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By Felipe Beluche Lima, Caio Augusto Silva Santos

Brazil is the largest producer of crude steel in the Americas by BOF process and many challenges come along with the increasing market demand. In the BOF, a tubular wall hood structure has been showing premature failures related to the overlay welded tube technology placed in the hood wall. The main root causes were: thermal fatigue at 1800°C, hot spot formation, high heat-affected zone (HAZ) leading to susceptibility of stress cracking, carburizing corrosion and superficial wearing. Based on that, co-extruded tube technology (named composite tube by Sandvik) was the alternative chosen to enhance hood performance without compromising BOF process. In order to rises safety and productivity, composite tube has 100% metallurgical bond assuring stable expansion, high heat exchange efficiency, better corrosion resistance and less rough surface finishing. It was highly suggested to many others mills due to similar and already existing reported cases.

Oct 1, 2019

By Verônica Scarpini Candido

Compósitos poliméricos reforçados com fibras naturais tem sido alvo de diversos estudos na atualidade. A determinação de suas propriedades tecnológicas, bem como o tipo de fratura apresentada são importantes ferramentas para a fabricação desses novos materiais. Assim, esse trabalho tem como objetivo avaliar a região da fratura de compósitos poliméricos reforçados com fibras de bagaço de cana-deaçúcar ensaiados em tração. Os compósitos foram ensaiados em tração e a região da fratura foi analisada por microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostraram que tanto a matriz polimérica quantos os compósitos apresentaram fratura frágil, evidenciada por marcas de rio.

Aug 16, 2017

By Anderson Azevedo Agra

A geração de resíduos siderúrgicos é um problema que abrange dois cenários: o ambiental, no que diz respeito ao descarte de resíduos no meio ambiente e também tange o econômico, pois trata-se de material não reaproveitado que deve ser destinado a aterros industriais, gerando custos. Tendo isto em vista, a reciclagem desses possíveis coprodutos para a reutilização como matéria-prima do processo torna-se uma alternativa pertinente. Uma das formas de recuperação do pó de aciaria elétrica (PAE), resíduo abordado neste trabalho, é através da pelotização. Para o reaproveitamento de metais de interesse do pó foi utilizado um agente redutor, o coque de petróleo. No entanto, para formação das pelotas um aglomerante se faz necessário. Este, em associação com as partículas do óxido, tem como objetivo conferir resistência mecânica adequada às solicitações que o processo de fabricação do aço exige. Neste trabalho, são feitas considerações acerca do uso de seis composições diferentes de aglomerantes com o objetivo de avaliar o desempenho destes, através de ensaios de resistência a compressão, testes de queda e tamboramento. Como resultado, pode-se verificar o melhor desempenho da combinação da cal com cinza de casca de arroz.

Aug 16, 2017

By Tiago Ribeiro Costa

A otimização da matriz energética na produção de metais tem sido um dos tópicos predominantes mundialmente. Um dos principais consumidores ineficientes de energia, em alguns casos impactando inclusive no consumo de fornos elétricos são os sistemas de aquecimento de panelas. Buscando novas alternativas de redução de custos de energia, e redução de emissões, a White Martins encontrou uma alternativa técnica aos convencionais Pré-Aquecedores de panelas ar-gás. É o Sistema de Aquecimento de Panelas Oxicombustão com queimador Optifire, que utiliza oxigênio puro como comburente ou ar enriquecido. Comparado ao sistema ar-gás convencional, é possível promover uma economia de combustível de até 50% e redução de emissões de carbono e NOx. A tecnologia do equipamento consiste em realizar a queima estequiométrica balanceada, através da medição precisa dos gases, utilizando queimadores avançados com maior eficiência e melhorando a distribuição de calor, de forma a não gerar diferenças de temperatura entre seções. Com a tecnologia Optifire é possível inclusive o remanejamento de combustível mais nobre, como gás de coqueria em processos como aquecimento de regeneradores de altos-fornos. Este trabalho descreverá o estudo da oportunidade e dimensionamento para aquecedores de panela.

