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By Virgínia Cruz Rangel Albuquerque e Lima

Nas últimas décadas, o silício grau solar (~99,9999% de pureza) tornou-se um importante material devido à sua aplicação na construção de células fotovoltaicas. O comportamento frágil do silício a temperatura ambiente dificulta a obtenção de formatos convenientes para as etapas posteriores de processamento. O presente trabalho tem o objetivo de analisar a fratura de lingotes de silício ocorrida durante o processo de lingotamento contínuo após fusão em forno de feixe de elétrons. A análise do silício obtido no lingotamento contínuo mostrou a ocorrência de fratura por clivagem. A fratura observada após o lingotamento de iniciadores de silício ocorreu na mesma região do lingote obtido no lingotamento contínuo, indicando que a força aplicada para extração do silício durante o lingotamento contínuo não causa a fratura, que, portanto resulta das tensões térmicas durante a solidificação e resfriamento posterior. A modelagem matemática através do método dos elementos finitos da transferência de calor combinada com a formação de tensões térmicas mostrou que as tensões térmicas resultantes do processo de resfriamento, após a solidificação, poderiam ser suficientes para causar as fraturas observadas.

Aug 8, 2018

By Emerson Lamartine Ferreira

Após a escassez hídrica de 2014, a Agência Nacional de Águas (ANA), objetivando preservar os estoques de água dos reservatórios da bacia do Paraíba do Sul, autorizou, em março de 2015, uma redução de 190 para 110 m³/h na vazão do Canal de São Francisco. A mudança ocasionou o agravamento dos efeitos de intrusão da cunha salina da Baía de Sepetiba no dito canal, elevando os valores de condutividade, que impactou nas operações do complexo siderúrgico da Ternium, pois a água do mar passou a entrar nos sistemas de captação de água bruta. Com o objetivo de contornar o problema, a empresa decidiu implantar uma planta de osmose reversa, a fim de adequar a condutividade da água industrial aos parâmetros das especificações técnicas da planta de água desmineralizada. O presente trabalho descreve a otimização da dita planta à produção de água desmineralizada, que decorreu ainda na redução do número de regenerações das resinas de troca iônica, do consumo de produtos químicos, bem como no reuso do rejeito salino gerado no processo de osmose (Projeto Reuso).

Aug 1, 2019

By Edo Engel

Hot Blast Stove Technology has been developed to such an extent that low cost hot metal production for over 30 years without major repairs has become achievable, making the decision for a campaign length between 5 to over 30 years a design choice for the plant owner/operator. Some of the earlier examples of designs capable of such long campaign lengths are currently close to the 50th year of their running campaign. These examples are found especially in Europe and North America. Along the duration of these campaigns, repairs to subsystems such as burners, hot blast outlets etc. may be required. Depending on a plant’s up and down stream production capacities, the repairs may have to take place in the shortest possible time frame to minimize production loss. This article discusses an approach for intermediate repairs, executed while keeping the majority of the system at operating temperature.

Oct 30, 2017

By Wenting Zhu, Liqing Chen, Junjun Cui, Zhenye Chen

In this presentation, a low carbon high strength steel microalloyed with Nb and Ti was processed by thermo-mechanical controlled process (TMCP) containing two stages of controlled rolling. The austenite with various grain sizes was obtained by austenitizing this hot-rolled steel at different temperatures. And the effect of austenite grain size on bainitic transformation was investigated in a dilatometer to reveal microstructural change. The results showed that the microstructure of the hot-rolled steel was mainly composed of granular bainite, lath-like bainite, and martenite/austenite constituents (M-A constituents). With increasing the austenitizing temperature, or increasing the austenite grain size, the microstructure was changed from granular bainite to lath bainite. When the steel was reheated to a lower temperature of 860 ºC, a relatively higher start temperature (Bs) was measured for bainitic transformation. This was mainly caused by the formation of solute-depleted region in the austenite and the promotion of the granular bainitic nucleation. The highest reaction rate occurred at austenitizing temperature of 1000 ºC with fine grain size, while the coarse austenite grain can lead to a sharp increase in the amount of bainite. An analysis was made on the kinetics of bainite transformation which was controlled by the volume diffusion of C atom.

