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By Martim Hideki Nakayama Kurauchi

One of the main issues regarding the use of charcoal in metallurgical processes is its mechanical strength, which is much lower than coke. There is no defined standard to determine charcoal compression strength, and the methods described in the literature consist in using a prepared specimen and applying compressing load in the same direction of the charcoal fibres. As charcoal is highly anisotropic, it is proposed a procedure that does not use a specimen and with load applied on a specific direction. Instead, it intends to simulate industrial conditions by randomly dumping charcoal inside a tube, without preferential directional arrangement. This is an attempt to determine charcoal mechanical strength and predict the behaviour of bulk charcoal under a static load, as in a blast furnace. Experiments with controlled loads have been carried out on randomly distributed bulk charcoal with controlled initial size and their effect on the size distribution has been analysed. After compression, charcoal is screened and each size is weighed, determining the particle size distribution of the experiment. This method can therefore be used to evaluate charcoal mechanical strength.

Aug 1, 2018

By Jean Viana Bahia, Antônio Adel dos Santos, Vicente Tadeu Lopes Buono

During cold rolling of Cr-Mo alloyed DP steel, considerable oscillation of thickness may occur. The literature points out that such occurrence is due to non-uniform cooling of the coil after the hot rolling process. Since the austenite transformation in this steel continues after coiling, the microstructure and, consequently, mechanical properties are very susceptible to natural variations in cooling rates associated with distinct positions of the coil. The influence of coil cooling conditions on thickness oscillation during cold rolling was evaluated in this work by using both industrial experiments and dilatometer tests. It was verified that an industrial coil presented large variation of mechanical properties associated with its heterogeneous microstructure. Consequently, thickness oscillation occurred during cold rolling. Dilatometer tests simulating hot run-out table and coil cooling showed that the austenite transformation is very slow under small cooling rates that occur after coiling. Thus, the slow transformation rate makes the coil very susceptible to environmental conditions around it during its natural cooling and is responsible for variation in mechanical properties of the coil. To ensure the formation of a more homogeneous microstructure in the whole coil, it is necessary either to make use of technologies that improves the cooling uniformity or to adjust the steel alloy design. The latter alternative has been done with relative success by using conceptions with lower amounts of Cr and Mo.

Oct 1, 2019

By Haruki Inami, Takashi Ishida, Kazuhiro Ohara, Hiroyuki Imanari

The highly competitive business environment of the international metals industry is driving demand for more cost-effective operation of steel making facilities, rolling mills, and strip processing lines. Achieving stable operation is vital if the steel industry is to produce high-quality products constantly and productively. In recent years, advances in computer processing speeds, data acquisition rates, and data storage capacity have rapidly led to greater use of the new technologies of big data, analytics, the IoT, and AI by control system designers and process engineers, and the introduction of industrial applications. The “Smart Rolling Mill” solutions for hot strip mills have been developed by our group with the goal of achieving sophisticated, state of the art, and automated operation in steel rolling mills. The various solution engines improve process stability, increase the performance of mill equipment, and provide improved process control. These solution engines are based on extensive knowledge of the rolling process and the associated control systems. Two solution engines in particular are the diagnosis systems for rolling condition and for product quality that contribute to cost-effective operation and lower yield loss. This paper focuses on the diagnosis systems for rolling condition and for product quality in hot strip mills. Advanced information technologies using big data analytics and machine learning are applied to real-time data collected from the automation system that controls operation and the rolling process. We have developed diagnosis solutions for rolling condition and product quality utilizing predictive and clustering diagnosis. Predictive diagnosis prevents serious problems by detecting changes in the state of the plant or in the rolling condition. Clustering diagnosis classifies patterns of fluctuation in product quality trend charts, providing effective tuning guidance for improving product quality. This paper describes these applications with several examples.

