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By Juliana Gonçalves Pohlmann

A redução das emissões de CO2 pela substituição parcial de carvões por um combustível renovável como a biomassa é um assunto de crescente interesse na siderurgia. As emissões de CO2 na etapa de redução podem ser reduzidas pelo uso de biomassa como combustível ou pela queima em condições de oxi-combustão. Este trabalho visa investigar a combustibilidade de eucaliptos termicamente tratados em laboratório em atmosferas convencional (O2/N2) e de oxi-combustão (O2/CO2), comparando com uma moinha de carvão vegetal e carvões típicos do processo de injeção em altos-fornos (PCI). Os testes de combustibilidade foram conduzidos em um forno de queda livre (DTF) a 1.300°C com diferentes proporções de O2/N2 e O2/CO2. Os chars do DTF foram caracterizados quanto à aparência ao microscópio, área superficial e reatividade. Os eucaliptos termicamente tratados apresentaram as maiores combustibilidades, seguidos pela moinha e pelos carvões. Os chars das biomassas apresentaram estruturas mais reativas do que os chars dos carvões, e maiores áreas superficiais e reatividades. As poucas diferenças de combustibilidade e reatividade devido à atmosfera de oxi-combustão indicaram que, se aplicada ao alto-forno, esta tecnologia pode não ocasionar efeitos negativos no comportamento de carvões e biomassas.

Aug 16, 2017

By Luísa Coelho de Carvalho, Claudemiro Bolfarini, Piter Gargarella, Murillo Romero da Silva

Ligas de Ti β apresentam baixo módulo de elasticidade, boa resistência mecânica e excelente biocompatibilidade. Dentre essas ligas, têm-se as Gum Metal, as quais possuem boa resistência mecânica e superelasticidade a temperatura ambiente. Essas ligas podem ser utilizadas para fabricação de biomateriais como stents e implantes. Para produção de uma Gum Metal é recomendado a adição de baixos teores de oxigênio, assim como uma deformação plástica acentuada. Neste trabalho, uma Gum Metal de composição Ti-29Nb-13Ta-4,6Zr-0,07O (%peso) foi produzido por meio de deformação plástica severa pelo método High Pressure Torsion (HPT), seguida de tratamento térmico de envelhecimento. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a influência dos processamentos empregados, analisando a evolução microestrutural, estabilização e formação de fases, bem como a variação das propriedades da liga estudada. As amostras foram caracterizadas por microscopia ótica (MO), difração de raios X (DRX) e microdureza Vickers. Via MO e DRX foi possível observar uma maior estabilização da fase β, bem como a formação da fase ω após o processamento por HPT e envelhecimento. Um aumento na microdureza foi observado após HPT, devido a deformação plástica severa imposta. Observou-se também um aumento na microdureza com envelhecimento, que está diretamente relacionada com a modificação microestrutural observada.

Mar 1, 2019

By Luciana Pirone de Oliveira

O cobre é encontrado na natureza na forma de óxidos ou sulfetos e sua obtenção na forma metálica é usualmente alcançada através da pirometalurgia e eletrólise. Em ambos os processos há, além do gasto com energia, a geração de grande quantidade de passivos ambientais. Neste contexto a redução via plasma de hidrogênio se apresenta como uma alternativa promissora, pois valores significativos de carga metálica podem ser obtidos em temperaturas inferiores aos processos usuais e tendo como resíduo apenas vapor de água. Neste trabalho procurou-se investigar a influência do fluxo de hidrogênio na eficiência da redução do Cu2O por plasma de hidrogênio em baixa temperatura. Os experimentos foram realizados em reator de plasma pulsado CC nas vazões de 100, 200, 300 e 400 cm3/min, com temperatura constante de 300°C por 1h e pressão de 4Torr. A eficiência da redução foi determinada através de um balanço de massa e as análises dos produtos da redução foram feitas por difração de raios-x (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados parciais ratificam a redução a plasma como nova rota para a produção de cobre metálico e demonstram que as variações do fluxo de hidrogênio têm pouca influência na eficiência da redução.