Oct 1, 2019

By Jan Bak

Rourkela Steel Plant (RSP), which is operated by the Steel Authority of India Limited (SAIL), was inaugurated in 1959 and was the first Integrated Steel Plant in the public sector in India. In 2013, RSP commissioned their No. 5, 4060 m³ Blast Furnace, India's largest. It was built as a turn-key project by a consortium consisting of Danieli Corus and Tata Projects Ltd. and is entirely based on the technology and know-how of Danieli Corus. The new Blast Furnace is the key element of an expansion program that doubles the plant's production capacity and with much of the existing ironmaking capacity reaching the end of its technical and economic life span, it enables RSP to meet existing as well as growing demand for its products. This article discusses how this greenfield Blast Furnace was built in an existing and operating Integrated Steel Plant. It covers the accommodation of land, planning of the new installation to fit the available plot as well as the updated logistical lay-out of the plant. Technical details of the installation are presented, including their consequences for RSP's environmental performance and new perspectives for campaign planning.

Aug 2, 2018

By Samuel F. Rodrigues, Clodualdo Aranas Jr., Fulvio Siciliano

The application of thermo-mechanical control processing (TMCP) in hot rolling of steels has become a common routine since the last 60 years. The understanding of the physical metallurgy behind TMCP played a major role in the early developments. Physical and numerical simulation works are performed firstly to derive the fundamental metallurgical knowledge and secondly to conceive existing TMCP practices. In this paper, a summary TMCP techniques is presented. The occurrence of dynamic transformation of ferrite in the austenite region is shown by means of synchrotron light diffraction methods. This phase transformation mechanism is taken into consideration and its effects on TMCP are proposed in an exploratory way.

Oct 1, 2019

By Edo Engel

Whereas only a handful of decades ago, typical blast furnace working volumes were below 1000 m³, such furnaces are currently designated compact or even mini blast furnaces. For certain business cases, however, small furnace sizes remain an attractive option. Decades ago, this size blast furnace would have produced a maximum of 0.3 Mtpa with its 600 m³ working volume over a campaign of up to four years. The current state of technology and operational know–how will allow a similarly sized furnace to produce over 0.7 Mtpa while achieving the multiple decade campaigns that have become familiar to steel producers in full sized operations. This level of productivity, but especially the reliability and supply security associated with mature technology, allows for integration into minimills or taking a first step towards a full scale BF–BOF integrated mill. Steel producers considering such scenarios, which are typically attractive for emerging economies, are confronted with fundamental decisions, one of which is for the technological basis for the compact or mini blast furnace to be included in the plant. This article addresses some of these decisions from an operations–based perspective. A small number of case studies is included.

Aug 16, 2017

By Franz Reufer

At Rogesa in Dillingen, Germany, a joint venture company of AG der Dillinger Hüttenwerke and Saarstahl AG and at Salzgitter Flachstahl GmbH in Salzgitter the sinterplants are equipped with the Paul Wurth EFA™ process for the final sinterplant off-gas cleaning. In Dillingen two and in Salzgitter one EFA™ plant are in operation at the respective sinterplants to comply with the very stringent environmental rules prevailing in Germany according to the German Clean Air Act called “TA Luft”. The main target is to eliminate or reduce emissions like dust, sulfur components, dioxins/furans and others in the sinter process off-gas. Since 2006 and 2011 the two EFA™ plant are in operation at Rogesa while the EFA™ plant in Salzgitter was also commissioned in 2011. These installations significantly contribute to the improvement of the emission situation of the Dillingen and Salzgitter Works. The EFA™ technology is the state-of-the-art process for such kind of application in terms of additive and energy consumption, reliability and availability. The report gives an overview of the EFA™ process and the performance results of the Dillingen and Salzgitter plant.

Aug 1, 2018

By Claudio Luiz Schneider

Projetos green field exigem quantidades relativamente grandes de amostra de alma de sondagem. Se a rota de processamento do projeto inclui moagem no HPGR, são necessários testes em escala de laboratório para o escalonamento. A caracterização da moagem pode ser realizada em um HPGR com rolos de pequeno diâmetro, como o LABWAL. Alguns laboratórios comerciais recomendam utilizar amostras de 20-30 kg para estes testes, resultando em um custo elevado. A pergunta que está sendo avaliada aqui é o quanto de amostra é realmente necessário para realizar esses ensaios? Certamente, quanto maior a quantidade de material disponível mais confiáveis serão os resultados dos testes. No entanto, quando o tamanho da amostra é reduzido, qual será o impacto sobre os dados que são produzidos? Neste trabalho, seis amostras de flogopitito pesando 20 kg foram testadas no HPGR LABWAL, usando seis pressões hidráulicas iniciais, de 10 a 60 BAR. Todos os parâmetros dos ensaios foram determinados. O trabalho foi então repetido utilizando amostras de 5 e 10 kg. Os resultados mostram que, sob as condições que foram escolhidas, as amostras pesando 5 kg são suficientes para a caracterização no HPGR LABWAL.

