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By Caio Luca Joppert

O objetivo do trabalho foi estudar a possibilidade de ajustar as características do biogás produzido a partir da fermentação de vinhaça de modo a torná-lo intercambiável com o Gás Natural (GN), ou um GN substituto (GNS) com características que permitam introduzi-lo na rede de distribuição. São considerados aspectos normativos e técnicos associados à composição química e comportamento durante processo de combustão visando o atendimento aos requisitos normativos estabelecidos para o GN. O trabalho considera a vinhaça, rejeito da produção de etanol a partir da cana-de-açúcar, como fonte para produção do biogás em razão da grande disponibilidade deste resíduo do setor sucroalcooleiro. O Estado de São Paulo (ESP) é tratado com destaque, uma vez que este concentra a maior parte da produção do setor sucroalcooleiro no Brasil. Cálculos de razões de mistura tratada com gases de ajuste foram realizados para verificação das proporções necessárias que viabilizam a utilização da mistura como GNS, tendo como referência especificações da ANP. Os resultados do estudo indicam que a alternativa de geração e beneficiamento de biogás da vinhaça é uma opção tecnicamente viável de conversão de fração considerável deste resíduo do setor sucroalcooleiro em gás com características similares ao GN. Ademais, a alternativa proporciona a valoração do conteúdo orgânico do resíduo, com redução da contaminação dos solos no processo de reaproveitamento dos nutrientes nos processos de fertirrigação.

Jul 31, 2018

By Delvaux Carlos de Miranda Sobrinho, Hegler Zurick Arantes Assunção, Marco Venicio Mendonça de Souza, Luciano Toledo Ribeiro

This paper aims to present the development of a 600mm U-Pile that was done in Gerdau’s Ouro Branco Heavy Section Mill in order to feed the local market with a product.The focus of this study is to show the developmental process the Mill went through until it was prepared for hot trials. All roll pass and guide designs were developed by our own team. Analytical tools like Finite Element Analysis and reduced scale lead trials will be shown and how these tools impacted on the development timeframe and accuracy of the final results on steel.

Oct 1, 2019

By Chengjia Shang

Aiming at greatly increasing efficiency and saving budget, higher strength and larger-diameter pipes have been developed and applied for constructing long distance pipeline projects in China. At the same time, in order to produce pipeline steel with high strength, high toughness and excellent DWTT performances, it is critical to refine austenite grain by static recrystallization rolling. Therefore, this paper focuses on the brief introduction of development of pipeline projects in China and also on the basics research in the field of static recrystallization during austenite processing of Nb-bearing steel.

Oct 1, 2019

By Luis Acainas Caballero, Karl Hoen, Stephan Krämer, Christoph Klein

The situation of the steel industry is still challenging. Worldwide overcapacities have an impact on profitability. More than ever, the point at SMS group is to provide the steel industry with flexible and profitable technologies and systems over the whole process chain. One example for that is the thin slab casting and rolling technology and, in particular the CSP® technology (Compact Strip Production), being well established for hot coil production. From its introduction in 1989, CSP® technology has been continuously further developed. Today, on a CSP® plant, the full range of high-quality steel grades can be produced with tightest geometrical and metallurgical tolerances under optimal economic conditions. With the introduction of semi-endless rolling and, as a further step, the endless rolling process, the product range for thin and ultra-thin products has been further enlarged, allowing for the production of hot rolled coils with a thickness of 0.8 mm for low carbon steel grades. Also high-strength steel grades may be produced with gauges below the minimum product thickness that can be achieved in a conventional-type hot rolling mill. Another step in the further development of CSP® technology is digitalization. In December 2016, the CSP® plant of Big River Steel (BRS), located in Arkansas, USA was put into operation. It is the first learning steel mill in the world. The CSP® plant of BRS comes with innovative technologies, providing impressive operational results right from the beginning.

