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By Larissa Rodrigues de Carvalho Rocha, Mauro Vivaldino Fernandes, José Eduardo da Silva Moreli, Beatriz Fausta Gandra, Adriano Cesar Carvalhido

No atual cenário siderúrgico, o prolongamento da campanha de um alto-forno tem sido prática usual em diversas empresas. Nesse contexto, a Usiminas tem realizado diversas ações de preservação dos altos-fornos, conciliando com a manutenção da competitividade. Particularmente, o Alto-Forno 3 da Usina de Ipatinga passou por duas trocas de staves, em 2015 e 2018, totalizando a substituição de 68 peças. No presente trabalho é apresentado o planejamento e a execução do retorno operacional após a 2ª troca de staves, destacando as contingências adotadas e lições aprendidas face às ocorrências que impactaram o cumprimento do cronograma previsto. Essa intervenção possibilitará a postergação da reforma para 2021, em alinhamento com as diretrizes da empresa e garantindo uma estabilidade operacional, fundamental para os cumprimentos e superação das metas.

Oct 1, 2019

By Viviane de Melo Borges

O presente trabalho avaliou as influências da adição de boro nas características mecânicas e micro estruturais do fio máquina e arame trefilado. O estudo foi realizado por meio de análises no aço 10B45 com variações na adição de boro. Foi verificado que a adição de boro reduz a resistência do material. O boro reduz os efeitos do envelhecimento pois associa-se ao nitrogênio formando o nitreto de boro alocado no contorno de grão. Quanto maior a adição de boro menor resistência à trefilação, o que pôde ser comprovado pelo ensaio de torção. Através das micrografias de fio máquina foi possível evidenciar que o boro também atua como refinador de grão e inibe o crescimento do mesmo. Por fim, foi possível avaliar o modo de fratura relacionado com a quantidade de boro adicionada. Neste ponto não foi possível atribuir maior ductilidade à amostra com maior teor de boro.

Oct 30, 2017

By William Rodrigues Soares

Este trabalho apresenta um estudo sobre a influência de diferentes ciclos de tratamentos térmicos sobre a microestrutura e propriedades mecânicas de dois aços (A e B) especificados pela norma API 5CT. O aço B tem um conteúdo de elementos de liga maior que o aço A. Caracterizou-se de forma qualitativa e quantitativa as microestruturas por meio de microscopia óptica e eletrônica de varredura. As propriedades mecânicas foram medidas por meio do ensaio de tração. As amostras do aço A submetidas ao resfriamento ao ar calmo e forçado apresentaram uma maior fração volumétrica do constituinte MA (martensita/austenita retida) em relação ao aço B e o aumento da taxa de resfriamento aumentou a quantidade de MA para os dois aços, o que resultou em um aumento no limite de resistência a tração para os aços A e B. As amostras que foram resfriadas ao ar calmo e ao ar forçado apresentaram menores limites de escoamento que as amostras temperadas e revenidas. Este resultado pode ser explicado pela presença de bainita e do constituinte MA nas amostras resfriadas ao ar calmo e ao ar forçado cuja presença gera uma maior densidade de discordâncias.

Aug 16, 2017

By Rodrigo Rocha de Meira

O laminador de tiras a frio n° 3 da CSN apresentava perdas de produtividade ao processar aços de elevada resistência microligados, com limite de escoamento mínimo igual a 340 MPa, dotados de largura superiores a 1400 mm. Devido à crescente demanda do mercado automotivo relativa a esta família de aços, tornou-se necessário um estudo para optimizar a produtividade do equipamento e não desestabilizar o fornecimento aos clientes. O estudo consistiu em testar parâmetros de processo alternativos, objetivando abastecer o laminador de tiras a frio com bobinas laminadas a quente dotadas de resistência mecânica ligeiramente menor, para promover maior estabilidade operacional no equipamento a partir da redução das cargas de laminação. As alterações propostas resultaram no aumento de produtividade do laminador de tiras a frio, sem comprometer as características mecânicas do produto final.

