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By Rafael Henrique Alves Gomes

A automação em processos industriais agrega qualidade, padronização e segurança aos produtos e pessoas envolvidas. Entretanto, as demandas de mercado, custos agregados e a concorrência exigem melhorias que podem ser alcançadas através de métodos de otimização. Este artigo apresenta algumas metodologias e ferramentas para otimização de processos industriais que visam desvincular a obrigatoriedade de que Técnicas de Controle Avançado em métodos de otimização são a única solução capaz de oferecer resultados satisfatórios para aumento de produtividade. Os recursos expostos abordam a gestão de malhas de controle, gestão de alarmes e o cálculo do indicador global de eficiência, o OEE.

Aug 17, 2017

By Matheus Porto Trindade, Marcos Menino de Macedo Filho, Isau de Souza Alves Junior, Sandro Griza, Brenno Lima Nascimento, Gustavo Dória Lima

O tratamento de oxidação térmica da liga Ti-6Al-4V foi realizado ao ar a 600 °C durante 2h, 5h e 10 h. O comportamento à fadiga foi analisado e comparado com aquele da liga não tratada. Foi feita caracterização através de análise por microscopia ótica e eletrônica, difração de raios-x e medição da rugosidade. Os resultados do DRX demonstraram crescimento dos picos de rutilo. Verificou-se um aumento na espessura média da camada formada de 0,12 μm para 1,09 μm ao elevar a duração do tratamento de 2 para 10 h. Os resultados apontaram redução de resistência a fadiga de 35 % para amostras oxidadas durante 2 h, 27 % para amostras oxidadas por 5 h e 29 % para as amostras tratadas durante 10 h, em relação ao ensaio com corpos de prova não submetidos ao tratamento. O efeito prejudicial causado pela camada formada após oxidação de 2 h foi tão danoso quanto o causado pela camada formada após 10 h, apesar da diferença entre as espessuras das camadas. A morfologia encontrada nas amostras fraturadas indicou fragilização na superfície das amostras oxidadas, contribuindo para a nucleação de trincas iniciais nos primeiros ciclos de fadiga na camada que favoreceram a propagação de fadiga, independendo da espessura de camada.

Oct 19, 2019

By Luísa Coelho de Carvalho, Claudemiro Bolfarini, Piter Gargarella, Murillo Romero da Silva

Ligas de Ti β apresentam baixo módulo de elasticidade, boa resistência mecânica e excelente biocompatibilidade. Dentre essas ligas, têm-se as Gum Metal, as quais possuem boa resistência mecânica e superelasticidade a temperatura ambiente. Essas ligas podem ser utilizadas para fabricação de biomateriais como stents e implantes. Para produção de uma Gum Metal é recomendado a adição de baixos teores de oxigênio, assim como uma deformação plástica acentuada. Neste trabalho, uma Gum Metal de composição Ti-29Nb-13Ta-4,6Zr-0,07O (%peso) foi produzido por meio de deformação plástica severa pelo método High Pressure Torsion (HPT), seguida de tratamento térmico de envelhecimento. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a influência dos processamentos empregados, analisando a evolução microestrutural, estabilização e formação de fases, bem como a variação das propriedades da liga estudada. As amostras foram caracterizadas por microscopia ótica (MO), difração de raios X (DRX) e microdureza Vickers. Via MO e DRX foi possível observar uma maior estabilização da fase β, bem como a formação da fase ω após o processamento por HPT e envelhecimento. Um aumento na microdureza foi observado após HPT, devido a deformação plástica severa imposta. Observou-se também um aumento na microdureza com envelhecimento, que está diretamente relacionada com a modificação microestrutural observada.

Mar 1, 2019

By Pedro Jorge Walburga Keglevich de Buzin

The steel production in mini mills generates several process residues, among them the electric arc furnace dust (EAFD). This residue has as main elements Fe, O, and Zn, being classified as hazardous by the presence of Pb and Cd. In recent years, a rise in the chlorine content of this residue was observed, motivated by the increased use of scrap with impurities bearing this element. In this work, a qualitative assessment of the presence of chlorine in the electric steelmaking process is made. Complementing it, theoretical considerations based on the computational thermodynamics tool FactSage show the effects of the chlorine on the mineral species in EAFD and on gaseous species in the gas phase (HCl and Cl2). For this study, PVC polymer was used as the chlorine carrier substance which contaminates the EAF charge; presence of other minor elements in the system such as K, Na and Pb were also considered.

