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By César Junior dos Santos, Fábio da Silva dos Santos, Robson Rodrigues Martins

Tailings disposal has been a recurring theme of research in the major mining process development centers. This is due to the great interest of companies in reducing the social and financial impacts of their environmental liabilities. Another major driving force behind the search for new alternatives is the recent cases of environmental accidents in Brazil and abroad. According to the International Commission on Large Dam (ICOLD), two major accidents per year involving dams are reported worldwide. Hence, we realize that the analysis of the topic as well as the search for solutions becomes a challenge for both entrepreneurs and research institutions. In this work, a case study of the Herculano Mining will be carried out, working in the extraction and processing of iron ore. The main stages of the study are: technological characterization of tailings from the beneficiation process, analysis of filtration processes of this material for disposal in piles, bench tests and evaluation of the performance of the industrial facilities of the company in question. Herculano has an installed ceramic filtration equipment that faces operational difficulties in certain types of ore. At first, all the possibilities of adjusting this process will be analyzed so that it can filter the necessary mass of waste, acting in the rheology of the pulp (sedimentation, flocculation), regeneration of the ceramic plates and adjustments of the machine (filter), in order to obtain the best condition.

Oct 3, 2019

By Rafael Duclou Rito

Com temperaturas altíssimas atingidas, os fornos são equipamentos responsáveis pelo aquecimento de materiais na produção de tubos sem costura. Assim, o investimento requerido de um forno em bom funcionamento é quase todo em combustível. Este trabalho foi desenvolvido objetivando a qualidade dos produtos e a otimização dos períodos em que o forno não produz. Durante os períodos citados, o forno é desligado ou mantido a uma temperatura menor que a de operação. Estudando a transferência de calor, principalmente no refratário, é possível analisar a melhor prática em situações improdutivas. Portanto, foi desenvolvido um simulador da temperatura dos refratários ao longo do tempo do forno em questão, sendo possível espelhar parâmetros reais para encontrar o controle de temperatura ótimo do forno, em que a temperatura da atmosfera interna é a principal entrada no programa. Termopares foram instalados ao longo das paredes refratárias para que o modelo fosse validado e aprimorado. Paralelamente, pontuou-se a relação dos materiais enfornados com as medições dos termopares, a fim de encontrar uma temperatura ideal de enfornamento. Os resultados foram positivos e permitem o uso de artifícios de refinamento dos resultados.

Oct 30, 2017

By Maíra de Paula Pereira de Lucena

Revestimentos de conversão nanocerâmicos são obtidos pela imersão de peças metálicas em soluções contendo íons de titânio, zircônio, cério entre outros. Esses revestimentos vêm sendo estudados como uma alternativa a outros processos de conversão que possuem inconvenientes ambientais, como a cromatização e a fosfatização. No presente trabalho foram formuladas diferentes soluções a base dos ácidos hexafluorozircônio e hexafluortitânio para a deposição de revestimentos nanocerâmicos sobre substratos de aço galvanizado. O objetivo é mapear os efeitos dos parâmetros de processo de obtenção do revestimento quanto ao desempenho contra corrosão. Os parâmetros estudados foram a concentração, o pH e o tempo de imersão nas soluções formuladas. Para avaliar os revestimentos obtidos foram realizados ensaios eletroquímicos de espectroscopia de impedância complexa. Os resultados indicam uma forte interação entre o pH e a concentração dos ácidos em solução e que concentrações mais baixas geram uma proteção mais eficaz O melhor conjunto de parâmetros foi para menor pH, concentração e tempo de imersão.

