Search Documents

By Lucas Breder Teixeira

Esse trabalho discute a modelagem termo-mecânica fisicamente não linear de materiais refratários considerando os efeitos de danificação utilizando o Método dos Elementos Finitos. Inicialmente é feita uma descrição geral dos materiais refratários com foco em suas características termo-mecânicas, destacando principalmente suas propriedades elásticas e comportamento de amolecimento, e demonstrando sua considerável dependência da temperatura. Algumas considerações são feitas com relação à evolução dos modelos de simulação numérica aplicados a refratários, iniciando-se com os modelos lineares elásticos até o uso de modelos constitutivos complexos. O modelo de fissuração distribuída utilizado para calcular a perda de rigidez elástica é então apresentado, juntamente com a fundamentação matemática pertinente e sua relação com os parâmetros físicos do material. Para ilustrar a aplicabilidade do modelo alguns exemplos são apresentados, discutindo-se suas principais capacidades com relação ao projeto de estruturas refratárias.

Oct 30, 2017

By Ramon Santos Corrêa

Com a descoberta de poços de petróleo cada vez mais profundos, as tolerâncias das propriedades mecânicas dos tubos de aço utilizados para este fim estão mais restritas. Somando-se a isso, o mercado pressiona por redução de custos e agregação de valor nos produtos ofertados. Por outro lado, a maturidade de interconexão alcançada pelos sistemas industriais, permitiu a disponibilização de dados mais precisos dos processos e a utilização de ferramentas computacionais avançadas de análise e modelagem de dados. Este trabalho tem como objetivo prever as propriedades mecânicas dos tubos após o processo de revenimento, a partir da composição química do aço, parâmetros dimensionais dos tubos e parâmetros do processo. O acompanhamento on-line da tendência das propriedades mecânicas permitiu uma operação preventiva no forno de revenimento, possibilitando a redução do lead time do processo, visto o tempo médio de 2 dias para o recebimento dos resultados do laboratório. A definição pela utilização das Redes Neurais Artificiais se baseou em trabalhos relacionados ao tema e casos de sucesso aplicados na indústria. Observou-se que os resultados obtidos a partir dos modelos obtiveram índices de assertividade superiores aos de outras técnicas utilizadas para este fim. Além disso, foi possível a criação de um único modelo para cada propriedade mecânica considerando todas as famílias de aço produzidas na Vallourec, facilitando os processos de calibração e sustentabilidade dos modelos.

Aug 16, 2017

By Maritha Andrade, Gustavo Mello, Marco Aurélio Perim, Arthur Quintão Andrade, Joeli Cuzzuol, Eduardo Kuhl

Este artigo apresenta os resultados da utilização da simulação de processos para a análise de alternativas na gestão de tomada de decisão envolvendo a logística de cabotagem (navios e barcaças) para o transporte de bobinas entre duas das unidades da ArcelorMittal (Tubarão e Vega), além da logística rodoviária para armazenagem e abastecimento de bobinas na unidade produtiva de Vega. O estudo, iniciou-se com o mapeamento dos processos e fluxos produtivos afim de identificar os limites iniciais e finais para representação na solução. Foi feita uma avaliação do carregamento e descarregamento das embarcações, retorno das embarcações, processo de carregamento dos caminhões, descarregamento e armazenagem das bobinas nos armazéns, além do abastecimento das bobinas para a produção na unidade de Vega. O estudo possibilitou avaliar a capacidade produtiva do sistema, o dimensionamento dos recursos envolvidos (navios, barcaças, frotas de caminhões, capacidade necessária para armazenagem externa), os gargalos do processo, as restrições e os possíveis cenários como alternativa para alcançar os objetivos desejados.

