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By Adriano de Assunção Rodrigues, Gustavo Henrique Pinto de Oliveira, Wemerson Junio Gandra

O processo de obtenção de coque em uma coqueria convencional Non-Recovery consiste no aquecimento de uma mistura de carvões, provocando sua desvolatilização, gerando o coque que é principal combustível utilizado em altos-fornos. O aquecimento da mistura de carvões se dá de forma indireta. As paredes dos fornos recebem calor da câmara de combustão alimentada por uma mistura de gases de alto-forno, coqueria e aciaria ou, exclusivamente pelo gás de coqueria. O gás de coqueria COG (coke oven gas) é composto basicamente de hidrocarbonetos e recebe tratamento para retirada de impurezas, alcatrão, sulfato de amônia e óleos leves. Os elementos residuais no gás, mesmo após o processo de tratamento são extremamente prejudiciais às tubulações de distribuição, formando compostos corrosivos, podendo ocasionar o colapso de tubulações, gerando acidentes, gastos com reparos e perda de produção. Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo apresentar os fatores que levaram a necessidade de substituição das tubulações principais de distribuição de gás no subsolo da Coqueria 3 da Usiminas Ipatinga, conferindo segurança ao processo e estabilidade operacional.

Oct 1, 2019

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 Antônio Adel dos Santos

O controle da temperatura é fundamental no processo de laminação a quente dos aços, motivando a dedicação de esforços em estudos sobre a transferência de calor e na aplicação de melhorias operacionais. Neste sentido, o objetivo deste trabalho é apresentar o desenvolvimento, os resultados e as aplicações de modelos de cálculo da evolução de temperatura do aço durante a laminação a quente, desde o reaquecimento da placa até o produto laminado e resfriado na forma de chapas. São mostradas formulações matemáticas, métodos numéricos de solução usados, validação dos cálculos e a contribuição dos modelos para o entendimento e melhoria de processo. Todo esse desenvolvimento foi baseado em trabalhos realizados na Usiminas, nos últimos anos, cuja fundamentação teórica, buscada na literatura, foi adaptada e validada de acordo com as especificidades de cada linha. Além disso, os modelos foram implantados como simuladores offline, tornando prática sua aplicação pelos analistas de processo. São mostrados exemplos de cálculo do aquecimento de placas, da evolução térmica das placas nos fornos até a entrada dos laminadores, e da evolução do esboço durante a laminação de chapas grossas.

Jul 30, 2018

By Arlindo Lopes Faria

O Drop Weight Tear Test (DWTT) é comumente empregado para avaliar a capacidade de um material impedir a propagação de fratura frágil na temperatura de projeto. Esse ensaio quando aplicado a aços modernos de elevada tenacidade, produzidos via resfriamento acelerado, para aplicação em dutos, pode não exibir o mesmo comportamento à fratura dos aços convencionais, por apresentar um tipo de fratura anormal, denominada fratura inversa. Esse tipo de fratura, por sua vez, invalida os resultados de DWTT segundo os critérios estabelecidos pela API RP 5L3. Neste trabalho, são apresentados os resultados obtidos em ensaio de DWTT, utilizando corpos de prova full-size e sub-size, de um aço de elevada tenacidade, produzido com distintas condições de processamento termomecânicas evidenciando o fenômeno de fratura inversa. De uma forma geral, observou-se uma correlação entre os resultados de DWTT e as propriedades mecânicas em tração. Os testes também apontaram que a geometria do corpo-de-prova (full-size ou sub-size) possui uma influência direta no resultado do ensaio de DWTT.

Aug 16, 2017

By Rossana Bezerra de Azevedo Vasconcelos Seabra de Melo

O presente estudo apresenta um método de avaliação de desempenho de operadores na análise de ferro via úmida baseada na Norma ISO 2597-2, utilizando dados de carta de controle do processo como fonte de informação. A partir do Processo Analítico Hierárquico (AHP), definiram-se pesos que refletem o desempenho dos operadores quanto à produtividade, precisão e veracidade, indicadores estes que são combinados posteriormente num indicador geral de desempenho (IGD). Dados da carta de controle do Laboratório Químico do Terminal Marítimo de Ponta da Madeira (TMPM) foram utilizados para alimentar o IGD e gerar uma classificação dos operadores, possibilitando tomadas de decisão, tais como a dedicação exclusiva dos melhores operadores na análise de ferro e a realocação dos demais para outras atividades, e a identificação dos pontos fracos de cada operador com inferior desempenho, de forma a direcionar capacitações. Além destas melhorias diretas, verificou-se a possibilidade de utilizar o desempenho no IGD como critério para promoções dos operadores, servindo estas como incentivo para a equipe na busca contínua de melhoria em sua habilidade analítica, assim como o aumento da produtividade.

