Search Documents

By Bruno Aguiar do Prado

Atividades industriais, especialmente relacionadas ao segmento de MMM, têm força econômica considerável além de significativa relevância no cotidiano da população. Neste contexto a disseminação da importância do uso sustentável dos recursos energéticos vem sendo um grande destaque. Diante da necessidade em se atingir a eficiência energética de forma plena, a indústria tem investido em infraestrutura e equipamentos que tem o objetivo de disponibilizar as informações de consumos e demandas de equipamentos e linhas de produção através de medidores inteligentes e conectividade entre as "ilhas" de informação espalhadas no site. A fim de relacionar e disponibilizar os dados obtidos e transformá-los em informação existem diversos softwares com a capacidade de gerar e correlacionar KPIs e análises, evidenciando gaps, direcionando melhorias e até mesmo dar suporte à priorização de investimentos. Esse tipo de abordagem é de extrema importância para que se possam alcançar economias significativas para todas as operações do segmento de MMM.

Aug 16, 2017

By Maria Cecília Junqueira Murta

A espectrometria de emissão óptica é uma metodologia de análise de amostras sólidas utilizada pelas indústrias no controle da composição química de seus materiais. Nesta técnica, uma centelha é direcionada à amostra a ser analisada provocando a excitação dos elétrons de seus elementos, seguida pela emissão de radiação que é convertida em concentração química. Um recente avanço obtido nesta área analítica foi o desenvolvimento do sistema PDA/OES (análise de discriminação de pulsos). Esta ferramenta complementa a espectrometria de emissão óptica, permitindo que ela forneça além da composição química da amostra, o seu conteúdo de inclusões não metálicas. Trata-se de um progresso na investigação de inclusões, que atualmente é desempenhada principalmente pelos métodos de microscopia óptica e eletrônica de varredura. O propósito deste trabalho foi desenvolver uma metodologia de análise de inclusões através da espectrometria de emissão óptica e comparar os resultados obtidos com as técnicas clássicas de microscopia para, assim, possibilitar sua utilização no controle de inclusões durante a fabricação do aço.

Jul 30, 2018

By Filipe Arthur Firmino Monhol

O setor de mineração gasta milhões de dólares com a utilização de combustíveis fósseis nos seus mais variados processos, como, por exemplo, em fornos de pelotização. Paralelamente a isso, a humanidade está produzindo cada vez mais resíduos e nestes existe um potencial energético que não pode ser negligenciado devido a situação de grande demanda em que se encontra a sociedade. Assim, a reciclagem energética desses resíduos pode aliar os conceitos de sustentabilidade e economia. A utilização de resíduos como fonte energética pode, assim, além de gerar uma grande economia ao setor, aumenta significativamente a contribuição ambiental do mesmo. Portanto esse trabalho faz uma análise de viabilidade do uso de resíduos sólidos, que são transformados em combustíveis fluidos através das tecnologias da gaseificação e da pirólise, para utilização em fornos de pelotização de minério de ferro. Diferentes tipos de resíduos são propostos. Foram realizados alguns ensaios para se obter a capacidade energética desses materiais. Os resíduos se mostraram altamente energéticos e uma excelente alternativa à demanda industrial.

Aug 8, 2018

By Matheus Jacon Pereira

Existe uma tendência de aumento na utilização da tecnologia de RFID na automação industrial, bem como em outros setores: varejo, aviação e transportes. Com o RFID, um objeto pode ser identificado por uma etiqueta eletrônica e sua existência constatada automaticamente. No entanto, sua localização exata permanece desconhecida para os usuários. Para a localização, os estudos realizados são satisfatórios quanto as técnicas de rastreamento de etiquetas RFID, porém, não consideram as possíveis interferências na comunicação provocadas pelos objetos presentes em locais reais. Este trabalho propõe um ambiente de laboratório que simula as interferências do Ambiente Industrial nas técnicas de localização indoor de etiquetas RFID, como obstáculos na comunicação entre etiquetas e antenas RFID; e materiais usados na fabricação das superfícies dos objetos, sobre as quais a etiqueta RFID é aplicada. Os resultados mostram que as técnicas RSSI e AoA são adequadas para localização indoor de etiquetas RFID, sendo que a segunda técnica permite maior exatidão na localização.