Aug 8, 2018

By Matheus Porto Trindade, Marcos Menino de Macedo Filho, Isau de Souza Alves Junior, Sandro Griza, Brenno Lima Nascimento, Gustavo Dória Lima

O tratamento de oxidação térmica da liga Ti-6Al-4V foi realizado ao ar a 600 °C durante 2h, 5h e 10 h. O comportamento à fadiga foi analisado e comparado com aquele da liga não tratada. Foi feita caracterização através de análise por microscopia ótica e eletrônica, difração de raios-x e medição da rugosidade. Os resultados do DRX demonstraram crescimento dos picos de rutilo. Verificou-se um aumento na espessura média da camada formada de 0,12 μm para 1,09 μm ao elevar a duração do tratamento de 2 para 10 h. Os resultados apontaram redução de resistência a fadiga de 35 % para amostras oxidadas durante 2 h, 27 % para amostras oxidadas por 5 h e 29 % para as amostras tratadas durante 10 h, em relação ao ensaio com corpos de prova não submetidos ao tratamento. O efeito prejudicial causado pela camada formada após oxidação de 2 h foi tão danoso quanto o causado pela camada formada após 10 h, apesar da diferença entre as espessuras das camadas. A morfologia encontrada nas amostras fraturadas indicou fragilização na superfície das amostras oxidadas, contribuindo para a nucleação de trincas iniciais nos primeiros ciclos de fadiga na camada que favoreceram a propagação de fadiga, independendo da espessura de camada.

Oct 19, 2019

By Willy Ank de Morais, Márcio de Morais Tavares, Luan Matheus Peres, Érika Elis Kuo, Marcelo Costa Choukri

Eventualmente torna-se necessário fazer adaptações em estruturas de concreto durante ou após sua execução, de modo a adequar componentes em concreto armado. Essas mudanças não previstas no dimensionamento das estruturas pode comprometer a resistência aos esforços de tais estruturas, invariavelmente necessitando da introdução de um reforço estrutural. As técnicas mais conhecidas e utilizadas para reforços em estruturas de concreto armado são: adição de barras de aço, chapas de aço, fibra de carbono e protensão externa. Adicionalmente, ensaios práticos tornam possível quantificar a eficiência do reforço de um estrutural adotado, inclusive para verificar a eficiência entre a aderência, sob o ponto de vista estrutural, dos materiais empregados. O método de reforço de estruturas de concreto armado por meio de vergalhões adicionais é a técnica mais utilizada atualmente por ser de fácil execução, não precisar de mão de obra especializada e possuir o melhor custo x benefício. Assim sendo, este trabalho avaliou, a eficiência do reforço estrutural em uma viga submetida a furo não previsto em projeto utilizando os métodos de adição de vergalhões e barras de aço na região tracionada da viga. Os resultados obtidos foram comparados com os observáveis em uma barra de concreto, com área de aço normal.

Mar 1, 2019

By José Lucio Gonçalves Junior

A simulação laboratorial do desgaste é fundamental para o desenvolvimento de pesquisas que objetivem otimizar revestimentos e modificações superficiais utilizados em cilindros de laminação reais. Este trabalho objetivousimular laboratorialmente os mecanismos de desgaste em cilindros de laminação a frio. Para tanto, foram feitas réplicas metalográficas dos cilindros de trabalho antes e após campanhas de laminação normais. Foram utilizadas amostrasde aço VC10 temperadas, texturizadas e cromadas. Para reproduzir os mecanismos de desgaste,foram utilizados cilindros e esferas de aço AISI 52100 como contracorpos em ensaios de deslizamento alternado, com cargas normais de 51,01 e 100,06 N para contracorpos cilíndricos e 31,39; 51,01 e 100,06 N para contracorpos esféricos. Os resultados obtidos com contracorpos cilíndricos, carga normal de 100,06N e tempo de ensaio de 5h e contracorpo esférico, 29,4 N foram os que melhor reproduziram as tendências de alteração de topografia de superfíciesencontradas nas réplicas dos cilindros após uso. Após, realizou-se a análise tribológica dos pares, constatando-se que a utilização de contracorpo cilíndrico não remove completamente a camada de cromo duro, permitindo assim ver diferenças de comportamento tribológico em função da posição sobre a trilha e a análise experimental da evolução das tribocamadas formadas.