Oct 1, 2019

By Túlio Moreira Campos

A tecnologia da Prensa de Rolos se encontra cada vez mais presente em circuitos de cominuição na indústria mineral. No caso de minérios de ferro itabiríticos, essa tecnologia está sendo aplicada de forma pioneira no projeto Minas-Rio, atualmente em fase de ramp-up. O trabalho compara o desempenho das Prensas de Rolos do circuito Minas-Rio sob diferentes condições de operação em relação às previsões obtidas pelos três principais modelos matemáticos disponíveis na literatura: Morrell / Lim / Shi / Tondo (1997), Torres & Casali (2009) e Dundar et al. (2013). A comparação foi realizada considerando o ajuste dos modelos a um caso base, sendo os demais testes simulados a partir dos parâmetros ajustados para esse. A comparação entre os modelos foi realizada com base nas previsões de potência consumida, capacidade e distribuição granulométrica do produto. Em geral, foram obtidas boas previsões da distribuição granulométrica do produto com os diferentes modelos, embora o modelo de Morrell / Lim / Shi / Tondo tenha superestimado a finura do produto em alguns dos testes. Além disso, foi observada uma boa correspondência entre a potência experimental e a simulada para os três modelos na maioria dos testes industriais. Entretanto, a capacidade prevista pelos modelos de Morrell / Lim / Shi / Tondo e Torres & Casali foi subestimada em todos os casos em relação aos valores experimentais.

Aug 17, 2017

By Marcos Antonio da Cunha

A carga de laminação é um dos principais fatores que provocam o desgaste dos cilindros. Identificar quanto e como é o desgaste ocorrido durante o processo é um problema que a indústria de produtos laminados enfrenta há muitos anos, sendo motivo de muitos estudos nessa área. Esse desgaste, além de gerar custo para o fabricante, gera uma deformação no perfil no passe do laminador, fazendo com que a qualidade do produto final seja afetada. Deseja-se, com este trabalho, detectar e identificar o desgaste ocorrido nos cilindros de um laminador a quente de produtos não-planos na sequência de passe de seção redonda-oval-redonda, durante a produção, ou seja, online. Utilizando-se métodos de cálculo semi-experimentais e ferramentas baseadas em redes neurais, desenvolveu-se um sistema híbrido capaz de prever o desgaste dos canais dos cilindros. Foram realizadas inúmeras leituras dos valores de algumas das principais variáveis durante o processo de fabricação desses produtos laminados de uma grande empresa do ramo. Os resultados medidos foram analisados e foi gerada uma base de dados para a criação do modelo de previsão do desgaste nos canais, baseado em redes neurais artificiais e modelos semi-empíricos de cálculo do perfil de desgaste. O modelo foi testado na planta e os resultados foram bastante precisos.

Aug 16, 2017

By André de Albuquerque Vicente

Foram estudadas as camadas de óxidos formadas nas superfícies de um aço inoxidável austenítico laminado do tipo 22.12, após oxidação ao ar a 800, 900, 1000 e 1100 °C, dentro de um projeto que visava uma melhor compreensão da oxidação a altas temperaturas ao ar de aços inoxidáveis resistentes a altas temperaturas. Utilizou-se o aço inoxidável austenítico microligado ao cério (253 MA®), que é um aço projetado para trabalhos a altas temperaturas. Várias técnicas complementares de análise microestrutural foram utilizadas, tais como difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura com EDS acoplado. Observou-se a formação de uma camada não protetora de óxidos de ferro (Fe2O3, Fe3O4 e FeO) e posterior formação de uma camada protetora mais espessa de crômia (Cr2O3). Mais internamente observou-se a formação de SiO2.

Oct 30, 2017

By André Emanoel Poroca Lins

O objetivo principal desse trabalho é produzir compósitos de matriz de alumínio AA1100, reforçado com um material cerâmico, o óxido de zinco (ZnO), utilizando o processo de metalurgia do pó e técnica de moagem de alta energia, compactação uniaxial a frio e sinterização em atmosfera de nitrogênio (N2). Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difração de raios X (DRX) e difração a laser foram usadas para avaliar as características dos pós processados e dos compósitos sinterizados. Os pós processados foram compactados e sinterizados visando obter pastilhas dos compósitos para a caracterização mecânica via ensaios de microdureza. Validou-se a técnica de Metalurgia do Pó (MP) como uma técnica bem sucedidada para a fabricação desses compósitos.

