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By Mateus Alves Segundo Paulino

A espumação de escória pode ser definida como sendo o aumento na espessura da camada de escória que ocorre devido à evolução de bolhas de CO(g) durante a operação do forno elétrico a arco. Um dos maiores benefícios obtidos com a espumação da escória no forno elétrico a arco é a diminuição dos custos com eletricidade. O presente trabalho tem por objetivos estudar por meio da termodinâmica computacional alguns tópicos do sistema quaternário CaO-SiO2-FeO-MgO (CSFM) importante na siderurgia pela conexão com o tema espumação de escória, que são: (i) composições de saturação das fases sólidas ‘MgO’ e ‘CaO’ e (ii) a viscosidade efetiva de um ponto particular deste sistema.

Aug 7, 2018

By André Luiz Vasconcellos da Costa e Silva

O sistema ferro-oxigênio alumino tem sido investigado há muitos anos em função de sua importância para a indústria do aço. Uma grande fração de todo o aço plano produzido é de aço de baixo carbono acalmado ao alumínio, não apenas pelo baixo conteúdo de oxigênio residual em solução que pode ser obtido mas, também, pela importância do alumínio residual na formação de AlN, ferramenta importante no controle de estrutura e textura obtidas. O sistema Fe-O é relativamente bem compreendido e quantificado, da mesma forma que o sistema Fe-Al. Entretanto, há discrepâncias significativas na quantificação do comportamento do sistema Fe-Al-O havendo, ainda, bastante controvérsia com respeito a equilíbrios importantes. Assim, o objetivo deste trabalho é (a) realizar uma revisão crítica dos experimentos e avaliações termodinâmicas principalmente do equilíbrio Al-Fe-O–Al2O3 (b) avaliar os métodos atualmente usados para descrever este equilíbrio e (c) apresentar recomendações sobre os dados, com base em sua confiabilidade e consistência.

Aug 16, 2017

By Carlos Gonzalez-Rivera

An alternative cooling curve analysis method focused on the experimental determination of the latent heat of phase changes and phase transformation kinetics is proposed in this work. The method analyses the cooling process of a metallic sample, initially liquid that is contained into a cylindrical metallic mold, both of known weight, thermally isolated at its top and bottom. The method is based on an energy balance associated with the experimental measurement of the temperature change of the sample and the mold during their cooling process. From the numerical processing of the cooling curves, are obtained approximate values of the acting global heat transfer coefficient as a function of temperature in order to describe quantitatively the energy exchange of the metal/mold system with its surroundings. These relationships and other experimental data are used to process the cooling curve of the sample and the mold during solidification, in order to obtain the latent heat of solidification.The method was applied experimentally to zinc and tin of commercial purity, initially liquids and contained into stainless steel molds in order to determine its ability to measure the latent heat of solidification. The obtained results suggests that this method shows a good potential to characterize the solidification of metals.

Oct 30, 2017

By Afshin Sadri

One of the main reasons for blast furnace reline is the loss of refractory lining, particularly in the hearth and taphole regions. Intense operation of the blast furnace can result in extensive refractory wear and deterioration. This can then affect the continuity of the operation and the furnace campaign life. Novo-Lipetsk (NLMK) and Hatch developed a systematic approach to monitor the condition of blast furnace hearth linings using Acousto Ultrasonic-Echo (AU-E), a non-destructive testing system developed by Hatch. Continuous and periodic inspections of blast furnaces revealed areas with accelerated refractory deterioration, formation of elephant foot, extent and speed of refractory wear, as well as cracks and other anomalies. Improvement in coke quality, stave washing, the addition of titania, and other changes were recommended and implemented to prolong furnace life while maintaining the intensity of furnace operation. This paper demonstrates how the coordinated efforts between NLMK and Hatch resulted in prolonging the blast furnace campaign life.

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 Pedro Cunha Alves, Wagner Viana Bielefeldt, Vinicius Cardoso da Rocha, Augusto Lachini Pereira, Julio Aníbal Morales Pereira

The capacity of steelmaking slags (CaO-SiO2-Al2O3-MgO) on inclusion removal from liquid steel was investigated through experimental conditions. Laboratory experiments with slag and steel samples (with inclusion population known) were performed using a vertical electric resistance furnace at 1600 ºC. After the melting experiments, slag and steel samples were separated and analyzed regarding their chemical composition and inclusion population evolution. The capacity of slags on inclusion removal was evaluated based on the thermodynamics (solid and liquid phases proportion, phase composition and effective viscosity of slags) calculated using the FactSageTM 7.2. Results indicated that changes in the composition of slags (regarding CaO/SiO2 e Al2O3) presented effects on the steel cleanliness. The total inclusion density decreased in all steel samples and the removal of inclusions by slags shows a tendency to improve as their viscosity decreases (< 0.23 Pa.s).