Aug 7, 2018

By Paulo Henrique da Silva Gomes

A melhoria contínua dos processos é fator fundamental para o sucesso do negócio. Avaliar as melhores práticas e propor soluções que equilibrem os custos e o uso consciente dos recursos naturais transformará o negócio sustentável e sólido. Com esse ideal, foi realizado um estudo de viabilidade econômico-financeira e operacional para a implantação de um novo modelo de peação (fixação) de cargas conteinerizadas com produtos siderúrgicos (bobinas de aço) da CSN movimentados pelo Sepetiba Tecon - Porto de Itaguaí - RJ. O processo de peação de bobinas era basicamente realizado utilizando-se de madeiras fumigadas para a fixação das bobinas dentro do contêiner. O estudo objetivou a implantação de um processo de peação utilizando cintas de poliéster, reduzindo o uso de madeira, proporcionando maior segurança pessoal e agilidade nas operações. Além disto, propôs também a utilização de um implemento para acomodações das bobinas dentro do contêiner que pode ser operado por uma empilhadeira de menor capacidade, reduzindo assim a emissão de gases poluentes e o consumo de combustíveis fósseis.

Jul 29, 2018

By Leandro de Almeida

As curvas limite de conformação (CLC) são utilizadas há mais de 50 anos. Propostas inicialmente para o desenvolvimento de produtos provenientes da indústria automobilística, em função das necessidades apresentadas pela indústria de estampagem elas são aplicadas atualmente de maneira geral na produção de inúmeros tipos de peças, oferecendo previsões de possíveis falhas e/ou defeitos durante as etapas do processo de estampagem. As CLC´s permitem prever o afinamento excessivo, enrugamento, estiramento e é claro, a fratura da peça. A raiz da curva limite de conformação (CLC0) é considerada como a mínima deformação obtida pela curva, ou seja, a obtenção de deformações superiores pode levar a peça a falha. As ligas de latão compostas por cobre e zinco, são utilizadas em inúmeras aplicações que necessitam de excelente estampabilidade, como o repuxo profundo, objetivado na fabricação de projéteis. Desta forma, torna-se interessante o entendimento da CLC ou CLC0 para liga de latão em estudo. A obtenção da CLC0 através de ensaios de tração uniaxial no plano da chapa pode ser realizada de acordo com corpos de prova de formatos específicos, como os propostos por Björklund e Nilsson (2014), IRSID (1975) e Wagoner (1980 e 1981). Concluiu-se que o corpo de prova proposto pelo IRSID (1975) é o que melhor se apresentou na determinação das deformações e1 x e2 e com rompimentos dos corpos de prova na região central.

Oct 30, 2017

By Ramon Fraga Resende

O distribuidor é o último equipamento revestido de refratários em contato com aço líquido e que pode afetar a qualidade do produto. Nesse equipamento, a massa de trabalho é responsável por proteger o revestimento de segurança e evitar a contaminação do aço. Apesar das preocupações em relação ao “pick up” de hidrogênio e consumo de gás, as massas “spray” tem sido uma tecnologia dominante para o revestimento de distribuidor na América do Sul. Nos últimos 20 anos, outras tecnologias entraram no mercado com o objetivo de reduzir a necessidade de água e de gás e aumentar a disponibilidade de distribuidor. Embora essas tecnologias apresentem algumas vantagens, quase 80% das usinas siderúrgicas da América do Sul ainda usam massas “spray”. Isso se deve principalmente aos benefícios como flexibilidade, baixo custo, baixo consumo e alto isolamento térmico. Este trabalho tem o objetivo de discutir as principais vantagens e desvantagens das massas disponíveis no mercado.