Aug 2, 2018

By Daniel Hiroshi Taira Anese

O objetivo desse trabalho consiste no estudo do grau de sensitização do aço UNS S31803 envelhecido a 700ºC por ensaios de reativação potenciodinâmica de duplo loop (DL-EPR). Para isso corpos de prova do aço em estudo foram solubilizados a 1175ºC e envelhecidos a 700ºC em tempos entre 10 min e 360 h. Corpos de prova metalográficos foram utilizados para caracterização microestrutural que foi realizada por meio de técnicas de estereologia quantitativa a partir de imagens de elétrons retroespalhados e análises magnéticas usando o ferritoscópio. Os ensaios DL-EPR foram conduzidos em solução 2M H2SO4 + 0,5M NaCl + 0,01M KSCN à 30ºC em amostras polidas. Observou-se que o comportamento eletroquímico do aço UNS S31803 possui forte influência da microestrutura, já que o grau de sensitização (GS) aumenta com o aumento do tempo de envelhecimento, devido à formação de fases intermetálicas que empobrecem as regiões adjacentes em Cr e Mo.

Aug 7, 2018

By Kíssia Carolina Bertoluci Cardoso

Para a fabricação de peças de grande porte, o forjamento em matriz aberta é o processo mais utilizado. Porém, se seus parâmetros não forem bem estabelecidos, defeitos metalúrgicos poderão surgir; esses, em sua maioria, provindos do material bruto de fusão, como rechupes e vazios. Para sanar tais defeitos, a deformação imposta na peça deve ser a mais homogênea possível. Neste estudo, a simulação numérica foi utilizada para verificar a relação entre a largura de contato matriz-peça e a espessura da parede de peças vazadas, com o objetivo de analisar o conceito de razão de mordida para esse tipo de geometria. Utiliza-se um billet cilíndrico inicial de 450 mm de comprimento, 360 mm de diâmetro externo e 120 mm de diâmetro interno, de material AISI 4140. As razões de mordida estudadas variam entre 0,2 e 1,4, sendo impostas variações de tempo em cada processo. Após análise, pôde-se verificar que as geometrias que apresentam distribuições mais homogêneas de deformação utilizaram razão de mordida de 0,4.

Aug 16, 2017

By Edgar Apaza Huallpa

Os aços inoxidáveis duplex (AID), apresentam em geral uma microestrutura composta de austenita e ferrita em proporções aproximadamente iguais. Para ter o controle dos processos de fabricação e desempenho é importante conhecer sua evolução microestrutural, devido à precipitação de fases intermetálicas como sigma (s) e chi (?), que causam grave deterioração das propriedades mecânicas do material. Neste trabalho foi estudada a evolução da fase sigma (s) durante tratamentos térmicos em temperaturas intermetálicas (800°C-900°C) de amostras do aço inoxidável duplex tipo SAF2205 (DIN 1.4462/UNS 31803). Foi observada uma gradual redução da intensidade do sinal do ruído de Barkhausen com o aumento do tempo de tratamento térmico, indicando uma redução na fração de fase ferromagnética. Para tempos de tratamento de 24 horas, o sinal de Ruído de Barkhausen está quase totalmente inserido dentro do ruído de fundo da medida, indicando haver uma fração volumétrica bastante reduzida de ferrita. Por meio da produção de amostras padrão para calibração, essa pode ser uma via de avaliação não destrutiva de componentes submetidos em campo a temperaturas nas quais se formam fases intermetálicas.