Aug 16, 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 Altemar Dettogne do Nascimento

O colamento de aço no molde (sticker) é uma anomalia de processo de lingotamento, que quando não detectado pelos modelos de prevenção de sticker, pode gerar breakout, o que significa perdas de produção significativas e aumentos de custos de manutenção para recuperação de componentes de segmentos e moldes, além dos riscos de segurança durante a limpeza do aço dentro da máquina e reprocessamento das placas para eliminação de defeitos superficiais. Outro aspecto a ser considerado é a ocorrência de falso alarme de sticker que também gera custos adicionais de produção, aumento de defeitos superficiais nas placas e powder slivers em laminado a quente devido a redução brusca da velocidade de lingotamento. Visando reduzir as ocorrências citadas acima e otimizar o processo de lingotamento, um novo sistema de detecção de sticker foi implantando, em AM Tubarão, nas 03 máquinas de lingotamento contínuo de placas, com uma configuração diferente da que que habitualmente é encontrada no mercado. O sistema é baseado em dois eixos: uma imagem termográfica do molde e um sistema de cálculo bastante avançado. Este trabalho apresenta os resultados deste processo e os ganhos obtidos quanto à redução de alarme falso de sticker.

Oct 30, 2017

By Matheus Felipe dos Santos, Eric Yoshimitsu Sako, Murilo Henrique Moreira, Douglas Fernando Galesi, Ricardo Afonso Angelico, Vladnilson Peter de Souza Ramos, Maria Gabriela Garcia Campos, Victor Carlos Pandolfelli

O consumo de energia em panelas de aço está relacionado às etapas do processamento que ocorrem durante o refino secundário. O aço líquido perde energia térmica quando são adicionadas ligas, pelo sopro de gases, agitação e por convecção natural. Cerca de 70% dessas perdas ocorrem pelos revestimentos refratários, que dissipam energia para o ambiente quando suas superfícies são resfriadas. A microestrutura dos refratários Carbonfree resulta na redução da transferência de calor no material, devido a presença de fases de baixa condutividade térmica (por exemplo, agregados porosos) e sem o carbono que é uma fase usualmente presente e aumenta a condutividade térmica nos materiais. O processo nas panelas de aço é transiente e necessita de ferramentas numéricas avançadas para investigar o desempenho desses materiais nas condições específicas de cada aciaria. Tais ferramentas foram aplicadas para estimar o potencial de conservação de energia dos revestimentos Carbonfree em um caso real (linha de metal e sola) e os resultados mostram um potencial de redução de 21%. Os testes realizados in-situ compararam as diferentes taxas de queda de temperatura para cada configuração com as previstas pela ferramenta. Os benefícios estimados foram comprovados e a eficiência dos materiais investigados foi validada.

Oct 1, 2019

By Sandra Goulart-Santos

Os aços galvanizados são amplamente utilizados devido à sua excelente resistência à corrosão. Além disso, esses aços apresentam alta qualidade superficial, o que é um requisito importante para aplicações exigentes como as da indústria automobilística. Dentre os parâmetros de processo importantes para a qualidade dos revestimentos está o teor de alumínio no banho de zinco. Nesse estudo, foi utilizado o simulador do processo de galvanização a quente (HDPS), para investigar a influência do teor de alumínio efetivo do banho na qualidade superficial do revestimento galvannealed (GA), sendo avaliados os teores de 0,09% e 0,14%. Para acompanhar os estágios de formação das fases Fe-Zn foram realizadas interrupções do ciclo de galvanização ao longo das etapas de imersão no banho e de tratamento térmico de galvannealing. Utilizando a técnica GDOES, foi possível acompanhar as variações da concentração de alumínio ao longo do revestimento durante a formação das fases Fe-Zn. Os resultados das simulações mostraram que o alumínio efetivo mais baixo no banho favoreceu a cinética de formação das fases Fe-Zn durante o tratamento térmico e diminuiu a ocorrência de regiões com aspecto brilhante no revestimento, melhorando a qualidade superficial.