Oct 30, 2017

By Antonio Adel dos Santos

Em agosto/2014 foi introduzido o gás natural, GN, na matriz de combustíveis dos fornos de reaquecimento de placas da Linha de Tiras a Quente, em Ipatinga, eliminando o óleo combustível deste processo. Isto demandou o ajuste dos parâmetros do modelo matemático de controle automático do reaquecimento, que estava ajustado para a queima de mistura de gases siderúrgicos e óleo combustível. O ajuste foi realizado com base em resultados de experiências de medição das curvas de aquecimento com placas especialmente instrumentadas. Verificou-se que os gases da combustão na presença do GN ficam mais quentes na região do início do forno, próximo do canal de fumaça, elevando com isso o perfil térmico do forno. Em consequência, as temperaturas de desenfornamento da placa ficam mais elevadas em relação ao aquecimento na ausência do GN, comparando-se condições de processo e de material similares. Os ajustes do modelo foram implantados dentro do escopo de uma melhoria geral introduzida no sistema de controle automático dos Fornos, permitindo a determinação correta da temperatura de desenfornamento e a operação otimizada dos fornos do ponto de vista de aquecimento da placa.

Aug 16, 2017

By Dr. Steven G. Jansto

The market demand for reduced fuel consumption and CO2 emissions in the automotive, energy and construction sectors have further increased the demand for new and advanced higher quality microalloyed grades produced via TMCP. The technological integration of the process and physical metallurgical advancements of value-added niobium (Nb) microalloyed thermo-mechanical controlled process (TMCP) steels continue to be developed and is an important element for these more demanding end user requirements and cost-effective steel production. The reheat furnace process step has a profound effect on the TMCP performance, final hot rolled steel quality and mechanical property consistency during the production of hot rolled steels. The uniformity of heating applied across the entire width, thickness and length of the slab or billet is essential in the successful achievement of consistent customer properties regardless of the chemistry. The resultant ferrite grain size in the final hot rolled product is significantly governed by the initial prior austenite grain size. However, the transition from laboratory melted and TMCP hot rolled heats to the production scale is often quite challenging. Aberrations in the reheating process step at the industrial furnace are often the root cause of mechanical property quality issues. These combustion process metallurgy parameters connect directly to the resultant TMCP product quality and is defined as Combustion Metallurgy

Oct 1, 2019

By João Lucas Lautenschlager Cortez Alves

Foi implementado um modelo matemático transiente e tridimensional para prever os campos de temperatura e composição presentes no sólido e poça de fusão durante um processo de soldagem a arco. O modelo foi desenvolvido com base nas equações de conservação macroscópicas de calor, massa e espécies químicas, que foram solucionadas pelo método dos volumes finitos. Os resultados do modelo mostraram boa aderência com soluções analíticas. Foram apresentados os efeitos de mudança na velocidade e potência de soldagem na distribuição de temperatura obtida e no formato da poça de fusão para soldagem em uma chapa de liga Al-6,5%Cu.

Oct 30, 2017

By Marcela Silva Araujo dos Santos

O objetivo deste trabalho é apresentar um método para a reciclagem de embalagens blister, preservando as propriedades de polímeros e também do metal. A metodologia consiste em quatro etapas: moagem, quarteamento de amostras, tratamento com solvente e separação em meio denso. A matéria prima dos ensaios é proveniente de descarte e rebarbas de produção da indústria farmacêutica. Os equipamentos utilizados são um moinho de facas e agitadores mecânicos. Durante o tratamento com solvente, acetato de etila, as placas de alumínio do blister se destacam dos fragmentos poliméricos e, o conjunto forma um emaranhado, que posteriormente é separado em meio denso salino.

Aug 16, 2017

By Gabriel Lenna do Nascimento

O objetivo deste trabalho é apresentar uma sistemática para a melhoria contínua do desempenho energético da Indústria de Metais. Trata-se de uma abordagem apoiada na norma ISO 50001 e em uma plataforma de TI e Automação chamada Energy Management System (EMS). A plataforma EMS se baseia na norma com o propósito de permitir que organizações definam processos para a melhoria do seu desempenho energético. O trabalho visa também apresentar o grau de aderência entre a norma e a plataforma EMS, assim como os principais ganhos a serem obtidos pelas empresas com a adoção da solução EMS.