Oct 30, 2017

By Leonardo de Carvalho Vidal

O Alto-Forno 3 da CSN, Companhia Siderúrgica Nacional, iniciou-se sua 3ª campanha no dia 07/08/2001. Chama-se cadinho à região localizada na base do alto-forno cuja finalidade é armazenar, por um período de tempo controlado, o ferro-gusa e a escória. Esta região é altamente crítica para a operação do equipamento, pois o contato permanente do fluxo de ferro-gusa líquido torna esta área altamente suscetível a desgastes. A construção do cadinho é realizada de modo a minimizar este efeito, utilizando-se blocos de carbono de alta resistência em suas paredes internas. Assim, o cadinho determina a vida útil de um alto-forno. A preservação do desgaste dos blocos do cadinho com titânio é de vital importância, visto que, existem diversos riscos da não monitoração, tais como: identificação de possíveis pontos quentes, desgaste acentuado dos blocos de carbono, por temperatura elevada, rompimento do cadinho com vazamento de gusa líquido com conseqüente risco de atingir pessoas e grandes danos ao equipamento e parada operacional do Alto-forno 3 por longo período. O sistema de injeção de titânio possibilita a mitigação dos pontos quente preservando o cadinho e estendendo a campanha do Alto-forno. O sistema de injeção de titânio mostrou sua funcionalidade e aplicação na injeção de llmenita, pó de coletor, plástico e outros sólidos granulados injetados nas ventaneiras do Alto-Forno 3, através de um novo sistema de automação, incluindo: PLC, balança de pesagem, novas malhas de controle inéditas. Trata-se de um processo inédito nas Américas. Com este desenvolvimento, a vida útil do cadinho do Alto-Forno 3 poderá ser expandida elevando sua atual campanha para mais que 20 anos.

Aug 1, 2018

By Luís Carlos da Silva

Vários motivos levaram a priorizarem o uso de fibras naturais em detrimento do uso de fibras sintéticas, sobretudo as razões sociais e ambientais. A fibra deste trabalho é extraída da folha da planta - Furcraea Andina (da Colômbia, onde usam esta fibra para a produção de artesanatos e sacos) e demonstra um grande potencial como reforço de compósitos poliméricos. Este trabalho avaliará o teste de impacto de Izod e Charpy de compósitos com matriz epóxi reforçada com diferentes porcentagens de fibras. Para os testes, as fibras de fique foram misturadas com à resina epóxi em um molde metálico retangular, o conjunto foi submetido a uma pressão e sofreram um processo de cura à temperatura ambiente durante 24 horas. As amostras produzidas foram submetidas aos ensaios seguindo a norma ASTM D256 (Método de Ensaio Padrão para à Determinação da Resistência ao Impacto do Pêndulo Izod para Plásticos) e a norma ASTM D6110 (Método de Ensaio Padrão para Determinar a Resistência ao Impacto Charpy para Plásticos). Os compósitos continham até 30% em volume de fibras de fique, que foram alinhadas ao longo de todo o comprimento da matriz. As amostras submetidas à ambos os ensaios (Izod e Charpy) tiveram suas fraturas analisadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Houve um aumento significativo da resistência ao impacto de acordo com o aumento da porcentagem volumétrica das fibras de fique. Esse desempenho pode estar associado ao mecanismo de fratura gerado a partir da adesão entre as fibra de fique e a matriz colaborando na absorção da energia de impacto, além do fato de que a fibra é capaz de dificultar a ruptura das amostras.

Oct 30, 2017

By Everaldo Afonso Fernandes

O cenário tecnológico brasileiro passa por transformações profundas, a indústria em geral faz parte desse panorama, dentro dos segmentos indústrias temos a automobilística, onde novas tecnologias são apresentadas e as demais aprimoradas, nesse segmento temos as ligas não ferrosas de alumínio, que com adição de elementos de liga se transformam em ligas de alta performance, assim como as ligas de aços. Elementos de maquinas de ligas de alumínio sofrem modificações em suas propriedades mecânicas com a variação de temperaturas, deformação, composição química entre outras. O presente trabalho objetiva a comparação das propriedades mecânicas dos resultados experimentais da liga Al-0,05%Cu-[0,35-0,45] %Fe-0,22%Zr e de simulações computacionais de chapas para aplicação na indústria automotiva. A liga foi obtida a partir do Al-EC modificado por inserções de ferro na faixa de [0,35 - 0,45] % e 0,22%Zr. Posteriormente, após a solidificação da liga em molde unidirecional horizontal, os lingotes foram transformados em perfis de 3,0mm e submetidos a ensaios mecânico de tração. Na parte de simulação computacional as propriedades mecânicas foram medidas usando chapas finas de aço e chapas mas espessas de alumínio, as propriedades obtidas nos ensaios reais, foram utilizadas como paramentos das simulações das chapas de alumínio, objetivamente a comparação das propriedades mecânicas com os resultados experimentais da liga estuda. Os resultados dessas análises permitem avaliar que a liga Al-0,05%Cu-[0,35-0,45] %Fe-0,22%Zr pode ser aplicada em componentes estruturais na indústria automotiva que trabalharem estaticamente na forma de fuselagem de automóveis de passeio ou veículos de trabalho com boas propriedades mecânicas.