Jul 30, 2018

By Markssuel Teixeira Marvila

A incorporação de resíduos em materiais de construção, tais como em tijolos cerâmicos, é uma grande alternativa para o correto descarte de resíduos industriais. Nesse contexto, o objetivo desse trabalho é a avaliar a possibilidade da incorporação de resíduos provenientes da indústria de rochas ornamentais (calcário) em tijolos cerâmicos, uma vez que o Brasil é um dos maiores produtores mundiais desta classe de rochas e ainda não existem alternativas plausíveis para o descarte destes dejetos. Para realizar esse estudo foram confeccionados e queimados a 900ºC, corpos de prova contendo 0%, 10%, 20%, 30% e 40% de incorporação de calcário em massa cerâmica. Após período de secagem, os corpos de prova foram ensaiados para avaliação dos seguintes parâmetros: retração por secagem, absorção de água e resistência mecânica. Avaliando estas propriedades e comparando com os valores estipulados por norma, constata-se a possibilidade da incorporação de resíduo proveniente de rochas ornamentais em até 20% da massa cerâmica. Assim sendo, uma alternativa para o descarte destes rejeitos industriais estudados é incorporar em tijolos cerâmicos, devendo seu teor de incorporação ser limitado em 20% afim de não descumprir as exigências normativas.

Oct 30, 2017

By Marcelo Macedo Fialho

No processo produtivo de aço, as empresas buscam continuamente a redução do custo de produção. Isto pode ocorrer através de diversas formas, tendo como as principais, o ganho de rendimento, o aumento de produtividade, a redução do homem hora aplicado e a redução do custo de matéria prima. Objetivando reduzir o custo de produção integrado placa bobina, a ArcelorMittal Tubarão busca aumentar o percentual de placas enviadas diretamente do Lingotamento Contínuo de Placas para o Laminador de Tiras a Quente. Os ganhos se dão, em primeiro plano, através da redução da intervenção nas placas aumentando o rendimento de placa e exigindo menos mão de obra para o corte e escarfagem de placa e, em segundo plano, através do aumento da temperatura média de enfornamento, propiciando maior produtividade no laminador de tiras a quente e menor consumo de energia para realizar o pré-aquecimento da placa antes do processo de laminação. Somado a isto, a maior disponibilidade de placas no pátio do LTQ, aumenta a chance de laminação exigindo menos paradas do LTQ e aumentando a produção. Os ganhos estimados com o projeto, apenas no que diz respeito a redução de custo de condicionamento são de 6MUSD/ano.

Jul 30, 2018

By Jorge Alberto Soares Tenório, Marcela dos Passos Galluzzi Baltazar, Lidiane Maria de Andrade, Márcio de Morais Tavares, Denise Crocce Romano Espinosa, Bruno Karolski

A contaminação de solos e do ambiente hídrico por hidrocarbonetos de cadeias longas, geralmente por rompimentos de dutos ou por acidentes ocorridos no seu transporte afetam o meio ambiente de forma deletéria. Visando aplicabilidades futuras na remediação de solos e águas, existe a necessidade de estudos de biodegradação específicos, como por exemplo, bactérias que utilizam óleos de cadeias longas como fonte de carbono, visando melhorar o entendimento do mecanismo de interação do óleo com as bactérias. Baseado neste raciocínio, para desenvolvimento deste trabalho que visou encontrar, estudar e entender o metabolismo de uma microbiota capaz de utilizar hidrocarbonetos de cadeias longas como fonte de carbono, foram isoladas linhagens de bactérias provenientes de uma comunidade encontrada em borra de petróleo. Esta comunidade bacteriana teve avaliado seu poder de biodegradação de várias moléculas, constituintes do petróleo, assim como a sua preferência metabólica por cadeias específicas, resultando em um melhor entendimento do processamento dos componentes do óleo derivado de petróleo por micro-organismos. Os resultados de cromatografia comprovaram a biodegradação através da redução dos picos, e através do estudo dos cromatogramas foi possível identificar as substâncias biodegradadas.

Mar 1, 2019

By Mauricio Monteiro Machado, Neyda de la Caridad Om Tapanes, Ana Isabel de Carvalho Santana, Rodolfo Salazar Perez, Rodrigo Ribeiro Soares, Roberta Gaidzinski

Vasos de pressão são equipamentos empregados nas mais variadas indústrias, sendo responsáveis por significativa parcela do orçamento. Os materiais mais utilizados para a construção de vasos de pressão para a indústria de óleo e gás são as ligas de aço carbono e em alguns casos se justifica o emprego de ligas de aços inoxidáveis. O objetivo deste trabalho foi estudar as características dos vasos de pressão, materiais de fabricação e o custo de aquisição de vasos de pressão por parte da Petrobras. Para o desenvolvimento foram utilizadas duas ferramentas de processamento de dados: a Lei de acesso à informação que permitiu a criação de uma base de dados, e o Planejamento de experimentos que possibilitou avaliar a influência do tipo de material e outras variáveis sobre o preço do vaso de pressão (variável de resposta). Os resultados estatísticos demonstram que, para as faixas analisadas o comprimento entre tangentes (CET) e o Diâmetro (D) possuem uma influência estatística direta sobre a variável de resposta Preço. Finalizando, o estudo conseguiu conciliar aspectos construtivos com os fatores financeiros, sendo de grande valia para os fabricantes de vasos de pressão.

