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By João Batista Conti de Souza

A utilização de fundentes como fontes de CaO e MgO na carga de altos fornos é uma prática operacional bem conhecida e estabelecida pelos produtores de ferro primário na siderurgia mundial. As práticas podem ser encontradas nas literaturas através de trabalhos publicados onde são descritos e apresentados os respectivos benefícios obtidos. A muito que os produtores de ferro primário, pela rota alto-forno, tem se esforçado nos estudos e desenvolvimentos de cargas elaboradas alternativas através de acordos de cooperação técnica junto aos centros de pesquisas e universidades. Tais acordos visam a melhoria da performance dos aglomerados e dos reatores de redução. A dificuldade em produzir pelotas auto - fundentes, com garantia da manutenção das propriedades necessárias e que favoreçam o processo de produção de ferro primário via alto-forno, tem sido o desafio no que se refere á avaliação das diversas formas de amenizar os efeitos detrimentais da adição de fundentes, contendo altos teores do composto MgO, nas etapas do processo produtivo de pelotização, garantindo assim uma composição química, as características físicas e metalúrgicas do produto final (pelota queimada). O plano de pesquisa visou o desenvolvimento de um “novo produto”, pelotas de minérios de ferro auto - fundentes com alto teor de MgO com características superiores para suportar às solicitações impostas no próprio processo de sua produção, no manuseio e no atendimento às solicitações durante as etapas de redução e amolecimento e fusão nos altos fornos, quando comparadas ao uso em substituição as adições de fundentes ricos do referido composto.

Aug 1, 2018

By Pedro Jorge Walburga Keglevich de Buzin

Steel production process generates waste, among which is the electric arc furnace dust (EAFD). This waste has varying amounts of zinc, which is principally contained in the minerals zincite (ZnO) and franklinite (Fe2ZnO4). The presence of Zn is capable of economically motivating the recycling of this residue and facilitating the co-processing of the remaining material. The zinc content in EAFD and the presence of zincite, however, have significant influence on the application of hydrometallurgical recovery processes (economic alternatives to the Waelz process). In this study, based on the computational thermodynamic tool FactSage, theoretical considerations are made on the conditions for the formation of zinc-containing minerals found in EAFD. Through thermodynamic analysis, the best conditions for obtaining a high fraction of ZnO were analyzed, which favor the hydrometallurgical processes for EAFD treatment. A classification of dust depending on the phases present in the EAFD is suggested as a guide for the feasibility analysis for the use of a hydrometallurgical process.

Jul 30, 2018

By Janeir Ribeiro Dutra

Os aços siliciosos de grão orientado (GO) e de grão não orientado (GNO) são aços ligados ao silício para aplicações elétricas. O aço silício de grão orientado possui as propriedades magnéticas otimizadas na direção de laminação, enquanto o de grão não orientado apresenta boas propriedades em qualquer direção. O aço elétrico de grão orientado tem como principais características as excelentes propriedades magnéticas, desenvolvidas especialmente para a redução das perdas magnéticas e aumento da eficiência de máquinas elétricas. Durante o processo de elaboração do aço o principal desafio é o controle de elementos como alumínio, titânio e enxofre, elementos estes provenientes da carga metálica (sucata e gusa) e adições de ligas na panela. Para este controle ser eficaz a estabilidade da composição química da escória na metalurgia secundária é de fundamental importância. O fluxo produtivo do aço GOAT na metalurgia secundária inicia-se no processo VOD(Vaccum Oxygen Decarburization) com término no forno panela. Este trabalho promoveu a adequação da escória da metalurgia secundária do aço GO através da: i. revisão do padrão de consumo de fundentes, mediante estudo de balanço de massa; ii. desenvolvimento de escória sintética para ajustar finamente a basicidade da escória. Os estudos de balanço de massa apontaram que em determinadas situações havia a necessidade da correção da escória para aquecimento no forno panela; iii. implementação de amostragem de escória ao final do processo VOD para correção da basicidade de escória para aquecimento no forno panela; iv. criação de modelo para correção da basicidade da escória. Após a implementação do projeto o controle da escória no forno panela ficou mais efetivo promovendo: i. redução dos teores finais de alumínio e titânio ao final do processo de elaboração no forno panela; ii.possibilidade de correção da quantidade de escória para aquecimento no forno panela sem comprometer a basicidade de escória requerida no processo; iii. atendimento a faixa otimizada do aço GOAT (M3, maior qualidade) passou de 33% para 65%; iv. redução do desgaste de panelas na elaboração do aço GOAT na metalurgia secundária; v. redução do risco de sucatamento por fora de faixa em alumínio e titânio do aço GOAT na aciaria que representou nos últimos 4 anos uma perda ao processo superior a R$ 1,2 milhão; vi. estabilização da basicidade binária da escória final do Forno Panela dentro da faixa desejável.