Aug 7, 2018

By Paulo von Krüger

Nas condições adversas do mercado atual, aliadas à exacerbada competição é uma questão de sobrevivência a otimização de resultados. Para tal é imprescindível que os principais insumos, particularmente os mais gravosos sejam criteriosamente selecionados. Os eletrodos de grafite estão entre os itens principais na operação dos fornos elétricos a arco, tanto do ponto de vista técnico, quanto econômico e a escolha correta deste insumo deve contemplar aqueles dois enfoques. Esta escolha se faz dentre as diversas classes, disponibilizadas no mercado: RP, HP, SHP, UHP. O que se pretende no presente trabalho é sugerir uma metodologia que, contemplando o elenco de parâmetros influentes, permita fazer a escolha correta do eletrodo, dentro daquelas classes, tanto sob o enfoque técnico, quanto econômico.

Aug 17, 2017

By Wemerson Junio Gandra

Para a redução do minério de ferro no alto-forno é necessária a utilização de uma fonte de carbono, que pode ser encontrada no carvão mineral e/ou carvão vegetal. Diante do cenário atual, a busca constante por maior competitividade, associada ao atendimento da qualidade e aos requisitos ambientais, exige a implementação de várias ações alternativas no processo de fabricação de gusa. Dentre elas, destaca-se a utilização de combustíveis alternativos no sistema de injeção dos altos-fornos, como por exemplo, a substituição parcial do carvão mineral pelo carvão vegetal. Do ponto de vista ambiental, é altamente favorável a utilização de uma fonte renovável de carbono. O objetivo desse trabalho é apresentar a adequação do processo, desde o recebimento do material até sua injeção nos altos-fornos, bem como os resultados já alcançados e os desafios futuros. A utilização do carvão vegetal na mistura de carvão pulverizado resulta em flexibilidade na utilização de matérias primas e contribui para preservação do meio ambiente.

Oct 30, 2017

By Leandro José de Barros Cardoso

A CSN possui 4 linhas de estanhamento eletrolítico (LEE) com capacidade de produção de 700 kt/ano de Folha de Flandres, nas quais durante o processo de estanhamento podem ocorrer desvios de qualidade que impactam no custo final do produto, afetando diretamente o custo de transformação da folha-de-flandres. Um destes desvios são as manchas superficiais (MS), caracterizadas por manchas na superfície do revestimento da Folha de Flandres que prejudicam o aspecto final do produto. O objetivo deste projeto foi reduzir o índice de desvio NOK por manchas superficiais das Linhas de Estanhamento 5 e 6 de 0,28% para 0,14% até abril de 2013. O projeto foi realizado utilizando a metodologia Lean Seis Sigma, obtida pela união do “Lean Manufacturing”, que visa a eliminação de desperdícios durante o processo produtivo e o Seis Sigma como uma estratégia gerencial que busca a maximização do desempenho dos processos. A metodologia é dividida em cinco etapas: Define, Measure, Analyze, Improve e Control. Após a conclusão do projeto observamos uma redução de 65% no índice de desvio do defeito em relação à média do ano anterior (2012). Com esta redução obtivemos um ganho financeiro de R$212.000,00. Este projeto também serviu como projeto de Certificação de especialista Green Belt.

