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By Vinicius Oliveira dos Santos

Este trabalho tem como objetivo estabelecer um quadro comparativo – baseado na literatura científica vigente – entre o comportamento mecânico sob irradiação neutrônica dos Aços Inoxidáveis Austeníticos e as ligas de Zircônio empregados ostensivamente em componentes estruturais de instalações nucleares, como reatores e submarinos. O conhecimento do dano induzido pela irradiação nos materiais é de fundamental importância para os projetos de engenharia para minimização das probabilidades de risco de acidentes.

Aug 8, 2018

By José Samuel Silva Freitas, Bruno Luiz Sperandeo, Gerson da Silva Almeida, Marcel Teixeira Vicente, Lucas Vilaronga Ramos, Bruno Gonçalez Ribeiro, Ricardo de Oliveira Almeida, Stephanie Pedroza Rodrigues, Matheus Antônio de Oliveira Ferreira

O presente trabalho abrange o estudo de um sistema de transporte de matéria prima para a produção de superfosfato granulado, composto por uma sequência de três transportadores de correia convencional e um elevador de canecas. Os componentes destes equipamentos são retratados separadamente, em seguida explica-se o funcionamento do conjunto. São expostos os problemas no desempenho do equipamento e as causas identificadas. Por este motivo, analisa-se a viabilidade econômica da substituição do equipamento atual por um transportador de correia tubular, sistema mais avançado que também é detalhado através da descrição de seus componentes e funcionamento. A análise inicia-se com o dimensionamento dos dois tipos de equipamento de acordo com a planta disponível. Então se compara o cenário atual com o proposto, considerando o desperdício de produto, tempo e custo de paradas para manutenção e custo de implantação do novo equipamento.

Mar 1, 2019

By Pedro Cunha Alves, Wagner Viana Bielefeldt, Vinicius Cardoso da Rocha, Julio Aníbal Morales Pereira, Antônio Cezar Faria Vilela

A limpeza e a reoxidação de um aço SAE 1055 modificado foram avaliadas durante a sua produção em uma aciaria elétrica. Escória A no sistema óxido CaO-SiO2-MgO-Al2O3-CaF2 (CSMA-F) e escórias B e C no sistema óxido CaO-SiO2-MgO-Al2O3 (CSMA) foram analisadas. Duas amostras de aço foram coletadas em ambiente industrial: forno panela e barra laminada. ASPEX Explorer foi utilizado para obter informações sobre as inclusões, organizando-as por composição química, tamanho, densidade e tipo. FactSage v7.2 calculou as inclusões formadas durante a solidificação do aço, fração líquida e sólida das escórias e viscosidade da fração líquida. Após o refino secundário, o tipo mais comum de inclusão encontrada foram os aluminatos de cálcio. Na barra laminada, o espinélio foi o tipo de inclusão mais frequente, indicando um possível produto de reoxidação. Sua formação pode ser causada devido a interação com os materiais utilizados no distribuidor e molde. A redução da temperatura também favorece a formação de espinélios, como demonstrado pelo FactSage. As inclusões de espinélio foram analisadas pelo método Função de Densidade Populacional (PDF), que identificou que as corridas A1, A2, C1 e C2 apresentavam inclusões de espinélio formadas por reoxidação. Uso de escória no sistema CSMA é indicado já que eventos de reoxidação foram diminuídos nas corridas B1 e B2. No entanto, é necessária uma análise mais profunda dos materiais utilizados no distribuidor e molde para melhorar a limpeza do aço SAE 1055.

Oct 1, 2019

By Cleciano Berlando Miranda de Oliveira

A Engenharia de manutenção em equipamentos siderúrgicos da CSN vem desenvolvendo habilidade e aplicando com ótimos resultados os recursos computacionais avançados com modelagem 3D e simulação numérica através de métodos de elementos finitos. Estes recursos estão se tornado um diferencial na dinâmica dos trabalhos de manutenção com foco em análises de falhas crônicas e respostas rápidas para a solução dos problemas. Caracterizando e estratificando as falhas é possível desenvolver melhorias e defendê-las com maior assertividade e credibilidade. O recurso computacional já está no mercado há tempos e a CSN está na vanguarda na formação de sua equipe própria com um nível avançado e grande potencial para otimização de resultados da engenharia de manutenção de equipamentos (GEM) da CSN-UPV. A missão principal é agregar valor aos ativos, com agilidade e confiabilidade na caracterização de oportunidades de melhorias dos projetos ou restabelecimento funcional. Trilhando um caminho contínuo no que tange a qualidade e assertividade nas soluções de problemas de equipamentos mecânicos, serão apresentados alguns casos de sucesso que estão em desenvolvimento e um projeto de melhoria nos rolos de entrada de um laminador de encruamento, localizado na saída da linha de recozimento contínuo para chapas número um (LRCC#1). Estes rolos apresentavam fraturas com frequências mensais gerando paradas de mais de 8 horas e, após os estudos e implantação do projeto em 2012, não houve mais registros de paradas por falhas nos rolos. O projeto foi padronizado e multiplicado para os demais rolos da LRCC#1 e outras linhas com projetos semelhantes.

