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By Rodrigo Cesar de Miranda

A importância de descrever o processo de beneficiamento por um modelo matemático tem sido apresentada por vários pesquisadores. O principal benefício é o controle e a otimização do processo dentro de uma situação industrial. O modelo seria capaz de prever determinada variável de controle do processo a partir de dados conhecidos. Assim, a simulação dinâmica representa um marco no campo da otimização de processos minerais. Essa tecnologia de simulação tem uma ampla aplicação no estudo de processos, o que permite a obtenção do seu conhecimento e domínio operacional. Além disso, possibilita melhores definições nas etapas de projeto, além de realizar uma análise de confiabilidade mais realista. O presente trabalho consiste em realizar uma análise de confiabilidade, através da simulação dinâmica, para entender como as paradas não-programadas influenciam a produção de uma planta de beneficiamento de ferro. Ainda, visa entender o desempenho fenomenológico dos equipamentos de acordo com a entrada de diferentes tipos de minérios e também como são suscetíveis a condições climáticas.

Aug 17, 2017

By Lucas Sanches Magalhães

A utilização de resíduos industriais é dificultada, na maioria das vezes, pela presença de determinados elementos, como por exemplo, o ferro, justificando assim a sua remoção. Dentro deste contexto, o objetivo deste trabalho foi estudar a sulfatação de um resíduo proveniente da flotação de um minério de ferro e subsequente lixiviação deste resíduo sulfatado. A composição mineralógica da amostra inicial foi obtida por DRX e MEV sendo possível identificar quartzo (SiO2), hematita (Fe2O3) e muscovita (KAl2Si3AlO10(OH,F)2). De acordo com a análise química, os teores dos elementos principais foram: Fe (12,65%), S (4,02%), e Al (0,62%). Na sulfatação, realizada à 250ºC durante 4 horas, foi estudada a influência da relação ácido sulfúrico/amostra (0,1:1; 0,2:1; 0,7:1; 0,8:1; 0,9:1 e 1:1) na extração do ferro. A lixiviação foi conduzida com 5% de sólidos do material sulfatado, sendo avaliada a interferência da temperatura de lixiviação (25°C e 90°C) e do tempo de duração dos ensaios (15min, 30min, 60min, 120min, 180min e 240min). Pelos resultados obtidos observou-se que o tempo de lixiviação foi um parâmetro insignificante. A máxima extração de ferro foi encontrada sulfatando o resíduo na relação ácido/amostra 1:1 e posteriormente realizando a lixiviação deste resíduo sulfatado a 90°C por 30 minutos, alcançando 85,64% de extração do Fe.

Aug 17, 2017

By André Wulff Hirano

A operação estável de um Alto Forno com alta produtividade e baixo consumo de combustíveis, dependente significantemente das matérias-primas ferrosas utilizadas. Diante do cenário cada vez mais desafiador devido à piora da qualidade dos ferrosos, o desenvolvimento de novas soluções de carga tem sido um item essencial para a manutenção da estabilidade e produtividade. Dessa forma, tornando importante a compreensão dos fenômenos para a adequação do modelo operacional. O objetivo deste trabalho é apresentar uma revisão dos fenômenos decorrentes da variação na composição química do sínter e a consequência observada no controle de processo dos Altos Fornos da TKCSA. Foi observado elevação nos teores de sílica e alumina, os quais têm forte influencia nas propriedades físicas, metalúrgicas e de fusão do sínter. No Alto Forno, o sínter analisado causou uma variação de 200°C na temperatura de fusão da escória primária, variações bruscas no rendimento CO e no desvio CO/CO2, chegando a valores de 4% e 70%, respectivamente.

Aug 17, 2017

By Hana Livia Frota Coelho

Durante a laminação a quente a superfície de aço é exposta ao ar e água, sendo esta última utilizada para controlar a temperatura dos rolos e/ou a taxa de refrigeração do aço. Esta exposição leva à formação de uma camada de óxido na superfície das barras, que pode facilitar ou dificultar a corrosão, servindo como uma barreira ou como um caminho para íons presentes na atmosfera e, além disso, causar modificações nas propriedades mecânicas. O objetivo do presente estudo é avaliar o efeito do processo de resfriamento após laminação a quente sobre o desempenho de vergalhões de aço microligado frente a propriedades mecânicas e a formação da camada de óxidos. Os vegalhões produzidos com diferentes métodos de resfriamento tiveram análise de microestrutura, tração, microdureza, dobramento, espessura da carepa formada, análise de corrosão e foram expostos à atmosfera. O progresso da corrosão foi avaliado pela observação visual do produto de corrosão formado sobre a superfície das barras. A morfologia da camada de óxido após o processo de laminação foi estudada por microscopia eletrônica de varredura (MEV). As amostras que tiveram uma taxa de resfriamento maior, 63%P e 100%P, tiveram também um aumento nas propriedades mecânicas. A amostra 100%P foi a que obteve melhor comportamento frente ao ensaio de corrosão. Além disso, verificou-se que a camada de óxido inicial nas barras de aço, que são relacionados com o processo de fabricação, possuiam aderência diferente ao vergalhão, sendo a melhor condição observada nas amostras 63%P e 100%P.

