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By Fabrício Silveira Garajau

O sopro de oxigênio é a principal operação durante o processo de refino de aço em aciarias BOF (Basic Oxygen Furnace). Este sopro é feito por uma lança de injeção de oxigênio através de bocais supersônicos, que devem ser dimensionados para as condições específicas de operação, como por exemplo, vazões e pressões de oxigênio, altura de banho, altura da lança em relação ao banho, etc. O mau dimensionamento destes bocais tem influência direta no tempo e eficiência de processo, além de comumente resultar em desgaste prematuro dos bocais e na retirada do bico de operação. Este tipo de falha tem sido observado em bicos da Vallourec Brasil. No presente trabalho será apresentada a metodologia de estudos e resultados de análise metalográfica em amostras de um bico de lança usado pela da empresa, além de simulações CFD (Computational Fluid Dynamics) realizadas para se caracterizar o mecanismo de desgaste dos bocais. Estas informações foram utilizadas como base para o redimensionamento dos bocais, objetivando conter os impactos causados pelo desgaste.

Aug 17, 2017

By Carlos Alberto Alves Nunes Filho

Este trabalho tem o objetivo de traçar o panorama atual das exportações de minério de ferro e a logística integrada desde a jazida, extração, empilhamento e transporte para uma área de armazenagem próxima ao Terminal Portuário do Pecém para posterior embarque no navio e entrega ao cliente final. Optou-se por uma pesquisa exploratória descritiva para identificar as dificuldades na logística que dificultam o escoamento do minério pelo Terminal. Utilizando dados coletados de empresas que atuam na região e que utilizam o Porto do Pecém como saída de sua produção, demonstrando também os estudos de custos e de produção, tipos de modais mais utilizados os navios e suas especificações que fazem o transporte do minério a granel, os equipamentos pertinentes a operação portuária de embarque, bem como os tipos de minério existentes e os que são encontrados nas áreas de mineração no Estado do Ceará e as suas características. O Terminal Portuário do Pecém possui uma estrutura de acostagem preparada para esse tipo de operação proporcionando facilidades aos exportadores.

Aug 17, 2017

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 Bruno Vidal de Almeida

A campanha dos refratários à base de carbono aplicados como revestimento de trabalho de diversos equipamentos siderúrgicos depende da soma de diversos fatores como resistência à corrosão, resistência à oxidação do carbono, estabilidade termomecânica, entre outros. Durante a etapa de aquecimento inicial de revestimentos refratários novos ocorre a oxidação prematura do carbono presente no revestimento refratário, reduzindo a vida útil do revestimento precocemente. Para reduzir a oxidação precoce do carbono foi desenvolvido um novo coating cerâmico que atua como uma eficiente barreira física, reduzindo o contato do oxigênio da atmosfera de aquecimento com o carbono presente no refratário. O coating desenvolvido possui uma fase ligante com pega química ativada termicamente e possui como carga refratária um composto sílico-aluminoso com elevada estabilidade térmica. Os resultados laboratoriais de avaliação de desempenho revelaram que com a aplicação do novo coating desenvolvido reduz-se a oxidação prematura do carbono em até 77% e elevase a vida útil do revestimento em alguns casos em até 15%. O coating desenvolvido revelou possuir excelente desempenho quanto a proteção do refratário MgO-C contra a oxidação do carbono que ocorre durante a etapa de aquecimento de equipamentos com refratários novos, comprovando sua aplicabilidade em diversos equipamentos siderúrgicos que possuem revestimentos refratários à base de carbono.

Aug 17, 2017

By Breno Totti Maia

O BOF, Basic Oxygen Furnace, ou convertedor LD, é o processo mais utilizado industrialmente para o refino primário do ferro gusa atualmente. Para aumentar a produtividade do BOF deve-se diminuir o tempo de cada ciclo de operação, especialmente o tempo de sopro aumentado a taxa de descarburação. Durante o sopro do convertedor existem três etapas. A segunda etapa do sopro a taxa de descarburação é alta e constante sendo o fator limitante é a disponibilidade do oxigênio no banho e determina o tempo de sopro. Assim para aumentar a descarburação pode-se melhorar a interação do jato de oxigênio com o banho, configurando o convertedor. Estudando o sopro combinado em um modelo fisíco de um convertedor LD de 220t, foi testado diferentes bicos de lança com um sopro de 160Nm3/h de vazão e vazões de 4Nm3/h e 6Nm3/h nas ventaneiras. Através dos testes pode-se observar que aumentando o número de furos no bico o jato teve menor penetração, maior área de agitação e as projeções tiveram menor altitude, já a injeção pelas ventaneiras aumentou a penetração do jato e diminuiu as projeções. Foi calculado também valores para a constante K para cada configuração, assim é possível prever a penetração do jato industrialmente.