Oct 30, 2017

By Jheison Lopes dos Santos

Neste trabalho, pela primeira vez, o sistema cerâmico Al2O3-Nb2O5-LiF teve suas propriedades mecânicas investigadas. Foram investigadas diferentes composições, em peso, para o composto (Al2O3–4%Nb2O5)–nLiF, com n variando entre 0 e 1,50%, a três temperaturas de sinterização diferentes (1300, 1350 e 1400 ºC). Como caracterização mecânica, avaliou-se a microdureza Vickers para todas as composições. A adição de LiF que apresentou os maiores valores de densificação teve seus módulos de Young e de cisalhamento, e as velocidades de ondas elásticas determinadas. Os resultados mostraram que todas as adições de LiF elevaram a microdureza do composto Al2O3–4%Nb2O5. Este fato pode estar relacionado com a densificação e fases obtidas após a sinterização. A adição de 0,5% de LiF ao composto cerâmico Al2O3-4% Nb2O5, promovendo maior densificação, quando sinterizado a 1300 ºC obteve valores de propriedades elásticas comparáveis aos obtidos por Al2O3–4%Nb2O5 sem LiF, sinterizado a 1400 ºC. Os resultados relevaram ainda uma coerente correlação entre dureza, módulo de elasticidade e densificação. Dessa forma, a adição de fluoreto de lítio ao sistema cerâmico alumina-nióbia possibilitou a redução em pelo menos 100 ºC na temperatura de sinterização, com propriedades mecânicas comparáveis.

Oct 30, 2017

By Leandro Gustavo Mendes de Jesus

A teoria de Kubelka-Munk é bastante genérica e abrangente. A sua aplicabilidade já foi estudada nas mais diversas áreas, como tintas especiais [1], plásticos [2,3], produtos farmacêuticos [4] e alimentícios [5], e também no caolim [6-8]. A partir da teoria pode se relacionar a reflectância difusa com a função de Kubelka-Munk É também notável que carvões com elevados teores de cinza possuem propriedades colorimétricas diferentes de carvões com baixos teores de cinza. Em função dessa notável diferença acredita-se poder quantificar a quantidade de cinzas a partir da reflectância em diversos comprimentos de onda. Para isso foi elaborado um roteiro de retirada da amostra e confecção de pastilhas de carvão pulverizado onde foram medidos a reflectância e o percentual de cinzas. A partir dessas medidas foi possível a obtenção de equações que modelam a função de Kubelka-Munk em função do percentual de cinzas. Apesar do baixo número de amostras coletadas foi possível se obter funções de Kubelka-Munk que se encaixaram nos dados coletados. Por fim, foi possível concluir que há possibilidade de inferir o teor de cinzas de carvão por meio da reflectância.

Aug 8, 2018

By Pedro Henrique Teshima Shioga

Quando processos de engenharia de superfícies multifuncionais que combinam fases de propósito orientadas são aplicados a substratos moles, uma combinação de alta resistência ao desgaste, suporte de alta carga e baixos coeficientes de atrito podem ser obtidos. Neste estudo, os efeitos de diferentes camadas nitretadas no comportamento tribológico de revestimento Diamond-Like-Carbon (DLC) depositado sobre aço SAE 1040 são investigados. A nitretação foi conduzida sob diferentes temperaturas e misturas de gases para criar três camadas de nitretos distintas: duas camadas de compostos com predominância de fases e e ?’ e uma camada de difusão. Todas as superfícies foram então revestidas com DLC, depositado via Plasma-Enhanced-Chemical-Vapour-Deposition (PACVD). As fases de nitreto foram analisadas utilizando difração de raios-X e a topografia da superfície foi analisada por interferometria de luz branca e microscopia eletrônica de varredura. O comportamento tribológico foi investigado utilizando esfera e plano com movimento alternado com carregamento incremental até a falha do filme DLC. Os testes tribológicos indicaram que o melhor desempenho foi alcançado por uma específica combinação de dureza, rugosidade superficial e tipo de nitreto. A melhor capacidade de mancalização entre o revestimento DLC e o substrato mole foi alcançada quando a camada de nitretos constitui-se apenas de uma camada de difusão.