Aug 1, 2019

By Isaias Moreira de Freitas

Componentes de alto custo como rodas ferroviárias estão em pleno desenvolvimento a fim de aumentar o desempenho em operação. Para isso, diversos materiais microligados têm sido testados para obter melhores propriedades mecânicas e metalúrgicas. Esses materiais estão fortemente sujeitos a fraturas devido às solicitações térmicas e mecânicas durante o trabalho. Muitas dessas fraturas frágeis são ocasionadas por propagação de trinca, impacto, fadiga ou alguma falha metalúrgica. Essas fraturas e riscos operacionais vêm aumentando gradativamente com as maiores cargas transportadas. Portanto, novos materiais e processos produtivos devem ser exaustivamente testados a fim de garantir alto desempenho e confiabilidade. O objetivo deste trabalho é avaliar as propriedades dos materiais atuais e de diferentes composições de aços microligados de rodas ferroviárias de vagões, fabricadas pelos processos de fundição e forjamento. As amostras foram submetidas a ensaios metalográficos, mecânicos e de tenacidade à fratura. Foram avaliadas rodas convencionais, microligadas ao vanádio e microligadas ao nióbio. Nas rodas forjada e fundida, foram observadas propriedades de tração e dureza similares, e superioridade para o microligado em relação ao aço convencional. As rodas forjadas apresentaram melhor resistência ao impacto e a tenacidade a fratura, destacando-se a microligada ao nióbio.

Aug 16, 2017

By Alexandre de Freitas Gomes de Mendonça

O pick-up de nitrogênio no aço deve ser evitado nos processos de fabricação em uma Aciaria de alto desempenho. Entretanto, o pick-up de nitrogênio pode ocorrer em inúmeros pontos na Aciaria, principalmente quando o aço líquido é exposto ao ar atmosférico. Alguns locais de controle têm grande relevância no resultado do pickup, tais como: durante o vazamento do aço do convertedor para a panela, no refino secundário durante a agitação excessiva do aço e no lingotamento contínuo devido a aspiração de ar atmosférico nas conexões. Neste trabalho, o foco do controle da incorporação de nitrogênio é no lingotamento contínuo e, para efeito de estudo, tomou-se como referência um pick-up de nitrogênio de até 5 ppm. Os dados históricos mostram que menos de 64,6% das corridas encontravam-se com pick-up de nitrogênio abaixo de 5 ppm. Assim, visando reduzir esse pick-up foi proposto um ajuste no ângulo da sede da válvula longa, melhoria do projeto do gasket e capacitação da equipe de operação. Após a efetivação dessas ações de controle esse número passou para 97,7% das corridas lingotadas.

Jul 30, 2018

By Wilker Fernando Matias Lemos

Diferentes equipamentos e processos de produção industrializados utilizam, em maior ou menor grau algum nível de automação e controle, aos quais é possível avaliar através de alguns inputs selecionados (sensores específicos, sequências de operação, temporizadores, memórias, etc.) se o equipamento ou processo encontra-se de fato em plena execução de seu trabalho ou função principal. O objetivo do projeto é "descobrir" o momento em que os equipamentos / processos não estão em operação plena e "automaticamente" modificar o estado de funcionamento de seus órgãos principais e/ou auxiliares como: motores e bombas, qualquer mecanismo de atuação direta, (por meio de redução de velocidade, carga e/ou desligamento controlado e outros) que não precisariam necessariamente estar a pleno funcionamento. O projeto visa à aplicação do funcionamento em modo "stand by" normalmente utilizado em equipamentos eletroeletrônicos a maquinas e processos industriais, possibilitando economia de energia e permitindo que voltem imediatamente à sua condição plena de funcionamento quando maior ritmo operacional for solicitado. O trabalho mostra em aplicações práticas a possibilidade de incluir a filosofia nos sistemas automatizados em diferentes setores da indústria, logo podendo trazer grandes benefícios através de ações estratégicas com baixo custo de implementação.

Jul 31, 2018