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By Cameron Soltys, Hamid Ghorbani, Maher Al-Dojayli

Cooling staves in blast furnaces are used to minimize the process heat loads on steel shell and refractory system. Copper staves are exposed to significant fluctuating thermal loads which may lead to premature stave failures due to cracks, water leakage, bending, abrasion and resultant wear. In this paper, an assessment methodology is presented to evaluate the effect of thermal cycling on copper staves including bending, fatigue and thermal ratcheting. This approach incorporates temperature-dependent copper properties including creep and plasticity to more accurately capture inelastic deformations, damage and fatigue in staves under transient and cyclic thermal loading conditions. Root cause failure assessment and improvements to copper stave design can be assessed using the presented methodology.

Oct 1, 2019

By Ângelo Siqueira da Silva

Este trabalho teve por objetivo avaliar o potencial gratifizante de adições de alumínio, em conjunto com inoculante a base de silício, diretamente no fundo do basquete antes do basculamento da panela de metal líquido no basquete da máquina centrífuga, a fim de produzir tubos centrifugados de ferro fundido nodular de matriz majoritariamente ferrítica. Amostras extraídas da ponta e cabeça dos tubos, sem e com distintas adições de alumínio, foram submetidas a tratamentos de recozimento (1050, 1000 e 900ºC), a fim de serem analisadas por meio de análise microestrutural e dureza Brinell. De acordo com os resultados obtidos a incorporação de alumínio ao ferro fundido foi mais efetiva para a incorporação de 1,7% de Al no ferro fundido, permitindo obter um ferro fundido nodular de composição ligeiramente hipereutética, com adequada grafitização e matriz 100% ferrítica, mesmo nas condições testadas com menor temperatura de encharque (900ºC) no recozimento, e com dureza dentro das especificações para a aplicação.

Aug 16, 2017

By Jader Pitangueira Badaró

Mordentes são componentes que operam em severas condições de contato sob carga. Muitas vezes os mordentes são cementados a fim de melhorar o desempenho ao desgaste. Contudo, a cementação pode provocar a retenção de austenita, o que, dependendo da sua concentração, pode ser prejudicial nas condições de desgaste. Nesse estudo foram analisados mordentes usados na área de mineração, os quais sofreram severo desgaste em uso, diminuindo drasticamente a sua vida útil. O objetivo desse estudo é identificar o material e processos de fabricação do mordente além de propor alternativas para aumentar a vida útil. Foi feita a caracterização do material através de análise química, metalografias e ensaio de microdureza. Os resultados indicaram alta concentração de austenita retida, a qual foi a principal causa da perda de resistência ao desgaste do material. Com os resultados foi possível refazer o mordente com a aplicação do tratamento térmico sub zero, que garantiu aumento da vida útil em mais de dez vezes.

Aug 16, 2017

By Juan Garcia de Blas, Allan Ribeiro de Souza

uso do método dos elementos finitos (MEF) para uma determinação mais realística da resistência estrutural de aços estruturais sob a ação do incêndio vem crescendo à medida que um número maior de países vem adotando os códigos baseados em desempenho no lugar dos tradicionais códigos prescritivos. O algoritmo MEF interpreta o comportamento termomecânico do aço através do emprego de modelos constitutivos. Os modelos constitutivos convencionais usados na engenharia de incêndio são de natureza empírica e abordam de forma dissociada os fenômenos do encruamento plástico e da fluência. Este trabalho apresenta em linhas gerais um modelo constitutivo unificado baseado fisicamente na cinética de deformação plástica resultante do deslizamento de discordâncias, encruamento e recuperação dinâmica inspirado nas contribuições de Kocks, Mecking e Estrin. O modelo proposto tem a sua estrutura matemática modificada para condições de temperatura variável, isto é, para cenários de incêndios.