Oct 1, 2019

By Alexandre Rodizio Bento

A utilização da tecnologia na gestão dos processos de produção em forjaria, torna-se cada vez mais imprescindível para se manter competitivo no setor automotivo. Com isso, a necessidade de ferramentas tecnológicas se faz presente para obter controles ágeis e recursos otimizados. A informatização é uma destas ferramentas que podem ser usadas na gestão da produção no setor automotivo. Esta permite que os gestores consigam monitorar em tempo real a produção e caso necessário intervir no processo de forma ágil para eliminar ou diminuir as não conformidades durante a produção. Este trabalho discute a informatização da gestão da produção em uma forjaria no setor automotivo e a importância das ferramentas tecnológicas aplicadas como suporte a gestão. Apresenta-se um caso real aplicado no setor, onde a informatização apresentou ganhos de acesso à informação e agilidade na tomada de decisão. Neste, realiza-se uma comparação do processo de gestão manual com a proposta de informatização. Como resultado, verificou que as ferramentas tecnológicas aplicadas possibilitaram melhorar fortemente a gestão durante o processo produtivo e mostrou-se superior nos quesitos de qualidade e tempo para difundir a informação, bem como reduzir custos operacionais.

Aug 8, 2018

By Lucas Andery Reis

No processo de beneficiamento mineral, a moagem é o último estágio da etapa de cominuição de minérios responsável pela redução das partículas à liberação do mineral a ser concentrado nos processos subsequentes. Um problema presente nesse processo é a moagem em excesso do material, que aumenta a potência consumida na moagem, dificulta a recuperação das partículas muito pequenas nas etapas de concentração e prejudica a operação de filtragem do processo de pelotização por entupimentos ocasionados pelo material mais fino do que o especificado. Para melhorar o desempenho da moagem e reduzir seu custo operacional, se faz necessário estudar estratégias de controle adequadas que controlem melhor as diversas variáveis existentes nesse processo. Nesse sentido, o objetivo desse trabalho foi utilizar um simulador de circuito de moagem com o intuito de comparar o desempenho da planta sendo controlada por controle clássico (PID), que é amplamente utilizado em circuitos de moagem, e por controle preditivo por modelo (MPC), que é aplicado em uma camada acima dos PIDs. Foi possível concluir que o circuito de moagem sendo controlado por MPC obtém melhor desempenho do que o PID, possibilitando trabalhar com as variáveis mais próximas de seus limites ótimos de operação.

Oct 30, 2017

By Rafael Duclou Rito

Com temperaturas altíssimas atingidas, os fornos são equipamentos responsáveis pelo aquecimento de materiais na produção de tubos sem costura. Assim, o investimento requerido de um forno em bom funcionamento é quase todo em combustível. Este trabalho foi desenvolvido objetivando a qualidade dos produtos e a otimização dos períodos em que o forno não produz. Durante os períodos citados, o forno é desligado ou mantido a uma temperatura menor que a de operação. Estudando a transferência de calor, principalmente no refratário, é possível analisar a melhor prática em situações improdutivas. Portanto, foi desenvolvido um simulador da temperatura dos refratários ao longo do tempo do forno em questão, sendo possível espelhar parâmetros reais para encontrar o controle de temperatura ótimo do forno, em que a temperatura da atmosfera interna é a principal entrada no programa. Termopares foram instalados ao longo das paredes refratárias para que o modelo fosse validado e aprimorado. Paralelamente, pontuou-se a relação dos materiais enfornados com as medições dos termopares, a fim de encontrar uma temperatura ideal de enfornamento. Os resultados foram positivos e permitem o uso de artifícios de refinamento dos resultados.

Oct 30, 2017

By Niédson José da Silva

Ligas com memória de forma (LMF) são materiais ativos que apresentam como característica a resposta a impulsos externos, recuperando deformações aparentemente plásticas. Esses materiais têm forte potencial aplicativo como atuadores termomecânicos em diversos setores industriais, sendo de interesse o aperfeiçoamento de suas propriedades termomecânicas. A conformação mecânica do ECAE (Equal Channel Angular Extrusion) resulta em melhorias quanto às propriedades mecânicas destas ligas. Esta melhoria está relacionada à redução de tamanho de grãos devido ao cisalhamento interno que estes sofrem ao passar pelos canais interceptantes, apesar de não ocorrer nenhuma alteração na área da seção transversal do corpo de prova. Neste trabalho, realizou-se a fabricação de ligas com memória de forma da família NiTi e da matriz para a extrusão em canal angular. A conformação mecânica foi realizada numa máquina de ensaios universal. O resultado desse estudo foi a observação da melhoria das propriedades mecânicas e alteração das temperaturas de transformação, as quais são essenciais para a utilização do efeito de memória de forma. Essa análise se torna relevante quando da aplicação desse tipo de material em situações em que se requer elevada resistência mecânica aliada a eficácia dos fenômenos de memória de forma.

