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By Eduardo Macedo Junior

O presente trabalho descreve o desenvolvimento de uma nova especificação para a Linha de zincagem numero 3 (LZC#3) da Companhia siderúrgica nacional (CSN), de grande demanda e aceitação, alta produtividade e foco nos requisitos do cliente que tangem qualidade superficial e características metalúrgicas (resistência mecânica) em aços para atendimento do mercado Norte-americano. Este novo produto tem como característica o ciclo de recozimento com velocidade alta para obtenção de microestrutura 100% encruada na saída do equipamento e limites de escoamento e resistência acima de 500 MPa. A combinação dessas características do produto junto com as características do processo tornou a especificação “ASTM-A653MSS80CL1” um grande desafio para garantir qualidade superficial sem comprometer as propriedades mecânicas especificadas assim como a integridade do equipamento. O baixo custo de produção associado a alta produtividade desse produto fazem da especificação “ASTM-A653M-SS80CL1” um produto de extrema importância para a estratégia adotada pela CSN, mantendo dessa maneira sua competitividade no mercado Norte-americano e garantindo capacidade máxima de produção do seu equipamento em tempos de retração do mercado interno.

Aug 17, 2017

By Shanti Arangala

Several improvements were made to the single strand rod mill at Laverton to increase production, reduce maintenance and improve several aspects of product quality. With changes to the water cooling line and control system, cobbles could be significantly reduced, more consistent properties obtained and yield improved. An upgrade of the laying head enabled vibrations to be reduced and thus allowed for higher speeds on small sizes. With potential for dramatically increased pipe life, a new pipe support and laying pipe system provided for improved laying pattern on small sizes and thus more uniform cooling on the conveyor and better coil package. This paper discusses details of these equipment and control system upgrades and the resulting benefits that have been realized from the project.

Aug 16, 2017

By Sandra Lúcia de Moraes

O presente trabalho visou contribuir para o melhor entendimento do mecanismo inerente ao uso de agente coloidisante/dispersante no processo de pelotização de concentrado de minério de ferro. Avaliou-se a influência dos agentes coloidisantes em comparação aos aglomerantes Peridur e bentonita. Para este fim, foram realizados ensaios de bancada visando a identificação de possíveis ações destes agentes no grau de dispersão das misturas, bem como a sua influência na liberação/aglomeração dos finos. Os resultados destes parâmetros foram confrontados com os resultados de caracterização das pelotas confeccionadas com os diferentes agentes pelos quais foi possível identificar que os dispersantes tem forte atuação sobre o conteúdo de finos do concentrado de minério de ferro. A ação principal se dá pela remoção das partículas ultrafinas que recobrem os grãos mais grosseiros presentes na amostra e as dispersam, no caso dos dispersantes, aumentando a disponibilidade do conteúdo de finos <4 µm, principalmente os finos <1 µm (coloides). No caso do aglomerante orgânico, observa-se também essa ação, no entanto, os finos presentes são aglomerados na faixa entre 26 e 4 µm.

Aug 16, 2017

By Alexsandro Marcio da Silva

Com o objetivo de prover informações precisas, coesas e em tempo real aos gestores da Diretoria da Usina Presidente Vargas (UPV) para a tomada de decisões, foi criado o projeto para Gestão de Indicadores de Desempenho em Tempo Real com o foco no processo produtivo e performance das áreas de Laminação (a quente e a frio), Zincagem e Folhas Metálicas. O projeto foi desenvolvido em fases, onde cada fase contemplava um determinado número de equipamentos, áreas e plantas, com visualização em drill down. Utilizando os conceitos de Data Visualization e Operational Intelligence, foi possível integrar e centralizar as informações de diversas fontes de dados, tais como, PIMS, MES, LIMS, ERP, Supervisórios, PROCOM's e entradas manuais. Padronizar as informações de controle do processo produtivo entre os gestores facilita a identificação de problemas e suas causas, e permite analisar simultaneamente várias áreas e plantas. Exibir em tempo real perdas operacionais em decorrência de desvios de processo, torna o processo de tomada de decisão mais rápido e assertivo, contribuindo para a melhoria da performance dos equipamentos, redução de riscos de falhas, e além disso aumenta a vida útil dos equipamentos e otimiza a monitoração dos processos.