Oct 1, 2019

By Verônica Scarpini Candido

Este estudo tem por objetivo caracterizar a escória de alto forno proveniente de uma siderúrgica do estado do Pará visando a sua incorporação em argilas para produção de telhas. O resíduo passou pela etapa de beneficiamento e, depois, foi realizada a difração de raios-X (DRX) e fluorescência de raios-X (FRX). Além disso, realizou-se também a análise morfológica por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados mostraram que hematita, magnetita, goethite e wustita são as fases predominantes a associadas aos óxidos de ferro. A análise química por FRX mostrou que o resíduo apresenta elevados teores de sílica (SiO2) e óxidos de ferro associados a baixos teores de alumina (Al2O3). Dessa forma, a caracterização da escória de alto forno mostrou que esse resíduo apresenta-se como um potencial constituinte mássico cerâmico podendo contribuir par ao aumento da refratariedade das peças queimadas.

Oct 30, 2017

By Bráulio Salumão de Oliveira

Este estudo avaliou oportunidades de integração entre requisitos ambientais e econômicos durante etapas iniciais do desenvolvimento de produtos. Como principal ferramenta foi utilizado o Mapeamento de Fluxo de Valor, associando conceitos de manufatura enxuta, Design for Manufacturing and Assembly (DFMA) e Ecodesign, aplicado a um item de mobiliário aeronáutico em material compósito. Os resultados apontam que o tempo total de fabricação poderia ser reduzido em até 43%, além da otimização logística. A forma de construção influencia diretamente os impactos ambientais e oportunidades de utilização de matérias-primas menos agressivas foram apontadas como sugestões. O aspecto visual dos Mapas de Fluxo de Valor facilita a análise das informações e a tomada de decisão na seleção de materiais e processos que minimizem desperdícios e impactos ambientas na manufatura.

Oct 30, 2017

By Alexandre Aparecida Morais

No processo de lingotamento contínuo de placas, o controle de fluxo de aço líquido entre o distribuidor e os moldes pode ser realizado através de tampão refratário ou válvula gaveta. Quando se usa o controle via tampão refratário, aproveita-se o mesmo para reter um volume mínimo de aço no distribuidor, visando efetuar a partida do veio. Este volume de aço é importante para evitar o congelamento da primeira porção de aço e prevenir o arraste de impurezas existentes no fundo do distribuidor para o molde. Já quando se usa o controle via válvula gaveta, para acumular o volume de aço necessário, utiliza-se de outros “artifícios”, como o uso de anteparos metálicos em forma de bujões, cuja eficiência é limitada. Visando melhorar o desempenho de partida das máquinas com controle de fluxo de aço distribuidor-molde, via válvula gaveta, desenvolveu-se o chamado tampão flutuante de fibra cerâmica, cujas funções principais são: equalizar o nível de aço para proporcionar uma partida normal e impedir que impurezas arrastadas pela primeira porção de aço, se dirijam para os veios. Este trabalho mostra o desenvolvimento pioneiro desta técnica para distribuidores de aços planos na ArcelorMittal Tubarão.

Jul 30, 2018

By Victor Freire de Oliveira

Em 24 de julho de 2014 entrou em operação o alto-forno 2 da VSB, projeto de fornecimento Paul Wurth cuja conclusão de montagem foi em 2011. O alto-forno, primeiro montado de um total de dois fornecidos, foi desenvolvido para conferir à VSB a maior flexibilidade operacional possível sendo capaz, inclusive, de operar com coque ou carvão vegetal, alternadamente. A instrumentação e automação são modernas e avançadas, oferecendo à VSB amplo controle sobre o processo. A presente contribuição técnica visa apresentar as características que tornam o altoforno 2 da VSB um reator especial e o mais moderno em sua categoria.