Aug 16, 2017

By Rafael Fernandes Reis

A solidificação do aço no molde é determinante para a qualidade superficial da placa, considerando que os principais defeitos tendem a se formar nos primeiros estágios de formação da pele. Assim, diversos parâmetros do processo que afetam a solidificação no molde devem ser considerados e um deles é a oscilação do molde. A partir de amostras da face estreita de placas obtidas no processo industrial, duas técnicas para avaliar o efeito da oscilação foram desenvolvidas com base em perfilometria a laser e metalografia. Em relação à perfilometria a laser, desenvolveuse um método de análise da profundidade das marcas de oscilação. Foi comprovada a correlação da profundidade média dessas marcas com o tempo de estripamento negativo. A segunda técnica refere-se ao ataque metalográfico à base de ácido pícrico, que se mostrou eficiente para visualização, via microscopia ótica, do gancho na base da marca de oscilação. Bolhas de argônio e partículas de pó fluxante podem ser aprisionadas na região do gancho de oscilação, e eventualmente ocasionar defeitos nos produtos laminados. O uso das técnicas apresentadas nesse estudo forneceu subsídios à tomada de ações visando a diminuição da profundidade do gancho e da marca de oscilação, resultando em melhoria da qualidade superficial das placas produzidas.

Aug 16, 2017

By Fernanda Santos da Luz

Desde o período Neolítico, a argila é usada na produção de materiais para construção. Posteriormente, verificou-se que queima da argila em fornos aumentava a resistência do material, permitindo seu uso na maioria das formas abrasivas. Com a melhoria das propriedades, a cerâmica vermelha encontrou várias aplicações tais como, telhas, tijolos, louças e revestimentos. Na região estudada, a noroeste do Rio de Janeiro e a área leste da zona da mata mineira, as telhas produzidas e comercializadas exibem características correspondentes à argila local e ao método de queima. Neste trabalho foi avaliada a qualidade das telhas na região, referente às características geométricas, físicas e mecânicas, padronizadas pela norma NBR 15310:2009. De acordo com a análise dos resultados, concluiu-se que a tendência da qualidade das telhas existentes no mercado não atende aos parâmetros atuais da norma brasileira. O teste geométrico apresentou o maior número de não conformidades. A planicidade da superfície e os testes de rendimento também apresentaram desvios maiores em relação ao padrão aceitável. As não conformidades encontradas nas amostras indicaram que ocorreram falhas nos controles de fabricação do produto e na aprovação do lote que liberou o material para a produção de fábrica, resultando em produtos sem padronização.

Oct 30, 2017

By Alessandro Martins Duarte

O forno elétrico a arco é dos equipamentos mais versátil para produção de aço e representa os principais processos para reciclagem de sucata. A Aperam South America Timóteo possui dois fornos elétricos, dedicados à produção dos aços inoxidáveis, onde praticamente 90% da sucata de inoxidáveis gerada na planta é reciclada neste processo, com o adicional de sucata adquirida no mercado de inoxidáveis. Este projeto teve como objetivo o incremento de produtividade nos fornos elétricos através de ajustes no programa de potência dos fornos na fase de fusão, objetivando a redução do tempo de forno ligado, redução de paradas por engaiolamentos de forno, redução do consumo de energia elétrica e eletrodos. O incremento de produtividade nos fornos elétricos permitiu uma maior produção de aços inoxidáveis da série austenítica, ofertando um volume maior de aços para os processos posteriores de refino no AODL. Para a modificação do programa de potência foram necessárias adequações no processo de confecção de carga e ajustes no modelo térmico do forno, baseados na temperatura final da carga, estimada para cada fase. Além dos ganhos de produtividades auferidos com o projeto, o mesmo proporcionou uma economia significativa no consumo de energia elétrica e eletrodos, próxima a kR$ 3700 por ano.

Oct 30, 2017

By Altair Lucio de Souza

Este trabalho tem o objetivo de apresentar os principais modelos matemáticos e pacotes tecnológicos da nova linha de Laminação de Tiras a Quente da Gerdau e vantagem desses modelos no desenvolvimento de aços HTP (High Temperature Processing). Essa linha tem uma das mais modernas tecnologias de sistemas de automação com modelos matemáticos de alta performance para um laminador a quente.