Aug 16, 2017

By Antonio Lourenço Batista de Souza

Neste trabalho, foi desenvolvido um modelo de elementos finitos para simular o primeiro passe da laminação de tiras a quente de aços C-Mn, durante a etapa de acabamento, via DEFORMTM3D. As dimensões e condições de processo foram obtidas a partir de dados industriais descritos na literatura. Utilizando-se o modelo termomecânico, foram feitas análises de sensibilidade por meio de alterações no fator de atrito e coeficiente de transferência de calor por condução, uma vez que não há um conhecimento preciso dos valores destes parâmetros para o processo simulado. Com isto, foram analisadas as alterações que a mudança destes parâmetros podem causar na carga e temperatura de laminação, perfil de deformação, fração recristalizada e tamanho de grão. O aumento do atrito provoca um aumento na carga de laminação, na homogeneidade do perfil de deformação e menor tamanho de grão. O aumento no coeficiente de transferência de calor, diminui a temperatura superficial da tira, o tamanho de grão e gera um aumento na carga de laminação. Assim, neste estudo foi mostrado a eficácia do modelo em predizer o comportamento do aço no processo de laminação a quente.

Aug 16, 2017

By Tiago Nunes Lima

As ligas titânio beta têm sido desenvolvidas devido as suas excelentes combinações de boas propriedades mecânicas e alta resistência a ambientes corrosivos. Novas ligas de titânio ao nióbio estão em desenvolvimento e apresentam grande potencial de aplicação em diversas áreas da engenharia. O presente estudo tem como objetivo verificar propriedades mecânicas da liga Ti42Nb2Sn na condição deformada e também envelhecida. Um lote de amostras foi laminado a frio com 80% de encruamento e outro lote foi laminado e envelhecido na temperatura de 400 °C durante 48 horas. Foram realizados ensaios de tração, medidas de dureza, metalografia e microscopia das superfícies de fratura. Foi possível observar baixo valor de módulo de elasticidade e alta ductilidade para a amostra deformada e alta dureza e módulo de elasticidade para a amostra envelhecida.

Aug 16, 2017

By Daniela Miranda Cota

No processo produtivo de minério de ferro, dezenas de equipamentos são utilizados no preparo da mina para as operações de perfuração, desmonte, carregamento e transporte do minério retirado das minas a céu aberto. A iniciativa de trabalhar com a elevação da vida útil dos pneus dianteiros da frota de 992G/K (Caterpillar) ocorreu pelo fato do mesmo ser um dos custos mais altos na operação de mina, ser o maior representante de geração de resíduos de borracha e dentre os pneus em operação, a frota de carregadeiras 992G/K apresentava performance dos pneus do eixo dianteiro inferior à recomendação do fabricante e ao nosso orçamento anual, por isso se tornou foco do trabalho a ser desenvolvido. A metodologia aplicada para a elaboração do projeto foi Seis Sigma, que possibilitou a análise dos dados e alcance dos resultados acima da meta estabelecida por meio de ações processuais estruturantes e comportamentais, levando à redução da variabilidade.

Oct 30, 2017

By Raissa Santos Salgado

O refino primário através dos convertedores BOF representa uma etapa fundamental na fabricação do aço. Em meio a um mercado desafiador e competitivo, estabilidade operacional e inovações são necessárias para alcançar qualidade e preços razoáveis. Com o intuito de estudar o sopro combinado através de um modelo físico, similar com convertedor da thyssenkruppCSA 330t, foi utilizada uma análise visual associada a métodos colorimétricos para mensurar a penetração do jato e a melhor configuração de ventaneiras. Com base nesses métodos, encontrou-se a distância banho-lança que reduz o tempo de mistura com menor probabilidade de slopping. A partir dos resultados obtidos no modelo a frio, os parâmetros foram recalculados para a prática industrial.