Oct 30, 2017

By Hiury Voltz

Diversos são os defeitos que ocorrem durante o lingotamento contínuo dos aços. Um tipo de defeito de forma recorrente encontrado no lingotamento contínuo de jato aberto da ArcelorMittal Cariacica é a romboidade. O foco deste trabalho foi avaliar a influência da velocidade da água de refrigeração do molde, da velocidade de lingotamento, da lubrificação, do superheat e da conicidade na ocorrência de romboidade em aços de médio teor de carbono. Por meio da técnica de planejamento de experimentos, testes foram realizados para melhor compreender os efeitos de cada um dos fatores listados. Após análise estatística feita no MINITAB® versão 16.0, os resultados mostraram que a melhor condição, ou seja, as menores romboidades, foram encontradas reduzindo-se o superheat e aumentando-se a velocidade da água de refrigeração do molde, a velocidade de lingotamento e a taxa de lubrificação. O uso de moldes com menor número de corridas foi também outro fator que favoreceu a redução deste tipo de defeito.

Aug 16, 2017

By Bernardo de Oliveira Costa

O tempo de mistura em panelas de aciaria foi avaliado em diversos trabalhos através de modelamento físico e matemático. A maioria destes trabalhos está focada em analisar os efeitos da vazão de gás e localização dos plugs porosos usados para injeção. Em artigos recentes, o uso de dois plugs de injeção foi investigado, mas ainda há uma controvérsia significativa sobre a melhor posição para injeção de gás. Nestes artigos, a vazão de gás é distribuída igualmente entre os dois plugs de injeção. Neste trabalho, foi feito modelamento físico para avaliar os tempos de mistura de panelas de aciaria equipadas com dois plugs porosos. O modelo físico foi construído na escala de 1:5 de uma panela de 170 toneladas usada em uma planta brasileira. Os tempos de mistura foram apurados usando a injeção de um traçador. Diferentes combinações de posição dos plugs porosos e distribuição da vazão de gás foram ensaiadas. Experimentos de visualização do escoamento também foram desenvolvidos utilizando tufts e injeção de corante. Estes experimentos foram úteis para análise dos resultados.

Jul 30, 2018

By Jörg Busch

The essential pre-requisite for attaining the high quality of product required from high-speed continuous production processes is the use of new measurement and control technologies. High availability and reproducible measuring results ensure the high level of process stability necessary for full continuous operation. The requirements for the optimisation of quality across the complete production process and for quality analysis systems will be discussed. This report will present examples of basic and new measurement technologies in Cold Rolling Mills and Processing Lines. The following gauging systems will be discussed in detail: Strip tension meter, roll force measurements, weighing systems and shapemeter rolls. The measuring and control systems in this presentation must be seen as high-tech solutions in the field of processing technology. The measuring methods and technologies described are, together with optimised process models and precision control loops and actuators, the main pre-requisites for achieving the quality of product required from high-speed continuous production processes. Interconnected quality management systems enable optimisation across the complete production process.