Aug 17, 2017

By Breno Totti Maia

A principal ferramenta de controle do processo BOF reside na regulagem dos parâmetros de sopro de oxigênio. As condições ótimas desse processo envolvem diversas variáveis, como vazão de oxigênio, distancia banho lança (DBL), número de furos para a saída de oxigênio na lança, entre outros fatores. Através de uma análise visual da penetração do jato e do volume movimentado, foram analisados os comportamentos para cada configuração de sopro entre diferentes combinações de bicos multifuros (3 a 6 furos), para uma distância banho lança (DBL) e vazão constantes. A análise dos parâmetros de interação entre o sopro e o banho líquido composta pelas frações de metal e escória, representados respectivamente por água e óleo de parafina é o principal objetivo deste trabalho. Foi necessário desenvolver nova metodologia para a determinação da penetração assim como proposta de nova fórmula e ajuste da constante empírica, fator K. As maiores penetrações foram alcançadas com os bicos de 3 e 4 furos. Para a configuração de 6 furos, foram encontrados os menores valores de penetração e maior volume de zonas de baixa movimentação em relação aos parâmetros estabelecidos.

Aug 17, 2017

By José Murilo Mourão

A pelotização de minério de ferro hematítico demanda grande quantidade de calor para a produção de pelotas de boa qualidade. Avalia-se, neste trabalho, a quantidade teórica de calor, necessária para a queima de três tipos característicos de pelotas, e destacam-se pontos importantes do processamento de queima nos fornos de pelotização, no sentido de otimizar o consumo de calor..

Oct 30, 2017

By Sábata Marla Reis Durães Oliveira

Um dos problemas enfrentados pela maior parte das aciarias relaciona-se à redução do percentual de fósforo do aço. Reduzir o fósforo contido no aço tornou-se um requisito fundamental nas siderúrgicas que utilizam convertedores LD, devido à crescente demanda do mercado por aços especiais, como por exemplo, aços para a indústria automobilística. Durante o processo de desfosforação, as principais fases sólidas que podem se formar na escória de convertedor são CaO, MgO, silicato dicálcico (2CaO.SiO2), fosfato tricálcico (3CaO.P2O5), formado pela oxidação do fósforo, e o 3CaOSiO2.3CaOP2O5. O objetivo deste trabalho é estudar a formação destes compostos e avaliar a influência das fases sólidas formadas durante o processo de desfosforação do aço. Para isto foram analisadas quatro composições químicas de escórias com diferentes teores de CaO e FeO, sendo duas composições médias das escórias estudadas pela Usiminas, uma escória da literatura e uma escória desfosforante elaborada para pesquisa. Os resultados mostraram em quais composições ocorrem a formação das fases sólidas citadas e sua influência no processo.

Jul 30, 2018

By Marcos Velho Ludolf

O projeto de Substituição dos Controladores Lógicos Programáveis da Sinterização tem como objetivo a substituição dos PLCs da Família S5 (Siemens) já obsoletos por novos PLCs de tecnologia atual. O projeto de substituição foi dividido em etapas, sendo que a primeira etapa ocorreu em 2012. Consequentemente, teremos novos e antigos PLCs na mesma plataforma de controle até o fim do projeto. Os maiores desafios foram fazer toda a migração e adaptação de hardware e software dos novos PLCs ao restante da planta adequando-se aos sistemas existentes tais como PIMS, comunicação com o Nível 2, comunicação com balanças já obsoletas, SCADA, outros PLCs e concluir toda a migração da primeira etapa do projeto em apenas 60 dias compreendendo desde a desmontagem do sistema anterior, montagem dos painéis novos, recomissionar todo o I/O substituído, conciliar todos os testes à frio e parciais com demais serviços de manutenção programados e realizar o comissionamento a quente de toda a sequência da planta nos últimos 04 dias de implantação, quando todas as linhas de operação foram liberadas para testes. Em 2014 foi iniciada uma segunda etapa, e um PLC de 600 pontos de I/O já foi substituído em apenas 80 h usando uma nova estratégia.

