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By Denisio Miranda Custódio, Rodrigo Boyer, Josiane Lira Batista Haagensen, Raquel Teixeira Pereira, Felipe Viana Pimenta, Rossano Augusto Pilon Nunes

In the Tubarão Pelletizing Plants, anthracite is used as solid fuel, which has fixed carbon content of 72%. This paper will present the pilot scale results and industrial scale tests of an alternative fuel to anthracite, named Blast Furnace Dust. All the work was developed using samples from Arcelor Mittal Tubarão, due to it has a large source of production and is near to Vale/SA, which reduces significantly the cost for the material’s transportation. There was an impact on the variability in fixed carbon results of the slurry, mainly at the beginning of the test, reaching very high levels and put on risk the pellets physical’s quality. This variation can be explained by some operational disturbances and, mainly, by the low predictability of Blast Furnace Dust quality and lack of an adequate system for material preparation and dosage.

Oct 1, 2019

By Rafael Fernandes Reis, Leonardo José Silva de Oliveira, Rodrigo Seara Martins

Alterações na cristalização dos pós fluxantes durante o processo, devido variações de composição química pelas reações metalúrgicas na interface metal/escória ou pela incorporação de compostos exógenos, afetam o fluxo de calor no molde de lingotamento contínuo. Um dos compostos importantes é o ZrO2, proveniente do desgaste da válvula submersa. A proposta do trabalho foi investigar o efeito deste composto, utilizando simulação laboratorial, na cristalização do pó fluxante e no fluxo de calor do molde. Os resultados demonstraram que quando há o incremento do teor de ZrO2 o fluxo de calor na região do menisco também se eleva. Tal efeito é crítico para formação de defeitos, uma vez que a região do menisco é crucial para a solidificação inicial do aço.

Oct 1, 2019

By Deyve Drengson Carneiro Vieira

O objetivo desse trabalho é identificar a eficiência térmica do glendon de uma empresa do setor siderúrgico mineiro. Tendo em vista que quanto mais eficiente for o equipamento, maior é o aproveitamento da energia fornecida e também menor é o consumo de carvão vegetal no alto-forno, reduzindo o OPEX. Este trabalho foi um estudo de caso baseado na análise de diferentes referências bibliográficas e através de estudos prévios e dados reais. O glendon em estudo apresentou eficiência térmica de 53,1%. Estudos mais recentes apresentaram eficiência de 67,4% utilizando chicanas no interior do glendon alterando o fluxo gasoso. O combustível do glendon é o gás do topo do alto-forno recuperado. A energia proveniente da combustão representa 89% da entrada de energia no regenerador, o que mostra quão importante é uma queima estável do GAF no glendon. Observou-se um desperdício de 45,5% da energia de combustão que saem pelos gases na chaminé, sendo uma oportunidade futura de estudo para reaproveitamento dessa energia

Aug 17, 2017

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 Anand Kumar Agrawal, Kinzel Klaus Peter, Lorenzo Micheletti, Cristiano Castagnola, Horst Kappes, Andre Oliveira, Björn Rösner, Philippe Bermes

Blast furnaces are widely employed today for iron production all around the world, with a total production of around 1.2 billion tons per year. Its operating principle, which relies on usage of coke to reduce the ore, to ensure the permeability in the reaction vessel, to maintain its flexibility of operation and acceptability for varying qualities of iron ores. The blast furnace route is widely considered as the most economic and efficient route of iron production, however it is based on fossil energy carriers. The blast furnace route has undergone significant developments in terms of energy efficiency in the last decades, which led to a substantial reduction in the use of fossil reduction materials. Being an energy intensive process, competitiveness and cost saving in the blast furnace plant was always strongly related to the saving of energy and hence reduction of CO2 emissions. In addition to this, EU emissions trading system (EU ETS) as a cornerstone of the EU's policy in response to climate change has set new “challenges” for iron production in Europe. Paul Wurth has always been deeply involved in the development of energy saving technologies for blast furnaces. In the following a review of energy saving achievements developed in the last decades will be presented and the potential of available CO2 saving technologies will be summarized. Additionally, an outlook about the potential of future technologies, concepts and their impact on the blast furnace and the steel plant’s energy balance will be discussed. Finally, the replacement of carbon by hydrogen as reduction agent in the steel plant will be reviewed, with special focus on a comparison of costs and incentives.