Oct 1, 2019

By Malu Braga Leal

Este trabalho propõe o controle e monitoramento da corrosão em escapamentos de automóveis pela modelagem e mapeamento termo-fluidodinâmico do escapamento utilizando o programa computacional de análise de volumes finitos ANSYS. A corrosão no escapamento do automóvel é produzida e catalisada pelos gases de combustão do motor que fluem aquecidos pelo escapamento. Ao se propor a utilização de uma rede de sensores ópticos nas regiões mapeadas pelo modelo obtido fluido dinâmico do escapamento do automóvel, tem-se uma ferramenta em tempo real para a visualização das regiões de maior gradiente térmico e mais suscetíveis à corrosão pelos gases de combustão no escapamento. A utilização do mapa termo fluidodinâmico do escapamento pelo programa ANSYS possibilita, assim, um maior controle das condições de corrosão no escapamento de um automóvel e na escolha de materiais mais adequados para a sua produção e funcionamento.

Aug 16, 2017

By Elisa Araujo Santos Darsie

A busca na melhoria da qualidade dos aços, principalmente no caso de aços limpos, fez com que o distribuidor de lingotamento continuo também seja empregado para a remoção das inclusões responsáveis por prejudicar as propriedades mecânicas dos aços. Uma melhor eficiência desta função do distribuidor pode ser atingida com o conhecimento das características do escoamento do banho metálico de modo que se possam propor modificações na configuração do distribuidor. Esses fenômenos de escoamento e remoção de inclusões podem ser simulados mediante a utilização da modelagem física. O objetivo deste trabalho é avaliar quatro configurações internas de distribuidor por meio da qualificação do escoamento via ensaio de linhas de fluxo e quantificação de inclusões passantes pelo veio com o ensaio de remoção de inclusões. As variáveis de controle utilizadas neste estudo são: velocidade de lingotamento, presença de barreiras e presença de tubo longo. Os resultados apresentados para o distribuidor em questão mostram que para os casos com o tubo longo, o uso da barreira torna o escoamento predominantemente ascendente eliminando o curto-circuito e favorável a remoção de inclusões passando de 29,76 para 24,29% de inclusões passantes pelo veio. Enquanto que para os casos sem tubo longo, o uso da barreira proposta diminuiu o contato do aço com a escória sobrenadante, aumentou o curto-circuito e aumentou também o percentual de inclusões passantes pelo veio de 2,56 para 3,01%.

Aug 8, 2018

By Felipe das Dôres Machado

No processo de fabricação de aço, o distribuidor possui grande importância na questão limpeza inclusionária, principalmente, quando se trata da produção de aços limpos (clean steel). As inclusões podem afetar negativamente as propriedades mecânicas e metalúrgicas do aço. Estudos realizados em modelos físicos e/ou matemáticos vêm sendo aplicados com intuito de propor medidas que melhorem a capacidade do distribuidor na remoção de inclusões presentes no aço. Este trabalho tem como objetivo principal qualificar o escoamento de um distribuidor e quantificar a remoção de inclusões do mesmo. Um modelo físico de um distribuidor de lingotamento contínuo de tarugos construído em acrílico e que respeita a similaridade de Froude e Reynolds é utilizado para os ensaios. A quantificação das inclusões é realizada por meio de um ensaio que envolve um sistema de injeção de partículas de polietileno na entrada no distribuidor e outro sistema de coleta dessas partículas na saída do distribuidor no qual as amostras coletadas, posteriormente, são secadas e pesadas. Com os resultados obtidos pretende-se compreender o efeito dos parâmetros propostos sobre a remoção de inclusões e permitir a utilização de uma ferramenta capaz de avaliar a qualidade de aços no que se refere à passagem de inclusões na saída do distribuidor.