Jul 30, 2018

By Fábio de Oliveira Braga

Atualmente, tecidos de fibras sintéticas como a aramida (Kevlar®) e o polietileno (Dyneema®) têm sido os preferidos para proteção balística contra munições leves, e para integrar sistemas de proteção contra calibres superiores, como o 7,62 mm. Porém, por apelos econômicos, ambientais e da disponibilidade limitada destes produtos, materiais alternativos têm sido testados. Neste cenário, destacam-se os compósitos reforçados com fibras naturais, que têm demonstrado bom desempenho balístico. Assim, o objetivo deste trabalho é avaliar o desempenho individual de compósitos reforçados com fibras naturais de curauá, quando submetidos ao impacto balístico com munição 7,62 mm. Foram executados ensaios balísticos, medindo-se a energia do projétil absorvida pelos materais, e os resultados tratados estatisticamente por Anova e teste de Tukey. Mostrou-se que estes compósitos têm potencial para substituir as fibras sintéticas em sistemas de blindagem para proteção pessoal, com a vantagem de serem materiais leves, de baixo custo, nacionais, de ampla disponibilidade e ambientalmente corretos.

Aug 17, 2017

By Filipe Sathler

Mediante efeitos de sazonalidades do mercado Siderúrgico, períodos de crise, aliados às necessidades de reparos de equipamentos, os Altos Fornos são, eventualmente, submetidos ao desligamento. O procedimento específico mais utilizado é o Blowdown, com o abaixamento de carga até nível de ventaneiras, facilitando posterior limpeza e reparo. Para sucesso deste procedimento, é essencial um planejamento adequado das atividades. Informações técnicas e experiências operacionais permitiram o embasamento teórico e a execução do Blowdown do Alto Forno 03 da ArcelorMittal FCSA (Tubarão). Como preparação, foi efetuado o aumento do fluxo periférico (remoção de cascão) e o aumento da permeabilidade do Cadinho (maior circulação de líquidos, limpeza e drenagem). Realizou-se também a preparação de equipamentos específicos e controle dos parâmetros operacionais. O abaixamento de carga foi devidamente realizado conforme planejado, até o nível de ventaneiras e permitindo paredes internas livres de cascões.

Aug 16, 2017

By Maria Anita de Paula Negreti

Neste trabalho, foram obtidos compósitos poliméricos de Óxido de Grafite (GO) incorporado em Poli(metaclilato de metila) (PMMA). A obtenção do Óxido de Grafite foi realizada pelo método de Hummers modificado. Em seguida foi ainda adicionada uma etapa secundária de tratamento térmico à 1000ºC no GO obtido a fim de expandir as lamelas de grafite e remover os grupos funcionais aderidos durante o ataque ácido do grafite. As cargas obtidas foram caracterizadas com o auxílio das técnicas de Difração de Raios-X (DRX), constatando a expansão das folhas após o tratamento térmico. O estudo comparativo dos compósitos de matriz polimérica com 3 % de concentração de GO antes e após o tratamento térmico foi realizado com o objetivo de entender a contribuição nas propriedades reológicas do polímero com a adição da carga de GO. Os resultados reológicos apresentaram um aumento da viscosidade complexa tanto no ensaio de Varredura de Tempo, quanto no Cisalhamento Oscilatório de Pequenas Amplitudes (COPA).