Aug 8, 2018

By Camila Valentina Ribeiro Portilho

O processo siderúrgico necessita de tijolos refratários resistentes ao choque térmico em virtude das inúmeras solicitações térmicas, além de solicitações mecânicas e químicas. Refratários C exibem excelentes propriedades tecnológicas e boa resistência ao ataque de escórias, embora sua resistência ao choque térmico seja limitada, sendo utilizados em válvulas siderúrgicas. Este trabalho visa analisar refratários Al2O3-ZrO2 com adições de microssílica, que pode melhorar eminentemente sua resistência ao choque térmico, pelo fato da microssílica apresentar uma eficácia no empacotamento da massa após mistura e ainda pela possível formação de mulita in situ através da reação com alumina. A possibilidade de formação de mulita in situ proporciona superior resistência à fluência e excelente resistência ao dano por choque térmico. Utilizou-se alumina, 5% de zircônia monoclínica e teores de 15, 25, 35 e 50%.p de microssílica. Os corpos de prova foram prensados a 7 toneladas, sinterizados a 1600°C/2h e caracterizados quanto a resistência ao choque térmico, propriedades tecnológicas pelo método de Arquimedes, resistência à flexão á temperatura ambiente, análise microestrutural utilizando microscopia eletrônica de varredura e análise mineralógica através de difração de raios x.

Oct 30, 2017

By Mário Martins de Oliveira Júnior

Na maioria das aplicações tribológicas, lubrificantes líquidos ou graxas são utilizados para combater o atrito e o desgaste. Mas quando as condições tornam-se muito severas, os lubrificantes sólidos podem ser a única opção para este controle. Uma combinação de lubrificantes sólidos e líquidos é viável e pode ter um efeito sinérgico benéfico na redução do atrito e no aumento da resistência ao desgaste das superfícies de deslizamento, em especial nos regimes elasto-hidrodinâmico e limite de lubrificação. Este trabalho visa estudar o efeito conjunto da lubrificação sólida (compósitos sinterizados contendo partículas de lubrificante sólido dispersos em uma matriz metálica por um processo de mistura simples) com a presença de um lubrificante líquido em regime de lubrificação conjunta em uma configuração de desgaste por deslizamento alternado. A utilização simultânea de lubrificantes sólidos e líquidos produz uma diminuição significativa no coeficiente de atrito (25%) quando comparado com a adição do lubrificante líquido apenas, sugerindo a existência de uma sinergia positiva entre os lubrificantes sólidos e líquidos. Esta ação conjunta reduz o coeficiente de atrito (cerca de 4x) e a taxa de desgaste em 50%.

Aug 16, 2017

By Geraldo Lúcio de Faria

O parafuso Tirefond é um importante componente da via permanente ferroviária. Ele é um componente de fixação responsável por fixar a placa de apoio que, por sua vez, garante a estabilidade dos trilhos. Este componente é comumente fabricado no Brasil por processos de conformação mecânica a quente de aços baixo carbono. Entretanto, com o aumento da carga transportada por eixo de locomotiva nos últimos anos, este componente tem falhado de forma recorrente em serviço. Com o objetivo de entender os efeitos dos filetes do parafuso sobre o comportamento mecânico do componente, este trabalho apresenta um estudo sobre a susceptibilidade do parafuso à concentração de tensões sob carregamento estático. Análises químicas por espectrometria de emissão óptica, análises microestruturais por microscopia óptica, ensaios de tração e dureza foram realizados. Por meio da aplicação de modelos computacionais, foi possível determinar a distribuição de tensões ao longo do parafuso, assim como entender as principais causas destas falhas recorrentes. Fazendo-se uso de modelos matemáticos de mecânica de fratura, associados a simulações computacionais de carregamento estático, foram propostas modificações no projeto original do parafuso que prometem melhorar o seu desempenho em serviço.