Jul 30, 2018

By Luís Marcelo Marques Tavares

Pelotas de minério de ferro representam uma parcela significativa do mercado transoceânico de minério de ferro, contando com uma participação importante de empresas brasileiras. Pelotas concorrem favoravelmente com granulados e sínteres de minério de ferro na carga metálica de fornos, em particular devido à sua elevada resistência à degradação durante o manuseio e transporte. Entretanto, pelotas ainda sofrem desse problema, que resulta na geração de finos, removidos previamente à alimentação do forno, ou de cacos, que podem resultar no aparecimento de clusters em fornos de redução direta. Esses efeitos danosos da degradação podem ser minimizados caso uma metodologia adequada de caracterização de pelotas e de simulação do processo de manuseio se encontrasse disponível. O presente trabalho trata do desenvolvimento de metodologia inédita e inovadora para previsão de resultados de degradação de pelotas, desde a usina pelotizadora até o pátio ou forno do cliente, desenvolvido como parte da parceria entre o Laboratório de Tecnologia Mineral da COPPE/UFRJ e a Samarco Mineração. O trabalho mostra ainda uma validação preliminar a partir de um ensaio de quedas múltiplas em laboratório, mostrando ótima aderência. Um simulador do processo foi desenvolvido, o qual permite inserir as características das pelotas produzidas, bem como o fluxograma de manuseio, permitindo prever a intensidade da degradação.

Aug 16, 2017

By Caroline Almeida Santos Fraga

Aços com elevada qualidade microestrutural cada vez mais são requeridos pela indústria, devido as suas propriedades mecânicas e metalúrgicas superiores. O conceito de qualidade microestrutural está relacionado à presença de inclusões não metálicas. Para atingir uma limpeza inclusionária efetiva é importante o conhecimento de como cada etapa do processo influencia no comportamento inclusionário. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é caracterizar as inclusões no processo de lingotamento contínuo, bem como estudar os efeitos de algumas variáveis do processo sobre as mesmas. Amostras de aço alto carbono foram retiradas no distribuidor do lingotamento contínuo em uma planta siderúrgica e foram submetidas à análise via MEV/EDS automatizado e medições de oxigênio total. O posicionamento da composição química das inclusões varridas em diagramas ternários remetidas às análises de morfologia e a correlação do nível inclusionário com parâmetros do processo e escórias, possibilitou entender o comportamento das inclusões. Como resultado parcial é observado a transferência de elementos da escória para as inclusões por intermédio do banho, por exemplo, devido à geração de espinélios ao final do processo. Percebe-se também que, além do efeito da diminuição da temperatura na geração de novas inclusões, alguma reoxidação deve ser considerada. O resultado esperado é obter maior conhecimento do processo, contribuindo no desenvolvimento de aços especiais.

Aug 8, 2018

By Amanda de Vasconcelos Varela

A Inconel 718 tem sido usada por décadas nas indústrias aeroespacial e nuclear por sua boa combinação de resistência mecânica e resistência a oxidação. No entanto, entre aproximadamente 650 e 850ºC, observa-se uma mudança indesejável no modo de fratura da superliga, que caracteriza a fratura intergranular assistida por oxidação. Com as temperaturas de operação em cada vez maiores e uma alta demanda por eficiência energética, a fragilização pelo ambiente é uma grande limitação a aplicação da superliga. Por isso, o objetivo deste trabalho é caracterizar o fenômeno através de ensaios de tração a quente em diferentes taxas de deformação e por microscopia eletrônica de varredura e EDS. A faixa de temperatura de ocorrência do fenômeno, segundo a evidência de fratura frágil intergranular variou conforme a taxa aplicada, manifestando-se entre 650 e 750ºC até 900ºC em todos os casos. O efeito da disponibilidade de oxigênio foi observado e o elemento não demonstrou ser determinante na perda de propriedades mecânicas avaliadas em tração. O nióbio, presente em quantidade considerável na liga, apareceu predominantemente como NbC nos contornos e interior dos grãos, incorporado ao titânio na região de fratura, com aspecto fragmentado. Acredita-se, portanto, que este tenha papel decisivo no processo de fragilização.