Aug 16, 2017

By Karl Berger

Today we are talking about Industry 4.0, as the latest revolution of industrial processes and progress, considering that the steam engine (Industry 1.0), railways and cars, mass production in the 1920th (2.0), Industrial Automation (3.0), and finally integrated manufacturing, integrated communication, and internet (4.0) can be seen as the state-of-the-art situation in industry, nowadays. Similar to the Industry progress, we can approach the rolling process of material, which started about 150 years ago in a very basic way. Steam engine- and belt driven-mills were very operators’ intensive, brutal and risky to operate. Mechanical improvements brought throughput, safety and quantity, as also quality of the products. The rolling of steel, in particular of rails, beams, rebar, strip (focus in this paper) and plate has enabled the large scale transport and travel, the building of bridges and buildings, the manufacturing of ships and cars. From single stands to continuous rolling trains the production and quality of mills increased significantly. From ingots and blooms to slabs, we have to admit a big jump in which has changed the face of the world significantly. Thin Slab Rolling has revolutionized the output and the throughput of rolling mills (Generation 3.0 to 5.0). Finally, Endless Rolling, has boosted the quality and quantity of rolling mill processes and permitted nowadays to enter in market niches which were not thinkable a decade ago. Mastering the automation and applying reliable systems (mechanical and electronically) of drives, actuators and sensors, as also communication and information interchange to all levels of automation are the success factors of such complex mills, we call herein after “Rolling Mills of Generation 6.0”.

Aug 16, 2017

By Konrad Krimpelstätter

The need for more effective and flexible roll-gap lubrication technologies in hot and cold rolling mills is steadily increasing due to ever-greater requirements placed on the rolling process and the final products. In particular, the rolling of high-strength steels poses enormous demands for both the rolling mill and the coolant/lubricant to be used. The presented paper focuses on two innovative technologies for highly efficient roll-gap lubrication for hot and cold rolling, which were developed utilizing extensive knowledge and expertise about the tribological interactions in the roll-gap. The advanced work-roll lubrication package (A-WRL) for hot rolling and ESP mills is using specially designed mixer-nozzle units to mix the water/oil emulsion very close to the nozzles to minimize the risk for contamination and clogging. The nozzles are quickly exchangeable and are optimized to ensure uniform lubricant distribution, high plateout efficiency and minimum oil consumption. This eco-friendly solution does not require any chemical additives or cleaning agents and significantly reduces electrical energy consumption and work-roll wear. The roll cooling system on mill entry and exit side remains switched-on, which is of vital importance especially for highperformance hot strip mills. Minimum Quantity Lubrication MQL® represents a new generation of roll-gap lubrication technologies for cold rolling, which applies minimum amounts of pure rolling oil finely atomized with pressurized air directly onto the work roll surface. This allows controlling the oil film thickness depending on actual process and product parameters, providing increased lubrication flexibility, significant improvement of strip surface cleanliness through reduction of strip wear. MQL® was successfully installed and tested on two industrial tandem cold rolling mills in Europe. Advanced WRL and MQL® represent Primetals’ latest technologies that feature a robust and reliable system comprising standardized interfaces and flexible communication options. Both packages can easily be integrated into existing or new hot strip mills, ESP lines or cold mills.

Aug 17, 2017

By José Raphael Olegário França

Separação eletrostática é o termo usado para todas as tecnologias de processamento que utilizam forças elétricas que atuam sobre partículas carregadas ou polarizadas sob um campo elétrico estático. O comportamento das partículas depende das suas propriedades elétricas, geométricos e tamanho das partículas. Portanto, a separação de espécies é possível se os parâmetros do campo elétrico e as propriedades elétricas diferentes das partículas são apropriados para o processo. No separador eletrostático de rotor as forças elétricas, combinadas com as forças gravitacionais e centrífugas agem sobre as partículas e são responsáveis pela separação mineral. No presente trabalho as forças eletrostáticas que agem no processo serão substituídas por um modelo de contato de coesão Hertz-Mindlin com JKR. O resultado apresentado, embora com limitações, conseguiu-se fazer uma boa estimativa do processo e alguns dos parâmetros do separador. Com a presente simulação é possível descrever o processo de separação além de permitir a redução de despesas de testes práticos, melhorar a compreensão das relações fundamentais, simular as influências dos diferentes parâmetros e por fim, estimar eventuais aumento de desempenho.