Jul 30, 2018

By Rodrigo Sales

Os principais objetivos de um projeto de Integração e Otimização de Processos (PIO – Process Integration and Optimisation) é de auxiliar no desenvolvimento de uma estratégia integrada de desmonte e cominuição que minimize o custo total por tonelada processada nas etapas de lavra e cominuição das operações, minimize o consumo de energia e maximize a taxa de processamento, produção de metais e lucro da empresa. O projeto consiste na revisão de práticas operacionais, auditoria e amostragem, benchmarking, modelagem e simulações das operações de perfuração e desmonte e cominuição. Isto permite uma análise holística das operações para identificar oportunidades de melhorias e desenvolver estratégias integradas e otimizadas de operação da mina-à-planta. O projeto incluiu o sistema exclusivo da Metso, SmartTag™, para rastrear o minério dos furos de desmonte na mina até a planta concentradora com o objetivo de correlacionar os tipos de minério e de desmonte com os resultados de desempenho da planta. O sistema de modelamento geometalúrgico automatizado chamado GeoMetso™ utiliza a tecnologia de rastreamento de minério SmartTag™ para coletar continuamente dados de desempenho da planta e atualizar automaticamente os modelos preditivos e o modelo de blocos em tempo real. Este sistema é a base para a implementação, validação e melhoria contínua das estratégias integradas e otimizadas de operação, além de auxiliar na reconciliação da mina-à-planta e planejamento de lavra.

Aug 17, 2017

By João Lucas Lautenschlager Cortez Alves

Foi implementado um modelo matemático transiente e tridimensional para prever os campos de temperatura e composição presentes no sólido e poça de fusão durante um processo de soldagem a arco. O modelo foi desenvolvido com base nas equações de conservação macroscópicas de calor, massa e espécies químicas, que foram solucionadas pelo método dos volumes finitos. Os resultados do modelo mostraram boa aderência com soluções analíticas. Foram apresentados os efeitos de mudança na velocidade e potência de soldagem na distribuição de temperatura obtida e no formato da poça de fusão para soldagem em uma chapa de liga Al-6,5%Cu.

Oct 30, 2017

By Alexandre Bellegard Farina

O sistema MgO-NiO é um dos importantes sistemas para o entendimento das reações metal-escória na elaboração das ligas de à base níquel. As ligas à base de níquel usualmente apresentam adições de magnésio com o intuito de melhoria da plasticidade destas o que permite o seu processamento através de processos de conformação mecânica. Neste trabalho foi realizada a modelagem termodinâmica deste sistema utilizando o modelo de células de Kapoor-Frohberg-Gaye e o módulo PARROT® do pacote Thermo-Calc® com objetivo de complementar o banco de dados SLAG®. Como resultado foi obtido um conjunto de parâmetros termodinâmicos que descrevem as fases deste sistema.

Aug 17, 2017

By Mariana Sizenando Lyrio, Fernanda Nascimento Moreira, Weslley Luiz da Silva Assis, Harison da Silva Ventura, Gabriella Maria Silveira de Sá, Ana Gabriella Conceição dos Santos

surgimento de fases intermetálicas em aços é matéria de grande interesse devido ao caráter nocivo que elas podem conferir às propriedades mecânicas do material. No presente trabalho, foi estudado o efeito do surgimento da fase sigma em um aço inoxidável duplex através de modelamento numérico-computacional. A microestrutura duplex foi obtida via simulação, sendo, então utilizada como matriz para a nucleação e crescimento da fase sigma, também via simulação. O método do Cone Causal foi utilizado para o desenvolvimento da microestrutura e os resultados foram comparados com a metodologia da cinética formal de JMAK para fins de validação do modelo. Os resultados da simulação permitem obter, através da Regra das Misturas, predições sobre as propriedades mecânicas do material, no caso, o limite de resistência à tração, que foi comparado com os dados encontrados na literatura. Foi possível constatar o aumento do limite de resistência à tração para maiores frações volumétricas de sigma, o que traz como resultado a diminuição da ductilidade para o aço.

Nov 17, 2019

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 Augusto Pereira de Sá

Modelagens física e matemática foram utilizadas para avaliar os efeitos da geometria e parâmetros operacionais, tais como a vazão e distribuição de gás de agitação, além do nível de aço líquido no processo de mistura e formação de olho em panelas de aciaria. A influência de propriedades físicas, viscosidade e densidade, de escória e metal foi avaliada em um modelo físico, também empregado para medir a distribuição espacial das velocidades através de técnica PIV. São apresentadas correlações para o cálculo da abertura do olho e o efeito de frenagem da escória de topo é demonstrado.