Oct 1, 2019

By Breno Totti Maia

In the present paper, a new energy balance equation was developed, considering the slag phase, in order to define the effects of jet penetration and determine a new value for the factor K. The factor K measure the resistance to momentum transference between exit nozzle and metallic bath. The experiments were performed based on the same conditions of the article used as a comparison. The results showed the same behavior between the experiments and it was possible to determine a new value for the factor K, which changed from the unit order for the metal phase system to hundredths order for the metal and slag phase systems. These results are considered unprecedented.

Aug 17, 2017

By William Naville

Produtos de consumo em massa causam um grande impacto ambiental, destaca-se que as empresas podem se beneficiar com ações, como a inclusão de objetivos de redução de impacto ambiental e sustentabilidade, nas etapas de desenvolvimento, projeto e seleção de materiais sem aumento nos aspectos econômicos. Três produtos de consumo em massa foram estudados: escova de dentes, embalagem de marmita e blister de medicamentos. Por meio de estimativas e simulações, utilizando-se a ferramenta de energia incorporada do software Eco Audit ®, determinou-se o consumo de energia incorporada e as emissões de CO2 para o uso de alguns materiais em potencial. Simultaneamente, considerou-se nos requisitos funcionais e geométricos a preocupação com o meio ambiente na etapa de projeto. O resultado foi que estes produtos de consumo em massa geram um grande impacto ambiental e a seleção de materiais em conjunto com os requisitos funcionais e geométricos, tendo como objetivo adicional uma redução do impacto ambiental, gera redução do gasto de energia incorporada e consequentemente a redução nas emissões de CO2.

Oct 30, 2017

By Jim Belous

Fluid Dynamic Modeling (FDM) was used to develop solutions how to eliminate the fugitive emissions from the meltshop building and to comply with the EPA “6% opacity from the furnace operations” rule. Secondary Emission Control (SEC) system performance was simulated by an inverted 1:96 scale Plexiglas model of the entire meltshop, utilizing the negative buoyancy effects of saline solution in water. Test results show that with the installation of the internal partition wall which separates furnace aisle from the caster aisle, significant improvement of the SEC system is achievable, thereby avoiding large expenditure for the expanding a fume collection system capacity.

Aug 17, 2017

By Ana Maria Gontijo Figueiredo

Muitos dispositivos biomecânicos têm sido produzidos com ligas superelásticas (SE) de NiTi. Na maioria das aplicações, o material é submetido a solicitações mecânicas cíclicas, tornando seu comportamento sob fadiga um parâmetro importante. Neste trabalho são apresentados resultados de ensaios de fadiga por flexão rotativa de um fio SE, ensaiado a seis temperaturas diferentes, sob amplitudes de deformação (?a) variando de 1% a 12%. As curvas mostram que a vida em fadiga do material na fase martensítica estável (ME) é cerca de 100x maior do que na fase austenítica estável (AE). A curva do fio SE se aproxima da curva do fio AE para pequenas ?a e, com o seu aumento, se aproxima da curva do fio ME quando ?a aumenta. As superfícies de fratura obtidas foram observadas ao microscópio eletrônico de varredura e foram calculadas as áreas correspondentes à fratura por fadiga (af). Os resultados mostram que, para o fio nas fases AE e ME, af decresce continuamente com o aumento da ?a. Para o caso do fio SE, af permanece relativamente constante para valores intermediários de amplitude de deformação (2% a 8%). Para uma mesma deformação, af cresce com a redução da temperatura, com o consequente aumento do número de ciclos para falha.