Aug 17, 2017

By Jedson Alessandro Damasceno

Atualmente, a maioria dos pátios utilizam recuperadoras com roda de caçambas para remover o minério das pilhas de estocagem. Tipicamente, estas máquinas são operadas manualmente, com todos os movimentos controlados por operadores, o que faz com que o processo seja totalmente dependente de sua experiência, tornando difícil manter o processo em operação ótima. Para alcançar uma melhor performance, foi implementado um sistema automático que controla todos os movimentos de recuperação. Um importante desafio encontrado durante a construção dessa solução foi a de estimar a taxa de recuperação em tempo real, uma vez que esta informação é essencial para o algoritmo que controla o movimento de giro da máquina. Uma medição real dessa taxa está disponível, mas, a balança localizada na lança fica distante da roda de caçambas. Em outras palavras, a medição real está disponível com um grande atraso (aproximadamente 13 segundos). Este delay é inaceitável para o algoritmo de controle que necessita de uma medida em tempo real da taxa de recuperação na roda de caçambas. Diante disso, foi necessário implementar um sensor virtual. Este sensor foi implementado usando um sistema neuro-fuzzy para estimar a taxa de recuperação em tempo real utilizando outras variáveis disponíveis, tais como a pressão na roda de caçambas e medidas de penetração obtidas por radares. As estimativas obtidas ficaram muito próximas dos valores reais, e este sensor pôde então ser utilizado pelo algoritmo de controle.

Aug 17, 2017

By Francisco Morganti

In order to support hot rolling mill managers in improving the utilization of their plants, SMS group offers well defined Performance Modules. These are technologies, components, automation solutions or services, which can be implemented in existing plants to increase competitiveness in categories of efficiency, productivity, quality and process and product control referred to as “Industry 4.0”. Except the Performance Modules dedicated to the last category, targeting overall process controls, Performance Modules are characterized by quantifiable benefits. Performance Modules related to hot rolling mills are e.g. camber free rolling, modular laminar strip cooling system, new edge masking and intelligent components.

Oct 30, 2017

By Rafael Abreu Fraga

Este trabalho tem como objetivo apresentar a nova linha de Laminação de Chapas Grossas da Usina de Ouro Branco da Gerdau, marcando a entrada da empresa na produção de chapas grossas de alto valor agregado no Brasil. A primeira fase do projeto consiste de um forno de reaquecimento de placas, um laminador de chapas grossas, sistema de resfriamento acelerado – Mulpic®, desempandeiras a quente e a frio e uma completa linha de acabamento constituída de linha de tesouras, oxi corte e máquina de ultra som. Neste projeto estão empregadas as mais modernas tecnologias para garantir a qualidade do produto: automação completa dos equipamentos com modelos matemáticos de controle do processo, sistema HAGC, Work Roll Bending e Work Roll Shiftting Smart Crown®. A nova linha tem capacidade de produção de 1,2 milhões de toneladas por ano na primeira fase, podendo alcançar 1,8 milhões de toneladas na segunda fase com espessura variando entre 6,0 a 150 mm e largura entre 900 a 3700 mm.