Oct 30, 2017

By Milena Kellen Oliveira Mendes

O entendimento mais aprofundado dos parâmetros que afetam a temperabilidade dos aços carbono permitiu atingir propriedades antes alcançadas apenas por aços microligados. Assim, este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito dos teores de C e Mn, assim como da temperatura de austenitização sobre a temperabilidade de aços baixo carbono, possíveis candidatos para aplicação na fabricação de vergalhões de grau 50. Três aços com composições químicas diferentes foram submetidos a ensaios de temperabilidade Jominy, considerando temperaturas de austenitização de 850ºC, 920ºC e 1050ºC. Curvas de dureza em função da distância Jominy foram construídas e análises microestruturais por microscopia óptica foram realizadas em toda a extensão dos corpos de prova. Os resultados obtidos mostraram que tanto o C quanto o Mn aumentam a temperabilidade dos aços. O Mn, por ser um elemento de liga estabilizador da austenita, dificulta a nucleação e crescimento de constituintes difusionais. O C mostrou ter maior influência sobre a temperabilidade, pois além de também ser um elemento gamagêneo, é responsável pelo cisalhamento da rede da austenita que resulta na formação da martensita. A temperatura de austenitização influenciou a temperabilidade dos aços estudados, porém seus efeitos devem ser estudados com maior profundidade.

Aug 16, 2017

By Gustavo Eduardo Praes

A Samarco Mineração S.A., nos últimos anos estudou diversas alternativas para a substituição dos combustíveis fósseis por combustíveis renováveis (Biomassa) em seus fornos de pelotização tipo “Traveling Grate” (grelha móvel). Avaliou-se o uso de carvões vegetais, de eucalipto e de capim elefante, em substituição total ao antracito na composição da mistura. Estudou-se gaseificação em planta piloto, foi realizado um modelamento computacional do uso de gás de síntese e a comparação com os combustíveis tradicionais utilizados em fornos de pelotização de grelha móvel da Samarco. Os trabalhos iniciais foram realizados em escala de laboratório (Pot Grate). Em 2014 foi realizado um teste industrial, com um combustor de biomassa piloto acoplado ao duto que direciona o ar quente para a região de secagem ascendente do forno 02 da Samarco Mineração S.A. O teste ocorreu entre 27 de janeiro a 21 de julho de 2014. Realizou-se uma avaliação detalhada da engenharia deste sistema e de seus impactos no forno de pelotização. O combustor consiste em um sistema para queima de biomassa, o qual gera os gases quentes a serem introduzidos no sistema. Dependendo da configuração, o sistema poderá elevar a temperatura dos gases de secagem em até 75°C, quando comparado a uma situação de referência.

Aug 16, 2017

By Leandro José de Barros Cardoso

A CSN possui 4 linhas de estanhamento eletrolítico (LEE) com capacidade de produção de 700 kt/ano de Folha de Flandres, nas quais durante o processo de estanhamento podem ocorrer desvios de qualidade que impactam no custo final do produto, afetando diretamente o custo de transformação da folha-de-flandres. Um destes desvios são as manchas superficiais (MS), caracterizadas por manchas na superfície do revestimento da Folha de Flandres que prejudicam o aspecto final do produto. O objetivo deste projeto foi reduzir o índice de desvio NOK por manchas superficiais das Linhas de Estanhamento 5 e 6 de 0,28% para 0,14% até abril de 2013. O projeto foi realizado utilizando a metodologia Lean Seis Sigma, obtida pela união do “Lean Manufacturing”, que visa a eliminação de desperdícios durante o processo produtivo e o Seis Sigma como uma estratégia gerencial que busca a maximização do desempenho dos processos. A metodologia é dividida em cinco etapas: Define, Measure, Analyze, Improve e Control. Após a conclusão do projeto observamos uma redução de 65% no índice de desvio do defeito em relação à média do ano anterior (2012). Com esta redução obtivemos um ganho financeiro de R$212.000,00. Este projeto também serviu como projeto de Certificação de especialista Green Belt.