Oct 30, 2017

By Fabricio Reis de Almeida

O presente trabalho tem como objetivo mostrar os ganhos financeiros e produtivos do Laminador de Aços Longos da CSN através da otimização do plano de passes. Analisando a árvore de calibração identificamos a possibilidade de ganhos com a unificação de famílias de bitolas. No laminador temos duas famílias: Família Ø 5,5 mm (bitolas 5,5; 7,0; 9,0; 11,0; 14,30) e Família Ø6,3mm (bitolas 6,3; 8; 10; 12,5 e 16) para a fabricação destas bitolas utilizamos até 18 passes no laminador duo horizontal/vertical e mais ate 10 passes no laminador acabador cantilever. Após um estudo detalhado do plano de passes existente, verificou-se a possibilidade da eliminação e unificação de passes entre as duas famílias. Para corroborar as alterações propostas, decidiu-se utilizar um modelo matemático que representasse os passes e realizasse os cálculos para verificar as reduções e capacidades dos equipamentos visando minimizar os riscos e custos adicionais com modificações de ferramental. Após mais de 60 horas de simulações e testes, foi desenhado um novo plano de passes para a Laminação eliminando-se a necessidade de troca de 8 cadeiras, o que representa um aumento de 6 horas no tempo disponível para produção por mês e também a redução de 8 pares de cilindros de laminação, redução de guias e roletes, e tempo de preparação na oficina de cilindros. Só após verificação e aprovação desta etapa foram iniciados os testes no laminador que confirmaram os resultados obtidos nas simulações.

Aug 16, 2017

By Ana Maria Pérez Ceballos

Os aços inoxidáveis duplex e superduplex são caracterizados por uma estrutura bifásica contendo ilhas de austenita precipitadas numa matriz de ferrita. Estes aços possuem boas propriedades mecânicas e boa resistência à corrosão. No entanto, estes aços podem apresentar fragilização por hidrogênio. No desenvolvimento deste trabalho se estudou a difusão e fragilização por hidrogênio de um aço inoxidável superduplex SAF 2507 nos estados como recebido e tratado térmicamente. Para avaliar a influência da microestrutura sobre a difusão do hidrogênio foram realizados ensaios de permeação electroquímica de hidrogênio. Observou-se que o coeficiente de difusão aparente aumenta em função da temperatura de recozimento. A influência de hidrogênio na resistência à fratura do material recozido a 1300°C foi estudada a partir de ensaios de tenacidade à fratura (CTOD). Determinou-se que a resistência à fratura do material diminui consideravelmente quando o mesmo é submetido a uma carga de hidrogênio. A presença de hidrogênio também modificou o mecanismo de fratura do material, observou-se uma fratura completamente dúctil no material que foi testado em ausência de hidrogênio e uma fratura frágil, caracterizada por clivagem, foi observada no material hidrogenado. Determinou-se que a fase austenítica pode ser fragilizada sob certas condições de carga de hidrogênio.

Aug 17, 2017

By Antônio Carlos Simões de Santana Filho

Entre os anos de 2012 e 2014 a CSN adotou uma série de ações para ajustar o balanço hídrico da Usina Presidente Vargas (UPV), localizada na cidade de Volta Redonda no estado do Rio de Janeiro. Tais ações possuíam o objetivo de alcançar um fluxo hídrico mais ajustado e equilibrado em relação aos seus processos produtivos, consequentemente favorecendo na identificação de novas oportunidades de redução de captação de água do rio Paraíba do Sul e principalmente na melhor quantificação no consumo de água nos processos produtivos da companhia. A quantificação detalhada, atualizada e mais precisa do balanço hídrico da empresa favoreceu uma série de ganhos operacionais, possibilitando uma comparação mais assertiva com outras empresas do ramo siderúrgico, além de alavancar diversos indicadores ambientais da CSN.