Oct 30, 2017

By Yan Samuel Ferreira Junqueira

A Coqueria de uma usina siderúrgica é responsável pela produção de coque e produção de vapor para geração de energia usando como matéria-prima uma mistura de carvões, o coque produzido é utilizado como o principal combustível nos altos-fornos. A Coqueria da ThyssenKrupp CSA utiliza a tecnologia Heat Recovery com Stamping Charger para compactação e preparação da massa de carvões para enfornamento e coqueificação. A tecnologia de compactação da massa de carvão agrega vários benefícios ao processo, tais como: aumento da densidade, homogeneidade e alinhamento da carga enfornada, melhora no controle do processo de coqueificação e nos parâmetros de qualidade do coque, além de possibilitar a utilização de carvões de menor poder de coqueificação, reduzindo assim o custo de produção do coque e da geração de energia. Através do automatismo do Stamping Charger é possível avaliar e calcular a densidade da massa de carvões e o ganho de produtividade que este sistema proporciona.

Aug 1, 2018

By Rubson Mação Camporez

Estudos recentes indicam que o gasto devido à corrosão nos USA giram em torno de 276 bilhões de dólares por ano, isto significa 3,1% do PIB deste país, tendo a corrosão atmosférica uma importante parcela deste montante. Muitos estudos foram realizados a fim de determinar a agressividade da atmosfera e avaliar os efeitos da corrosão atmosférica nos metais usados para aplicações estruturais. Este artigo tem como objetivo comparar dois ambientes em termos de severidade da atmosfera, assim como sua influência na degradação do aço estrutural ASTM A-572 Grau 50. Toma-se como cenário a planta industrial da Medabil Sistemas Construtivos, localizada em Serra, região metropolitana de Vitória/ES. O estudo foi realizado por meio de monitoramento de perda de massa de amostras expostas deste material e comparação dos resultados com os obtidos através do teste padrão proposto pela American Society for Testing and Materials (ASTM G116, 1999), Wire-on-Bolt Test for Atmospheric Galvanic.

Aug 16, 2017

By Eustáquio Vieira Júnior, Welder Gomes Gonçalves

Os altos-fornos podem apresentar ocorrências de arrombamento e/ou avermelhamentos dos algaravizes, e esses têm como conseqüências: alto risco na integridade dos conjuntos joelhos/algaravizes, resultando em baixa segurança operacional; elevação brusca da temperatura interna dos algaravizes, causando avermelhamentos e/ou arrombamentos recorrentes por desgaste acentuado do revestimento refratário; necessidade de paradas emergenciais; necessidade de troca dos conjuntos de algaravizes por desgaste acentuado do perfil refratário. Uma possível causa relacionada com essas ocorrências pode ser a combustão no interior do algaraviz do carvão que foi injetado pelas lanças, causando desgaste do revestimento refratário e conseqüentemente avermelhamento e/ou arrombamento do conjunto. Para evitar esse tipo de ocorrência foi instalado sistema de monitoramento de fenomenos na zona de combustão. Esse sistema trabalha como complemento do diferencial de pressão dos algaravizes e o anel de vento. Nesse trabalho, são mostradas as características do sistema de monitoramento e suas particularidades e os resultados alcançados após a implantação dos sistemas no que se refere aos danos em conjuntos de sopro.

Oct 1, 2019

By Raquel de Carvalho Reis

A fosfatização é um pré-tratamento superficial que tem como principais funções: a lubrificação, proteção contra corrosão e proteção contra abrasão. Os metais fosfatizantes mais comumente utilizados são o zinco, manganês e o ferro, sendo o zinco o mais aplicado nas indústrias siderúrgicas, automobilísticas e de linha branca. Atualmente, grande parte das pesquisas relacionadas aos processos de fosfatização é referente ao fosfato de zinco, sendo escasso o estudo sobre fosfato de manganês. O objetivo deste trabalho foi estudar a cinética de formação da camada de fosfato de manganês em aços baixo carbono, analisando a influência do substrato na formação da camada fosfatizada. As análises foram baseadas na obtenção das curvas de ganho de massa, sendo caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura. Os resultados indicaram que para o substrato constituído essencialmente de martensita revenida, uma maior quantidade de carbonetos resultou em uma menor taxa de ganho de massa, pois estes funcionam como sítios ativos no processo de fosfatização, fazendo com que exista uma maior densidade de núcleos.

Aug 16, 2017

By Benito Barbabela e Silva

O pelotamento é a mais complexa etapa de aglomeração de finos de minério de ferro. Sua resposta é naturalmente oscilante, sendo bastante influenciada pelas características físicas obtidas nos processos de beneficiamento mineral que a precedem e tem papel crucial para a etapa de tratamento térmico de sinterização à jusante. O presente trabalho aborda o processo de classificação de pelotas verdes, sólidos singulares de aspecto deformável e pegajoso, em peneiras de rolos por modelamento por aplicação de Método dos Elementos Discretos. Esta técnica mostra-se como uma importante ferramenta pois supera as limitações impostas na modelagem física (quantificação e identificação de fluxos por ausência de instrumentação em escala industrial, amostragem sem representatividade) ao reproduzir de forma verossímil as repostas do sistema para importantes variáveis de controle: comprimento de gap, umidade, dispersão de tamanhos e resistência das pelotas.