Oct 1, 2019

By Daniel Carvalho, Marcos Viana, Leonardo Demuner, Herbert Castro

Intensive process and technology improvements related to the BOF converter — the key process to increase steel plant productivity and stability — have been performed at Ternium Brazil. This paper details the road map for process developments and investments in equipment technology, as well as the results achieved. The main topics of this development are the process control and optimization systems, slag forming model, oxygen blowing pattern, end-of-blow point control and slag carryover control. The outcomes of this development are improvements in the reblow rate, end-of-blow oxidation, direct tapping, slag carryover, slopping ratio, metallic yield and lining life.

Oct 1, 2019

By Jadson Barbosa

Corpos de prova de ferro com diferentes níveis de pureza – um de pureza ultraelevada, dois de pureza elevada e um puro comercial – foram testados mecanicamente com diferentes taxas de deformação no âmbito de um antigo projeto. O objetivo era obter a resistência à tração de cada material e verificar a influência das impurezas e da taxa de deformação nas propriedades mecânicas do ferro de pureza ultraelevada. Para melhor compreender os resultados desses ensaios de tração, uma caracterização microscópica detalhada dessas amostras é realizada através deste trabalho. Para tal, foram analisadas as superfícies lateral e de fratura dos corpos de prova de tração no estereomicroscópio e no Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV). O dano foi analisado em seções longitudinais ao longo do eixo de tração utilizando o microscópio óptico; a estrutura dos grãos deformados foi investigada por meio da técnica de microscopia EBSD (Difração de elétrons retroespalhados). Microestrutura, padrão de deformação, orientação dos grãos e as características das superfícies lateral e de fratura são então comparadas quanto ao processo de fabricação, nível de pureza e taxa de deformação.

Aug 17, 2017

By Flanelson Maciel Monteiro

Os materiais cerâmicos são essenciais para o desenvolvimento da humanidade. O homem os utiliza para os mais variados fins, desde a confecção de utensílios domésticos até a produção de peças de alto desempenho tecnológico. Neste sentido, são extremamente necessárias à produção de pesquisas científicas para prospectar novos materiais para a indústria cerâmica. As argilas são consideradas o principal componente para fabricação de massas cerâmicas. Para produção de peças de cerâmica branca, revestimentos e outras categorias cerâmicas onde a coloração clara é prioridade, usam-se argilas cauliníticas. Todavia, esse tipo de argila possui pouca ocorrência na esfera terrestre, em comparação com outros tipos, tais como as argilas de coloração vermelha. Por tal motivo, encontrar novas jazidas de argila caulinítica para abastecer à indústria ceramista é extremamente imprescindível. Nesse sentido, objetiva-se com esse trabalho caracterizar uma argila caulinítica proveniente de uma jazida localizada no município de São Gonçalo do Amarante, região metropolitana de Natal-RN. O referido trabalho configura-se como a primeira parte de uma caracterização do material estudado. Sendo reservado para esse artigo os ensaios físicoquímicos e na segunda parte os ensaios tecnológicos. A caracterização fisioquímica foi realizada através das seguintes análises: DRX, FRX, Análise Granulométrica (AG), Dilatometria e ATG/DTG. Os resultados obtidos demostram a viabilidade técnica da utilização do material para fabricação de produtos cerâmicos, tais como: telhas, lajotas, revestimentos e outros materiais cerâmicos.

Oct 30, 2017

By Bruna Helena Malovini Loiola

Os aços ligados ao níquel especificados pela norma ASTM A 522 são utilizados na fabricação de válvulas, flanges e conexões de tubos, na indústria automotiva, na construção civil e na área naval. Na indústria de petróleo e gás, o material requer desempenho adequado para resistir às altas pressões, ao ambiente corrosivo e à abrasão. Considerando os efeitos do desgaste nas válvulas e flanges, este trabalho tem como objetivo avaliar o efeito da temperatura de revenimento na microestrutura e dureza do aço. Amostras submetidas à têmpera a 860°C e ao revenimento na faixa de 380 a 630°C proporcionaram resultados que mostram uma microestrutura predominante de bainita após têmpera e redução da dureza com o aumento da temperatura de revenimento devido ao alívio de tensão.