Aug 8, 2018

By Henrique Silva Furtado, Flaviani Marculano Marchesi, Silas Gambarine Soares, Elton Volkers do Espírito Santo, Felipe Fardin Grillo, Heitor Cristo Clem de Oliveira

Devido ao aumento da restrição do teor de enxofre nos aços torna-se necessário investigar a eficiência do processo de dessulfuração de ferro gusa. Portanto, o objetivo deste trabalho é empregar diferentes matérias-primas e fundentes como cal calcítica, sodalita, pré-cal, mistura padrão, fluorita, escória de KR, borra de alumínio e B2O3, a fim de encontrar a composição com maior eficiência de dessulfuração, relacionando-a ao fator de dessulfuração, obtido pela termodinâmica computacional. Os testes foram realizados a 1350°C, em uma atmosfera inerte com agitação constante. Os resultados mostraram que a mistura com maior eficiência foi aquela com 69% de cal, 5% de sodalita, 15% de pré-cal, 6% de escória KR e 5% de B2O3.

Oct 1, 2019

By Bruno Veiga Fontana

O uso do nitrogênio como gás de injeção através de plug poroso no forno panela pode ser importante do ponto de vista econômico, no entanto pode provocar pick-up excessivo de nitrogênio caso seja realizado de forma inadequada. No presente trabalho, são apresentados os resultados de testes de injeção de nitrogênio e nitrogênio seguido de argônio em aços para produtos longos. Visando compreender os processos de absorção e sua cinética, um modelo cinético é formulado e ajustado aos dados experimentais. O modelo cinético clássico descreve bem os resultados experimentais e permite o uso para previsões do efeito da injeção de nitrogênio sobre o teor de nitrogênio no aço. Observa-se que a cinética de absorção é controlada pela agitação da panela e pela presença de elementos tenso-ativos, notadamente o oxigênio, como esperado, de acordo com os modelos clássicos do fenômeno. A técnica da injeção de nitrogênio seguida de argônio é bem-sucedida economicamente e o modelo permite a previsão e o controle da absorção de nitrogênio pelo aço.

Aug 17, 2017

By Fernanda Santos da Luz

As partículas de sínter (PSs), retidas no precipitador eletrostático dos estágios de sinterização em uma planta de aciaria, foram incorporadas até 20% em peso na argila caulinítica para produzir cerâmicas vermelhas porosas melhoradas utilizadas na construção civil. As amostras foram preparadas por prensagem uniaxial e depois sinterizadas a 750, 900 e 1050°C, que são temperaturas típicas para produção de tijolos, blocos e telhas. Após o processamento, foram avaliadas as propriedades mecânicas e microestruturas relacionadas à porosidade dessas cerâmicas. Os resultados revelaram, pela primeira vez, como a porosidade pode ser associada à melhoria da resistência da cerâmica vermelha processada a temperaturas típicas para produção de tijolos, blocos e telhas. Observou-se também a melhoria dos isolamentos acústico e térmico devido à porosidade dessa cerâmica.

Oct 30, 2017

By Gustavo Henrique Bolognesi Donato

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

Aug 8, 2018

By Thokozani Lehae Hanes Malinga

O complexo Minas-Rio da Anglo American iniciou suas operações em agosto de 2014. A usina de tratamento produziu, em 2016, cerca de 15,5 milhões de toneladas secas de concentrado. O minério, explorado no município de Conceição do Mato Dentro (MG), passa pelas etapas de cominuição, classificação, concentração e separação sólido-líquido antes de ser bombeado por 529 km até o município de São João da Barra (RJ), onde é filtrado, estocado e embarcado para exportação. A lama e o rejeito da flotação são enviados para um espessador de 90 metros de diâmetro. Testes de sedimentação em bancada mostraram o efeito positivo da sedimentação dessa mistura de lamas e rejeito. A lama, composta predominantemente por partículas finas de hematita e argilo minerais, se adere a ao quartzo do rejeito, que possui maior diâmetro. Apesar dessa mistura aumentar a velocidade de sedimentação, ela propicia a formação de uma espuma com elevada estabilidade, devido a presença de finos da deslamagem e espumante da flotação. Foram feitos testes de bancada objetivando-se avaliar o efeito da retirada do rejeito da alimentação do espessador. A partir dos resultados foram traçados cenários com diferentes participações desse material e suas implicações no processo de sedimentação foram estimados.