Jul 30, 2018

By Otávio Augusto da Cunha Teixeira

Na Aperam South America, a geração interna de carepa metálica utilizada no PTG (Pré-tratamento de Gusa) como agente dessiliciante do gusa é insuficiente para suprir toda a demanda, sendo necessária a aquisição regular do insumo junto a outras siderúrgicas. Com o reaproveitamento interno da carepa pelas siderúrgicas, a compra do material no mercado ficou muito dificultada. Visando complementar a insuficiência do suprimento de carepa, foram estudadas e testadas duas alternativas de agente dessiliciante, tendo como fonte dois resíduos gerados no beneficiamento da carga metálica da Redução, a saber: Finos do Minério Serra Azul (100%) e Finos de Pelota (80%) misturados aos Finos de Minério Serra Azul (20%). Após os testes, a segunda alternativa se mostrou mais viável técnica e economicamente. A taxa de dessiliciação do novo agente se apresentou, inclusive, melhor que a da própria carepa. A geração mensal do novo insumo (700 t), complementada com a da carepa interna, conseguem suprir integralmente a demanda de agente DeSi para o PTG.

Aug 17, 2017

By Breno Totti Maia

Os convertedores BOF, em função das condições operacionais e mesmo de sua localização, sofrem variações de parâmetros cujos seus efeitos sobre o metal líquido nem sempre são considerados. O presente trabalho investigou dois aspectos: a pressão ambiente no interior do convertedor e a temperatura do oxigênio no reservatório estagnante. Os resultados mostram que a temperatura de oxigênio apesar de alterar as propriedades de saída desse gás tem pouca influência na penetração de jato. Já a pressão ambiente do BOF tem grande influência na penetração de jato, e leva um dilema nos dimensionais de bocais de lança relativo aos jatos subexpandidos e sobrexpandidos.

Aug 17, 2017

By Betânia Mendes Sena

Neste trabalho é apresentada a influência de diferentes processos de tratamentos térmicos sobre as microestruturas e propriedades mecânicas resultantes em tubos de um aço sem costura do tipo API 5L. Após tratamentos térmicos, o material foi estudado em três condições diferentes: apenas laminado, normalizado e temperado e revenido, objetivando obter os graus X42R, X42N e X70Q, respectivamente. Ensaios de tração, dureza e impacto foram utilizados para caracterizar o comportamento mecânico dos diferentes graus do aço. Técnicas de microscopia eletrônica de varredura foram utilizadas para caracterizar as microestruturas resultantes dos tratamentos térmicos e as fractografias dos corpos de prova de tração e impacto. Os resultados mostram que tubos de aço sem costura do tipo API 5L não precisam ser de graus tão elevados quanto os tubos soldados, pois graus intermediários relativos aos tubos sem costura possuem propriedades mecânicas similares aos elevados graus de aço relativos aos tubos soldados, o que evidencia a vantagem da rota de fabricação de tubos sem costura.

Aug 17, 2017

By Diego de Araujo Santana

O tamanho médio dos grãos é um parâmetro estrutural frequentemente estimado quando se está avaliando, principalmente, as propriedades mecânicas dos materiais metálicos. A American Society for Testing and Materials (ASTM) estabelece, nas normas ASTM E112 e ASTM E1382, metodologias para estimar o tamanho médio dos cristais de maneira manual e semiautomática/automática, respectivamente. O presente trabalho propõe, além de uma nova metodologia semiautomática, duas metodologias automáticas para estimar o tamanhão médio de grão em materiais metálicos policristalinos monofásicos, assim como um parâmetro para avaliar a morfologia dos grãos. O tamanho de grão G ASTM encontrado utilizando os novos procedimentos testados se apresentou muito próximo aos valores obtidos pelos métodos padronizados, que também foram aplicados e usados como referência para avaliação da representatividade das medidas. Desse modo, os métodos propostos se apresentam como uma alternativa viável para estimar o referido parâmetro estrutural dos materiais metálicos.