Sep 25, 2017

By Douglas Glenn Stalheim

The demands for improved mechanical properties in hot rolled long products are increasing as the expectations of global Standards and construction designer’s increase. Cost constraints limit the excessive use of expensive alloys to meet these expectations. In addition, depending on the mill, equipment can limit what can be realized to meet the increasing expectations. The most effective way to meet the increasing expectations for improved mechanical properties of optimum strength and ductility is through producing steel with as fine as possible uniform cross sectional grain size in the “as-rolled” condition. The best solution to the development of this fine and uniform cross sectional grain size is to develop a cost effective alloy design coupled with proper metallurgical process control implemented into an existing mill’s equipment capability and layout. In other words, properly bringing together alloy, metallurgy, process control and existing equipment capabilities to develop an optimum product that can meet the increasing demands of the construction designer. This paper is designed to give a solid understanding of the production and metallurgical requirements to achieve a grain size in “as-rolled” long products that is as fine as possible within the limitations of the process and production parameters of the individual plant.

Jul 30, 2018

By Marco A. Ramírez-Argáez

A 2D mathematical model was developed for the plasma arc welding process. Computational simulations based on mass and momentum conservation equations as well as Maxwell equations were performed by using the commercial software PHOENICS. The model predicts the electric characteristics of the arc column, flow patterns, temperature contours and electrical potential, by varying the composition of the cover gas, in this case, argon and nitrogen. It was found that an arc of nitrogen with respect to one of argon generates more intense jets, greater voltages, and lower temperatures in the arc column for welding arcs current of 150 A and 10 mm arc length.

Oct 30, 2017

By Luiza Pessoa Moreira

Dois tipos diferentes de aços eutetóides são usados atualmente na construção das estradas de ferro no Brasil. Os trilhos são classificados como Premium ou Standard de acordo com a presença de certos elementos de liga e da realização de tratamento térmico no boleto do trilho. Este trabalho caracteriza a microestrutura, e determina a tenacidade à fratura de cinco desses aços (quatro Premium e um Standard), provenientes de diferentes países. A microestrutura foi avaliada por microscopia ótica (MO) e eletrônica de varredura (MEV). Tamanho de grão e espaçamento interlamelar da perlita foram medidos. Além disso, foram realizados ensaios de tração e de tenacidade à fratura via mecânica de fratura elástica linear (KIC). A metalografia mostrou a presença de perlita fina em todos os aços, com uma distribuição normal de inclusões. Por outro lado, os ensaios mecânicos demonstraram que existe uma diferença significativa de comportamento entre os aços. Os aspectos da microestrutura avaliados foram correlacionados com os resultados de tenacidade à fratura, a fim de mostrar o efeito da microestrutura no comportamento mecânico do aço e tornar possível uma seleção adequada do aço para aplicação na via permanente.

Aug 16, 2017

By Roney Eduardo Lino

Melhorar a qualidade dos aços e dos processos tem sido uma rotina dos engenheiros metalurgistas e das siderúrgicas em um mercado que exige produtos com qualidade e preço competitivos. No processo de refino dos aços são feitos os ajustes de composição química e temperatura, além das modificações inclusionárias necessárias às características de qualidade dos produtos e as exigências para uma perfeita lingotabilidade. O processo de solidificação mais comum é o lingotamento contínuo, onde a continuidade de fluxo de aço líquido através das válvulas é assegurada através da temperatura adequada e presença de inclusões no estado líquido nas temperaturas de lingotamento. Neste trabalho foram utilizados os softwares Thermocalc e CEQCSI com o objetivo de avaliar o efeito dos elementos químicos carbono, silício e enxofre na janela de lingotabilidade de diagramas de fases alumínio vs cálcio. Os softwares se mostraram bastante apropriados e eficazes neste estudo, e os resultados indicam que os elementos estudados afetam diretamente a posição da janela de lingotabilidade dos aços carbono. A análise de amostra de tarugo de um aço 0,2%C via MEV mostrou que há grande heterogenidade de inclusões no aço acalmado ao alumínio e tratado com cálcio.