Oct 30, 2017

By Ricardo Wilson Nastari Denigres Filho

Durante estudos de síntese hidrotérmica (realizada em presença de ácido acético e em autoclave à temperatura de 160oC) com o propósito de obter-se boemita a partir de uma gibsita comercial, observou-se uma morfologia diferenciada nos cristais de boemita obtidos: os mesmos apresentaram-se na forma de placas finas de perfil pseudohexagonal. No entanto, quando a síntese é conduzida nas mesmas condições de temperatura somente em água destilada, a morfologia da boemita formada é a de cristais cúbicos. No intuito de tentar entender o mecanismo do crescimento dos cristais de boemita na presença de íons acetato, foram realizadas novas sínteses, envolvendo o mesmo procedimento de preparação, porém variando os meios nos quais a reação ocorre. A partir de novas sínteses realizadas com acetato de potássio em meio aquoso neutro (pH=7) ou ácido (pH=2), foi observado que a presença do íon acetato no meio reacional é determinante para a obtenção da morfologia lamelar. A estrutura cristalina dos cristais obtidos foi caracterizada por DRX e a sua morfologia foi examinada por MEV.

Aug 8, 2018

By Kamila Kazmierczak

Neste estudo utiliza-se o processo de metalurgia do pó para a elaboração de compósitos a base de alumínio reforçados com nanopartículas de TiO2. O compósito é obtido através de moagem de alta energia assim como a obtenção da liga AA2014 utilizada como matriz. A consolidação dos pós obedeceu à seguinte sequência: mistura dos pós segundo proporções específicas, compactação uniaxial, extrusão a quente e tratamento térmico. O material produzido foi estudado microestruturalmente mediante microscopia ótica e caracterizado quanto à dureza.

Aug 7, 2018

By Frederico Mayerhofer

A produção brasileira de minério e pelotas abastece siderúrgicas de diversos países e contribui significativamente para o desenvolvimento global. Com a redução acentuada do preço do minério de ferro a redução de custos de produção de pelotas se torna ainda mais necessária. Nos fornos das usinas de pelotização é consumido o combustível responsável pelo maior custo de produção das pelotas, que é o gás natural. O presente trabalho tem como objetivo reduzir o consumo de gás natural utilizados nos fornos do tipo grelha móvel das usinas de pelotização, através da otimização dos fluxos de gases e temperaturas necessárias ao processamento térmico das pelotas.

Aug 17, 2017

By José Hugo de Carvalho Souza

Em busca do aumento de produtividade e estabilidade operacional de trefilados e ampliados no setor de acabamento da siderúrgica, na produção de CA60, telas e treliças, foi observado através da metodologia DMAIC a instabilidade operacional no indicador de eficiência do OEE dos equipamentos devido a oscilações de velocidade manual e limitação de velocidade por problemas técnicos. Após as análises de estabilidade nos equipamentos e constatado a necessidade de melhoria do processo foi realizado estudos por meio da técnica de modelagem de Rede de Petri, representando o sistema e modificando a lógica de automação que analisa o status da máquina e a partir desse momento o próprio equipamento toma a decisão segura de acelerar ou desacelerar até a velocidade especificada de “set point” por material produzido, sinalizando antecipadamente ao operador com alarmes visuais e sonoro de forma que o mesmo tenha ciência do que está acontecendo e possa intervir caso julgue necessário. Após a implementação foi capturado um aumento de 6,62% de OEE e 5,5% de produtividade total anual no setor, sem custo de aquisição.

Aug 16, 2017

By Willian dos Reis Lima

O aumento contínuo da produção de aço nas últimas décadas, fez com que usinas siderúrgicas se adaptassem a novas demandas a fabricação de aço. Este estudo teve como objetivo analisar os reatores que variam de 6-350 toneladas de aço vazado correlacionado seus parâmetros dimensionais e com a ajuda de uma ferramenta de extrapolação de dados, propor dimensionalmente um convertedor de 800 toneladas. Finalizando, verificando a correlação entre os aspectos importantes como: altura do nível do banho estático, relação de esbeltez e relação carga / volume. Os resultados mostram a grande variação dimensional entre os reatores. Em alguns casos, mesmo com capacidades semelhantes, os reatores são diferentes devido fabricantes diferentes. Em casos específicos, os reatores têm uma tendência para obter idealidade (volume específico igual a 1) ou superar com ele o nível adimensional tende a diminuir.