Aug 17, 2017

By Pedro Etchevarne, Santiago Margot, Oscar Baglivo, Roberto Musante, Daniel Costoya, Maria Soledad Oreggioni

Durante 2017, a operação do AF#2 da Ternium Argentina exigiu alterações da basicidade binária em uma ampla faixa entre 2.0 a 2.7 e no teor de MgO. Esta faixa de trabalho motivou o estudo das propriedades metalúrgicas do sinter e sua interação com outros componentes materiais da carga do Alto-Forno. Além disso, foi testado e analisado a influência de duas qualidades diferentes de granulado. Para entender os efeitos da composição química, um conjunto de testes de redução-desintegração foram desenvolvidos. Aliando com perfis isotérmicos (ISO 4696-1), perfis variáveis de temperatura e composição de gás, com intuito de simular a redução no AF. As propriedades sob alta temperatura também foram avaliadas por meio de ensaios de amolecimento e fusão, compondo a carga sinter, pelota e minério granulado. Utilizando amostras de sinter de diferentes basicidades e teores de MgO. Os resultados obtidos e sua influência no comportamento dos altos-fornos são analisados no presente trabalho.

Oct 1, 2019

By Alexandre Schultz Rizek

Esse projeto visou a substituição do sistema de controle instalado por um padrão RUSSULA, sistema esse que controla um laminador de barras e de rolos de 500.000 toneladas/ano na Usina Presidente Vargas da CSN em Volta Redonda, RJ/Brasil. Juntamente com o sistema de controle, RUSSULA forneceu um novo posto de operação para a cabine central, com novas telas de operação, sendo um posto “touch”. Equipado com controladores Siemens S7-400, IHM Wonderware InTouch, acionamentos ABB ACS800 e DCS800, o sistema se apresentava ineficaz, exigindo a otimização do processo, aumento de produtividade, diminuição de paradas, diminuição de perdas metálicas e maior confiabilidade no controle, o último através das ferramentas RUSSULA implementadas no software, como por exemplo detecção automática de sucata, controle de tração, controle de laço, rastreamento do material no laminador, otimização de corte das tesouras e barra fantasma.

Aug 17, 2017

By Eduardo Poltronieri Trés, Francisco de Assis Dutra Macedo, Gilvandro Bueno, Anderson Denadai Thomzini

The first industrial applications of roller presses at the comminution were in 1984 in the cement industry. Since then, the equipment has taken more space in the mineral industry. However, many challenges are still present in this equipment, more specifically regarding to ore breakage predictability. The application of this equipment in the pellet feed preparation is fundamental to increase the surface area (blaine index) of the mineral using reduced energy consumption. However, even after several pressing steps, it is still challenging to achieve granulometry in percentages required for the pelletizing process. Currently these levels are reached in wet milling processes, typically carried out in wet ball mills. For the of pellets formation in pelletizing plants, both pelletizing and the firing processes requires finer granulometry. The motivation of this work is to study the pelletizing process, comparing the physical quality of the pellets produced only through comminuted ore in roller press the pellets produced in conventional comminution using circuit with ball mill.