Aug 8, 2018

By Lucas Kling e Silva

A deformação plástica de aços acompanha mudanças irreversíveis da microestrutura, que podem ser consideradas como o estágio inicial do processo de fratura. No entanto, detectar, monitorar e avaliar previamente, estados de dano e pequenos defeitos, de forma não destrutiva, ainda se mostra desafiador. Foi reportado na literatura o fenômeno do surgimento espontâneo de fracos campos magnéticos em aços estruturais e em oleodutos, que são originados devido a tensões mecânicas heterogêneas ou térmicas. Esta observação não é associada com transformações de fase induzidas por deformação e parece ser uma ferramenta promissora para a caracterização prévia de danos em aços ferromagnéticos. Para proporcionar uma melhor compreensão das bases físicas deste processo, foram observadas as microestruturas magnéticas de tais materiais e as mudanças ocorridas nos domínios magnéticos dos mesmos após sofrerem deformação plástica. Para isto foi utilizado um meio de solução coloidal com partículas superparamagnéticas na escala nanométrica (ferrofluido) que proporcionou, através da técnica Bitter, observar não apenas uma mudança de tamanho dos domínios magnéticos do material, mas também modificações em sua morfologia. Foram estudados neste trabalho aços ferríticos com as respectivas concentrações de carbono em sua composição: 0.08%; 0.22% e 0.45%.

Oct 30, 2017

By Bryan de Barros Soares

O aço carbono é um material amplamente empregado na indústria petrolífera devido sua elevada resistência mecânica e baixo custo. Entretanto, este material não possui boa resistência à corrosão. Neste contexto a predição da taxa de corrosão é de extrema importância para estimar a durabilidade desses materiais. Atualmente isto é feito com base em dados de ensaios de perda de massa em um único tempo de imersão, estimando-se a taxa de corrosão. Contudo, para converter os dados de perda de massa em taxas de corrosão é imprescindível que os ensaios sejam conduzidos em diferentes tempos de imersão e que haja linearidade entre perda de massa e tempo. Neste trabalho a corrosão do aço carbono em meios saturados com CO2 foi investigada através de ensaios de perda de massa em três tempos de imersão diferentes, com o objetivo de avaliar essa linearidade. Dos quatro meios corrosivos estudados, um não apresentou linearidade entre PM e tempo de imersão, sendo portanto incorreto extrapolar os dados para taxa de corrosão. Os resultados comprovaram que a extrapolação de dados de PM para taxas de corrosão não pode ser aplicada sem uma prévia verificação da linearidade entre perda de massa e tempo de imersão.

Aug 16, 2017

By Victor Caso Moreira

As propriedades mecânicas de tubos de cobre ligado ao fósforo (liga UNS C12200 – cobre DHP) são importantes para sua aplicação nos produtos finais, em que processos de expansão e dobra são fundamentais. Três grupos de amostras obtidas por extrusão e trefilação (deformação a frio de 80%) e com diferentes níveis de impurezas (184 ppm a 319 ppm) foram submetidos a tratamento de recozimento e tiveram suas propriedades mecânicas e microestrutura analisadas. Os resultados obtidos nesse trabalho mostram que as propriedades do material variam com o teor de impurezas, devido aos mecanismos de endurecimento por solução sólida e por redução de tamanho de grão. Os resultados são mais pronunciados sobre o limite de escoamento e de resistência à tração. Em termos de alongamento, observa-se que a homogeneidade microestrutural é determinante e tem relação com o teor de impurezas, possivelmente devido à ocorrência de recristalização secundária por flutuações de composição química. O aumento do teor de impurezas parece aumentar a temperatura de recristalização do material, diminuindo o tamanho de grão resultante do recozimento, o que confirma os dados da literatura para o cobre eletrolítico.