Aug 17, 2017

By Caroline Gomes de Oliveira

Nas últimas décadas, as fibras naturais têm sido investigadas como uma alternativa para a utilização de fibras sintéticas, como material de reforço, tais como fibras de vidro. Algumas vantagens das fibras naturais são a menor densidade, biodegradabilidade e o fato de virem de fontes renováveis. Com o intuito de melhorar ainda mais as propriedades de compósitos de fibras naturais, investiga-se o desempenho de compósitos reforçados com tecidos de fibras naturais, uma vez que estes proporcionam um reforço multidirecional e permite a introdução de uma maior fração de volume de tecido. Neste trabalho, investigou-se a resistência à tração dos compósitos com matriz de poliéster reforçados com diferentes frações de volume de tecido de rami, que é uma das mais lignocelulósicas mais resistentes. Os espécimes foram testados em uma máquina universal de ensaios Instron. Os resultados mostraram um aumento na resistência à tração com o aumento da fração de volume de tecido.

Aug 17, 2017

By Walisson Silva Gomes

A injeção de carvão pulverizado pelas ventaneiras dos altos-fornos é um dos meios de redução de custos de produção do ferro gusa. Esta injeção deve ser de forma efetiva para evitar possíveis desperdícios de combustível. Esse trabalho teve como objetivo desenvolver uma metodologia de quantificação do teor de carbono na lama e no pó de coletor, gerados na limpeza de gás do alto-forno para auxiliar a avaliação da eficiência de queima do carvão injetado pelas ventaneiras e sua correlação com as variáveis de processo. Nenhuma norma especifica a quantificação de carbono na lama e no pó de coletor. Foram utilizadas duas técnicas de quantificação de carbono em carvão e coque utilizados na Companhia Siderúrgica Nacional, a Análise Imediata, baseadas na norma ASTM D 5142-09, e a Análise Elementar. Um estudo mais detalhado para investigar as possíveis interferências nesses métodos de análise, devido a diferença de resultados entre eles, foi utilizado Difração de Raio-X, associado ao método de Rietveld, e Analise Termogravimétrica de Calorimetria Exploratória Diferencial (TG-DSC). A partir dessas análises foi possível definir o melhor método para quantificação de carbono no pó de coletor e lama de alto-forno.

Aug 17, 2017

By Rosiane Mary Rezende Faleiro

A Vallourec tem investido na tecnologia de carbonização contínua com objetivo de produzir carvão vegetal, CV, de boa qualidade siderúrgica e maior rendimento na conversão madeira / CV siderúrgico, tornando o processo viável em termos técnicos e econômicos para o cenário brasileiro. O objetivo desse trabalho foi comparar, por simulação termoquímica, o impacto relativo nos consumos de CV granulado enfornado pelo topo, utilizando CV produzido por fornos retangulares de alvenaria e CV obtido no reator de carbonização contínua da Vallourec, o Carboval. A qualidade siderúrgica superior do CV Carboval permitiu reduzir o consumo específico de CV granulado em 18,2kg/t que, somando ao melhor rendimento gravimétrico e menor geração de frações finas, torna atrativa e viável esta tecnologia. Estas vantagens impulsionam o setor a sair do artesanal para o industrial na produção de CV.

Aug 17, 2017

By Pedro Henrique Teshima Shioga

Quando processos de engenharia de superfícies multifuncionais que combinam fases de propósito orientadas são aplicados a substratos moles, uma combinação de alta resistência ao desgaste, suporte de alta carga e baixos coeficientes de atrito podem ser obtidos. Neste estudo, os efeitos de diferentes camadas nitretadas no comportamento tribológico de revestimento Diamond-Like-Carbon (DLC) depositado sobre aço SAE 1040 são investigados. A nitretação foi conduzida sob diferentes temperaturas e misturas de gases para criar três camadas de nitretos distintas: duas camadas de compostos com predominância de fases e e ?’ e uma camada de difusão. Todas as superfícies foram então revestidas com DLC, depositado via Plasma-Enhanced-Chemical-Vapour-Deposition (PACVD). As fases de nitreto foram analisadas utilizando difração de raios-X e a topografia da superfície foi analisada por interferometria de luz branca e microscopia eletrônica de varredura. O comportamento tribológico foi investigado utilizando esfera e plano com movimento alternado com carregamento incremental até a falha do filme DLC. Os testes tribológicos indicaram que o melhor desempenho foi alcançado por uma específica combinação de dureza, rugosidade superficial e tipo de nitreto. A melhor capacidade de mancalização entre o revestimento DLC e o substrato mole foi alcançada quando a camada de nitretos constitui-se apenas de uma camada de difusão.