Oct 30, 2017

By Osmar de Sousa Santos

NiTi shape memory alloys (SMA) have been widely used as construction materials due to their shape memory and superelastic properties. Usually the application of the NiTi alloy is in the wire form, which is ideal shape to make springs, orthodontic arc-wire and endodontic files. Since our research group (ITASMART) started producing NiTi wires, it was noticed that NiTi SMA produced by Vacuum Induction Melting (VIM) presents carbon contamination, which is due to the melting process. Therefore, alloys rich in carbon remove titanium from matrix, forming precipitates of TiC (titanium carbide). Also, Ti2Ni precipitation removes titanium from the matrix and these two precipitates TiC and Ti2Ni can produce internal volumetric defect in the wire drawing process. Seeing the importance of NiTi wires as base of many applications, this work studies the formation of volumetric defects caused by precipitates in the wire drawing process of a NiTi wire drawn down to 0,39 mm in diameter.

Aug 8, 2018

By Yasser Ghobara

Phosphorus is a problematic impurity that has challenged steelmakers for decades. Steel producers have developed specific technologies to eliminate phosphorus prior to and during steelmaking. These process technologies reduce phosphorus to various degrees and increase the cost of making steel. The state-of-the art dephosphorization technologies are described and operating costs compared for each of the established technologies. Costs are discussed in terms of price penalties for high P iron ore and selling premiums for low P steel. From this, strategies to control P in a cost effective manner are described.

Aug 17, 2017

By Dennis Travagini Cremonese

In the early stage of front end studies of an Iron Ore Project, the sizing of surge capacities and stockpiles are normally assumed based on the experience of the study team. Understanding and sizing of these capacities at the early stages of the project are important for future stages of the project as drastic changes in sizes will impact the economics of the project at that stage. An innovative user configurable high level dynamic modeling tool has been developed to assist in speedy evaluation of assumptions made by the study team. This model incorporates systems or facilities that are commonly used iron ore project from mine to port. This model includes subsystems that will simulate all the logistical components, major process plant systems required for an Iron ore project. The output data provided by this high level dynamic simulation tool will enhance the confidence level of engineering carried out during the early stage of the project. This paper discusses the innovative tool capabilities and a test case comparing various techniques used in iron ore project front end studies.

Aug 1, 2018

By Darina Manova

Plasma assisted surface modification methods have been used to nitride stainless steels in order to enhance hardness and therefore the lifetime of industrial components. Nevertheless, the corrosion resistance is not always preserved since it is very sensitive to the process parameters, either in implantation or in thermochemical diffusion techniques. AISI 316L stainless steel was plasma nitrided using three different techniques: Low Energy Ion Implantation (LEII), Plasma Immersion Implantation (PI3) and conventional DC pulsed plasma nitriding (DCPN). For each method several parameters were tested and some of them were selected to achieve the so called S phase of about 3 µm thickness and no nitrides precipitation. The nitrided layer was characterized with OM and SEM. Hardness was assessed on the surface with Vickers indenter and 25 g load. XRD was performed to characterize the S phase and to detect other phases if present and electrochemical corrosion tests were carried out in 3.5% NaCl solution. Although the S phase thickness in the three groups of samples was comparable, hardness was not and neither was the corrosion resistance. The PI3 samples were the hardest with the best performance in corrosion experiments, resulting in a higher breakdown potential and lower currents.

Aug 8, 2018

By Luiz Henrique Accorsi Gans

First, this works carries an experimental evaluation for austempered ductile iron (ADI) as a gear material. And second, in order to provide a better understanding of the microstructural effect on the stress state of subsurface regions, a finite element method approach was considered using the submodeling tool in ANSYS 11.0. For this, ADI gears were produced from continuous cast iron bars, heat and thermochemical treated and tested in FZG test rig. The results were compared to those of carburized steel AISI 8620 and induction hardened steel AISI 4140 gears. The wear experiments were performed at the temperature of 90ºC with two torque stages: 135 N.m (running-in) and 302 N.m (steady-state). The time for pitting and spalling on the gears surfaces were measured using image analysis. The results showed a very good potential of using ADI for manufacturing gears, replacing induction hardened steels. Also, the ADI gear with smaller nodules showed higher life for pitting. In contact fatigue tests with severe load, the carburized AISI 8620 steel proved more adequate than the austempered ductile iron, showing that the mechanical properties are critical in the resistance to damage in gear contact. The austempered ductile iron with smaller nodule size showed to be very competitive with wear resistance similar to AISI 4140 steel induction hardened. With ANSYS, it was verified that the nodule size affects the gears life independently of the mechanical properties of the matrix. The results showed that the nodules indicate the presence of a concentration stress, but their size doesn’t affect the contact fatigue life as much as the total amount of nodules, regardless of the ductile iron microstructure. The size and number of nodules affects both the nucleation and the propagation stage of cracks. ADIs with higher amount of nodules have a greater wear resistance. Also, compared to the Hertz contact theory (isotropic material), the presence of graphite nodules indicates a non-isotropic material and made the maximum shear stress point moves toward the surface.