Oct 1, 2019

By Marcelo Rebellato, Leonardo Silvestre, Zhang Yongqing, Felipe Bastos, Zhang Weiqiang

This work reviews the new version of GB1499.2-2018 Chinese national standard and specification, which governs the production of high-strength reinforcing hot rolled ribbed bars in China. In addition, it discusses the main concerns from Chinese rebar makers that might affect production and application of Nb-bearing rebars, like reheating temperature required to dissolve given niobium additions, the promotion of bainite microstructure and continuous yielding, as well as Nb strengthening effects. Through extensive investigation involving both thermomechanical laboratory simulations and industrial trial, the existing state and effects of Niobium along the reheating, rolling and cooling are illustrated. At the end, optimum processing conditions have been established to produce high strength rebars for the specified requirements. The adoption of new process conditions reflected in an amount of about 20.0 million tons of Nb-bearing rebar being produced in China in 2018 with required tensile properties and microstructure, and helped rebar makers to reduce production costs considerably. Based on production data, Niobium demonstrated positive strengthening effect for high strength rebars, in particular for small diameter rebars with earthquake resistant performance. What is more, the results of the research enrich the knowledge of the application of Niobium in steels when TMCP rolling is not used.

Oct 1, 2019

By Carolina Conter Elgert

A influência dos parâmetros termomecânicos e da adição de elementos microligantes na relação processo, microestrutura e propriedades de chapas laminadas, do aço DIN 20MnCr5 foi o objetivo de estudo deste trabalho. Os testes foram desenvolvidos em escala piloto, no laboratório de processos metalúrgicos do IPT. Foram testadas variações de composição química, condições de laminação e taxas de resfriamento. Ocorreu alongamento dos grãos austeníticos para os materiais processados por laminação termomecânica e refino de grão e aumento de limite de escoamento para os aços microligados, tanto na condição de laminação convencional, quanto na condição de laminação termomecânica.

Oct 30, 2017

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 João Luís Aguiar de Abreu

A aplicação de vidros planos com eficiência energética está aumentando de forma significativa no mercado mundial. A performance energética, bem como as propriedades estéticas, cor, reflexão e transmissão, são os motivos pelos quais estes vidros são aplicados na construção civil. Estes vidros planos com eficiência energética são produtos constituídos por uma lâmina de vidro tipo Soda-Cálcio revestida por filmes finos em escala nanométrica. Tais filmes finos são em sua maioria constituídos de ligas metálicas, metais puros e materiais cerâmicos, como óxidos e nitretos. As propriedades físicas e químicas de cada camada afetam diretamente as propriedades ópticas e a performance do produto. Este trabalho tem por objetivo o estudo das propriedades ópticas de filmes finos de Nitreto de Silício, depositados por Magnetron Sputtering Reativo sobre substrato de vidro Soda-Cálcio.

Oct 30, 2017

By Robson Aguiar de Macedo

O estudo de ligas livres de Pb envolvendo o emprego de junções metálicas sob altas temperaturas tem recebido atenção especial, sendo desenvolvidas novas ligas com qualidade e desempenho adequados. Ligas Bi-Ag consistem em alternativas promissoras para a substituição das ligas de solda contendo Pb para tais aplicações, por isso devem ser melhor caracterizadas sob o aspecto de estruturas brutas de fusão. Assim, o presente trabalho objetiva investigar a liga hipoeutética Bi-1,5%Ag (%em peso) solidificada unidirecionalmente sob regime transitório de fluxo de calor. Será analisada a influência dos parâmetros térmicos de solidificação como velocidade de solidificação (VL), taxa de resfriamento (?) gradiente de temperatura (G) na microestrutura e na evolução de dureza da liga citada. Para determinação do perfil de dureza, foram realizados ensaios de dureza Vickers. Para obtenção e caracterização das microestruturas presentes no fundido Bi-1,5%Ag, fez-se o uso da microscopia ótica e da fluorescência de raios-x. Uma estrutura de dendritas facetadas de Bi circundadas pelo eutético Bi-Ag prevaleceu ao longo do lingote Bi-1,5%Ag. Verificou-se um aumento gradativo dos espaçamentos dendríticos primário (?1) e secundário (?2) à medida que a distância da base refrigerada foi aumentada. Em geral, os valores de dureza diminuíram para maiores valores de ?1 e ?2.