Aug 8, 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 Ygor Pereira de Lima, Iana Costa Carvalho, Marcelo Henrique Prado da Silva, Talita Gama de Sousa, Andrey Mariano dos Santos, Paulo Davi Borges Esteves, Rodolfo da Silva Teixeira, Andersan dos Santos Paula

Durante muitos anos, as ligas convencionais foram base para o desenvolvimento de novos materiais metálicos, com propriedades melhores que as até então conhecidas. No entanto, na última década, as Ligas de Alta Entropia (LAE) trazem uma nova abordagem para a produção de materiais avançados, com excelentes propriedades e potencial para diversas aplicações. Em particular, as ligas do sistema Al-Co-Cr-Fe-Ni também se destacam por promoverem uma classe de LAE de baixa densidade e têm sido foco de inúmeros estudos no meio acadêmico atual. O presente artigo traz um estudo de otimização da preparação metalográfica da liga AlCo2Cr2FeNi2, a partir de 3 rotas diferentes de polimento e suas análises via microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de Raios X (DRX). Além disso, foram avaliadas as modificações estruturais da liga em função de um tratamento térmico de solubilização (1050 ºC por 1 hora seguido de resfriamento em água). Os resultados das análises demonstraram a rota de polimento eletrolítico promissora para a caracterização da LAE em questão e a análise conjunta dos resultados de DRX e MEV, somado ao confronto com a literatura, permitiram identificar as fases presentes e suas modificações microestruturais em função do tratamento térmico.

Oct 24, 2019

By Mariana Peixoto

Muitos componentes de ferro fundido ficam expostos a altas temperaturas quando em serviço, podendo ocorrer a decomposição da perlita através da difusão do carbono da cementita para as lamelas de grafita, resultando em alteração microestrutural e degradação das propriedades mecânicas. A influência que a temperatura e o tempo de exposição têm sobre a microestrutura de um ferro fundido cinzento foi avaliado em amostras de quatro ferros fundidos de mesma base, com diferentes percentuais de cromo e molibdênio. Ensaios de banho de sal a uma temperatura de 500ºC foram realizados em corpos de prova com diâmetro de 10 mm. Os ensaios foram realizados com tempos de exposição a esta temperatura, após homogeneização térmica do material, de 0, 1, 2 e 4 horas. As análises metalográficas evidenciam a ocorrência da decomposição da perlita. Adicionalmente foram realizados ensaios de microdureza, a qual se mostrou sensível às alterações microestruturais geradas pela temperatura elevada. O ferro fundido com maior percentual de cromo e molibdênio apresentou melhor estabilidade da microestrutura para as condições ensaiadas.

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 Camila Barbosa Albani

Foram estudados os tipos de projeções, suas características e medidas de controle, a partir do acompanhamento de corridas na ArcelorMittal Tubarão, inclusive com amostragem e análises dos resíduos de projeção. Utilizando-se termodinâmica computacional estimou-se a viscosidade da projeção, que se mostrou muito heterogênea. Projeções ocorreram em uma faixa extensa de Si do gusa, inclusive em valores abaixo de 0,30%, com maior frequência entre 0,30% e 0,40%. As adições de minério de ferro tiveram forte influência na ocorrência de projeções possivelmente devido ao efeito conjugado de redução da permeabilidade e geração de gás. Um modelo conceitual das causas principais das projeções foi proposto e validado com observações de ocorrência de projeções tardias no sopro. Foi também proposto que as ações de controle de projeções deveriam ser ajustadas de forma a priorizar o controle da taxa de descarburação e o aumento da permeabilidade da emulsão.

Oct 30, 2017

By Angelo Ferreira Costa

O laminador a frio de inoxidáveis LB1 da Aperam South America é um laminador Sendzimir reversível que produz materiais alta exigência de qualidade superficial destinados a aplicações nobres como baixelas, mesas de fogão e portas de geladeira de alto luxo. O rendimento físico destes materiais passou a ser comprometido com a identificação de um defeito caracterizado por pequenas marcas, sem presença de óxidos ou inclusões que ocorrem ao longo da bobina, nas duas faces e na borda do lado de acionamento do laminador. Nos anos de 2009 a 2010 o defeito ocorria em 45% da produção de materiais finos de aços 430 processados no LB1. O defeito passou a ser codificado como S163 – Marca Mecânica Laminada. Para abordagem ao problema foi reunida equipe multifuncional com representantes das áreas de Operação, Manutenção, Metalurgia, Inspeção, dentre outras, utilizando a metodologia de Domínio Integrado do Processo (DIP). Após a análise das causas e a implantação dos planos de ação do projeto, houve o decréscimo acelerado da ocorrência do defeito. A causa fundamental do defeito foi caracterizada como o desalinhamento da desbobinadeira, provocando um efeito de empeno lateral no material durante a laminação do primeiro passe. Em Agosto de 2012 houve a primeira intervenção de correção na desbobinadeira do LB1, reduzindo os índices de ocorrência do defeito para 11% no mês de Setembro de 2012 e posteriormente reduzindo para percentuais inferiores a 1% a partir de Janeiro de 2013, superando as metas propostas para o projeto.