Jul 30, 2018

By André Luis de Oliveira

O Alto Forno 3 (AF3) da Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) é o equipamento muito importante no processo siderúrgico da Usina Presidente Vargas (UPV), situada em Volta Redonda (RJ), por responder por mais de 70% da produção de gusa da UPV. Na produção de gusa é gerado o Gás de Alto Forno (GAF), subproduto de alta relevância, pois este gás sai do topo do AF3 com grande pressão e cinética, energia essa passível de utilização. Em 2007 a CSN, optou por adquirir um equipamento denominado “Top Pressure Recovery Turbine” (TRT), capaz de aproveitar tal energia para gerar energia elétrica. Em 2013, a equipe de supervisores da KHI – Kawasaki Heavy Industrie, fabricante da turbina, veio para o Brasil para realizar no equipamento os testes a frio e a quente para na seqüência vir a operá-lo. Ocorre que fatores alheios ao objetivo desta apresentação impediram a equipe da KHI de partir o equipamento no tempo previsto, bem como de retornar ao Brasil para dar seqüência nas atividades. Em novembro de 2013 a CSN definiu por partir o equipamento com recursos próprios, sendo este o foco do trabalho. A presente contribuição técnica vem mostrar o trabalho desenvolvido internamente pelo grupo técnico a fim de finalizar o projeto e colocar a Turbina de Topo (TRT) em operação, fato este dado total ênfase pela direção da empresa devido ao cenário nacional de crise energética em que os valores de energia estavam no limite máximo permitido pela legislação e impactando diretamente nos custos da empresa.

Sep 25, 2017

By Heitor Cristo Clem de Oliveira

O objetivo deste trabalho é estudar a reação de dessulfuração, envolvidas no processo de pré-tratamento de ferro-gusa. A princípio, as misturas utilizadas foram caracterizadas e estudadas através do software de termodinâmica computacional (FactSage 7.1). Em seguida, os resultados obtidos através do estudo termodinâmico computacional foram comparados com aqueles obtidos mediante os testes experimentais a 1400°C. As misturas dessulfurantes tiveram como base a CaO com três tipos de fundentes, fluorita, sodalita e barrilha, além da utilização de alumínio como elemento desoxidante. Os testes experimentais permitiram identificar que a adição de 0,1% em massa de alumínio no gusa, eleva a taxa de remoção de enxofre principalmente no instantes iniciais do processo. Com a utilização da termodinâmica computacional pode-se mostrar que a reação de dessulfuração no ferro-gusa é exotérmica para os teores de silício encontrados no processo. Além disso, a termodinâmica computacional também contribui, em alguns casos, para a análise de compostos sólidos que podem se formar na escória e limitar as reações de dessulfuração.

Oct 30, 2017

By Adauto Martins de Assis, Atan de Assunção Cardoso

Devido a sua alta demanda de produção e padrão de qualidade a indústria automotiva tem utilizado ao longo da história robôs nas mais diversas atividades como montagem, soldagem, pintura e inspeção. No intuito de levar esta realidade para a sala de aula de alunos de Engenharia Mecânica, foi desenvolvido um braço robótico didático, apresentando configuração semelhante à um modelo industrial, a ser utilizado como ferramenta de apoio ao ensino de robótica e outras disciplinas correlacionadas. Para isto, fez-se o uso associado da placa eletrônica Arduino e do software Matlab. Inicialmente foram obtidas as equações de cinemática direta e inversa. Os resultados mostraram que a posição teórica obtida apresentou um comportamento esperado conforme a metodologia adotada e o resultado experimental mostrou pequena variação de posição. Para a cinemática inversa, o tempo de resolução do conjunto de equações foi comparado à resolução do problema através de um método numérico. Com base nos resultados experimentais, foram feitas algumas sugestões de melhoria para o braço robótico didático e considerações relacionadas a acurácia de um robô industrial.

Oct 1, 2019

By Carolline Garcia Trindade Real

Uma linha contínua não só melhora o conforto aos usuários, mas também melhora as condições de desgaste, fadiga e manutenção dos equipamentos ferroviários. Porém os parâmetros de soldagem devem ser bem especificados e controlados de forma a obter uma junta soldada adequada. Este trabalho oferece uma revisão geral sobre as características básicas de uniões aluminotérmicas de forma a subsidiar a avaliação e melhoria no desempenho de soldagem aluminotérmicas de trilhos, realizada em um outro trabalho também sendo apresentado.