Aug 16, 2017

By Antonio Esposito

Saving energy and reducing resource’s consumption by minimizing emissions are today great challenges in the coking industry worldwide. In order to achieve satisfying results, equipment as well as technology should be continuously improved and designed to minimize the energy requirements and to maximize the recovery of materials and energy. The sensible heat in coke pushed out of oven chamber takes up 35 ÷ 40 % of energy consumption of coke oven. Usually the coke thermal energy is lost during traditional coke wet quenching, necessary to reduce the coke temperature for the storage and the following use in steelmaking processes. BPSL CDQ project is a sample how Paul Wurth’s technology allows to reach the energy saving goal and offers an alternative to traditional quenching. With the adoption of Coke Dry Quenching process, a considerable amount of this sensible heat in the coke can be recovered by producing steam; its production depends on various parameters, some of them battery related (Volatile Matters in red hot coke) and others CDQ system related (coke burning losses, superheated steam characteristics (i.e. P,T)), greatly depending also on boiler efficiency (heat exchange efficiency, insulation of the boiler itself, air leakage, etc.). The adoption of CDQ process reduces also the water consumptions in comparison with traditional quenching.

Aug 16, 2017

By Felipe Poffo, Flávio Messas

Due to the high level of competition in tooling sector, a necessity to increase the level of processes and assets management has initiated. Based on the World Class Manufacturing methodology, applied mainly in serial production industries, we have challenged ourselves to adapt the main concepts and implement them in a tooling company. After one work year, we could notice 29% productivity improvement in the bottleneck process, 25% cost reduction in outsourcing, standardization of the processes, 8% reduction in direct labor. Consequently, it was possible to implement a financial reserve and a long term planning cash flow.

Nov 22, 2018

By Marcos Felipe Macêdo Cardoso

Com o aumento dos investimentos energéticos na região amazônica, surge a necessidade de recapacitação das linhas de transmissão existentes, a fim de mitigar as interrupções de fornecimento de energia para os grandes centros urbanos. Dentro deste contexto, as ligas termorresistentes possuem alta capacidade de transmissão de eletricidade, propondo-se avaliar a influência do tratamento térmico sobre as propriedades da liga Al-0,05%Cu-[0,35-0,45]%Fe modificada pelo teor de 0,15%Zr. Os lingotes foram obtidos por fundição direta em coquilha metálica, usinados e envelhecidos artificialmente por 04 (quatro) horas a 150ºC e comparado seus resultados para a mesma liga sem tratamento. A influência do tratamento térmico foi avaliada através da caracterização macroestrutural, elétrica (ensaio de resistividade) e mecânica (ensaio de tração). Foi selecionado o diâmetro que apresentou os melhores resultados nos ensaios, para realização dos testes de termorresistividade, segundo o Protocolo COPEL e a Norma ASTM B941-10. O tratamento térmico provocou ligeiro aumento nos valores de condutividade elétrica e limite de resistência à tração (LRT), sem alteração da macroestrutura. Como destaque, o diâmetro 3,0 mm apresentou os melhores resultados de LRT e condutividade, cujos fios foram caracterizados como termorresistentes com e sem tratamento térmico segundo o Protocolo Copel, e somente os fios com tratamento térmico segundo a norma ASTM B941-10.

Oct 30, 2017

By Wemerson Junio Gandra

Para a redução do minério de ferro no alto-forno é necessária a utilização de uma fonte de carbono, que pode ser encontrada no carvão mineral e/ou carvão vegetal. Diante do cenário atual, a busca constante por maior competitividade, associada ao atendimento da qualidade e aos requisitos ambientais, exige a implementação de várias ações alternativas no processo de fabricação de gusa. Dentre elas, destaca-se a utilização de combustíveis alternativos no sistema de injeção dos altos-fornos, como por exemplo, a substituição parcial do carvão mineral pelo carvão vegetal. Do ponto de vista ambiental, é altamente favorável a utilização de uma fonte renovável de carbono. O objetivo desse trabalho é apresentar a adequação do processo, desde o recebimento do material até sua injeção nos altos-fornos, bem como os resultados já alcançados e os desafios futuros. A utilização do carvão vegetal na mistura de carvão pulverizado resulta em flexibilidade na utilização de matérias primas e contribui para preservação do meio ambiente.