Aug 17, 2017

By Sérgio Luis de Moura Paiva Júnior

A reciclagem de materiais provenientes de combustíveis fósseis é essencial para a redução do impacto desses materiais no meio ambiente. Utilizar materiais reciclados exige, não somente a reutilização direta do produto, mas a criação de processamento e técnica desses materiais no intuito de produzir materiais melhorados após o tempo de uso, justificando o desenvolvimento de tecnologias nesse âmbito. Esse trabalho de conclusão de curso foi executado no intuito de auxiliar nas técnicas utilizadas por uma empresa de reciclagem de polietileno para a produção de pellets reciclados. Foram avaliadas as propriedades mecânicas e espectroscópicas de cada uma das fases e os processos realizados para a produção do material final: uma blenda polimérica constituída de diferentes tipos de polietileno reciclado. As técnicas de caracterização utilizadas foram Ensaios de Tração para a avaliação da tensão máxima e módulo de elasticidade dos materiais, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) para avaliar dimensionalmente a região de fratura dos polímeros, Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) para identificar os grupos funcionais presentes nos polímeros analisados, TG/DTG para o estudo das propriedades térmicas das fases separadamente e da blenda e determinação do grau de cristalinidade por meio da densidade. Foi possível não só identificar as funções orgânicas do polietileno na técnica de espectroscopia de infravermelho, mas também analisar um pico desconhecido em um dos polietilenos envolvido na mistura da blenda, que pode se relacionar com o seu resultado obtido no ensaio de TG/DTG, o qual aponta uma maior porcentagem de resíduo após a degradação total da massa do mesmo.

Oct 30, 2017

By Carlos Gonzalo Alvarez Rosario

A reciclagem de resíduos eletroeletrônicos (REEs) é importante tanto no aspecto ambiental quanto econômico, uma vez que através do reaproveitamento do REE há diminuição da quantidade de resíduos a ser destinados, além disso, contribui para a sustentabilidade do setor minero metalúrgico, pois é possível a recuperação dos metais provenientes de REEs. Presentes na maioria dos equipamentos eletroeletrônicos, as Placas de Circuito Impresso (PCIs) são compostas por materiais cerâmicos, metálicos e poliméricos. Além disso, a heterogeneidade do material influi diretamente no tipo de processamento/tratamento a ser utilizado, desta forma a caracterização prévia do resíduo é uma etapa fundamental para determinação da rota de processamento a ser utilizada. Assim, no presente estudo é apresentado o processo de caracterização de PCIs proveniente de computadores obsoletos objetivando a determinação e quantificação dos metais presentes, de forma a estudar a influência dos mesmos em processos de biolixiviação futuros. A rota de processamento físico incluiu inicialmente processo manual utilizando guilhotina e, posteriormente, moinho de martelos com grelhas de aberturas de 6 mm e 2 mm. A caracterização foi realizada através de ensaios de perda ao fogo, lixiviação ácida e MEV/EDS e a concentração dos metais foi determinada por ICP-OES. Os resultados mostraram que 50% do material particulado tem granulometria maior que 0,25 mm; as PCIs estudadas possuem 35,6% de metais, 27,2% de polímeros e 37,2% de cerâmicos. Dos metais presentes nas placas o mais representativo foi o cobre com 21,4% em massa enquanto que metais como Fe e Al apresentaram 1,1% e 1,9% em massa.

Aug 8, 2018

By André Luis de Oliveira

O Alto Forno 3 (AF3) da Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) é o equipamento muito importante no processo siderúrgico da Usina Presidente Vargas (UPV), situada em Volta Redonda (RJ), por responder por mais de 70% da produção de gusa da UPV. Na produção de gusa é gerado o Gás de Alto Forno (GAF), subproduto de alta relevância, pois este gás sai do topo do AF3 com grande pressão e cinética, energia essa passível de utilização. Em 2007 a CSN, optou por adquirir um equipamento denominado “Top Pressure Recovery Turbine” (TRT), capaz de aproveitar tal energia para gerar energia elétrica. Em 2013, a equipe de supervisores da KHI – Kawasaki Heavy Industrie, fabricante da turbina, veio para o Brasil para realizar no equipamento os testes a frio e a quente para na seqüência vir a operá-lo. Ocorre que fatores alheios ao objetivo desta apresentação impediram a equipe da KHI de partir o equipamento no tempo previsto, bem como de retornar ao Brasil para dar seqüência nas atividades. Em novembro de 2013 a CSN definiu por partir o equipamento com recursos próprios, sendo este o foco do trabalho. A presente contribuição técnica vem mostrar o trabalho desenvolvido internamente pelo grupo técnico a fim de finalizar o projeto e colocar a Turbina de Topo (TRT) em operação, fato este dado total ênfase pela direção da empresa devido ao cenário nacional de crise energética em que os valores de energia estavam no limite máximo permitido pela legislação e impactando diretamente nos custos da empresa.