Oct 30, 2017

By Lucio Fabio Cassiano Nascimento

A determinação dos parâmetros cinéticos de cura de uma resina polimérica, bem como do compósito de matriz polimérica constitui importante ferramenta científica e tecnológica para processos industriais. No presente trabalho foi utilizada a técnica de calorimetria diferencial de varredura (DSC), prevista pela ASTM E698, com taxas de 5, 7,5 e 10°C/min para determinação da energia de ativação “E” (kJ/mol), fator pré-exponencial “Z” (min-1) e o tempo médio para alcançar 50% de cura “t1/2” para o epóxi puro e para o compósito reforçado por fibras de malva, em temperaturas variando na faixa de 25ºC a 100ºC. Os resultados mostraram que o tempo médio de cura de 24h, utilizado para a produção de placas de resina epóxi DGEBA-TETA ou compósitos de epóxi reforçados com fibras naturais, pode ser reduzido consideravelmente.

Oct 30, 2017

By Marcos Campos Silveira

A Unidade Niquelândia da Votorantim Metais possui 9 fornos multi andares usados para a redução de minérios lateríticos com o uso de monóxido de carbono e hidrogênio como agentes redutores. Cada forno possui 10 câmaras de combustão para geração destes gases que trabalham em contra-corrente com o minério alimentado pelo topo do forno. Já utilizado como combustível óleo A2 incorporado ao minério bem como sua combustão em câmaras. O trabalho consiste na substituição do óleo por uma emulsão de combustíveis líquidos e sólidos a fim de flexibilizar a matriz energética e promover redução do cash cost sem queda na eficiência operacional. A utilização industrial da emulsão teve início em 2006 através da sua incorporação ao minério alimentado na proporção de 19% de coque de petróleo e 81% de óleo A2 em poder calorífico e em 2014 esta mistura alcançou a proporção de 39% de coque e 61% de óleo A1. Em paralelo e após testes de combustão em planta piloto, foram realizados testes industriais de queima também nas câmaras de combustão em dezembro de 2012. Com o bom desempenho, em dezembro de 2013, 14 das 90 câmaras já estavam nesta condição com previsão de 20 câmaras até junho de 2014 otimizando a capacidade da estação de óleo+coque. Com isto a substituição (%) global dos fornos em poder calorífico avançou de 6,38% em 2011 para 16,12% em 2014 acumulados até abril. Com uma nova estação existe a possibilidade de operar 90 câmaras nesta condição e chegar a um valor de 39% de substituição global.

Jul 31, 2018

By Edwan Anderson Ariza Echeverri

O processo de estampagem a quente também conhecido como press hardening, é um dos métodos mais utilizados atualmente pela indústria automobilística para produzir aços de alta e ultra alta resistência. Esse processo é principalmente usado em peças relacionadas à segurança passiva e à resistência ao impacto, tais como pára-choques e barras de proteção laterais. O uso desse processo aumenta a segurança dos passageiros e reduz o peço do veículo e, portanto, o consumo de combustível. No presente estudo, amostras de aço ao boro foram deformadas a quente, não isotermicamente, a 850ºC e 750ºC em 30% a uma taxa de 0,5s-1. As microestruturas obtidas após deformação a 850ºC foram quase totalmente martensíticas, diferente das amostras deformadas a 750ºC, onde houve uma diminuição da fração volumétrica de martensita e um aumento da fração volumétrica de ferrita. Portanto, a deformação aplicada a 750ºC resultou em uma diminuição dos valores de microdureza. Desta forma, tornou-se possível investigar a influência da deformação em alta temperatura na transformação martensítica, na fração volumétrica de ferrita e nos resultados de microdureza.