Oct 30, 2017

By Wanderson Endlich, Tarley Rezende Secchin, Ana Clara Bernabe, Jennifer Oliva Coronel, Danielle Duarte Bernardi

A ArcelorMittal Tubarão (AMT) possui desde o início de operação os recursos hídricos como uma das questões centrais na estratégia de sustentabilidade e estabilidade operacional para sua produção. A gestão hídrica na AMT, dentre outras ações, garante que 96,5% de toda a água captada na usina venha do mar. Além disso, possui investimento contínuo em reusos internos, busca de fontes alternativas de água e combate ao desperdício e vazamentos. A condução dessa gestão hídrica, contribuiu de forma significativa para atravessarmos em 2015, a pior seca que o estado do Estado do Espírito Santo atravessou nos últimos 40 anos. Todos esses esforços resultaram na redução expressiva do volume de água doce utilizado na AMT, reduzindo o consumo específico de 4,2 m³/t em 2014, para 2,5 m³/t em 2018. Como resultado de um plano robusto de gestão hídrica, um projeto arrojado e inovador, pioneiro no Brasil e primeiro do grupo no mundo será realizado na empresa, a planta de dessalinização de água do mar. Com investimentos da ordem de R$ 50 milhões, a unidade começará a ser construída em 2019, com prazo de conclusão em dois anos. Produzirá até 500 m³/h de água industrial para o sistema de água da usina, proporcionando uma importante fonte alternativa ao consumo de água doce.

Aug 1, 2019

By Luciana Vilarinho Ramos de Carvalho

Este trabalho tem como objetivo avaliar o efeito do nióbio e do vanádio no aço estrutural, conforme norma brasileira NBR 7007 AR 415, quando laminado a quente a diferentes temperaturas de reaquecimento, nos resultados de limite de escoamento, limite de resistência e alongamento. Os demais parâmetros de processo que influenciam as propriedades mecânicas dos aços como temperatura e taxa de deformação de cada passe, temperatura de acabamento e taxa de resfriamento foram controlados e considerados constantes. Os resultados do ensaio de tração mostraram que os limites de escoamento e resistência da corrida com vanádio foram bem superiores aos obtidos da corrida com nióbio. O alongamento, em contrapartida, foi reduzido na corrida com vanádio, mas acima do valor mínimo especificado pela norma. Além disso, na corrida com nióbio, foi observado aumento das tensões de escoamento e resistência com o aumento da temperatura de reaquecimento de tarugos. Esses resultados propiciam uma maior flexibilidade da usina em trabalhar com os dois tipos de liga dependendo das condições de mercado e operacionais.

Jul 30, 2018

By Luiz Filipe Cardoso de Oliveira, Alex Milton Albergaria Campos, Paulo Santos Assis

Em usinas siderúrgicas integradas a coque, o carvão mineral tem papel fundamental principalmente na produção de coque metalúrgico, que será utilizado nos altos-fornos para produção do ferro-gusa. O coque é produzido a partir de misturas, de carvões minerais com diferentes propriedades, formuladas para atender os requisitos operacionais do processo de coqueificação e a garantir a qualidade do ferro-gusa que será produzido nos altos-fornos. Além disso, está mistura deve ter o menor custo possível uma vez que a maior parte do carvão metalúrgico utilizado no Brasil é importado, representando assim uma grande parcela do custo do aço. O grande desafio do setor é obter misturas de carvões que atendam a coqueria e produzam coque com alta qualidade e baixo custo. Para tanto, é necessário uma otimização de vários processos, desde a compra e transporte do carvão até sua estocagem, formação das misturas e abastecimento da coqueria. Com isto, este trabalho vem com o objetivo de sugerir uma otimização e planejamento da mistura de carvão para a coqueria com a utilização de rejeitos plásticos de menor valor agregado na mistura que possibilitem a produção de coque com menor custo e com a qualidade exigida no processo de fabricação de aço.