Aug 16, 2017

By Augusto Andrés Torres Toledo

Na mineração a céu aberto, na etapa de planejamento a curto prazo são desenhados constantemente polígonos usados no planejamento de produção, onde geralmente o processo de desenho é manual, demandando o tempo e esforço dos planejadores. Os polígonos gerados no planejamento de curto prazo devem apresentar a menor variabilidade possível entre eles, para que as restrições da planta de processamento sejam atendidas. Desenhar polígonos de curto prazo de forma automática, sequenciar todos os blocos de minério em cada polígono, e conectar um polígono a outro é o foco deste trabalho. Para isso, foi feito uso de algoritmos genéticos e dinâmicos, desenvolvidos em linguagem de programação Python e operacionalizados no software geoestatístico SGeMS. Gerou-se múltiplas iterações para cada um dos avanços individuais de blocos de minério, gerando regiões ou polígonos, e selecionando as regiões de menor variabilidade de teores. As funções de distribuição de probabilade dos teores de cada avanço foram comparadas a função da distribuição de teores global do corpo de minério, os resultados mostram que os polígonos possuem distribuições semelhantes à distribuição de referência, então foi possível sequenciar os blocos de forma operacional garantindo quasi-estacionaridade dos parâmetros.

Oct 30, 2017

By Carlos Eduardo dos Santos, Geraldo Lúcio de Faria, Sidney Nicodemos da Silva, Rogério Felício dos Santos, Darlan Vale Bayão, Emiliana Cristina Marques Arthuso, Ivete Peixoto Pinheiro

Os aços inoxidáveis duplex (AIDs) são ligas metálicas que possuem uma microestrutura bifásica constituída por frações volumétricas aproximadas de ferrita () e austenita (). Esta microestrutura proporciona ao material uma combinação atrativa de propriedades mecânicas e de resistência à corrosão. O desbalanço das frações volumétricas destas fases pode ocorrer quando os AIDs são expostos a temperaturas elevadas, seja durante os processos de produção, soldagem ou até mesmo em condições de serviço e podem provocar alterações indesejadas nas propriedades da liga. Nesse contexto, a utilização de metodologias eficientes que permitam avaliar quantitativamente as frações dessas fases em AIDs é de grande relevância. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi avaliar e comparar os resultados da aplicação das técnicas de estereologia quantitativa e ferritoscopia para quantificar as frações de  em amostras de um aço duplex UNS S31803 (2205) submetidas a um tratamento térmico de solubilização a 1050°C e diferentes intervalos de tempo de envelhecimento a 850°C. Concluiu-se que o ferritoscópio subestima os valores da fração de , quando comparado com a estereologia quantitativa. Parâmetros como textura, distorções na rede cristalina, geometria da amostra e padrões de calibração exercem influência em sua medição. Sendo assim, a estereologia quantitativa mostrou-se como a técnica mais adequada para a quantificação de fases nos AIDs.

Oct 15, 2019

By Ana Carolina Fernandes Reis

O objetivo do trabalho foi investigar a recuperação metalúrgica da flotação de sulfeto de ouro utilizando diferentes tamanhos de partículas, a partir de ensaios de moagem e flotação em bancada, visando analisar o melhor desempenho e seletividade do processo. O minério em estudo apresenta um teor médio de ouro de 5,28 ppm e 0,59% de S. Nos testes verificou-se uma correlação diretamente proporcional entre a recuperação mássica e metalúrgica, ambas mostraram-se inversamente proporcional a seletividade no concentrado. A granulometria com 90% passante na malha de 0,053mm obteve o melhor resultado de recuperação tanto do ouro como de sulfetos, em contra partida, apresentou o menor grau de seletividade.