Aug 8, 2018

By Luiz Cláudio von Sperling Cotta

Os precipitadores eletrostáticos são equipamentos responsáveis pelo despoeiramento dos gases de processo que atravessam o forno de grelha móvel. O processo de sinterização no forno gera uma grande quantidade de particulado que são retidos por estes equipamentos, portanto têm grande importância no processo da Samarco e para qualidade do ar nas comunidades do entorno. A eficiência dos precipitadores é monitorada através da emissão de particulado no topo das chaminés. Neste estudo foram analisados os fatores elétricos e dimensionais que afetam a eficiência de despoeiramento e, portanto, os mecanismos que recolhem as partículas. Foi também avaliado o balanço de massas do equipamento e a capacidade de coleta de particulado de cada campo do precipitador eletrostático. Desta forma foi realizada a otimização do tempo entre batimentos de placas e ajustes lógicos para a diminuição de entradas de ar falso no precipitador. As ações resultaram em aumento da eficiência do funcionamento do equipamento, com redução do baseline de emissão de particulado. Resultados adicionais foram identificados através da redução de manutenção de válvulas duplas, maior controle operacional.

Aug 1, 2018

By Leonardo Barboza Trindade, José Ernesto de Azevedo Nadalon, Eduardo Netto de Souza, Bruno Pessoa Ramos

O agitador eletromagnético no processo de lingotamento contínuo tem se mostrado útil na melhoria de qualidade das estruturas de solidificação, inibindo a formação de estruturas colunares, aumentando desta forma, a fração de estruturas equiaxiais, promovendo redistribuição de soluto e atenuações de defeitos através de movimentos induzidos no líquido pelo campo magnético. Baseado nas características do agitador eletromagnético do molde (M-EMS) de uma máquina de lingotamento de tarugos, foram realizadas simulações fluidodinâmicas (CFD) sob influência do campo eletromagnético, visando analisar o comportamento do escoamento e da temperatura. Um segundo objetivo foi avaliar o efeito do agitador sobre a trajetória das inclusões e como poderia promover a melhoria da qualidade subsuperficial das estruturas de solidificação. Foram testadas diferentes frequências e correntes de operação do M-EMS, bem como o posicionamento das válvulas submersas com diferentes configurações de furos de saída. Os resultados mostraram a percentagem de partículas sólidas removidas do domínio e a influência do agitador na extração de calor do molde, de forma a tornar mais homogênea a distribuição de temperatura durante o processo de solidificação.

Oct 1, 2019

By Virgínia Cruz Rangel Albuquerque e Lima

Nas últimas décadas, o silício grau solar (~99,9999% de pureza) tornou-se um importante material devido à sua aplicação na construção de células fotovoltaicas. O comportamento frágil do silício a temperatura ambiente dificulta a obtenção de formatos convenientes para as etapas posteriores de processamento. O presente trabalho tem o objetivo de analisar a fratura de lingotes de silício ocorrida durante o processo de lingotamento contínuo após fusão em forno de feixe de elétrons. A análise do silício obtido no lingotamento contínuo mostrou a ocorrência de fratura por clivagem. A fratura observada após o lingotamento de iniciadores de silício ocorreu na mesma região do lingote obtido no lingotamento contínuo, indicando que a força aplicada para extração do silício durante o lingotamento contínuo não causa a fratura, que, portanto resulta das tensões térmicas durante a solidificação e resfriamento posterior. A modelagem matemática através do método dos elementos finitos da transferência de calor combinada com a formação de tensões térmicas mostrou que as tensões térmicas resultantes do processo de resfriamento, após a solidificação, poderiam ser suficientes para causar as fraturas observadas.

Aug 8, 2018

By Bruno Serafim Parra

O novo laminador de tiras a quente da Usiminas, instalado na usina de Cubatão em 2012, tem como diferencial o alto nível de automatismo para fornecer bobinas com melhor qualidade. Dentre os modelos matemáticos de controle existentes no laminador, apresenta-se o Automatic Profile Flatness Control (APFC), responsável pela medição de planicidade e controle de perfil das bobinas. Através da resposta do medidor de planicidade e do medidor de perfil na saída do trem acabador, o modelo utiliza informações gerais do laminador para gerar uma resposta dinâmica e eficiente da forma do material durante seu processamento. O modelo utiliza ferramentas dedicadas para o controle de forma, como o sistema de pair cross, que é o cruzamento voluntário dos cilindros entre tiras, o sistema de roll shift, responsável pela movimentação longitudinal dos cilindros entre tiras e o roll bender, este dinâmico, trabalhando na deformação dos cilindros. Desde o início da laminação comercial, o desempenho da planicidade do material apresentou evolução significativa na nos índices de qualidade e produtividade do laminador.