Aug 17, 2017

By João Paulo Ferreira Santos

Neste trabalho foram obtidos nanocompósitos híbridos constituídos por nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNT) e por nanofibras eletrofiadas de nylon 6 em uma matriz epoxídica. Os MWCNT foram funcionalizados com grupamentos carboxílicos e dispersos através de ultrassom na resina epoxídica. A composição resultante foi disposta de maneira alternada com mantas de nanofibras de nylon 6 para formar estruturas compósitas na forma de sanduiches, as quais foram termicamente curadas. Medidas de resistividade elétrica das estruturas obtidas mostraram que uma percolação elétrica entre 0,05% e 0,5% (v/v) de MWCNT foi alcançada. Do ponto de vista mecânico, a incorporação de MWCNT na matriz epoxídica resultou em aumentos de módulo de elasticidade (26%) e na resistência a ruptura (19%), porém, devido a presença de aglomerados de nanocargas, a deformação na ruptura e a resistência ao impacto foram severamente reduzidas para 71% e 33%, respectivamente. Por outro lado, a adição de nanofibras de nylon 6 para formar um híbrido, mostrou-se, bastante promissora ao levar a aumentos de 8% na resistência ao impacto sem ocasionar perdas de módulo elástico, na resistência à ruptura e na deformação na ruptura.

Aug 8, 2018

By Juliana Mendonça Silva de Jesus

O estudo do comportamento de membranas trocadoras de íons em um sistema específico permite verificar a interação de um eletrólito com suas propriedades. No presente trabalho, foram utilizadas soluções de cobre à base de HEDP, proveniente de um banho galvânico isento de cianeto. A membrana utilizada foi a HDX 200 (aniônica) fornecida pela empresa Hidrodex. Amostras da membrana foram submetidas a um ensaio de envelhecimento durante 13, 26, 60 e 90 dias, imersas em uma solução a 5% v/v do banho de cobre. Após o envelhecimento essas foram preparadas para a realização de análises estruturais por FTIR, MEV e TGA. Os resultados obtidos pelo MEV e FTIR mostram que a membrana possui morfologia heterogênea. Além disso, verificou-se pelos resultados da análise térmica que o complexo presente no banho eletrolítico influi no comportamento térmico da membrana.

Aug 17, 2017

By Cleiton Rodrigues de Vasconcelos, Elizeth Oliveira Alves, Kleber Gonçalves Bezerra Alves

Em virtude da periculosidade do Pó de aciaria (PAE), práticas alternativas, como a reinserção do resíduo no processo produtivo, ou sua incorporação em outros materiais fizeram com que a reciclagem tenha se tornado uma via para este subproduto. O presente trabalho tem como objetivo identificar as áreas de desenvolvimento tecnológico de utilização do PAE, avaliar a potencialidade de reaproveitamento e reciclagem do resíduo oriundo do processo de produção do aço carbono, comparando as características obtidas do PAE analisado com os requisitos indicados através da análise de patentes. O PAE produzido no estado de Pernambuco foi caracterizado pelas técnicas de Fluorescência de raios X (FRX), separação granulométrica via peneiramento, distribuição do tamanho de partículas, Difração de raios X (DRX), Microscopia eletrônica de varredura (MEV) e Espectroscopia por energia dispersiva (EDS). A prospecção tecnológica foi realizada nas bases de patentes europeia EPO e na base nacional de patentes nacional do INPI. As análises realizadas mostraram que o material apresentou aproximadamente 28,5% de suas partículas com granulometria inferior a 53μm, composto em sua maioria por ferro e zinco presentes na forma de óxidos, organizados nas fases franklinita, zincita e magnetita. A baixa granulometria e composição química possibilitam a sua aplicação no campo dos materiais cerâmicos, bem como sua reinserção no processo de fabricação. O resíduo estudado apresentou características similares com os demais resíduos observados nas patentes.

Mar 1, 2019

By Martina Cadorin

Activated nanoporous biocarbon (aNBC) was prepared using E. grandis wood as a precursor material. Oxidated activated nanoporous biocarbon (ox-aNBC) sample was obtained from the aNBC by oxidation with nitric acid. The samples were tested as Pt nanoparticles catalysts support for ethanol oxidation reaction and as electrode materials for supercapacitors. The porous structure, chemical properties, and the structural and morphological characteristic of the materials were correlated with their electrochemical behaviour. Biocarbon materials showed similar high specific surface area. The oxidation treatment increases the content of the oxygenated and nitrogenated surface functional groups but without appreciably change in the nanostructure characteristic. The aNBC supported Pt nanocatalyst has better electrocatalytic performance for EOR. Oxygenated functional groups have a marked effect on the supercapacitors electrode behaviour, increasing the total electrical capacitance by pseudocapacitive contribution, but with a negative effect on the cell electrical resistance and cell response time.