Aug 7, 2018

By Aldo Henrique de Almeida Barbosa

Dentre os revestimentos galvanizados a quente, o galvannealed (GA) destaca-se por possuir uma estrutura composta por fases Fe-Zn, o que lhe confere excelente desempenho na aplicação em peças de alta solicitação. A qualidade do revestimento GA é governada principalmente pelo tratamento de galvanneling, tendo em vista seu efeito na formação dos compostos Fe-Zn. A influência desse tratamento é ainda mais pronunciada em aços com características de bake hardenability (BH), pela presença de elementos que alteram a sua reatividade. Nesse estudo, foram avaliados os efeitos das condições de galvannealing na formação do revestimento GA sobre aços BH. Para tal, ciclos de galvannealing variando-se a temperatura de aquecimento entre 530°C e 580°C foram simulados em escala de laboratório. Além dos ciclos completos, foram também realizadas interrupções do tratamento ao longo da etapa de encharque, através de resfriamentos bruscos das amostras, com o objetivo de avaliar a microestrutura do revestimento ao longo de todo o tratamento. Os resultados permitiram determinar os mecanismos de formação e crescimento dos compostos intermetálicos Fe-Zn que constituem o revestimento galvannealed, e correlacioná-los com as características do produto final, de maneira a estabelecer faixas adequadas de processamento desse material.

Jul 30, 2018

By Catia Casagrande

O processo de pelotização foi desenvolvido com a finalidade de aproveitar as partículas finas e ultrafinas geradas nas operações de exploração e beneficiamento do minério de ferro. Entretanto para atender as usinas de pelotização, faz-se necessário utilizar a moagem para adequar as características de granulometria e superfície específica das misturas de minérios de ferro às especificações da produção de pelotas. Porém os moinhos possuem alto consumo de energia elétrica, elevando o custo operacional do processo de pelotização. Frente ao cenário atual, foi realizado o trabalho para estudar a substituição à moagem (área úmida) por processo de multi prensagens. Além disso, foram misturados os minérios de ferro com carvão, a fim de reduzir também o custo da moagem deste insumo. O objetivo principal foi quebrar as partículas de mistura de minérios de ferro e carvão, e avaliar os resultados de superfície específica e granulometria deste produto comparando com o processo padrão (moagem e prensagem). A prensa de rolos de bancada e as análises físicas e químicas foram realizadas para o desenvolvimento do trabalho. Foi concluída a possibilidade de atingir granulometria e superfície específica através de multi prensagens, atendendo o processo de pelotamento.

Aug 16, 2017

By Daniel Wild, Tobias Scheffer, Marvin Laugwitz, Martin Jochum

Leveling is a standard process in the rolling mill to eliminate flatness deviations. The process layout is based on models and the leveling result depends on the accuracy of the material parameters in these models. Even small deviations from the correct assumptions can have a major effect on the final flatness. Thus, after leveling the products may look optically flat, but subsequent to a final cutting process springback occurs due to residual stresses. The objective of this work is to analyze the influence of material parameters and gravity on the flatness after leveling. To evaluate the sensitivity of the process, an FE parameter study is exerted that reveals the influence of fluctuations in material properties in the case that the leveling setup is fixed. Gravity is neglected to not conceal flatness deviations. Examples of this study are rerun in a further step under consideration of gravity to also analyze its influence on the resulting flatness and residual stresses. Finally, to analyze the consequence of the residual stresses, all information of the plate from the previous step are transferred while gravity is suppressed to prompt springback. This study revealed that slight deviations of the material properties can lead to uneven plates in simulations where gravity is not considered. If gravity is taken into account, the unevenness is concealed and the plate seems flat. A springback simulation of the same plate shows that strong residual stresses are still present and would lead to unevenness if e.g. the plate were cut.

Oct 1, 2019

By Douglas Batista Mazzinghy

O Projeto Minas-Rio possui o maior circuito de remoagem do mundo com o uso de moinho Vertimill. O circuito foi comissionado no final de 2014 e vem apresentando desempenho conforme projetado. São duas linhas de remoagem sendo que cada linha possui oito moinhos Vertimill modelo Metso VTM-1500 e quatro baterias de ciclones, totalizando dezesseis moinhos e oito baterias de ciclones. O circuito é do tipo reverso e são utilizadas bolas de alto cromo de 12,5 mm de diâmetro como carga moedora. O moinho Vertimill é bem robusto e não apresentou problemas maiores durante os primeiros seis meses de operação. O presente trabalho faz uma avalição da operação destes equipamentos e compara os dados de projeto com os resultados industriais obtidos através de campanhas de amostragens.

Aug 16, 2017