Aug 17, 2017

By Daniel Mesquita Duarte

A configuração física de equipamento do sistema de desenfornamento do laminador Morgan na unidade Resende, que é preparado para laminação em dois veios, torna o controle de GAP entre barras muito complexo. O sistema de controle original era suscetível a variações, acarretando na limitação do GAP mínimo na entrada do laminador em cinco segundos. Tendo como base as fontes de variação do projeto original, foi desenvolvido um novo sistema de controle que reduziu as variações em até 1700 %, reduzindo o GAP mínimo de cinco para dois segundos. No que tange à questão do GAP mínimo, o novo sistema de controle garante uma tolerância de 0,1 segundo. Este novo sistema pode ser dividido em duas partes: o controle e correção do GAP entre o forno e a primeira gaiola, e a correção de GAP no trem desbastador.

Jul 30, 2018

By Ernst Lindemann

The SMS group has developed the ultrasound technology “HD scan” for inspection of the internal quality of as-cast products. This method of sample analysis requires less preparation work and is safer than the current, most common technique of etching and/or sulphur printing. Furthermore, this technology offers a three-dimensional view into the sample of the cast product and thus more representative information for a better quality evaluation. The internal quality evaluation can be performed automatically and objectively by software based on clear statistical methods. A quantitative centerline segregation rating can be assigned to each sample, based on the size and distribution of segregates detected by the unit. Internal crack statistic (length, position, orientation, etc.) and narrow side profile can also be measured. Grain macrostructure can also be visualized which allows for a potential optimization of casting parameters like strand cooling, soft reduction or electromagnetic stirring. The accuracy of the new method was proven by parallel metallographic investigations of more than 100 samples of different steel grades and sample shapes. Automatic defect evaluation and classification was compared against macroetching results. It was found that HD scan identified more defects and the visualization of the macro structure could be performed in more cases than with macro etching. All tests, comparisons, further developments and analyses for various steel producers and steel treatment companies have been conducted at the HD scan unit, located at the SMS group headquarters in Düsseldorf, Germany (Figure 1). Based on the results, SMS group has designed a unit which can be used in industrial scale.

Aug 17, 2017

By Alex Maia do Nascimento

A capacidade de um determinado aço suportar as deformações ocorridas durante laminação sem fraturas ou trincas severas é denominada de ductilidade a quente, que é função de diversos parâmetros de processo dentre os quais: qualidade do tarugo, tipo de corte, ciclo térmico, temperatura de processo, layout do laminador, calibração, taxa de deformação e composição química. Diversos trabalhos abordam a ductilidade a quente enfatizando a influência isolada de uma variável como critério de qualidade como as conhecidas relações Mn/S e Ni/Cu através da determinação de valores mínimos. A globalização tem sido responsável pela crescente competitividade entre as siderúrgicas que, para se manterem competitivas no mercado, têm que buscar inovações, quebras de paradigmas, estratégias ousadas e assumir riscos. No presente trabalho realizou-se uma avaliação de risco com base no princípio ALARP (As Low As Reasonable Practical) através da análise conjunta das principais variáveis de processo responsáveis pela perda de ductilidade a quente de um aço utilizado para produção de barras de aço CA-50, objetivando-se uma solução otimizada de menor custo garantindo a competitividade e sustentabilidade da cadeia produtiva.

Aug 17, 2017

By Pedro Porto Silva Cavalcanti

A suscetibilidade à degradação mecânica de pelotas de minério de ferro é diretamente influenciada tanto pela composição quanto pela sua estrutura. O trabalho analisou criticamente essas relações para pelotas queimadas para a redução direta, por meio de análises detalhadas com quatro tipos distintos de pelotas, que incluíram análises químicas e mineralógicas, medidas de porosidade e distribuição de tamanhos de poros por tomografias de raios X, distribuição de poros por região da pelota por meio de microscopia, da dureza, bem como de resistência à compressão, abrasão, bem como um novo método de avaliação da resistência à fragmentação por abrasão. O trabalho mostra que há, de fato, forte correlação entre a suscetibilidade à degradação e várias dessas características analisadas. Forte correlação foi observada entre a porosidade e o tamanho máximo de poros. Boa correspondência qualitativa foi observada entre o acabamento superficial e a resistência à compressão. Resultados de um novo teste proposto de suscetibilidade à fragmentação superficial sugerem que a porosidade total e a mineralogia exercem pouca influência nesse comportamento, enquanto as características superficiais, como o acabamento e a microdureza exercem uma influência direta nesse mecanismo.