Jul 30, 2018

By Giuseppe Pintaude

This study aims to evaluate the effect of specimen preparation on the dry sliding wear behavior of CA-6 NM stainless steel. Two different surface finishing manufacturing processes were applied: lapping and metallographic polishing. The wear tests were conducted in reciprocating ball-on-flat system, performed for two loads: 5 or 8 N. For all test conditions, hardmetal ball was employed as counterbody. The surfaces were evaluated using 3D interferometry technique to determine their surface roughness, including texture analysis regarding isotropy. Surface characterization results indicated the presence of texturing and preferential orientation, since the parameter Str was smaller than 0.5 for samples of both the studied conditions. Two distinct levels of isotropy evaluated through Str parameter were achieved: 0.13 for lapping and 0.3 for metallographic polishing process. It is clear from wear tests that the variation of average surface roughness is the key point for tribological behavior of CA-6 NM stainless steel.

Jul 31, 2018

By Solange Tamara da Fonseca

Uma das maneiras de se reduzir os custos no transporte de cargas é aumentando a quantidade de carga transportada por vagão, isto eleva a tensão no eixo do vagão e, consequentemente, a roda deve possuir maior dureza sem perda da tenacidade para suportar o desgaste. Para atingir os níveis de dureza necessários estão sendo desenvolvidas rodas ferroviárias com aços microligados ao nióbio (Nb), vanádio (V), molibdênio (Mo) e titânio. A empresa MWL Brasil fabricante de rodas ferroviárias forjadas desenvolveu dois aços microligados: 1° contendo o elemento microligante vanádio (0,13 % em peso) e 2° contendo os microligantes nióbio+molibdênio (0,014 % + 0,12 %, respectivamente), ambos os aços com 0,7 % C. Estes aços foram analisados microestruturalmente e mecanicamente a partir da roda ferroviária pronta. A microestrutura destes aços é composta basicamente por ferrita-perlita. Nas propriedades mecânicas o aço ao V apresentou os melhores resultados em todos os ensaios (tração na temperatura ambiente e 540 ºC, energia absorvida no ensaio Charpy e KIC) quando comparado ao aço sem microligantes ou com a adição de Nb+Mo. O melhor desempenho do aço ao V foi atribuído ao seu menor tamanho de grão austenítico e espaçamento interlamelar da perlita mais refinado.

Aug 16, 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 Daniel Paulo Santos, João José dos Santos Carvalho, Leonardo Passos Perdigão, Alexandre Santos Tardin, Filipe Sathler, Leonardo Barbosa de Oliveira Mello, Odilon José da Silva, Marcelo Tardin Alves

A estabilidade operacional do alto-forno depende da qualidade de suas matérias-primas, sendo a resistência mecânica do coque após a reação – Coke Strength after Reaction (CSR) um dos principais parâmetros de controle da qualidade do coque para verificar a degradação granulométrica do coque após sua reação com CO2. O desafio das empresas siderúrgicas está em produzir um coque de baixo custo e elevada qualidade com resultados precisos e consistentes para atendimento às especificações requeridas pelo alto-forno. Neste trabalho em particular, utilizando a metodologia Seis Sigma, foi desenvolvido e validado uma equação matemática (modelo de regressão linear múltipla) para previsão do CSR produzido pela coqueria da ArcelorMittal Tubarão, a partir de dados estatísticos correlacionados à parâmetros da mistura de carvão (teor de cinzas totais, enxofre médio e a composição química das cinzas expresso pelo índice de basicidade).

Oct 1, 2019

By Júnio Augusto Rodrigues Pasqual

No processo de produção de gusa são frequentes as pesquisas em busca de meios de redução dos custos do produto final, além de adequações do processo à escassez de matéria-prima e tudo isso com o intuito final de garantir a lucratividade do setor. A preocupação com os impactos ambientais do processo também é assunto frequentemente levantado por profissionais da área devido à sua igualmente grande importância. Através da injeção de materiais pulverizados e gás pelas ventaneiras de um reator é possível conseguir economia de gastos com adição de carvão de topo. Por esse motivo e também visando à redução dos malefícios causados pela liberação de gases diretamente na atmosfera que surgiu a ideia da injeção de biogás pelas ventaneiras. Assim é possível evitar a liberação de CH4 que é altamente prejudicial à vida no planeta, além de reduzir o consumo de carvão de topo no Alto-Forno.Este trabalho discute a variação da Temperatura de Chama frente o efeito da utilização de biogás em Altos-Fornos, bem como o potencial energético desse gás tendo em vista a abundância de fontes de metano provenientes do setor bovino e suíno no Brasil.