Jul 30, 2018

By Luis Alberto Sfalsin Passos

Com o passar dos anos observa-se uma mudança nas características mineralógicas dos minérios de ferro lavrados nas novas minas da Samarco Mineração SA. De acordo com levantamentos podem ser constatadas mudanças nos percentuais da hematita porosa, hematita especular e da goethita na constituição do concentrado de minério de ferro. Pode-se verificar uma tendência de aumento do percentual de goethita bem como do PPC (perda por calcinação) característica intrínseca ao minério. Estes fatos implicam em uma maior dificuldade da concentração em garantir a qualidade da polpa de minério bombeada para as usinas de pelotização, visto que fatores como a granulometria do minério (partículas menores que 325#) e a superfície específica são afetadas pela mineralogia. Por consequência, há uma maior dificuldade no processo de filtragem para obtenção do pellet feed com a faixa de umidade necessária para o processo de pelotamento e queima. De outra forma, o aumento do PPC dificulta o processo de secagem das pelotas no forno de pelotização, exigindo um maior aporte térmico para retirada da água residual contida nos cristais que não evaporam a 100°C. Todos estes fatores contribuem para a qualidade da pelota queimada, interferindo na sua resistência física como compressão a frio e tamboramento. Esta pesquisa tem como objetivo apontar as variáveis que influenciam significativamente o tamboramento, para propor ações que melhorem o controle do processo produtivo de forma a buscar o ponto de equilíbrio entre qualidade e produção.

Aug 16, 2017

By João Victor Gomes Guimarães Ananias, Itavahn Alves da Silva, Thiago Araújo Santos de Oliveira, Salvatore Giuliano Peixoto Tropia de Abreu, Guilherme Santiago Queiroz, Carlos Antônio da Silva

Oct 1, 2019

By Johne Jesus Mol Peixoto, João Victor Gomes Guimarães Ananias, Itavahn Alves da Silva, Thiago Araújo Santos de Oliveira, Weslei Viana Gabriel, Carlos Antônio da Silva, Salvatore Giuliano PeixotoTropia

O arraste de escória para o distribuidor, durante a drenagem de panelas de aço, tem grande impacto no rendimento metálico, limpidez e produtividade no processo de lingotamento contínuo. Modelamento físico e matemático foram utilizados para o estudo da formação do escoamento tipo vórtice e funil no esgotamento de panelas de aço. Em um modelo em escala 1:6,5 foi avaliada a influência da vazão de drenagem, altura inicial de líquido, temperatura do banho e estratificação da temperatura sobre a altura crítica (Hcr) de formação de vórtice. Para todas as condições experimentais, o valor de Hcr se mostrou crescente com o aumento da vazão, respeitando uma relação linear. Através da técnica de Particle Image Velocimetry – PIV observou-se o desenvolvimento do campo de velocidades sub-superficiais da água durante a drenagem em modelo de acrílico em escala 1:6,5. Os resultados das simulações fluidodinâmicas obtiveram bom acordo com os experimentos físicos, e foram capazes de representar a influência da vazão e da temperatura sobre o valor de Hcr.

Oct 1, 2019

By Raissa Santos Salgado

Atualmente, a exigência do mercado pela produção de aços de alta qualidade aliada a redução de custos, impulsiona maiores investimentos em novas tecnologias e a busca pelo melhor conhecimento dos processos que ocorrem na usina siderúrgica. O desgaseificador RH tem-se revelado um equipamento fundamental para produção de aços ultra low carbon, tipo cada vez mais solicitado pelos maiores consumidores de aço. Diante disso, este trabalho visa a elaboração de um modelamento matemático das curvas de descarburação e desidrogenação no RH thyssenkruppCSA. A geração dessas curvas possibilitou o estudo do comportamento do teor de carbono e hidrogênio durante o tratamento das corridas no reator. Os resultados demonstram que o teor de carbono médio obtido não está dentro do esperado, conforme previsto pelo comissionamento. No entanto, a desidrogenação pode ser considerada como satisfatória.