Oct 30, 2017

By Fernando O. Boechat

Com a redução da oferta de minério granulado de boa qualidade no mercado mundial e as restrições ambientais à sinterização, as pelotas de minério de ferro passaram a ocupar um papel importante como matéria prima para produção de ferro primário. Entretanto, embora apresentem maior resistência à degradação, as pelotas ainda sofrem com este problema, embora em menor magnitude, quando comparadas com granulados. Pode-se identificar a degradação das pelotas de minério de ferro em duas etapas, durante o manuseio e sob redução. Uma vez que vários estudos já analisaram a degradação durante o manuseio, a degradação durante a redução torna-se um assunto relevante e pouco explorado. Assim, o presente trabalho avaliou as energias envolvidas no movimento da carga ao longo de um forno de redução direta do tipo Midrex, usando o método dos elementos discretos. Para isso, foi utilizado o software EDEM® para obtenção das energias dissipadas durante as colisões das partículas. Aplicando estas energias ao modelo mecanicista proposto por Tavares e Carvalho [4] para fragmentação das partículas foi possível estimar a taxa de geração de finos no interior do forno. Estes resultados foram utilizados na previsão da degradação mecânica de pelotas no interior do forno, que previu a geração de 1,2 a 2,6% de finos gerados em um forno Minimod®, dependendo das premissas usadas.

Aug 1, 2018

By Anand Kumar Agrawal, Kinzel Klaus Peter, Lorenzo Micheletti, Cristiano Castagnola, Horst Kappes, Andre Oliveira, Björn Rösner, Philippe Bermes

Blast furnaces are widely employed today for iron production all around the world, with a total production of around 1.2 billion tons per year. Its operating principle, which relies on usage of coke to reduce the ore, to ensure the permeability in the reaction vessel, to maintain its flexibility of operation and acceptability for varying qualities of iron ores. The blast furnace route is widely considered as the most economic and efficient route of iron production, however it is based on fossil energy carriers. The blast furnace route has undergone significant developments in terms of energy efficiency in the last decades, which led to a substantial reduction in the use of fossil reduction materials. Being an energy intensive process, competitiveness and cost saving in the blast furnace plant was always strongly related to the saving of energy and hence reduction of CO2 emissions. In addition to this, EU emissions trading system (EU ETS) as a cornerstone of the EU's policy in response to climate change has set new “challenges” for iron production in Europe. Paul Wurth has always been deeply involved in the development of energy saving technologies for blast furnaces. In the following a review of energy saving achievements developed in the last decades will be presented and the potential of available CO2 saving technologies will be summarized. Additionally, an outlook about the potential of future technologies, concepts and their impact on the blast furnace and the steel plant’s energy balance will be discussed. Finally, the replacement of carbon by hydrogen as reduction agent in the steel plant will be reviewed, with special focus on a comparison of costs and incentives.

Oct 1, 2019

By Alberto Pesamosca

The present work analyzes the latest results achieved in scrap based EAFs in terms of application of chemical energy, starting from the observation that the general trend is a reduction of oxygen utilization. Consequently a review is needed about criteria for evaluation of melting process efficiency and equipment design. If from one side the maximization of productivity remains one of the major goals, from the other side some aspects of present market situation, included price of raw materials, are requiring the maximization of process yield. Based on achieved performance figures of selected plants and theoretical considerations, the effect of chemical energy input intensity is analyzed focusing on transformation cost, productivity and total energy input. The effect of present practices with lower oxygen utilization is considered also in terms of global CO2 emissions. Finally, the latest Danieli concepts and technological tools for optimization of chemical input are presented.

Aug 17, 2017