Aug 16, 2017

By Igor Martins dos Santos

O nitrogênio waste, que é chamado assim por ser mais impuro, devido à existência de uma porcentagem aproximada de 2% mais de oxigênio no mesmo, utilizado exclusivamente no processo de “Slag Splash” na Aciaria, possui um contrato fechado de volume para fornecimento (7.000 Nm³/h, à pressão de 30 bar), o qual estava sendo utilizada aproximadamente a metade do mesmo (3.500 Nm³/h). Como no processo produtivo da CSA, é utilizado o nitrogênio de baixa pressão (16 bar) em grande quantidade (21.600 Nm³/h, sendo aproximadamente 5.600 Nm³/h acima do contrato de fornecimento), foi feito um projeto para interligar as duas linhas de nitrogênio através de aproximadamente 420 metros de tubulação, com sistema de controle integrado e analisador de oxigênio para garantir a concentração mínima de 1% de oxigênio no Nitrogênio de baixa pressão, devido à necessidade de algumas áreas. Nos primeiros seis meses após implantação, foi contabilizado uma economia de aproximadamente R$4.0 milhões (aproximadamente 3.100 Nm³/h de consumo).

Oct 30, 2017

By Willy Ank de Morais, Márcio de Morais Tavares, Érika Elis Kuo, Guilherme Bernardo da Silva, Marcelo Costa Choukri

Furos não planejados são comumente executados em vigas sem as devidas precauções no momento de sua execução. Para se realizar um furo sobre um elemento estrutural, deve-se realizar primeiro um planejamento, para então definir os critérios de efetivação e dimensionamento estrutural conforme a NBR 6118:2014, já que tais furos podem acabar interferindo no comportamento estrutural da viga. Deste modo, o presente trabalho tem como proposito o estudo da influência dos furos nas vigas de concreto armado a fim de analisar se o elemento estrutural sofre uma perda na sua resistência pelo fato do furo não ter sido planejado no momento do dimensionamento da viga. Para a realização deste trabalho foram dimensionadas três vigas de concreto armado e executados os furos com as vigas carregadas e posterior análise das fissuras geradas na região dos furos. Para validação dos resultados obtidos todas as três vigas foram construídas e ensaiadas nas dependências da Universidade UNAERP. Os furos possuíam um diâmetro de 50mm e mesmo ocorrendo perda de área de aço em algumas vigas, estes não introduziram influência relevante na resistência das vigas.

Mar 1, 2019

By Emerson Lamartine Ferreira

Após a escassez hídrica de 2014, a Agência Nacional de Águas (ANA), objetivando preservar os estoques de água dos reservatórios da bacia do Paraíba do Sul, autorizou, em março de 2015, uma redução de 190 para 110 m³/h na vazão do Canal de São Francisco. A mudança ocasionou o agravamento dos efeitos de intrusão da cunha salina da Baía de Sepetiba no dito canal, elevando os valores de condutividade, que impactou nas operações do complexo siderúrgico da Ternium, pois a água do mar passou a entrar nos sistemas de captação de água bruta. Com o objetivo de contornar o problema, a empresa decidiu implantar uma planta de osmose reversa, a fim de adequar a condutividade da água industrial aos parâmetros das especificações técnicas da planta de água desmineralizada. O presente trabalho descreve a otimização da dita planta à produção de água desmineralizada, que decorreu ainda na redução do número de regenerações das resinas de troca iônica, do consumo de produtos químicos, bem como no reuso do rejeito salino gerado no processo de osmose (Projeto Reuso).

Aug 1, 2019

By Carlos Martins Viana

Neste trabalho, foram sintetizados e caracterizados nanofios de prata que posteriormente foram usados para produção de uma tinta condutora cuja, caracterização elétrica foi medida através de valores de tensão versus corrente. A primeira fase do trabalho consiste na obtenção dos nanofios pelo método poliol. Nesta fase, fez-se uma análise da estrutura dos fios, com o objetivo de verificar a uniformidade (forma e tamanho). Para estudos da estrutura utilizou-se a microscopia ótica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Também utilizou-se a espectroscopia de Ultravioleta-Visível (Uv-Vis) para identificação dos nanofios no produto obtido. A segunda fase, consiste no desenvolvimento da tinta condutora, onde nanofios foram redispersados em uma mistura de solventes e CTAB em banho de ultrassom, para obtenção de valores de tensão superficial e viscosidade. Por fim, medidas de corrente contínua da tinta, permitiram a construção da curva tensão versus corrente, da qual se obteve o valor da resistência elétrica. Através da curva foi possível comprovar o caráter condutor da tinta e pela linearidade da curva, verificou-se que a tinta produzida é considerada um material ôhmico.