Sep 25, 2017

By Sayonara Soares de Freitas Carneiror

A extração de alumina por digestão ocorre em meio reacional entre a pasta de bauxita e licor cáustico aquecido. Este aquecimento ocorre em uma série de trocadores de calor, que utilizam vapor saturado produzido em caldeiras de gás natural. Aproximadamente vinte minutos após a passagem pelos trocadores, o licor alimenta o reator e a mistura entre este fluido quente e a pasta fria deve atingir uma temperatura pré-definida de digestão. O controlador tradicional não era capaz de integrar o circuito entre os produtores e consumidores de vapor, por causa do deadtime do processo que gera a necessidade de um modelo robusto para ser acoplado à lógica de PID, mais a questão da não-linearidade do processo de transferência de calor. Este artigo apresenta a metodologia e os resultados de uma aplicação de tecnologia baseada em lógica Fuzzy em trocadores de calor para controle da temperatura reacional. A ferramenta do projeto é uma plataforma de controle avançado que não necessita de modelos fenomenológicos e é capaz de lidar com sistemas não-lineares. A média da temperatura de digestão ficou 0,4°C mais próxima do setpoint e a variabilidade reduziu em 61%, o que permitiu a redução em 3,2% no consumo específico de vapor.

Aug 17, 2017

By Lindaura de Souza Cândido d’Ávila, Robert Nogueira de Azevedo, Itavahn Alves da Silva, Mariana Carvalho Araújo

The present study aims at the reduction of the dolomitic limestone by the addition of lime added with high MgO (magnesium oxide) content in the sintering process. To verify the feasibility of the use of additive lime as an alternative source of magnesium oxide, sintering tests were carried out at pot grate with different percentages of additive lime addition and with proportional reduction of the calcite lime dosage, evaluating the effects on the sintering process. The results showed that the additive lime is a good source of MgO for consumption in the sintering process of iron ore.

Oct 1, 2019

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 Marlon José Zanotto

O objetivo deste trabalho é comparar o uso da liga~mãe Al-5Ti-1B e dos sais de fluortitanato de potássio (K2TiF6) e fluorborato de potássio (KBF4) no refino de uma liga de alumínio de pureza comercial. Os resultados demostram a eficiência da liga-mãe no refino de grão quando adicionada em quantidades acima de 0,6% em peso. No entanto, para o sal de boro, não houve refino de grão na mesma quantidade e no dobro da porcentagem. Já para o sal de titânio ocorreu refino de grão, provavelmente devido à presença de boro residual no alumínio puro comercial.

Aug 17, 2017

By Diego Pacheco Wermuth

O presente trabalho apresenta os resultados do estudo e aproveitamento de cinzas leves da queima de carvão mineral em termelétrica, como reforço para o Compósito de Matriz Metálica de cobre. Foram estudados diferentes percentuais de cinzas leves como reforço para o cobre, sendo misturados estes pós através de misturador “duplo v”, compactando os pós em diferentes pressões e sinterizando os corpos de prova obtidos pela compactação. A amostra sinterizada que apresentou a maior dureza entre todos os corpos de prova sinterizados, atingindo 89 HV, foi utilizada como base para a formulação e obtenção de novos corpos de prova, que foram estudados sob condições de moagem dos pós por moinho de bolas e moagem de alta energia. A fabricação do compósito seguiu os padrões industriais do processo de Metalurgia do Pó, como a mistura e moagem dos pós, compactação dos pós e sinterização em atmosfera controlada. Foi realizado o estudo das propriedades mecânicas do compósito formado por cobre e cinzas leves, que comprovou o aumento da dureza para 122 HV. Este trabalho proporciona uma nova aplicação para as cinzas leves, utilizando estes resíduos de usinas termoelétricas como matéria prima para reforço mecânico na composição de peças à base de cobre na indústria metalúrgica.