Aug 17, 2017

By Diego Santa Rosa Coradini

O objetivo do trabalho é de avaliar a influência do Si na redução do Zn e do Fe da poeira, que foi adicionada na forma de briquete em gusa líquido na temperatura de 1500°C. Nos experimentos variou-se a massa de poeira e a porcentagem de silício no gusa. Para a condução dos testes, foi utilizado um forno vertical em escala laboratorial, com fluxo de gás inerte (argônio) mantido no interior do forno durante a realização dos experimentos. Todos os experimentos de fusão foram realizados no aparato experimental e utilizaram cadinhos de alumina. Periodicamente foram retiradas amostras para a verificação dos teores de carbono e silício. Verificou-se que é possível atingir valores de redução do óxido de ferro superiores a 98% para determinadas condições experimentais. Observou-se que a nova poeira coletada durante os ensaios obteve elevados teores de zinco (68% em média), além da presença de ferro.

Oct 30, 2017

By Letícia dos Reis Gonçales

A liga AZ91D apresenta 9%pAl e 1%pZn e pode ser submetida a tratamento térmico de solubilização seguido de envelhecimento para melhoria de propriedades mecânicas por meio de precipitação da fase beta-Mg17Al12. Esta fase, porém, pode ter efeitos distintos sobre o comportamento de corrosão da liga. Buscando estudar a influência do tamanho de grão da matriz alfa e a presença de precipitados beta sobre a resistência à corrosão da liga AZ91D, este trabalho utilizou lingotes com estrutura bruta de fusão na obtenção de amostras solubilizadas, laminadas a frio e então envelhecidas, para subsequente análise microestrutural e do comportamento de corrosão. A solubilização ocorreu a 445ºC por 24h e foi efetiva em dissolver quase completamente a fase beta. A laminação levou a uma redução de 20% da espessura das amostras e de 400 para 130 µm o tamanho de grão médio, após envelhecimento. O envelhecimento feito a 200ºC em 2 e 24h permitiu a precipitação de fase beta em maior quantidade e melhor distribuição por contornos de grão em relação às amostras fundidas ou solubilizadas. Ensaios de imersão foram realizados, apontando uma leve queda na taxa média de corrosão quando se lamina a amostra, enquanto as amostras solubilizadas (sem fase beta) mostraram maior susceptibilidade à corrosão. Assim, é possível indicar que o refinamento de grãos é benéfico ao formar uma rede de proteção em ligas de magnésio AZ91D, apesar de introduzir defeitos gerados pela laminação.

Aug 17, 2017

By Letícia Miranda Alves

Os pós fluxantes têm como base o sistema CaO-SiO2-Al2O3-Na2O-CaF2 sendo que, em alguns casos, podem conter também MgO, Li2O, K2O e B2O3. Os resíduos de mármore e granito, oriundos dos processos de produção de rochas ornamentais, são passivos ambientais na região sudeste, sobretudo no estado do Espírito Santo. As composições destes resíduos são similares a dos pós fluxantes utilizados nos processos de lingotamento contínuo e portanto serão utilizados neste trabalho para formulação de novos fluxantes. Uma mistura de granito, pó de mármore e adições foi realizada com o objetivo de produzir um fluxante similar aos comerciais encontrados no mercado. O novo fluxante foi caracterizado por difração de Raios X antes e depois de passar pelo teste de susceptibilidade de formação de fases cristalinas ou “teste de Stollberg” modificado. Os resultados mostraram que existe a formação de fases similares às observadas em fluxantes comerciais. Avanços nesta área podem viabilizar economia de matéria-prima e a diminuição do impacto ambiental causado pelo mercado de rochas.

Aug 17, 2017