Aug 16, 2017

By Guilherme Liziero Ruggio da Silva

Uma marcha estável do Alto Forno está bastante ligada à consistência das propriedades químicas, físicas e metalúrgicas das suas matérias-primas, especialmente, do coque. O desafio da produção de coque está em projetar misturas de carvões que produzam coque a custo baixo e com elevada qualidade. Neste contexto, este trabalho visa avaliar a utilização de moinha de carvão vegetal na mistura de carvões reduzindo a necessidade da importação de carvões minerais, mantendo a qualidade requerida pelo Alto Forno, além de desenvolver uma rota para minimizar a emissão de CO2 proveniente do processo de obtenção de ferro gusa em Altos Fornos a coque, reduzindo seu impacto ambiental. Foram realizados testes em escala piloto com até 20% de moinha de carvão vegetal. Os resultados das análises realizadas no coque mostraram a viabilidade técnica e comercial para utilização em até 2% na carga.

Aug 17, 2017

By Lucas Tedesco Bolzan

Blindagens contra armas de fogo são de grande importância para proteção do homem, no contexto atual de violência urbana e conflitos armados. Destacam-se os sistemas de blindagem multicamada (SBMs), constituídos por materiais diferentes, pelo seu bom desempenho e menor peso. Um SBM típico é constituído de uma camada cerâmica frontal, uma segunda camada de compósito e uma camada posterior de metal dúctil. Apesar de serem tipicamente fabricados em materiais sintéticos, uma alternativa é a utilização de compósitos reforçados com fibras naturais como segunda camada. Este trabalho tem como objetivo verificar a eficiência de SBMs que utilizam compósitos de poliéster com 30%vol. de fibras ou tecido de sisal. Foram realizados ensaios balísticos com munição 7,62 mm, e verificou-se que os SBMs com fibras e tecido de sisal se enquadram no critério da norma internacional (NIJ 0101.06), de resistir ao impacto balístico e imprimir deformação menor que 44 mm no material de referência (plastilina), além de manterem sua integridade após o impacto.

Aug 17, 2017

By Rogerio Martelli

Os mancais de rolamento dos rolos secadores da linha de estanhamento eletrolítico da CSN são expostos a severa contaminação por água e ácido sulfúrico. O tempo médio entre falhas (MTBF) de cada rolamento da linha é de apenas 30 dias. A CSN aceitou realização de teste com um par de rolamentos autocompensadores de rolos vedados que foram montados em um rolo, com a supervisão da SKF. Os rolamentos do teste operaram por mais de 150 dias, apresentando sobrevida superior a 400% até o momento, sendo que ainda continuam em operação. Há cerca de 60 rolamentos operando simultaneamente na linha, sendo que a solução poderá ser replicada para os demais pontos, aumentando a vida em serviço dos rolamentos e reduzindo custos de manutenção.

Oct 30, 2017

By Daniel Carvalho, Marcos Viana, Leonardo Demuner, Herbert Castro

Intensive process and technology improvements related to the BOF converter — the key process to increase steel plant productivity and stability — have been performed at Ternium Brazil. This paper details the road map for process developments and investments in equipment technology, as well as the results achieved. The main topics of this development are the process control and optimization systems, slag forming model, oxygen blowing pattern, end-of-blow point control and slag carryover control. The outcomes of this development are improvements in the reblow rate, end-of-blow oxidation, direct tapping, slag carryover, slopping ratio, metallic yield and lining life.

Oct 1, 2019

By Milson de Andrade Júnior

A Central Termoelétrica número 2 (CTE#2) possui três caldeiras de alta pressão que utilizam principalmente os combustíveis residuais dos processos siderúrgicos, com destaque para o gás de alto-forno (GAF), o qual está disponível em grande volume e com baixo custo. Como o GAF possui baixo valor calorífico, ele é enriquecido em duas misturadoras com gás de aciaria (GLD) e na ausência ou limitação deste, com gás natural (GN). A partir de 2014, devido a problemas com o gasômetro de GLD, passou-se a utilizar o GN com frequência para fazer o enriquecimento do GAF, o que gerava significativo impacto no custo do vapor devido o alto custo do GN. O sistema de injeção de GN nas misturadoras era controlado de forma manual e praticamente não acompanhava as variações no poder calorífico (PCI) do GAF. Percebeu-se que seria possível implementar um sistema de controle para as injeções que levasse em consideração o PCI do GAF, reduzindo o consumo de GN quando o PCI estivesse mais alto e aumentando o consumo quando o PCI estivesse mais baixo. Após a implementação deste sistema houve uma significativa redução no consumo médio de gás natural para enriquecimento do gás de alto-forno na CTE#2.