Aug 17, 2017

By Wagner da Silva Lima

Um Sistema Piloto de alimentação de biomassa foi instalado em paralelo ao sistema de alimentação de coque em uma caldeira leito fluidizado circulante movida a coque de petróleo na Unidade Fabril da Votorantim Metais em Niquelandia, GO. Quatro experimentos foram realizados utilizando os alimentadores de coque (limitados a capacidade de mistura da pá-carregadeira) e o sistema piloto instalado que tem capacidade de 30 m3/h de cavaco de eucalipto. A substituição energética chegou a 19%, bem acima dos 10% determinados pelo fabricante utilizando o sistema atual de alimentação de combustível na caldeira. O potencial de redução de custo do vapor varia de 4 a 7%.

Aug 17, 2017

By Gabriela Olsson Schneider

Dentre os materiais que representam a crescente e alarmante quantia de resíduos sólidos gerados nos últimos anos, destacam-se polímeros como o poliestireno expandido (EPS), material largamente depositado no ambiente natural. Propõe-se, portanto, seu uso na composição de uma resina veículo para tinta, em adição ao óleo essencial de casca de laranja. Assim, estabelece-se o objetivo de avaliar as propriedades do fluido resultante e da película seca, incluindo sua interação com diferentes superfícies de madeira. Observa-se que a resina possui viscosidade elevada e tendência ao comportamento não-newtoniano pseudoplástico, bem como alta homogeneidade e mais de 95% de adesão a superfícies de pau-marfim. Avaliações da resina aplicada em MDF sugerem que se deve evitar a aplicação em faces fibrosas de blocos e placas deste tipo de madeira, dado que, ao contrário de sua superfície lisa, não há formação de revestimento visível mesmo após a aplicação sucessiva de três camadas de resina. Conclui-se que, considerando a aplicação de resina em superfícies lisas de madeira, há viabilidade técnica de produção de tinta a partir da resina veículo em estudo.

Aug 17, 2017

By Larissa Fernandes Nunes

O presente trabalho teve como objetivo caracterizar a temperabilidade de uma liga Fe-Ni-Cr. Amostras do material foram submetidas a temperaturas de encharque de 800ºC e 1100ºC e resfriadas utilizando salmoura e nitrogênio líquido. Para a caracterização do material, foram realizadas análises de EDS, MEV e DRX para se determinar, respectivamente, a composição química das fases, a microestrutura e a transformação de fases que podem ter ocorrido. Os resultados microestruturais não mostraram evidencias de transformação de fase, mas que houve o surgimento de maclas de deformação associadas à ciclagem térmica. No entanto a difração de raios-x para amostras tratadas a 800ºC, com aparentemente segregação intergranular, evidenciou alguma transformação de fase.

Oct 30, 2017

By Guilherme Bougleux Michelin Assunção

O projeto visa o estudo da reatividade e da resistência do coque, combustível tradicionalmente utilizado na siderurgia, relacionando às diversas condições presentes no alto-forno. Para a realização da pesquisa, foram utilizadas amostras de coque de uma empresa siderúrgica nacional. O coque foi analisado através dos ensaios Coke Reactivity Index (CRI) e Coke Strength After Reaction (CSR) no Laboratório de Processos Metalúrgicos da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG). Os testes foram realizados em tempos e temperaturas pré-determinados para simular as diversas zonas percorridas durante a descida do termo-redutor nos altos-fornos. Os resultados mostraram a viabilidade termodinâmica da gaseificação do coque a partir de 900°C, sendo possível calcular a energia de ativação da reação de Boudouard a 1100°C, e a correlação entre CRI e CSR coque.

Aug 17, 2017

By Leandro de Almeida

Tiras e chapas de cobre e suas ligas possuem excelentes propriedades térmicas, elétricas e mecânicas simultaneamente e por isso podem ser utilizadas na fabricação de inúmeros produtos através de processos de conformação. Determinadas características devem ser analisadas na chapa antes mesmo do processo de manufatura, visando eliminar possíveis falhas durante as etapas de produção. Especificamente para o processo de repuxo profundo, faz-se necessário avaliar a possível formação de orelha e o possível afinamento da espessura da chapa durante a conformação. Sendo assim, o levantamento dos coeficientes de anisotropia planar ?r e o de anisotropia normal r são essenciais para se obter bons resultados nos processos de conformação. O presente estudo tem como objetivo avaliar a influência da deformação (e) na obtenção dos coeficientes ?r e r na liga UNS C22000, utilizada especificamente para a produção de projéteis A norma ASTM E 517 que apresenta a metodologia para se determinar esses coeficientes não especifica claramente qual e a ser utilizada. Os resultados alcançados não demonstram diferenças significativas com relação a e utilizada nos ensaios, ou seja, os coeficientes obtidos utilizando 0,10, 0,15 e 0,20 de deformação são os mesmos.

Aug 17, 2017