Aug 7, 2018

By Leandro de Arruda Santos, Lorena Isabela de Oliveira Ribeiro, Jéssica Dornelas Silva, Pedro Damas Resende, João Victor Lucas Amim, Suzanny Cristina Soares Martins, Vicente Tadeu Lopes Buono

Ligas com memória de forma de NiTi são frequentemente submetidas a esforços cíclicos durante suas aplicações, o que pode acarretar em fratura por fadiga. Entretanto, o comportamento em fadiga destas ligas ainda não é completamente compreendido. Neste trabalho foi realizada uma avaliação das propriedades mecânicas de fios superelásticos, antes e após tratamento térmico, por meio de ensaios de ciclagem mecânica uniaxial após submissão a diferentes frações da vida em fadiga por flexão. O tratamento térmico foi realizado a 400°C por 30 min, seguido de resfriamento em água. As fases foram identificadas por meio de difração de raios-x e as temperaturas de transformação foram determinadas por análise calorimétrica diferencial. Os resultados obtidos mostraram que fios austeníticos apresentaram comportamento superelástico durante toda sua vida em fadiga. Entretanto, o acúmulo de danos pôde ser notado como um aumento na tensão máxima atingida durante a ciclagem mecânica após ensaios até diferentes frações da vida em fadiga. Os fios tratados, por outro lado, passaram por deformações elásticas da martensita, caracterizando comportamento similar ao de fadiga de alto ciclo de materiais convencionais. Nestes fios, as tensões máximas atingidas se estabilizaram, indicando que o acúmulo de danos é desprezível se comparada aos fios superelásticos.

Oct 31, 2019

By Anderson Azevedo Agra

Esse trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da adição de diferentes teores de coque verde de petróleo (5, 15 e 30%) nas propriedades termoplásticas de misturas de carvões contendo carvão nacional da camada barro branco. A caracterização termoplástica das misturas foi realizada a partir de testes de plastometria Gieseler e dilatometria Audibert-Arnu. A caracterização dos carvões mostrou que o carvão nacional possui propriedades termoplásticas muito superiores aos demais carvões. Por consequência, verifica-se que a sua introdução nas misturas causa aumento das propriedades termoplásticas nos testes de plastometria e dilatometria. O coque verde de petróleo, em contrapartida, é um aditivo inerte e atua como um depressor das propriedades termoplásticas. Constatou-se que a adição do coque verde de petróleo às misturas causa redução da fluidez, do intervalo plástico e dilatação nos testes realizados. A sinergia entre do carvão nacional de alta fluidez e o caráter inerte do coque de petróleo mostrou-se vantajoso.

Oct 30, 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 Afshin Sadri

Uma das principais razões para o reparo de altos-fornos é a perda do revestimento refratário, principalmente nas regiões da soleira e onde são feitos os furos de corrida. A operação intensa dos altos-fornos pode resultar em desgaste e deteorização extensiva do material refratário. Isto pode, então, afetar a continuidade das operações e a vida útil do forno. Novo-Lipetsk (NLMK) e a Hatch desenvolveram uma abordagem sistemática para monitorar a condição do revestimento da soleira dos altos-fornos usando Acousto Ultrasonic-Eco (AU-E), um sistema de ensaios não-destrutivos desenvolvido pela Hatch. Inspeções contínuas e periódicas dos altos-fornos revelaram áreas com deterioração acelerada do material refratário, formação extensa de “elefant foot” e acelerado desgaste do refratário, assim como fissuras e outras anomalias. Para prolongar a vida do forno, mantendo a intensidade de suas operações, algumas modificações, tais como a melhoria da qualidade do coque e da limpeza das placas de resfriamento e adição de óxido de titânio, entre outras medidas, foram recomendadas e aplicadas. Este trabalho demonstra como esforços coordenados entre a NLMK e a Hatch resultaram no prolongamento da vida útil de um alto-forno

Aug 17, 2017

By Jean Igor Margem

Nestes dias materiais ecológicos como compósitos com fibras naturais em matriz polimérica estão chamando a atenção de pesquisadores científicos, devido ao seu bom desempenho na substituição de materiais como madeira, polímeros à base de petróleo e outros. Neste trabalho foram avaliadas as propriedades de tração de compósitos de matriz poliéster reforçados com diferentes espécimes de fibras lignocelulósicas. Compósitos reforçados com até 30% em volume de fibras longas, contínuas e alinhadas de malva, sisal e bambu foram testados em uma máquina Instron a temperatura ambiente. A fratura foi analisada por SEM. Os resultados mostraram alterações significativas nas propriedades mecânicas com a quantidade dessas fibras. Estas propriedades mecânicas foram comparados com outros resultados em compósitos testados em ensaio de tração. Como esperado, a análise da fratura revelou uma fraca interação da interface fibra / matriz, o que corrobora o comportamento típico das fibras naturais quando incorporadas em matriz polimérica.

Oct 30, 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 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 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