Aug 16, 2017

By Thiago Ribeiro Abdou

O presente trabalho visa caracterizar um compósito polimérico de matriz epóxi reforçado com fibras de carbono HTS40 E13 3k TohoTenax® para avaliar o potencial de reutilização das fibras de carbono. As técnicas de caracterização utilizadas foram a microscopia eletrônica de varredura para análise superficial do compósito antes e depois da degradação térmica, análise por Energy Dispersive Spectroscopy para verificar os elementos químicos presentes no produto final e a termogravimetria para determinar a influência da temperatura e do tempo de tratamento na degradação da matriz polimérica. O presente estudo mostra que a matriz polimérica do compósito utilizado inicia o processo de degradação a 250°C e que a 500°C é possível obter um material de reforço intacto e livre da matriz polimérica com apenas traços residuais da resina e o tempo de tratamento térmico em um patamar isotérmico não influencia a taxa de degradação.

Aug 16, 2017

By Douglas Valentim Fernandes Neves

O aço inoxidável austenítico 316 (316 SS) é um dos materiais metálicos mais utilizados em aplicações médicas devido à combinação de propriedades mecânicas e do baixo custo. No entanto, desgaste e corrosão estimulam mudanças permanentes no tecido humano que podem levar à perda do implante. O desenvolvimento de recobrimentos biocompatíveis e estáveis, que apresentem propriedades mecânicas adequadas, e que não sofram ruptura ou delaminação durante o uso, é uma solução muito promissora para melhorar o desempenho do 316 SS como biomaterial para implantes. Neste trabalho, uma liga intermetálica FeAlCr, que tem apresentado propriedades adequadas para a aplicação como biomaterial, foi utilizada como recobrimento sobre um aço inoxidável 316 de grau médico. O revestimento foi obtido utilizando-se a técnica magnetron sputtering por corrente contínua. Os parâmetros de deposição, como distância substrato - alvo e pressão de gás argônio foram mantidos fixos em 50 mm e 5 mTorr, respectivamente. As amostras foram preparadas com os seguintes valores de potência de sputtering: 50 W, 75W, 100 W e 150 W. A adesão dos filmes foi analisada por teste de scratch, enquanto a espessura e a taxa de deposição foram analisadas por perfilometria ótica. As características estruturais foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura com EDS.

Aug 8, 2018

By Francisco Necy Alves Júnior

Os aços inoxidáveis superduplex (AISD) aliam boas propriedades mecânicas e resistência à corrosão, possuindo um vasto campo de aplicação na indústria petroquímica. Geralmente, os reparos dos equipamentos são realizados por soldagem, sendo importante a seleção de parâmetros. É de suma importância a obtenção do teor adequado de ferrita no metal de solda, sendo que a variação da energia de soldagem pode influenciar de forma direta a microestrutura e resistência à corrosão. Logo, este trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos provenientes da variação de parâmetros de soldagem nas características do AISD UNS S32750. Foi avaliado o balanço de fases, relacionando esse efeito com a resistência à corrosão. Foram realizadas soldagens em chapas pelo processo TIG autógeno em 3 níveis de energia de soldagem (5, 10 e 18 kJ/cm), variando a corrente e velocidade de soldagem, de modo a obter 5 condições e a possibilidade de analisar as variáveis-resposta com essas variações isoladamente. A análise da microestrutura foi realizada por microscopia ótica e o teor de ferrita foi quantificado pela utilização de duas técnicas: ferritoscópio e quantificação por imagem. Foram realizados ensaios de temperatura crítica de pite para análise de resistência à corrosão. Concluiu-se então que o acréscimo de energia pela variação da velocidade de soldagem acarretou no aumento no teor de ferrita, ocasionando a redução da temperatura crítica de pite, sendo estes observados na fase ferrítica.