Jul 31, 2018

By Beatriz Pereda, Ana Clara Fonseca da Silva, Tiago Seixas Bittencourt

Reinforcing steel bars are usually specified based on mechanical properties with flexibility in chemical composition and processing. Most developments, in these steels, are normally focused on alloy and process design to reach minimum cost and conformity to specification. Processing routes using quenching and self-tempering (QST) and accelerated cooling are the most common. Microalloying with V and Nb have been used in rebar. When acicular constituents must be avoided, a combination of Nb microalloying with judicious control of cooling is one of the preferred options. Niobium can contribute to improvement in tensile properties through austenitic grain size control during hot working, precipitation hardening due to carbonitrides or clusters, and hardenability increase. In the present work the alloy design and development processes of a Nb microalloyed steel for rebars are presented. The designed steel has fulfilled the required specification and is under regular production. Austenitic grain size refining – when comparing with the “basic composition” normally used was observed, even without any change in the thermomechanical processing cycle. There are indications that precipitation hardening may also occur. Results indicate that Nb is a good alternative as a microalloying element in rebars.

Oct 1, 2019

By Antonio Adel dos Santos, Carmos Antonio Gandra, Fabricio Mazola da Silva Paiva, Vicente Tadeu Lopes Buono

Abstract Usiminas Steel Plant in Ipatinga installed an accelerated cooling device named CLC (Continuous On-Line Control) in 2010, enabling it to supply steels produced by TMCP (Thermo Mechanical Control Process) technology. This technology complements the TMCR (Thermo Mechanical Control Rolling), with the inclusion of the accelerated cooling process after controlled rolling. There are various gains in terms of quality and productivity associated to the application of such technology. However, the flatness control for API steel becomes crucial because large thermal stresses may be generated due to thermal heterogeneity during the fast cooling when the austenite phase decomposes mostly into ferrite and bainite. In literature, there is lack of knowledge regarding a full understanding of the relation among cooling conditions and plate flatness. Therefore, this work has focused on the effect of the cooling strategy for API steels, aiming at optimizing flatness and keeping the mechanical properties within the specified ranges. The starting point was dilatometer simulation, where cooling conditions such as start cooling temperature, SCT, finish rolling temperature, FRT, and cooling rate, CR, were changed in order to evaluate their effect on microstructure. Those laboratory conditions supposed to give the best results were transposed to industrial scale, so as to produce experimental lots of plates with five different cooling strategies. It was shown the possibility to find a cooling profile that guarantees the balance between mechanical properties and flatness requirements. The influence of cooling strategy on flatness was explained by the varied heat transfer regimes occurring from hot steel surface to the ambient

Oct 1, 2019

By Hongshuang Di, Tianyu Zhang, Huiqiang Huang

A CMnSiAl transformation induced plasticity (TRIP) steel was used to study the effect of retained austenite on room-temperature mechanical properties. The steel plates with retained austenite were obtained by hot rolling, cold rolling and subsequent continuous annealing. The starting and finishing temperature of hot rolling are between Ac1 and Ac3. Reduction ratio of cold rolling is 75%. The continuous annealing is carried out at different intercritical temperatures. The relationship between work hardening exponent and retained austenite was discussed. The results show that, the Ac1 and Ac3 were much high because of the alloy elements, and the temperature range between them was wide. Due to the high hot rolling temperature, the grains was hereditarily refined as a result of dynamic recrystallization. Annealing at intercritical temperature of 930 ºC, retained austenite with relatively high stability reached a maximum volume fraction of 25%, a maximum total elongation of 30.2% and a best ultimate tensile strength × total elongation of 20.1 GPa·%. Instantaneous work hardening exponent reflects strengthening mechanisms at different strain stages. The TRIP effect of retained austenite is the main mechanism during deformation. With retained austenite of sufficient amount and high stability, continuous work hardening was observed in the tensile specimen of 930 ºC.

Oct 1, 2019

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 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 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