Aug 16, 2017

By Milson de Andrade Júnior

A central termoelétrica número 1 (CTE#1) da Companhia Siderúrgica Nacional possui duas caldeiras em operação denominadas 8 e 9 com capacidade total de produção de vapor de 200 Toneladas por hora. Estas caldeiras fornecem vapor para os turbo geradores e turbo sopradores da CTE#1, além de vapor de processo para a Usina Presidente Vargas (UPV). As caldeiras entraram em operação em 1982/83 e seus sistemas de controle e instrumentação eram totalmente pneumáticos. Ao longo do tempo foi surgindo dificuldades para reposição e manutenção dos componentes pneumáticos, motivo pelo qual se iniciaram os estudos para substituição deste sistema. Em 2009 teve início um projeto para substituição do controle pneumático por um controle microprocessado feito por PLC redundante trabalhando com um supervisório scada e para substituição das malhas de instrumentação pneumática por instrumentação em rede fieldbus. A substituição completa dos componentes pneumáticos foi concluída em 2012. O novo sistema implantado trouxe diversas melhorias na performance, confiabilidade, segurança operacional e ergonomia. Este trabalho apresenta as causas que motivaram o projeto em questão, a metodologia utilizada para a sua implantação e os resultados alcançados com a aplicação de tecnologia moderna para controle e instrumentação de caldeiras.

Jul 31, 2018

By José Carlos D’Abreu, Luiz Cláudio Pinto Oliveira

Os pós ou lamas de aciaria gerados nos sistemas de despoeiramento dos gases de exaustão do conversor LD têm papel relevante entre os coprodutos siderúrgicos devido às suas significativas gerações, dificuldades no manuseio e acondicionamento e expressivo custo para processamento e/ou disposição. Em contrapartida, o elevado teor de ferro que possuem lhes garantem um potencial de substituição dos materiais primários nos processos metalúrgicos. Um método desenvolvido para a reciclagem do pó de aciaria LD foi a aglomeração a frio via briquetagem, para utilização como refrigerante no conversor LD. O efeito refrigerante do minério de ferro é cerca de três vezes superior ao da sucata de aço. Os briquetes de pó de aciaria LD contém ferro em diferentes estágios de oxidação e assim, seu poder refrigerante se situa em uma condição intermediária. Neste trabalho são avaliados, teórica e operacionalmente, o efeito refrigerante dos briquetes de pó de aciaria em comparação com outros refrigerantes. Considerando que a sucata tem um poder refrigerante de 340 kcal/kg, constatou-se que o poder refrigerante dos briquetes é cerca de 1,8 vezes superior ao da sucata e o poder refrigerante das pelotas é 2,8 vezes superior ao da sucata.

Nov 3, 2019

By Gilvandro Bueno

Atualmente, diferentes tipos de vedações laterais de rolos, usados para limitar o efeito de borda em prensas de rolos “High Pressure Grinding Rolls (HPGR)” se encontram disponíveis. O presente trabalho comparou dois métodos usados na vedação lateral: as placas laterais (cheek plates) e as flanges, essas últimas colocadas em um dos dois rolos, a partir de simulações usando o Método dos Elementos Discretos "Discrete Element Method (DEM)", com acoplamento dinâmico multicorpos (Multibody dynamics ou MBD). Como resultado das simulações foram obtidos os perfis de força compressiva ao longo do rolo, assim como a proporção do fluxo mássico de alimentação que é projetado fora da zona de compressão durante a prensagem. As simulações mostraram que ...do HPGR usando o DEM + MBD se apresentam como uma ferramenta muito útil para visualizar o melhor modelo de vedação de modo a minimizar o efeito de borda durante o processo de prensagem.

Oct 30, 2017