³, considering 24 hours of stoppage, achieving an estimated annual economy on the thermal energy costs of R$440.000,00 in 2019.

Oct 3, 2019

By Antonio Augusto Gorni

A Temperatura de Não-Recristalização (Tnr) é um parâmetro fundamental para a definição dos limites de temperatura a serem adotados nas fases de esboçamento, espera e acabamento da laminação controlada de chapas grossas feitas com aços microligados. Sua determinação experimental normalmente requer a execução de ensaios laboratoriais de torção a quente mas, a princípio, também é possível que a Tnr seja determinada a partir da evolução dos valores de tensão de escoamento média e temperatura obtidos durante a laminação de chapas grossas. O objetivo deste trabalho consistiu em verificar a viabilidade desta abordagem sob as condições específicas da usina de Cubatão da Usiminas. A partir dos resultados obtidos foi possível verificar o real potencial desta técnica, propor alterações na metodologia disponível na literatura e constatar suas limitações.

Jul 30, 2018

By Fernando Vital Silva

O processo de lingotamento contínuo consiste de uma série de etapas que promoverão a extração de calor de maneira controlada do aço líquido, com o objetivo de promover sua solidificação. Uma vez que a solidificação é considerada uma transformação de fase, regida essencialmente pela troca térmica, o enfoque do processo de lingotamento contínuo se encontra direcionado para o perfil térmico de resfriamento do aço desenvolvido ao longo dos veios da máquina. É extremamente importante para a qualidade final do tarugo que este processo de extração de calor ocorra a taxas controladas, de maneira contínua e uniforme em todas suas faces. Segregação, trincas e romboidade são alguns dos problemas de qualidade que podem ser originados devido a um controle não assertivo ou deficiência do sistema de refrigeração. Os tarugos lingotados do aço 1545-D, produzidos na máquina de lingotamento contínuo da Votorantim Siderurgia Barra Mansa, apresentavam com frequência trincas sub-superficiais nas quatro direções de resfriamento e a uma distância constante da superfície do tarugo. Através de equações de solidificação foi constatado que a profundidade em que as trincas se encontravam nos tarugos correspondia a um trecho da máquina no qual existia gap de refrigeração, provocando reaquecimento do material e o surgimento de trincas devido ao regime de contração/dilatação ao qual o mesmo estava submetido. Tais conclusões permitiram comprovar falha no projeto de refrigeração secundária da máquina.

Jul 30, 2018

By Wainer da Silveira e Silva, Marco Antonio Teixeira, Robisom Damasceno Calado, Carlos Alberto Chaves, Tone Takayama Filho

A preocupação com o adequado tratamento de resíduos industriais surgiu com o conceito de desenvolvimento sustentável criado pelo Clube de Roma e contribuiu para o uso racional dos recursos naturais ao longo dos últimos 50 anos. A preocupação com a produção responsável e uso judicioso de recursos naturais priorizou a reciclagem de materiais na agenda das empresas, tornando-se numa atividade de alta relevância, vital para a sustentabilidade econômica e ambiental. Este trabalho aborda os aspectos técnicos, econômicos e ambientais da reciclagem de resíduos contendo zinco através do estudo de caso de reciclagem de resíduos gerados no processo de fabricação de aço em Forno Elétrico, denominado pó de Aciaria Elétrica (PAE). A indústria ainda está em busca de tecnologias para redução da geração e reciclagem desse resíduo. A relevância do estudo está na utilização da Análise Hierárquica de Processo (AHP) para avaliação e seleção da melhor alternativa, entre várias, para tratamento e reciclagem do PAE. Como resultado, demonstrou-se a eficácia do uso da metodologia no empreendimento de reciclagem de resíduos contendo zinco implantado pela Votorantim, em Juiz de Fora, Minas Gerais.

Nov 12, 2019

By Paulo de Tarso Rossi Haddad, Eric Valmir Spósito, Cristiane Sales Gonçalves

The heat treatment is a process that acts as a key factor in the tool life of tools made with hot work tool steels. Due to their applications, the main desirable metallurgical properties of this material class are toughness and hot resistance, without which the tools may suffer premature failure, and may lead to increases in the cost of producing articles made using such tools [1, 2]. Therefore, special attention must be given to the heat treatments practiced in these steels, whose operations involve quenching and tempering. The present work carried out the effects of the austenitizing and tempering temperatures on the microstructural condition, hardness and impact properties of TENAX300IM®, modified AISI H11 with lower silicon content. Hardness was measured by the Rockwell method, C scale; the toughness was evaluated by the Charpy-V impact test; and the microstructure for each condition was evaluated by optic microscopy. It was shown that higher austenitization temperatures resulted in increased grain size and hardness; higher tempering temperatures resulted in reduction of hardness, and secondary hardening peaks were observed for some austenitization conditions. The impact resistance showed an inverse behavior to that of the hardness, remaining initially constant, up to ~ 550 ° C of tempering temperature, and then increasing with the tempering temperature. The microstructures presented great dissimilarity, mainly due to the dissolution of carbon and alloying elements in the matrix.