Aug 17, 2017

By Gustavo Coelho Feijoo

Técnicas de separação por membranas têm sido consideradas alternativas para recuperação de metais valiosos. Uma destas técnicas é a eletrodiálise, em que o fenômeno da polarização por concentração causa alterações indesejáveis para o mecanismo de transporte iônico. Para evitar este problema, a densidade de corrente limite deve ser analisada. Para tanto, a influência da concentração de Co+2 e do pH na densidade de corrente limite foi estudada por meio de curvas corrente-voltagem. Pulsos de corrente elétrica foram aplicados entre dois eletrodos separados por membranas de troca iônica catiônica (HDX100) e aniônica (HDX200), e a diferença de potencial entre a membrana analisada foi medida em função do tempo. De acordo com os resultados, o aumento da concentração causa um aumento na densidade de corrente limite e menor efeito da polarização por concentração. Por outro lado, o aumento do pH causa uma queda na densidade de corrente limite devido à menor quantidade de íons H+. Os resultados indicaram também a deposição de compostos de cobalto no eletrodo de trabalho.

Oct 30, 2017

By Nelson SOUTO, Nicolas LEGRAND, Christian COUNHAYE, Don EARLEY

The work is motivated by the automotive customer requirements for a roughness with high peak density (RPc > 75 peaks/cm) on steel sheet surfaces to maintain a good strip surface finish after painting. For that purpose, a new approach is utilized to compute roughness transfer and predict final roughness on uncoated steel sheets (average roughness, skewness, peak density) as a function of temper rolling conditions. The approach is based on the Monte Carlo method combined with the Abott curves and an auto-correlation function to numerically generate roughness profiles for roll and strip respectively. To compute the roughness transfer due to the interaction between roll and strip surfaces during rolling, a composite Abott curve that combines roll and strip Abott curves is used with an asperity crushing model integrated with a rolling model. This enables simulating two roughness transfer mechanisms in the roll bite: the strip asperity crushing mechanism by roll roughness and the strip asperity ploughing mechanism due to roll-strip interfacial sliding speed. The model shows the importance of considering the two mechanisms to predict roughness transfer correctly when strip elongation is high, typically a few percent, and roll bite friction is low. In these conditions, the forward slip at the exit of the roll bite tends to erode strip roughness significantly and decrease considerably the peak density on the strip. For lower elongation levels (~1%) and high roll bite friction, the ploughing mechanism becomes negligible and roughness transfer is controlled by the crushing mechanism only. With these two mechanisms, the model reasonably predicts the evolution of average roughness and peak density over a wide range of temper rolling conditions (new/worn work rolls, hard/soft grades, various elongations), but skewness is more difficult to predict for some trials.

Oct 1, 2019

By Jim Belous

Fluid Dynamic Modeling (FDM) was used to develop solutions how to eliminate the fugitive emissions from the meltshop building and to comply with the EPA “6% opacity from the furnace operations” rule. Secondary Emission Control (SEC) system performance was simulated by an inverted 1:96 scale Plexiglas model of the entire meltshop, utilizing the negative buoyancy effects of saline solution in water. Test results show that with the installation of the internal partition wall which separates furnace aisle from the caster aisle, significant improvement of the SEC system is achievable, thereby avoiding large expenditure for the expanding a fume collection system capacity.