Aug 16, 2017

By Rodrigo Costa dos Santos

O objetivo deste artigo é apresentar uma proposta de metodologia para auxílio na fase de planejamento de um projeto de manutenção, objetivando a redução de falhas no mesmo. Tal estudo possui relevância, pois quando se trata de manutenção preventiva o custo é sempre considerável para qualquer empresa, uma vez que para realização as máquinas devem ser paradas e recursos humanos e materiais devem ser disponibilizados, desta forma o planejamento deve ser feito de maneira que sejam utilizados apenas os recursos necessários e suficientes para manter a qualidade dos equipamentos. A metodologia se embasa na teoria geral de projetos e utiliza de maneira sequenciada e estratégica ferramentas já aplicadas no mundo da manutenção para determinar as oito fases personalizadas para um evento de manutenção. A aplicação da metodologia facilita o trabalho do planejador o que consequentemente viabiliza a sua entrada no meio industrial, posto que a metodologia é altamente simples e sequenciada, o planejador não precisa conhecer com detalhes a teoria de projetos para utiliza-la. Portanto, com objetivo de facilitar e sequenciar o planejamento da manutenção afim de reduzir falhas, a metodologia trabalha de maneira forte a análise e gestão de riscos e definição de cronogramas em projetos.

Oct 30, 2017

By Ariella Vianna Fontes

A integridade estrutural das tubulações existentes em plantas de extração de óleo e gás é um dos grandes desafios na área de ensaios não destrutivos, visando garantir a segurança e eficiência da produção. Os dutos de plástico reforçados com fibra de vidro (PRFV) tem, progressivamente, substituído as ligas metálicas tradicionais por apresentarem alta resistência mecânica e a corrosão além de baixo peso específico. Todavia as conexões de vários trechos desses dutos, realizadas por juntas adesivas, podem apresentar defeitos como a falta de adesão e a falta de adesivo, tornando-se pontos propícios ao colapso. Até o momento ainda não há uma metodologia de ensaio não destrutivo consolidada capaz de avaliar a integridade das juntas adesivas. O presente trabalho apresenta a caracterização qualitativa e quantitativa dos defeitos típicos encontrados em juntas adesivas do tipo “ponto e bolsa” utilizando as técnicas de ultrassom e microtomografia. Os resultados mostraram que a técnica de ultrassom é promissora no que tange a detecção de defeitos em juntas adesivas, ainda que com limitações. A microtomografia mostrou-se adequada para caracterização qualitativa e quantitativa dos defeitos visto que esta permite analisar a estrutura interna do material.

Oct 30, 2017

By Joachiim Lehner

The application of post-combustion (secondary oxygen) to avoid skull formation on BOF lances was tested in industrial trials. The main findings are that no negative impact on the metallurgical targets (i.e. carbon, temperature and phosphorus at end of blow as well as iron–oxide in the slag) could be observed. The technology is capable of avoiding the buildup of lance skull and consequently increasing the average life of lance tips. The application of post-combustion not only affects the skull formation, there are also interactions with the refractory lining, especially thermal wear, and the utilization of the process gases (CO Recovery) that have to be considered. Special attention has to be paid to the parameters determining the use of secondary oxygen because rather small changes can strongly affect the points mentioned above. Since August 2016, the PCD (Post-CombustionDistributor) lances are used on a daily basis in the steelplant LD3 in Linz.