Aug 16, 2017

By Antonio Lourenço Batista de Souza

Neste trabalho, foi desenvolvido um modelo de elementos finitos para simular o primeiro passe da laminação de tiras a quente de aços C-Mn, durante a etapa de acabamento, via DEFORMTM3D. As dimensões e condições de processo foram obtidas a partir de dados industriais descritos na literatura. Utilizando-se o modelo termomecânico, foram feitas análises de sensibilidade por meio de alterações no fator de atrito e coeficiente de transferência de calor por condução, uma vez que não há um conhecimento preciso dos valores destes parâmetros para o processo simulado. Com isto, foram analisadas as alterações que a mudança destes parâmetros podem causar na carga e temperatura de laminação, perfil de deformação, fração recristalizada e tamanho de grão. O aumento do atrito provoca um aumento na carga de laminação, na homogeneidade do perfil de deformação e menor tamanho de grão. O aumento no coeficiente de transferência de calor, diminui a temperatura superficial da tira, o tamanho de grão e gera um aumento na carga de laminação. Assim, neste estudo foi mostrado a eficácia do modelo em predizer o comportamento do aço no processo de laminação a quente.

Aug 16, 2017

By Jean Igor Margem

Nestes dias materiais ecológicos como compósitos com fibras naturais em matriz polimérica estão chamando a atenção de pesquisadores científicos, devido ao seu bom desempenho na substituição de materiais como madeira, polímeros à base de petróleo e outros. Neste trabalho foram avaliadas as propriedades de tração de compósitos de matriz poliéster reforçados com diferentes espécimes de fibras lignocelulósicas. Compósitos reforçados com até 30% em volume de fibras longas, contínuas e alinhadas de malva, sisal e bambu foram testados em uma máquina Instron a temperatura ambiente. A fratura foi analisada por SEM. Os resultados mostraram alterações significativas nas propriedades mecânicas com a quantidade dessas fibras. Estas propriedades mecânicas foram comparados com outros resultados em compósitos testados em ensaio de tração. Como esperado, a análise da fratura revelou uma fraca interação da interface fibra / matriz, o que corrobora o comportamento típico das fibras naturais quando incorporadas em matriz polimérica.

Oct 30, 2017

By Sandro Griza

Este estudo trata da simulação numérica por elementos finitos de um conjunto de trilhos, talas e parafusos de fixação, com o objetivo de verificar as tensões que ocorrem no conjunto, devido às cargas solicitadas e aplicadas nas condições de apoios estabelecidas pela norma NBR MB 3076/1989, além de duas condições de aperto dos parafusos: pré-carga de 50% da tensão de escoamento e 90% da tensão de escoamento do parafuso. Os resultados mostraram que o efeito de aperto do parafuso é mais significativo na distribuição de tensões do conjunto do que o efeito da carga externa. O aperto do parafuso a 50 e 90% do escoamento provocou maiores valores de tensões de Von Mises distribuídas tanto no parafuso quanto na tala, ultrapassando o escoamento dos materiais. É recomendável considerar que os menores valores de torque podem facilitar o desaperto da porca na prática, devido às passagens da roda sobre o conjunto.

Aug 16, 2017

By Flávio Beneduce

O conhecimento das características termodinâmicas do sistema NiO-CaO é de fundamental importância no modelamento do equilíbrio metal-escória-refratário para a elaboração de ligas à base de níquel em fornos elétricos a arco assim como para o desenvolvimento de base de dados consistente para a extração de níquel de minérios lateríticos. O modelamento existente para a escória líquida, baseado no modelo quase-químico modificado por Pelton e Blander, não pode ser utilizado diretamente na base de dados SLAG usada pelo programa Thermo-Calc pois utiliza um outro modelo termodinâmico para a fase escória. O presente trabalho apresenta o modelamento do sistema NiO-CaO usando o modelo quase-químico de células de Kapoor-Frohberg-Gaye para a fase escória líquida. Os dados utilizados neste modelamento foram atividades das espécies químicas nas fases sólidas, composições solvus em várias temperaturas e parâmetros magnéticos da fase NiO. A otimização foi feita com o módulo PARROT® do programa Thermo-Calc®. Os resultados obtidos da otimização ajustaram-se bem aos dados experimentais apresentados na literatura.