Aug 7, 2018

By Sérgio Wilibaldo Garcia Scherer

O Balanço Energético Nacional do MME informa que em 31/12/2012, o carvão mineral representa 73% dos recursos e reservas nacionais de energia fóssil. A partir de 1960 foram realizados estudos e experiências que resultaram na implantação da Aços Finos Piratini (AFP), uma mini usina integrada para aços especiais pela rota tecnológica “Redução Direta a redutor sólido / Aciaria Elétrica”, na cidade de Charqueadas/RS. A unidade Sl/RN (forno rotativo) operou de 1973 a 1990, com carvão local com até 35% de cinza. O processo atraiu a atenção mundial: em 1974 foi feito um teste industrial bem sucedido com linhito briquetado alemão; em 1975 o ILAFA realizou em Porto Alegre seu Seminário Internacional sobre Redução Direta; equipes da África do Sul e da Índia foram treinadas na AFP. A Índia é atualmente a líder mundial na produção de ferro esponja a carvão. O trabalho apresenta um modelo de usina integrada, autosuficiente em redutor e energia elétrica, à base de carvão não coqueificável, produzindo tarugos. Além disso, apresenta outras possibilidades de emprego do carvão mineral nacional em siderurgia, tais como a injeção de finos nos altos fornos e seu emprego no processo COREX. As perspectivas futuras estão delineadas em documento do Centro de Gestão e Estudos Estratégicos (CGEE) do MDIC, que coloca metas para 2022 e 2035.

Aug 1, 2018

By Luciana Angelita Machado

Os rejeitos gerados na mineração de carvão, sob condições atmosféricas e a possível presença de bactérias acidofílicas proporcionam a oxidação primária do sulfeto de ferro, formando sulfatos e ácido sulfúrico. Com a redução do pH da água, ocorre a mobilização de metais contidos no material, gerando a drenagem ácida de mina (DAM). A DAM causa um impacto nocivo na qualidade da água superficial ou subterrânea. Uma das tecnologias de prevenção da geração da DAM consiste no método de aditivos alcalinos. Assim, o objetivo do presente trabalho foi avaliar o controle da DAM pela mistura de rejeito de carvão com escória de aciaria elétrica do forno panela. A metodologia utilizada baseou-se nos ensaios estáticos e ensaios cinéticos. Os resultados demonstram que o rejeito de carvão gera DAM. Contudo os problemas ambientais podem ser em grande parte resolvidos pela mistura do rejeito com a escória na proporção acima de 10:10. Os ensaios cinéticos demonstram que, nessa condição, ocorre aumento do pH e redução do potencial redox e sulfatos na água lixiviada. Desta forma, a disposição conjunta de escória de aciaria elétrica do forno panela com rejeito de carvão é uma alternativa viável para o controle da geração de DAM em minerações de carvão.

Jul 30, 2018

By Denilson de Camargo Mirim

Corte, furação e texturização são alguns dos processos que utilizam laser na produção industrial comercial. São processos bem estabelecidos, que contam com equipamentos dedicados e metodologias bem estabelecidas. Apesar de eficientes e de certa precisão, são processos térmicos com inconvenientes intrínsecos como rebarbas, material ressolidificado, zona afetada pelo calor e certa imprecisão dimensional. A utilização de pulsos laser ultracurtos, de largura temporal da ordem de algumas dezenas de femtossegundos torna possível a realização destes processos sem a produção de calor, como no caso de dielétricos, ou com geração desprezível de calor para o caso de metais. Neste trabalho, utilizou-se o aço AISI 1045 para o estudo da interação com pulsos laser de femtosegundos, com o intuito de obter as condições de processo em que a produção de calor seja minimizada ou até mesmo eliminada. Os parâmetros de processo variados foram a largura temporal dos pulsos laser, 25, 87 e 124 fs, a densidade de potência e o número de pulsos sobrepostos. A técnica D-Scan foi utilizada para a determinação dos limiares de ablação em função deste número de pulsos sobrepostos. Foram analisadas a microestrutura das regiões vizinhas à região ablacionada, com o intuito de identificar as possíveis transformações de fase que poderiam estar correlacionadas à produção de calor pelo processo. Condições de mínima produção de calor foram obtidas com minimização de produção de rebarbas e de material ressolidificado.

Aug 8, 2018

By Peter Hodnik, Gabriele Paulon, Herbert Moser, Thierry Gautreau, Loris Busolini

At voestalpine Stahl, Linz a new conventional slab caster has been installed to produce mainly automotive and electrical applications grades, implementing the latest design solutions: tight pitch roll geometry, mould and strand stirring and braking devices, SEN water modelling validation, enhanced roll cooling design to allow dry casting conditions, finely defined slab cooling system layout to control slab surface temperature across the width. To control these design solutions the latest generation of technological packages has been implemented like detailed solidification model based on meshless computational algorithm and a fully dynamic application of soft reduction to achieve sound internal quality results.

Oct 1, 2019