Jul 30, 2018

By Fabricio Sartori Trani

Os rolamentos da máquina de lingotamento contínuo de placas foram inspecionados após campanha do segmento. O tempo de operação foi de uma campanha (1,5 ano ou 1,5 milhão de toneladas produzidas). Nos mancais centrais dos rolos longos, foram inspecionados 14 rolamentos, sendo 2 deles SKF com microestrutura bainítica e os demais 12 de outro fabricante, com microestrutura martensítica. Os rolamentos SKF eram de classe de desempenho Explorer e aprimorados, ficando evidenciado modo de falha seguro, diferentemente dos demais rolamentos, que apresentaram fadiga subsuperficial acentuada (descascamento), fraturas por fadiga e superaquecimento. A aplicação de lingotamento contínuo é bastante crítica para rolamentos, pois contempla sobrecarga, cargas de choque, contaminação por água e particulado sólido e altas temperaturas de operação. Ainda assim, a vida em serviço dos rolamentos com microestrutura bainítica foi estendida.

Aug 17, 2017

By Márcio Nascimento Cunha

O aço inoxidável ferrítico 409 é um aço suscetível a grande quantidade de inclusões. Determinar a origem das inclusões não é uma tarefa fácil e o conhecimento dos processos que fazem parte das etapas de produção do aço aliados a um bom método de caracterização são pontos importantes na identificação da origem das inclusões e solução de problemas de qualidade. A proposta deste é trabalho caracterizar inclusões no aço AISI 409 em todas as etapas de produção na Aciaria utilizando técnicas de microscopia e análise química. Amostras do aço líquido e escória foram retiradas em cada etapa de produção. Análises de composição química do aço e escória foram realizadas através de espectrometria de energia dispersiva de raios X (EDS). As inclusões no aço foram examinadas através de um microscópio óptico com analisador de imagem, quantificadas e caracterizadas em termos de composição química no MEV-EDS. Os resultados mostraram que a composição química das inclusões modifica de acordo com o tratamento em cada etapa de processo e a condição de limpidez da corrida é afetada após adições de Ti no Forno Panela e no distribuidor do lingotamento contínuo.

Aug 16, 2017

By Afonso Rangel Garcez de Azevedo

A produção de papel gera grande quantidade de resíduo em diferentes etapas da produção, constituído basicamente de celulose e caulim, que atualmente não tem um destino adequado e acaba gerando custos para indústria. O objetivo deste trabalho é avaliar o efeito de ciclos de molhagem e secagem na substituição deste resíduo em massa de cal (5, 10 e 15%) em argamassas a base de cimento e cal, traço 1:1:6 (cimento: cal: areia), para assentamento de blocos e revestimento de paredes e tetos onde serão analisadas propriedades como a perda de massa e resistência mecânica após a ocorrência de ciclos de imersão em água a temperatura ambiente e secagem em estufa em períodos de 15, 30 e 45 dias após o tempo de cura (28 dias). Os resultados encontrados mostraram que a perda de massa apresentada não é significativa, sendo maior em 15%, provavelmente devido à tendência de preenchimento dos poros na matriz cimentícia, quando correlacionados com resultados da argamassa no estado fresco. Quanto à resistência mecânica a compressão, as argamassas não apresentaram perdas significativas que impedisse seu uso em todos os ciclos analisados. Pode-se concluir que os traços estudados apresentam desempenho satisfatório em ensaios de ciclagem podendo com uso recomendado.

Oct 30, 2017

By Claudio Cesar da Costar

O Alto Forno 1 da ArcelorMittal Tubarão, operou entre 30 de novembro de 1983 e 18 de abril de 2012, produzindo 93.915 Mt. Durante esta campanha, inúmeras melhorias foram implementadas para aumentar sua longevidade mantendo o volume e custo de produção. O Alto Forno 1 da AMT é reconhecido como recordista tanto em volume de produção quanto em tempo de operação para uma única campanha. Durante sua reforma, foram empregadas as técnicas de reforma em grandes blocos, as quais foram trocados todo o cadinho, corpo e topo do Alto Forno, trazendo recursos tecnológicos possibilitando obter melhores resultados durante a segunda campanha. Após a reforma, o Alto Forno 1 continua apresentando bons resultados em termos de produtividade, consumo de combustíveis e índices de trabalho, colocando-o entre um dos Altos Fornos com melhores resultados do grupo ArcelorMittal.

Aug 16, 2017