Nov 22, 2018

By Willy Ank de Morais

Este trabalho teve como objetivo analisar, através da fractografia, o desempenho de aços inoxidáveis Duplex 2205 soldados por três processos diferentes: FCAW - Flux-Cored Arc Welding (Arame Tubular), o GTAW - Gas Tungsten Arc Welding (TIG), e o SMAW - Shielded Metal Arc Welding (Eletrodo Revestido). A superfície de fratura das amostras foi obtida através de ensaios de tração, nos quais foram registradas as respectivas curvas tensão-deformação completas, que também foram analisadas. Os resultados mostraram que o tipo de influência da solda nas propriedades mecânicas analisadas.

Oct 30, 2017

By Karl Kristian Bagger

A construção naval sofreu nos últimos 40 anos várias mudanças de acordo com os diferentes cenários econômicos. O Brasil neste setor chegou a ocupar o segundo lugar na produção mundial, foi fortemente afetado pela crise recente. Diante desta conjuntura as empresas tem que otimizar seus processos visando um aumento na produtividade para se manter competitivas. A atividade da construção naval é complexa, tem várias etapas que geram interferências que muitas vezes impossibilitam trabalhos em paralelo. As chapas de aço que constituem as partes principais da embarcação, as estruturais, devem passar por um tratamento de preparação da superfície que inclui a sua pintura e proteção anticorrosiva, este é um dos processos mais críticos. Esta etapa além de demandar serviços muito especializados há ainda um aspecto agravante o ambiente confinado, que expõe os operários executantes a condições ergonômicas desfavoráveis proporcionando um rendimento baixo afetando diretamente a produtividade do processo. Este estudo realizou uma analise do processo e propôs as alterações nas etapas de fabricação eliminando os problemas proporcionando melhores condições de trabalho dessa forma minimizando o impactos ergonômicos, proporcionando redução de custo e aumento da produtividade.

Oct 30, 2017

By Marcelo Ito

Este artigo pretende apresentar a solução adotada para aumentar a disponibilidade da planta de moagem de carvão em 6,6% na unidade Barro Alto, membro do grupo Anglo American Brasil, substituindo o combustível utilizado no Gerador de Gás Quente (GGQ), com ganhos de R$ 161.000,00 por mês. Motivado pelas complicações técnicas envolvidas no uso de óleo combustível pesado, como a baixa confiabilidade do arranque do GGQ, falhas constantes no ignitor, baixa eficiência de queima, alta geração de CO, incrustações de cinzas a jusante do equipamento, além dos impactos frequentes na estabilidade do perfil térmico dos fornos rotativos devido à falta de carvão pulverizado para os queimadores, aos riscos de segurança associados aos procedimentos de limpeza das cinzas e à redução no tempo de vida dos componentes periféricos como refratários, mangas do filtro e instrumentos. No final do estudo, a aplicação de um novo queimador de GLP levou aos resultados mais rentáveis.

Oct 30, 2017

By Lays Augusta Leal Carvalho, Luiz Filipe Cardoso de Oliveira, Alex Milton Albergaria Campos, Paulo Santos Assis

O agronegócio movimenta a economia de muitos países, sendo que sua produção representa um terço do PIB mundial. Desde a colheita até o processamento de seus produtos, a atividade agrícola gera uma grande quantidade de resíduos que, muitas vezes, não tem uma alocação correta, o que acaba sendo um problema. Esses resíduos tem um grande potencial para substituir parcialmente combustíveis fósseis, como o carvão mineral. O carvão queimado nos altos-fornos é responsável por cerca de 60% das emissões de CO2 na indústria siderúrgica. No entanto, a atividade agrícola pode contribuir para a captura de CO2 na atmosfera à medida que este é absorvido durante a fotossíntese. Portanto, o uso de resíduos do agronegócio pode ser viável para ser usado na injeção de alto-forno, substituindo parte do carvão mineral. Alguns estudos mostraram que o cultivo de cana-de-açúcar e a produção de carvão vegetal no Brasil, os resíduos do cultivo de milho nos Estados Unidos, bem como o uso de resíduos de Moringa oleifera na Índia, podem ser usados gerando economia e diminuindo a emissão de CO2. Neste trabalho, são apresentadas as comparações química, física e térmica de alguns resíduos do agronegócio com potencial para serem utilizados como material pulverizado injetado no alto-forno, junto ao carvão mineral. Além disso, a viabilidade econômica e a possibilidade de reduzir as emissões de CO2 nesse processo são comentadas.

Oct 1, 2019

By Geovane Viturino da Silva

Um dos parâmetros relevantes no controle do fluxo gasoso em um alto-forno é o tratamento físico da matéria prima. Nos Altos-fornos da CSA através de ajustes em telas das peneiras de sínter elevou-se o rendimento de finos, trazendo benefícios significativos para o controle do fluxo gasoso. Neste trabalho é possível verificar a influência do aumento da eficiência de peneiramento na variação do fluxo gasoso e por consequência a redução no desvio padrão da carga térmica na cuba superior do Alto-forno. Com o fluxo gasoso mais estável, foi observado um aumento no rendimento de gás de topo e redução da variação na parede, assim foi observado os benefícios no fuel rate e produtividade dos Altos-fornos.