Aug 16, 2017

By Fernando Vital Silva

O processo de lingotamento contínuo consiste de uma série de etapas que promoverão a extração de calor de maneira controlada do aço líquido, com o objetivo de promover sua solidificação. Uma vez que a solidificação é considerada uma transformação de fase, regida essencialmente pela troca térmica, o enfoque do processo de lingotamento contínuo se encontra direcionado para o perfil térmico de resfriamento do aço desenvolvido ao longo dos veios da máquina. É extremamente importante para a qualidade final do tarugo que este processo de extração de calor ocorra a taxas controladas, de maneira contínua e uniforme em todas suas faces. Segregação, trincas e romboidade são alguns dos problemas de qualidade que podem ser originados devido a um controle não assertivo ou deficiência do sistema de refrigeração. Os tarugos lingotados do aço 1545-D, produzidos na máquina de lingotamento contínuo da Votorantim Siderurgia Barra Mansa, apresentavam com frequência trincas sub-superficiais nas quatro direções de resfriamento e a uma distância constante da superfície do tarugo. Através de equações de solidificação foi constatado que a profundidade em que as trincas se encontravam nos tarugos correspondia a um trecho da máquina no qual existia gap de refrigeração, provocando reaquecimento do material e o surgimento de trincas devido ao regime de contração/dilatação ao qual o mesmo estava submetido. Tais conclusões permitiram comprovar falha no projeto de refrigeração secundária da máquina.

Jul 30, 2018

By Božidar Šarler, Umut Hanoglu

A rolling simulation system has been developed to calculate the macroscopic rate of deformation, stress, strain, and temperature fields by using a novel meshless method. The model is based on two-dimensional traveling slice assumption. The slices are aligned towards the rolling direction. The initial size of the billet, bloom or slab and the geometry of the grooves at each rolling stand, the distances between the rolling stands, and continuous or reverse rolling can be arbitrarily considered. The purpose of this paper is to complement these development by predicting and visualizing also the grain size of steel over the strand cross-section for each position in the rolling mill. The grain size models have been in one-way coupled to the macroscopic calculations. First the critical strain for dynamic recrystallization is being checked. If the calculated strain is higher than that, considering also the time for meta-dynamic recrystallization, dynamic or meta-dynamic grain size calculations are carried out. If the strain is too low then only the static recrystallization is considered together with its required time. Finally, austenite grain size and ferrite grain size are calculated respectively as the steel cools down. The listed physical models are based on collection of empirical relations found in literature. The user of the system is free to choose or create the model he wants with his own parameters. The simulation system has been coded as a user friendly computer application for an industrial use based on C# and .NET framework and runs on regular PCs. The computational time for a rolling simulation is usually less than one hour and can thus be straightforwardly used for optimization of the rolling mill design in a reasonable time.

Oct 1, 2019

By Lívia Lopes de Oliveira Goulart

A prática de escória espumante ganhou o mundo dos fornos elétricos a arco por apresentar muitas vantagens, dentre elas a redução das perdas térmicas do arco elétrico para o ambiente, reduzindo o consumo de energia elétrica e também permitindo uma maior recuperação do metal perdido em forma de FeO para a escória através da reversão feita com a injeção de C. No entanto, a eficiência das escórias espumantes produzidas atualmente ainda é tema de estudo para aqueles que querem melhorar a eficiência do processo, a vida do equipamento e reduzir custos de elaboração. Assim, esse trabalho tem como objetivo otimizar as propriedades da escória através do ajuste da saturação em MgO, melhorando a eficiência da escória espumante e reduzindo a perda de Fe sob a forma de FeO. O resultado das alterações realizadas foram ganho de energia elétrica medido e redução da perda de rendimento metálico do FEA, obtida comparando o peso produzido e o esperado pela carga metálica.

Oct 30, 2017

By Gustavo Henrique Bolognesi Donato

A utilização de materiais cerâmicos em componentes que operam em elevadas temperaturas (p. ex.: trocadores de calor cerâmicos que operam acima de 800°C) é vantajosa do ponto de vista térmico, mas não é trivial em termos estruturais, uma vez que estes materiais são frágeis e portanto, suscetíveis à fratura catastrófica. Considerando a necessidade de materiais resistentes a elevadas temperaturas e que garantam a integridade de aplicações como tais trocadores de calor, este trabalho investiga as propriedades mecânicas da alumina a (Al2O3) como função da temperatura na faixa de 23°C a 850°C. Para tal, cem ensaios de flexão em 4 pontos e ensaios adicionais selecionados em 3 pontos foram realizados em amostras de seção transversal retangular de ~ 45 mm2 produzidas por gelcasting, técnica esta que tem grande potencial para moldar peças de geometria complexa. Os ensaios foram conduzidos empregando um dispositivo fabricado em Inconel (superliga de Níquel-Cromo) especialmente desenvolvido para esta finalidade e contendo articulações objetivando autocompensação de desalinhamentos. Os resultados experimentais puderam ser muito bem descritos usando a estatística biparamétrica de Weibull e demonstram o efeito da temperatura na redução da resistência à flexão. Adicionalmente, o dispositivo proposto facilitou e dinamizou a realização dos ensaios, além de garantir pequena dispersão das propriedades mecânicas obtidas, especialmente se considerado o micromecanismo frágil de fraturamento desta classe de materiais.