Oct 30, 2017

By Steferson Ferreira de Oliveira

A máquina convencional de usinagem por descargas elétricas (EDM) é utilizada no processo de nitretação por descargas elétricas (NDE), pois permite enriquecer a superfície de um substrato de aço SAE 52100 com nitretos em meio a uma solução dielétrica composta por água deionizada e ureia. O objetivo do presente trabalho é caracterizar as camadas formadas ao utilizar uma solução dielétrica (30g / l) como fonte de nitrogênio e comparar as propriedades obtidas quando se utiliza eletrodo de cobre eletrolítico. As caracterizações das amostras no processo foram por meio das técnicas de microscopia óptica (OM), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microdureza Vickers (HV), revelando a formação de uma camada uniforme e endurecida de nitretos, recoberta por uma camada branca (Zona Refundida), como comprovado por difração de Raio-X (DRX) a formação de compostos com nitrogênio. As camadas formadas no eletrodo peça temperado e revenido foram mais espessas do que as que formaram no eletrodo peça esferoidizado. Para avaliar o desempenho do processo de usinagem, foram utilizados parâmetros como taxa de remoção de material (TRM), taxa de desgaste do eletrodo ferramenta (TD) e desgaste volumétrico (DVR).

Oct 30, 2017

By Carlos Roberto Silva Mamede

A flotação é um dos principais processos de concentração, tendo sido empregada há mais de um século, viabilizando a obtenção industrial de diversos bens minerais, como sulfetos, óxidos, fosfatos, carvão, sais, platinas e outros. Na indústria de minérios de ferro, a flotação reversa de quartzo tem sido empregada com sucesso para obtenção de concentrados (pellet feed) com elevados teores de ferro (próximos de 69%) através de células mecânicas e colunas de flotação. Amidos de milho ou mandioca como depressores, aminas como coletores e hidróxido de sódio como modulador de pH são os principais reagentes atualmente empregados nos circuitos de flotação de minérios de ferro. O esgotamento das reservas de elevados teores de ferro, levando a necessidade de concentração por flotação de minérios de baixos teores, a necessidade de otimização de custos operacionais e a maximização da recuperação metálica são os alguns dos desafios da indústria de minérios de ferro. Além disto, a variedade mineralógica e a ampla faixa granulométrica (0,300 mm a 0,010 mm) são outros desafios desta indústria. O estudo de coletores de flotação mais seletivos para os diferentes tipos de minérios de ferro pode contribuir para aumento da seletividade desta operação unitária.

Aug 1, 2018

By Guilherme Lisboa Quaresma

Um ensaio por partículas magnéticas é um método não destrutivo utilizado na detecção de descontinuidades superficiais e subsuperficiais em produtos laminados. Este método consiste em submeter a peça a um campo magnético, com aglomeração de partículas magnetizáveis nos pontos onde há descontinuidade. As partículas usadas podem ser de diferentes cores, dimensões e formas. A partícula fluorescente sob a luz ultravioleta demonstra melhor resultado para detecção de pequenas descontinuidades. Para ampliar o campo de visão ensaiado e realçar o contraste entre partícula e peça a radiação ultravioleta deve garantir uniformidade, intensidade e comprimento de onda adequado. Essas exigências motivaram o trabalho da Gerdau junto com a Metal Chek, representante da Spectroline, no desenvolvimento de uma solução inovadora. Na Linha de Inspeção de Tarugos da Gerdau Ouro Branco o uso de luminárias ultravioletas de LED - Light Emitting Diode tornou-se uma alternativa que proporcionou ganho em eficiência e em confiabilidade na tomada de decisão do inspetor de qualidade, baixo consumo de energia, custo de manutenção e satisfação dos clientes. A implantação das luminárias de LED refletiu na prática a evolução da qualidade do produto, além de melhores condições em meio ambiente, saúde e segurança para o inspetor.

Jul 30, 2018

By Fernanda Simões Ribeiro Curcio

O desempenho econômico de uma ferrovia é reflexo, principalmente, da qualidade da via onde circulam os trens e da frequência de manutenções necessárias. A manutenção da via permanente tem um custo significativo, principalmente quando se faz necessária a reposição de trilhos. Além disso, uma linha férrea interditada impacta diretamente nas condições de segurança e nos custos operacionais de uma empresa. Conseguir uma via permanente satisfatória é um dos mais complexos assuntos discutidos na literatura ferroviária. Em regiões sob convertedores de aciarias, a manutenção de linhas férreas se torna ainda mais complexa devido a projeção de material incandescente, com temperaturas que chegam a atingir 1.300ºC. Os meios tradicionais de fixação de dormentes com olhais e grampos elásticos não resistem aos efeitos destas temperaturas, comprometendo a fixação dos trilhos, ficando estes susceptíveis a deformações excessivas e, consequentemente, sujeitos a constantes quebras. Como o trilho é o componente mais importante da superestrutura ferroviária, sendo o principal elemento de suporte e guia dos veículos e representando o maior custo dentre os elementos da via, ampliar sua vida útil representa reduções significativas de custo e impactos operacionais.