Aug 8, 2018

By Andrew Slifka, Pello Uranga, Douglas Glenn Stalheim

Structural steel final mechanical properties of strength and ductility are predominately generated by the final ferrite grain size/packet size and homogeneity of that ferrite grain size/packet size through the cross-sectional area. Forty to seventy percent of the strength components come from how fine the final cross-sectional ferrite grain size/packet size that can be produced.[1] All the ductility properties of structural steels for a given microstructure are predominately driven by how fine AND homogenous the final cross-sectional ferrite grain size/packet size can be refined.[2,3,4] One key ductility property of structural steels used in construction and energy transmission applications is fatigue. Both low and high cycle fatigue can be realized in these end applications, however, low cycle fatigue is typically the predominate mechanism. In construction applications the environment for fatigue is typically air, such as in wind towers or high-rise building construction. In energy applications, there is an interest in high pressure (5.5 – 21 MPa, 800-3000 psi) gaseous hydrogen as an alternative fuel source to fossil fuels. A project to study the effect of the cross-sectional grain size/homogeneity of a relatively pure polygonal ferrite microstructure on the fatigue performance in air and high-pressure gaseous hydrogen has been developed. This paper will discuss the project strategy, microstructure developed for the project and initial test results.

Oct 1, 2019

By Jan Krull

A high productive coke making process in connection with stringent emission control has clearly become a demand of plant operators and stakeholders. Further to this, availability, quality and coal costs are key concerns for the iron and steel industry in its efforts to optimize raw material cost. Today, the optimization of raw material cost in integrated steel works has further gained priority. Coking coal reflects up to 20% of the cost of steel. In top charged batteries coal preparation and blending is one of the concerns to lower coal cost by maximizing the percentage of non-coking coals in the blend. Stamp charging technology is technologically and economically an effective solution in the process of pre-carbonisation. Paul Wurth’s jumbo top charged oven as well as proven stamp charging technology have recently set new benchmarks in Europe, India and Brazil in terms of productivity, stability and emission control.

Aug 1, 2018

By Rudolf Hubmer

In October 2013 JSW Steel decided to place an order to Primetals Technologies Austria (former Siemens VAI Metals Technologies) for the installation of a comprehensive Level 2 process optimization system for more than 20 existing production facilities of various suppliers. For SMS-I new L2 systems are provided for two hot metal pretreatment stations, three hot metal desulphurization stations, three ladle furnaces, two 1-strand slab casters, a ladle tracking system as well as a shop supervisory system. Additionally the existing L2 system for one 1-strand slab caster is being upgraded in the course of the project. In SMS-II new L2 systems for the 7 hot metal desulphurization stations, 4 ladle furnaces, 1 new RH vacuum degasser, ladle tracking system and a shop supervisory system are supplied. Despite of the challenging time schedule the commissioning of the single facilities started within less than 12 month after contract effectiveness. The installed Level 2 process optimization systems together with the achieved results are described in this paper.

Aug 16, 2017

By Eleir Mundim Bortoleto

A finite element modeling approach was developed to study adhesion phenomena during the unidirectional contact between a two-dimensional plane-strain square and a flat slab. Surfaces were metallic or ceramic, different pairs of materials were analyzed and their adhesion was considered by means of a FORTRAN subroutine (DLOAD), which was connected with commercial finite element code Abaqus and provided surface attractive forces based on the Lennard-Jones interatomic potential. Adhesive loads were considered both during approximation and separation of the surfaces. During the separation step, material transfer between surfaces, due to adhesion, was modeled by means of damage initiation and propagation at the flat slab. The parameters considered in the simulations were normal load, chemical affinity and system size and the different conditions were analyzed by comparison of the interaction forces during approach and withdrawal. This work also presents detailed descriptions of: (i) the evolution of energy dissipation due to adhesion hysteresis, (ii) the formation-growth-breakage of adhesive junctions and (iii) the evolution of stress distribution during the process. Results have indicated that chemical affinity between the bodies in contact is more relevant for adhesion than the applied load. Besides, smaller asperities are less prone to promote adhesive wear, but they may be subjected to high stress concentration effects.

Jul 31, 2018