Aug 17, 2017

By Jean Viana Bahia

O óxido de ferro produzido nas Plantas de Regeneração de HCl da Usiminas, Usina de Ipatinga, é comercializado como coproduto para diferentes aplicações. Um dos requisitos de qualidade do óxido é o teor de cloreto abaixo de 0,30%. Nesse contexto, foi realizado um estudo de pesquisa e desenvolvimento visando à melhoria da qualidade do óxido de ferro, por meio de adequações de parâmetros operacionais das plantas baseados em balanços de massa. Os resultados destes balanços mostraram que o excesso de ar tem considerável influência sobre a quantidade de cloreto no óxido, considerando que os demais parâmetros das plantas estejam ajustados adequadamente. Quando o excesso de ar é muito elevado, gera-se óxido de ferro de boa qualidade. No entanto, existe a possibilidade de emissão de Cl2 para a atmosfera devido à ocorrência de reações paralelas indesejáveis. Caso o excesso de ar seja muito reduzido, não há problemas com emissão de Cl2, mas o teor de cloreto no óxido de ferro aumenta. Portanto, o excesso de ar deve estar em uma faixa de valores adequada para gerar óxido de ferro de boa qualidade sem comprometer o meio ambiente. Calculou-se que o excesso de ar ideal varia entre 16% e 18% para as condições estudadas.

Aug 17, 2017

By Fabricio Sartori Trani

Os rolamentos da máquina de lingotamento contínuo de placas foram inspecionados após campanha do segmento. O tempo de operação foi de uma campanha (1,5 ano ou 1,5 milhão de toneladas produzidas). Nos mancais centrais dos rolos longos, foram inspecionados 14 rolamentos, sendo 2 deles SKF com microestrutura bainítica e os demais 12 de outro fabricante, com microestrutura martensítica. Os rolamentos SKF eram de classe de desempenho Explorer e aprimorados, ficando evidenciado modo de falha seguro, diferentemente dos demais rolamentos, que apresentaram fadiga subsuperficial acentuada (descascamento), fraturas por fadiga e superaquecimento. A aplicação de lingotamento contínuo é bastante crítica para rolamentos, pois contempla sobrecarga, cargas de choque, contaminação por água e particulado sólido e altas temperaturas de operação. Ainda assim, a vida em serviço dos rolamentos com microestrutura bainítica foi estendida.

Aug 17, 2017

By Maria Cecília Junqueira Murta

A espectrometria de emissão óptica é uma metodologia de análise de amostras sólidas utilizada pelas indústrias no controle da composição química de seus materiais. Nesta técnica, uma centelha é direcionada à amostra a ser analisada provocando a excitação dos elétrons de seus elementos, seguida pela emissão de radiação que é convertida em concentração química. Um recente avanço obtido nesta área analítica foi o desenvolvimento do sistema PDA/OES (análise de discriminação de pulsos). Esta ferramenta complementa a espectrometria de emissão óptica, permitindo que ela forneça além da composição química da amostra, o seu conteúdo de inclusões não metálicas. Trata-se de um progresso na investigação de inclusões, que atualmente é desempenhada principalmente pelos métodos de microscopia óptica e eletrônica de varredura. O propósito deste trabalho foi desenvolver uma metodologia de análise de inclusões através da espectrometria de emissão óptica e comparar os resultados obtidos com as técnicas clássicas de microscopia para, assim, possibilitar sua utilização no controle de inclusões durante a fabricação do aço.

Jul 30, 2018

By Susanne Hahn

The Siemens VAI software model DynaPhase calculates thermodynamic properties depending on the chemical analysis of steel. It can be used online together with Siemens VAI’s secondary cooling model SIMETAL Dynacs 3D which is a unique feature. Offline it can be used to investigate the thermodynamic properties of steel grades and therefore supports the development of new grades. The core of DynaPhase is a substitutional solution model for the Gibbs free energy to calculate multi-component phase diagrams. The parameters of this model are determined by employing the CALPHAD approach. This model is combined with a microsegregation model to account for the interdendritic solidification process. New DSC (differential scanning calometry) measurements of the department of metallurgy of the Mining University of Leoben have been used to improve the DynaPhase database for high Al or Si concentrations. By comparing this experimental data to calculations it has been found that some of the widely used commercial software tools do not describe the ternary system FeAlC for high aluminum concentration correctly. In this paper we will show how thermal properties of high Al grades change with the optimized database and what impact this has on the secondary cooling of continuous casting, e.g. how the solidus point shifts on the strand. Moreover we will show that the online use of DynaPhase has many advantages for the production. Since DynaPhase uses the actual chemical analysis of the steel grade and not just concentration ranges or averaged concentrations it is possible to optimize the cooling strategy during casting for the actual chemical analysis of the actual heat.

Jul 30, 2018