Aug 16, 2017

By Breno Totti Maia

Na conjuntura atual, o foco dos produtores de aço tem se voltado fortemente para a otimização dos recursos e do tempo. O AOD é um convertedor de aços inoxidáveis. A intensa agitação do banho obtida pela lança de topo e injeção de gases por ventaneiras geram projeções ao longo do processo com formação e acúmulo de cascões na parte interna do cone superior. O excesso de cascão prejudica as operações de carregamento e vazamento das corridas. Visando reduzir o acúmulo de cascão, foi desenvolvido para o AOD da Aperam South America, a partir do conceito da lança Slagless um módulo de pós-combustão. Os furos de passagem de oxigênio deste módulo ficam posicionados na região onde se alojam as projeções de metal e escória. Os resultados iniciais obtidos com a Slagless Clean Up desenvolvida mostram uma evolução na qualidade da limpeza da boca do AOD, facilitando a operação de carregamento do forno. Ao longo do período foram feitas alterações na abertura dos furos de pós-combustão para adequação das vazões de sopro. O projeto, agora já na sua fase de conclusão, deverá passar por ajustes na quantidade e na distribuição dos furos do módulo de pós-combustão.

Aug 15, 2017

By Bruna Fernandes Rivelli

A fabricação de componentes de aços para a indústria mecânica, como por exemplo, indústria petrolífera, requer um rigoroso controle de qualidade através de técnicas de ensaios destrutivos e não destrutivos com o objetivo de caracterizar os aços quanto suas microestrutura/propriedades mecânicas e sua integridade estrutural e dimensional. Neste estudo foram utilizados dois aços C-Mn empregados na fabricação de tubos para extração e condução de óleo e gás. Foi realizada análise microestrutural utilizando microscopia eletrônica de varredura (MEV). Dureza foi realizada em amostras de diferentes microestruturas, tais como estado como temperado e como temperado e revenido em diferentes temperaturas. Medidas de velocidades ultrassônicas usando ondas longitudinais foram realizadas em todas as amostras. Observou-se uma significativa influência da microestrutura na velocidade de ondas ultrassônicas, principalmente para o aço que contem médio teor de carbono, enquanto que para o aço baixo carbono, a variação da velocidade ultrassônica foi insignificante para os diferentes tratamentos térmicos. A velocidade de onda ultrassônica na martensita foi inferior quando comparada com a martensita revenida. De maneira análoga, quanto maior a temperatura de revenimento, menor a dureza e maior a velocidade ultrassônica.

Oct 30, 2017

By Maria Stella Vasconcellos Limaverde

A utilização de moinhos verticais na indústria mineral vem ganhando destaque nas últimas décadas, quando granulometrias mais finas passaram a ser exigidas, principalmente por tais equipamentos apresentarem maior eficiência energética para moagem fina e remoagem em comparação aos moinhos tubulares tradicionais. O dimensionamento destes equipamentos ainda é fortemente embasado por experiências em projetos similares, metodologias proprietárias dos fornecedores de equipamentos e plantas piloto, criando a necessidade do desenvolvimento de ensaios laboratoriais abertos e confiáveis para guiar tais trabalhos. Outro problema observado é a quantidade de material necessária para a realização dos ensaios, da ordem de ao menos 1 kg, o que pode ser um impedimento nos estágios inicias de um projeto, quando pouca massa de material proveniente de furos de sonda está disponível. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um ensaio laboratorial com moinho de jarro para dimensionamento de moinhos verticais segundo uma abordagem energética que utilize uma pequena massa, de aproximadamente 500 g. O ensaio proposto mostrou-se de maior praticidade em relação em relação ao ensaio com jarro maior, por utilizar aproximadamente metade da massa necessária e também apresentar boa aderência aos resultados industriais.

Aug 16, 2017