Aug 16, 2017

By Alexander Fleischanderl

Steel market has become somehow unpredictable and requires quick adjustment in production conditions to survive in the harsh market environment. Steel production is not anymore driven by output records, but by efficient cost reduction measures to remain competitive under strongly varying production conditions. Energy efficient production and flexible raw material scenarios have become decisive factors to succeed and survive in our industry. Such scenarios have to be carefully investigated to be well prepared to adopt production steps continuously. The paper analyses various process opportunities to optimize energy and raw material consumption in the production route. Off-gas treatment systems have still a huge untapped potential to recover energy from the hot waste gases. This is valid for the EAF mini mills as well as for the integrated route. Various examples for waste heat recovery systems including resulting benefits are discussed for the EAF, agglomeration, blast furnace, direct reduction and BOF. New innovative bag-filter systems feature extremely low emission levels at lowest pressure loss and sound emission conditions. Also improved control and automation solutions support the operators to minimize the operation and maintenance costs of their off-gas system. Steelmaking by-products shall not be considered as residues, but as a valuable and cheap raw material source. The paper presents some show cases how to valorize slags as well as utilizing coke and iron oxide fines to increase productivity and minimize raw material cost. A new process for highly flexible converter steelmaking allowing for extraordinary high HBI and scrap rates above 50% and improved yield is discussed and evaluated

Oct 30, 2017

By Giulio Rodrigues Altoé

The environmental concern is creating pressure for the substitution of high energy consumption materials for natural and sustainable ones. Compared to synthetic fibers, natural fibers have shown advantages in technical aspects such as flexibility and toughness. So there is a growing worldwide interest in the use of these fibers. PALF extracted from pineapple leaves, presents some significant characteristic, but until now only few studies on PALF were performed. This work aims to make the analysis of the tensile strength of polyester composites reinforced with PALF. The fibers were incorporated into the polyester matrix with volume fraction from 0 to 30%. After fracture the specimens were analyzed by a SEM (scanning electron microscope).

Aug 16, 2017

By Jianping Li, Fei Peng, Yunbo Xu, Jiayu Li

In this study, in order to achieve ultra-high strength without reducing plasticity, a novel heat treatment involving a pre-quenching process prior to conventional intercritical annealing (P-IDP) was proposed in a low carbon low alloy DP steel. It revealed that abundant fraction of banded structure was observed after conventional intercritical heat treatment (IDP) due to the inheritance of cold rolling deformation. However, the banded structure in novel heat treatment was eliminated significantly, whilst the refined microstructure was relatively more homogeneous with ultrafine ferrite grains. Moreover, obvious chain-networked martensite grains along the ferrite grain boundaries were obtained. The optimum mechanical properties with ultimate strength of 1238 MPa, total elongation of 17%, product of strength and elongation (PSE) of 21GPa% were obtained by P-IDP treatment, which was much higher than the values reported with similar composition. As to pre-quenching treatment, all of grain refinement, homogeneous distribution of martensite islands and precipitated strengthening of microalloyed carbides were beneficial to improve the final strength and ductility.

Oct 1, 2019

By Vagner Machado Costa

O presente trabalho tem por objetivo analisar parafusos Classe 8.8 produzidos por 4 fabricantes nacionais. Para tanto, realizou-se caracterização mecânico-metalúrgica, baseando se nas normas ABNT NBR ISO 724: 2004 [3] e DIN EN ISO 898-1: 1999 [2]. O estudo de caracterização mecânica consistiu na realização de perfis de microdureza, ensaio de tração, MEV da superfície fraturada e medição dos perfis dos parafusos. A caracterização metalúrgica seguiu através de análise química e caracterização metalográfica (macrografias e micrografias). Está caracterização é de fundamental importância para verificar as variabilidades devido aos diferentes fabricantes as quais este componente está sujeito e compreender como elas podem vir a influenciar no desempenho deste produto.

Aug 16, 2017