Aug 8, 2018

By Sandra Lúcia de Moraes

Uma característica do setor mineral é a movimentação de grandes volumes de materiais que, em função do teor do bem mineral contido e das particularidades do processo de beneficiamento, ao final gera grandes quantidades de rejeitos. O aproveitamento desses rejeitos é um tema que tem sido discutido e que foi fomentado após o acidente acontecido em 2015, com a barragem da Samarco em Mariana - MG. O trabalho denominado “Rejeitos da Mineração: Um olhar do cenário brasileiro” está estruturado em duas partes. A primeira parte destacou a importância econômica e social do setor mineral para o país. A segunda parte, apresentada neste artigo, aborda o nível de desenvolvimento tecnológico voltado ao aproveitamento dos rejeitos e quais novos usos têm sido propostos. Neste documento, os autores trazem também o fechamento dos levantamentos realizados e suscitam uma discussão visando estimular o desenvolvimento sustentável da mineração, por meio da criação de um novo negócio inserido na cadeia produtiva da mineração.

Oct 30, 2017

By Angelo Siqueira da Silva

O processo de fricção e mistura, tem sido largamente estudado devido as microestruturas resultantes após o processamento, no qual são fortemente influenciadas pelos parâmetros utilizados durante o processamento. Este trabalho teve por objetivo avaliar a influência das variáveis de processo: rotações por minutos, velocidade de avanço, inclinação e penetração da ferramenta no material, na formação de macro defeitos em uma liga de alumínio 7475-T7351 em decorrência do processamento por fricção e mistura. A ação de caracterização e localização do defeito deu-se por meio de vídeo estereoscópio, onde foi possível observar a maior incidência do defeito de volume na zona de mistura (Cavidade), assim como uma preferência assimétrica quanto à localização do macro defeito no lado de retrocesso da ferramenta.

Oct 30, 2017

By Maurício Guimarães Bergerman

O objetivo deste estudo é apresentar a construção de uma coluna de flotação piloto de baixo custo, que será utilizada para concentração de minerais ferrosos. O trabalho contém os passos seguidos no projeto de construção do equipamento (descrição dos sistemas operacionais; dimensionamento; desenhos do projeto; levantamento dos materiais, fornecedores e orçamentos; testes dos sistemas de aeração e bombeamento, além da montagem) e também, os resultados dos ensaios exploratórios realizados com uma amostra de minério de ferro, contendo 38% de Fe, doada pela Companhia Vale S. A. proveniente da Mina de Alegria, Mariana/MG. Nos ensaios preliminares, obtiveram-se teores de Fe no concentrado próximos a 50% e uma recuperação metalúrgica em torno de 90%. O resultado foi considerado adequado, tendo em vista que foi realizado apenas um estágio de concentração. Dessa forma, conclui-se que a montagem e operação da coluna foram satisfatórias e o protótipo pode ser utilizado como unidade piloto para a avaliação de diferentes condições de processo.

Aug 1, 2018

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 Allison de Sá Barreto Ferreira

O objetivo deste trabalho consiste em estudar o perfil térmico da carcaça metálica inferior do Forno Elétrico a Arco (FEA) durante o processo de produção de aço, sugerindo adição de aletas na geometria a fim de obter maior troca de calor e diminuição na temperatura de trabalho da carcaça metálica inferior do FEA. Assim, analisou-se a influência do ciclo térmico do processo por meio de acompanhamento termográfico e simulações computacionais via Método de Elementos Finitos. Posto isto, as modificações propostas, depois de testadas e analisadas por meio de um acompanhamento termográfico, denotaram eficiência de tal maneira que resultou em uma diminuição de aproximadamente 60ºC da temperatura na carcaça metálica inferior do FEA.

Oct 30, 2017