Oct 30, 2017

By Izabela Diniz Duarte

O controle da temperatura do aço líquido desde o refino secundário até o lingotamento é condição essencial para alcançar alto nível de qualidade do produto final e economia de energia, o que permite ressaltar a importância de se determinar as perdas térmicas na panela. Entre outros fatores este trabalho buscou identificar a importância relativa das perdas térmicas para o revestimento refratário e através da escória. A temperatura, espessura da camada de escória, temperatura do revestimento refratário, propriedades físicas e características de convecção foram os fatores considerados. Cálculos numéricos que quantificam essas perdas.

Jul 30, 2018

By Lucas Breder Teixeira

Vasos metalúrgicos podem ser revestidos com linhas de tijolos refratários, com ou sem argamassa. Devido ao grande número de interfaces entre os tijolos, o sub-sistema tijolo/junta impõe dificuldades computacionais ao projeto da montagem. Buscando comparar a influência do projeto refratário nas tensões presentes na estrutura, um revestimento com juntas secas foi modelado utilizando um material homogêneo equivalente. As propriedades termo-mecânicas deste material equivalente foram determinadas usando o método de Homogeneização Periódica e dependem tanto da temperatura quanto do estado da junta (aberta ou fechada, nas duas direções). Este modelo foi usado para simular uma Panela de Aço através do Método dos Elementos Finitos (MEF) com o intuito de demonstrar a influência dos seguintes parâmetros: presença ou ausência de juntas; espessura da junta e projeto refratário. O trabalho pretende auxiliar o desenvolvimento de projetos refratários e fornecer melhores estimativas da aplicabilidade de uma dada configuração.

Oct 30, 2017

By Flávio Beneduce

O conhecimento das características termodinâmicas do sistema NiO-CaO é de fundamental importância no modelamento do equilíbrio metal-escória-refratário para a elaboração de ligas à base de níquel em fornos elétricos a arco assim como para o desenvolvimento de base de dados consistente para a extração de níquel de minérios lateríticos. O modelamento existente para a escória líquida, baseado no modelo quase-químico modificado por Pelton e Blander, não pode ser utilizado diretamente na base de dados SLAG usada pelo programa Thermo-Calc pois utiliza um outro modelo termodinâmico para a fase escória. O presente trabalho apresenta o modelamento do sistema NiO-CaO usando o modelo quase-químico de células de Kapoor-Frohberg-Gaye para a fase escória líquida. Os dados utilizados neste modelamento foram atividades das espécies químicas nas fases sólidas, composições solvus em várias temperaturas e parâmetros magnéticos da fase NiO. A otimização foi feita com o módulo PARROT® do programa Thermo-Calc®. Os resultados obtidos da otimização ajustaram-se bem aos dados experimentais apresentados na literatura.

Aug 17, 2017

By Otto Sandoval Zea

En la actualidad, existen equipos que analizan los daños colaterales producidos por la voladura como el uso de sismógrafos, los que son aplicados para el control de los limites permisibles de vibración en construcciones superficiales, de forma que permiten realizar análisis de vibración en condiciones subterráneas (Minas) y establecer parámetros que generen un mejor diseño de excavación en el avance y producción. En esta perspectiva, el presente texto para predecir el daño generado por los explosivos y la reducción de los mismos, emplea el análisis vibracional, donde se determina un comportamiento de atenuación de la velocidad vibracional de partículas en función a la distancia y la carga operante* representado por una curva exponencial denominado “Ley de Atenuación de Vibración de Partícula”, que difiere según la calidad del macizo rocoso y la potencia del explosivo empleado.

Sep 14, 2009