Aug 17, 2017

By Denilson de Camargo Mirim

Corte, furação e texturização são alguns dos processos que utilizam laser na produção industrial comercial. São processos bem estabelecidos, que contam com equipamentos dedicados e metodologias bem estabelecidas. Apesar de eficientes e de certa precisão, são processos térmicos com inconvenientes intrínsecos como rebarbas, material ressolidificado, zona afetada pelo calor e certa imprecisão dimensional. A utilização de pulsos laser ultracurtos, de largura temporal da ordem de algumas dezenas de femtossegundos torna possível a realização destes processos sem a produção de calor, como no caso de dielétricos, ou com geração desprezível de calor para o caso de metais. Neste trabalho, utilizou-se o aço AISI 1045 para o estudo da interação com pulsos laser de femtosegundos, com o intuito de obter as condições de processo em que a produção de calor seja minimizada ou até mesmo eliminada. Os parâmetros de processo variados foram a largura temporal dos pulsos laser, 25, 87 e 124 fs, a densidade de potência e o número de pulsos sobrepostos. A técnica D-Scan foi utilizada para a determinação dos limiares de ablação em função deste número de pulsos sobrepostos. Foram analisadas a microestrutura das regiões vizinhas à região ablacionada, com o intuito de identificar as possíveis transformações de fase que poderiam estar correlacionadas à produção de calor pelo processo. Condições de mínima produção de calor foram obtidas com minimização de produção de rebarbas e de material ressolidificado.

Aug 8, 2018

By Lucas Travi

Um dos tratamentos superficiais mais conhecidos é a nitretação a plasma, que consiste basicamente na introdução de nitrogênio na superfície da ferramenta, na forma de nitretos de elementos de liga, em solução sólida, a fim de criar uma camada protetora que aumenta a vida útil do material. A nitretação a plasma permite o controle da camada formada através do ajuste de parâmetros como temperatura, mistura gasosa e tempo de tratamento. Porém para ferramentas mais complexas é comumente utilizado um novo processo de nitretação, a nitretação a plasma com gaiola catódica que tem como principal diferencial o aquecimento homogêneo das peças, evitando assim a heterogeneidade da camada nitretada. Outra vantagem é que neste processo não é comum ocorrer o acumulo de plasma o que evita o efeito de borda. Neste trabalho, será analisada a importância da menor rugosidade superficial aliada a dureza superficial no comportamento tribológico do material no processo de nitretação a plasma com e sem gaiola catódica. O resultado dos ensaios tribológicos demonstraram que o incremento de dureza associado a uma menor rugosidade superficial obtido para a amostra nitretada com gaiola catódica promoveu uma redução no coeficiente de atrito ao longo do tempo. A rugosidade superficial média para as amostras nitretadas com gaiola catódica foi menor que as nitretadas via processo convencional, aproximando-se do valor obtido para às amostras que foram polidas.

Aug 17, 2017

By João Paulo Sousa Coelho

A sedimentação consiste em uma operação unitária de separação entre sólidos e líquido, realizada em tanques denominados sedimentadores, que se baseia na ação do campo gravitacional sobre as partículas para decantá-las e removê-las da água. Sua eficácia é extremamente dependente do tamanho das partículas, tendo em vista que a velocidade de sedimentação é diretamente proporcional ao tamanho delas. Dessa forma, no espessamento das lamas, é imprescindível a utilização de reagentes químicos (coagulante e floculante) que possibilitem a formação de agregados de maior tamanho. Neste contexto, realizou-se esse trabalho para investigar o efeito da dosagem desses reagentes sobre a sedimentação de lamas de minério de ferro. Para isso, empregou-se o Planejamento Fatorial, por meio do qual se planejou uma série de ensaios de sedimentação, variando-se as dosagens desses reagentes. As variáveis resposta monitoradas foram: a área unitária de sedimentação, o índice de turbidez do líquido sobrenadante e o percentual de sólido do material sedimentado. Baseado nos resultados experimentais, concluiu-se que os menores valores de área unitária de espessamento foram obtidos em dosagens maiores de coagulante e floculante, ao passo que dosagens excessivas desses reagentes, especialmente de floculante, provocaram um aumento do índice de turbidez do líquido sobrenadante e uma redução do grau de adensamento da polpa espessada.

Oct 30, 2017