Oct 30, 2017

By Pedro Jorge Walburga Keglevich de Buzin

A produção siderúrgica em usinas semi-integradas gera resíduos de processo, dentre os quais pó de aciaria elétrica (PAE). A presença de zinco e os custos crescentes para a disposição deste resíduo são fatores de motivação para sua reciclagem ou incorporação em outros materiais. Entretanto, fatores como o teor de zinco e as espécies minerais existentes, têm influência no processamento do PAE. Adicionalmente, a presença de outros elementos como o chumbo, cromo e o cloro muitas vezes afetam de modo determinante os processos de reciclagem ou aproveitamento. Neste estudo, após análise, são feitas considerações acerca da influência da composição do PAE em processos piro e hidrometalúrgicos de reciclagem. Complementando o trabalho, são feitas simulações sobre o possível comportamento de algumas espécies químicas do PAE em processos de reciclagem, com auxílio da ferramenta termodinâmica computacional FactSage.

Aug 7, 2018

By Paulo César Lemes de Almeida

O Alto-forno 2 da VSB, na Usina de Jeceaba – MG, Brasil possui volume útil de 350m3. Entrou em operação em 24 de julho de 2014. Utiliza 100% de carvão vegetal como carga redutora. Nesta contribuição técnica é apresentado o planejamento para o início de operação, destacando-se o enchimento do alto-forno, a distribuição de carga e a preparação da área de corrida. São mostrados os resultados alcançados no primeiro mês de operação.

Aug 16, 2017

By Gustavo Coqui Barbosa

Neste trabalho, foi desenvolvido um modelo de elementos finitos para simular o primeiro passe da laminação a quente do trem acabador de tiras de aço C-Mn. O comportamento desse aço é definido por equações constitutivas que descrevem os mecanismos de encruamento e recristalização acoplados aos campos de tensões, deformações e temperatura. Foi implementada uma sub-rotina em linguagem FORTRAN disponível no programa de elementos finitos ABAQUS/Standard. O modelo foi estabelecido no estado plano de deformação por meio de elementos finitos com acoplamento dos campos de temperatura e deformação para o cilindro de trabalho e tira. As dimensões e condições de processo foram obtidas a partir de dados industriais do laminador de tiras a quente da CSN. O modelo prevê as distribuições de temperaturas e valor de carga de laminação em boa concordância com as medidas industriais. Os resultados do modelo evidenciam que há ocorrência de recristalização dinâmica durante o primeiro passe e, apontam que em determinadas regiões da tira a fração recristalizada dinamicamente chega a 100%. A análise de sensibilidade dos parâmetros do modelo foi feita para determinar o seu impacto nos resultados das simulações, notadamente na força de laminação e no tamanho de grão austenítico final.

Jul 30, 2018

By Lucas Coelho da Silva

Também chamado de PRFV, esse tipo de material é usado em diversos segmentos da indústria e a escolha por esse material é devido ao aprimoramento de suas características ou propriedades se comparados com os metais, cerâmicos ou polímeros isoladamente. O tempo médio de um incêndio foi estimado fazendo-se um levantamento de incêndios de média a grandes proporções e esse tempo usado para calcular a temperatura média do incêndio para materiais hidrocarbonetos. O tubo tem sua temperatura limitada em 200ºC, temperatura de degradação do polímero. As amostras foram envelhecidas no forno a uma temperatura próxima da deterioração e depois resfriadas à água e ao ar. Foi comprovado através da análise da transferência de calor que quanto mais perto o material estiver da fonte de calor, maior vai ser a energia incidente sobre o material. O estudo foi feito considerando uma fonte pontual de calor. Além disso, é feita uma análise do tempo que uma estrutura feita do mesmo material levaria para atingir a temperatura de degradação, descartando seu uso posterior.

Aug 16, 2017

By Mauro Vivaldino Fernandes

Os desafios para o aprimoramento do desempenho operacional dos altos-fornos constituem um campo aberto para o desenvolvimento e aplicação de métodos de controle que promovam a otimização da operação do reator, aliada ao prolongamento da sua vida útil. O Alto-Forno 3 da Usiminas - Ipatinga, nesta sua 4ª campanha, foi projetado para 15 anos de operação, com uma produção estimada de 41 milhões de toneladas de gusa. Os resultados da campanha atual, em termos de produção e de duração da campanha, superam os dados projetados. Neste contexto, são apresentadas as principais características do Alto-Forno 3 na sua atual campanha, a evolução do seu desempenho em termos de produtividade e tempo de operação, além das principais ações direcionadas para a preservação e estabilidade do sistema de refrigeração e do cadinho, contribuindo para o prolongamento da sua vida útil. Como resultado destes esforços, a vida útil estimada do Alto-Forno 3 é de 22 anos, superando em 7 anos a duração prevista.

Oct 30, 2017