Oct 1, 2019

By Elias Macedo de Oliveira

Este trabalho tem por objetivo realizar a avaliação das propriedades mecânicas da zona termicamente afetada (ZTA) de junta soldada de aço fundido de alta resistência, obtida pelo processo eletrodo revestido, analisando o efeito da variação do tempo de tratamento térmico pós-soldagem. Foram soldadas juntas multipasses para avaliação de propriedades mecânicas de um aço fundido de alta resistência mecânica, com preaquecimento de 200°C, corrente contínua, posição plana e aporte térmico médio de 1,5 kJ/mm. Após a soldagem, realizaram-se ensaios mecânicos e metalográficos em corpos-de-prova retirados da ZTA e metal base, tanto na condição de como soldado quanto após tratamentos térmicos pós-soldagem. Os tratamentos térmicos pós-soldagem foram realizados à 600°C, por 1, 2 e 3 horas, visando avaliar o efeito destes tratamentos nas propriedades da ZTA. Os resultados mostraram que as propriedades mecânicas não apresentaram diferenças significativas em relação ao metal base com os tratamentos térmicos realizados, propiciando resultados satisfatórios em relação aos requisitos da norma IACS W22 Grau R4.

Aug 7, 2018

By Alexandre Silva Guimarães

Este trabalho avaliou a purificação de níquel em relação aos contaminantes cálcio e magnésio a partir de soluções sintéticas sulfúricas simulando os licores industriais obtidos pelo processo de lixiviação sob pressão de minérios lateríticos de níquel. O uso de Cyanex 272 (20% v/v) se mostrou ineficiente na purificação do licor em decorrência das extrações simultâneas de magnésio e níquel e pela baixa seletividade do Cyanex 272 em relação ao cálcio (extrações inferiores a 10%). A adição de 5% v/v de ácido naftênico ao Cyanex 272 (20% v/v) provocou a extração conjunta de magnésio e níquel e extrações insignificantes de cálcio (inferiores a 0,5%). A mistura de 20% v/v de Cyanex 272 com 20% v/v de D2EHPA, em pH = 4,5, é passível de promover a purificação do licor frente ao níquel, pelo fato desta combinação de reagentes extrair cerca de 50% de cálcio, 48% de magnésio com baixos teores de níquel (em torno de 10%), podendo-se utilizar dois estágios de contactação para se obter no mínimo 80% de níquel purificado em fase aquosa.

Aug 7, 2018

By Miguel Lahr da Silva

Este estudo foca na análise do comportamento do módulo para cálculo da viscosidade de escórias fundidas do software FactSage 6.4. Foram utilizados dados da literatura e calculada a viscosidade de 972 escórias, no sistema CaO-SiO2-Al2O3-MgO, variando composição dentro da faixa de 2-58% de CaO, 7,4-70% de SiO2, 0-40% de Al2O3 e 0-38% de MgO, e temperatura na faixa de 1050-1750ºC. Foi encontrada uma tendência do software de produzir resultados com valores de viscosidades menores que os encontrados na literatura. O desvio médio entre os valores da literatura e calculados foi de 32,06%, segundo estudos da literatura é considerado adequado para viscosidades de escórias siderúrgicas fundidas.

Aug 16, 2017

By ArcelorMittal Tubarão - Aços Planos

Fatos Relevantes - Produção anual de 4.491.854 t de aço bruto - produção estável em relação à 2012. - Produção anual de Bobinas Laminadas a Quente de 3.726.871 t - 7,8% de elevação em relação a 2012. - Unidades Geradoras da Central Termelétrica em manutenção aproveitando período de menor produção relacionado à parada do Alto Forno 3. - Redução relevante na geração de energia elétrica interna devido menor disponibilidade de combustíveis (off-gas) e redução de produção na Sol Coqueria adequando à demanda de coque do grupo ArcelorMittal Brasil.

Jul 31, 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