Oct 30, 2017

By Karla Carolina Alves da Silvar

As ligas com memória de forma (LMFs) destacam-se por apresentar propriedades especiais, possibilitando seu emprego em diversas aplicações tecnológicas. Esses materiais podem ser integrados a uma matriz polimérica, agindo como um reforço, constituindo uma nova classe de matérias, chamada de Compósitos Inteligentes, que têm despertado interesse por sua versatilidade na criação de atuadores e/ou sensores. Nesse contexto, fios de nitinol, foram tratados termicamente para obter temperaturas de transformação próximas a ambiente. Em seguida, amostras desse material foram submetidas a calorimetria diferencial de varredura para verificação das temperaturas de transformação. Posteriormente, os fios tratados receberam um treinamento termomecânico para obtenção do efeito memória de forma reversível e assim executar o movimento similar a abertura e ao fechamento de uma garra, pretendido para o atuador a ser desenvolvido. Após essa etapa, os fios já treinados foram incorporados a matriz constituída por silicone e resina epóxi, dando origem a um compósito que ao ser ativado por uma corrente elétrica, reproduz o movimento do treinamento termomecânico dado aos fios. Esta pesquisa tem por finalidade, desenvolver um atuador constituído por um compósito inteligente, analisando características como: transformação martensítica e flexibilidade.

Aug 8, 2018

By Bianka Nani Venturelli

Estudou-se o efeito do tamanho de grão austenítico nas propriedades de tração do aço Hadfield refinado com Hf. Estas propriedades foram comparadas com as de um aço Hadfield sem refino, ambos com a composição química de acordo com a norma ASTM A128 – grau B2. Adicionalmente, foram usadas técnicas de caracterização macroestrutural, microestrutural e fractográfica. A caracterização macroestrutural mostrou que o aço Hadfield com adição de Hf apresentou tamanho do grão austenítico (600 ?m) aproximadamente cinco vezes menor do que o do aço Hadfield sem refino (3000 ?m). Os resultados do ensaio de tração mostraram um pequeno aumento (~6%) no valor do limite de escoamento com o refino do grão, em acordo com a Equação de Hall-Petch para materiais austeníticos. No entanto, os resultados dos ensaios de tração do aço Hadfield refinado mostraram aumentos que não foram previstos para as propriedades de resistência à tração (~37%), alongamento (~53%) e tenacidade (~88%). O exame fractográfico dos corpos de prova de tração indicou predominância do mecanismo de fratura dúctil para o aço Hadfield sem refino, enquanto que o aço Hadfield refinado apresentou predominância do mecanismo de fratura intergranular dúctil.

Oct 30, 2017

By Gabriela Lemos Lages

Os parâmetros influenciadores do processamento mineral para a concentração magnética, como granulometria das partículas, fluxo de alimentação da polpa, susceptibilidade magnética, atuam de forma conjunta em uma planta de beneficiamento. Foram analisadas amostras de polpa contendo sulfetos de níquel, cobre e metais preciosos em seis amostragens objetivando medir a eficiência de um separador magnético de tambor de 750 Gauss em um circuito primário de britagem. O rendimento do equipamento na planta industrial foi comparado com os parâmetros medidos em laboratório. Os resultados obtidos da granulometria médias das partículas da polpa para 80% e material passante (P80) foram: 150 µm, 300 µm, 163,6 µm, 146,1 µm, 287,5 µm e 164,8 µm, e a taxa de alimentação do circuito variou entre 30,2 tph e 55,2 tph, com pressão de lavagem média de 1,0 kg/cm3. As amostras foram submetidas ao balanceamento metalúrgico utilizando o software Bilmat 9.5, após os resultados dos ensaios de caracterização: ICP-metais básicos, Satmagan e LECO-S. O percentual médio de recuperação magnética do laboratório foi de 80,1%, enquanto na planta a média foi de 96,38%, com a eficiência da planta em torno de 20,8% superior à recuperação magnética em laboratório.

Oct 30, 2017