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By Henrique Paier Milanez

À medida que os depósitos minerais de alta qualidade vão se exaurindo e a contínua busca por menores custos operacionais aumentando, as rotas de beneficiamento de minério tornam-se mais complexas, gerando custos de capital cada vez maiores. Dessa forma, surgem desafios não somente para a redução desses custos, mas também para validação do dimensionamento dos equipamentos, teste das lógicas de controle, treinamento operacional e redução do tempo de start-up. No presente trabalho é realizada uma breve revisão bibliográfica sobre o atual cenário de simulação de processos na indústria mineral e é mostrado como essa tecnologia se encaixa em todas as etapas do desenvolvimento de projetos. Especificamente, são apresentados estudos de dimensionamento de linhas de processo e dimensionamento de bombas centrífugas em casos técnicos em que o software IDEAS foi utilizado como ferramenta de simulação dinâmica para validação do processo, reduzindo o impacto financeiro em etapas posteriores. Como exemplo dos resultados das validações, mais de 40 bombas tiveram seu dimensionamento reavaliado e mais de 10 tubulações tiveram seus diâmetros revisados. Os resultados observados corroboram o grande potencial tanto da ferramenta computacional, quanto da simulação de processos de modo geral.

Jul 30, 2018

By Rafael Abreu Fraga

Foram avaliados os efeitos da tecnologia de laminação seguida da têmpera direta na produção de chapas grossas de alta dureza, resistentes à abrasão, na Linha de Chapas Grossas da Gerdau Ouro Branco. Para tanto, foram analisados os parâmetros de processo e propriedades mecânicas, através da realização de ensaios de dureza, tração, tenacidade ao impacto Charpy e metalografia. A tecnologia de têmpera direta, realizada através do Mulpic, possibilita a fabricação de aços de alta dureza com carbono equivalente significativamente baixo. O mecanismo principal para aumento da dureza, baseia-se em uma laminação com passes de alta redução, iniciando o resfriamento com o aço ainda constituído exclusivamente pela fase austenítica, sendo temperado a baixas temperaturas, ocorrendo a completa transformação martensítica. Tanto o processo de têmpera direta no Mulpic, quanto os processos anteriores precisam ser muito bem controlados, visando uma microestrutura homogênea e um produto com a planicidade adequada.

Oct 30, 2017

By Geraldo Lúcio de Faria

Ao final do processamento termomecânico nos laminadores do tipo Steckel, a tira laminada, já com sua espessura final, é submetida ao resfriamento controlado que geralmente é feito por uma cadeia regulável de aspersores de água. Este resfriamento promove as transformações de fases desejadas para que a microestrutura final do produto laminado confira a ele propriedades mecânicas adequadas para desempenhar com qualidade as funções de aplicação. Neste contexto, o conhecimento dos efeitos da composição química do aço sobre a cinética de transformação de fases possibilitará a adequação de parâmetros operacionais do laminador e do sistema de resfriamento. Reconhecendo a importância deste aspecto, este trabalho estudou a influência da composição química sobre a cinética de transformação de fases dos aços LNE 380 e API X65. Os dois aços foram submetidos a ensaios dilatométricos, metalográficos e de dureza. Ao final do estudo, concluiu-se que, comparados aos efeitos do Nb e Ti, o teor de Mn parece ser o fator com maior influência sobre as temperaturas de início e final tanto de austenitização como de decomposição da austenita durante o resfriamento contínuo. O aumento controlado no teor de Mn possivelmente potencializa o refinamento da microestrutura na etapa de resfriamento.

Oct 30, 2017

By Flávio Altoé Franco

Foi identificada uma trinca no convertedor 2 da ArcelorMittal Tubarão em junho de 2013 durante início de carregamento de gusa, esta se localizava na solda entre o cone inferior e o flange do fundo. A análise abrangeu a avaliação dos danos no vaso, à análise da fratura, análise de material, onde foi verificado que a trinca não foi decorrente de trinca preexistente, nem de degradação do material ou imperfeição de solda. Foi construído um modelo 3D do convertedor considerando-se todos os detalhamentos pertinentes à uma análise termo estrutural. Foram analisadas as seguintes situações: Refratamento conforme projeto do fornecedor – junta de papelão; Projeto de refratamento incluindo influência da junta de dilatação natural 0,2 mm existente no refratário; Carregamento térmico; e situação corrente do projeto considerando proteção de soleira. De acordo com os resultados, verificou-se que a causa da falha do convertedor esta relacionada a esforços oriundos da expansão térmica do refratário.

Aug 16, 2017

By Diego Pacheco Wermuth

O presente trabalho apresenta os resultados do estudo e aproveitamento de cinzas leves da queima de carvão mineral em termelétrica, como reforço para o Compósito de Matriz Metálica de cobre. Foram estudados diferentes percentuais de cinzas leves como reforço para o cobre, sendo misturados estes pós através de misturador “duplo v”, compactando os pós em diferentes pressões e sinterizando os corpos de prova obtidos pela compactação. A amostra sinterizada que apresentou a maior dureza entre todos os corpos de prova sinterizados, atingindo 89 HV, foi utilizada como base para a formulação e obtenção de novos corpos de prova, que foram estudados sob condições de moagem dos pós por moinho de bolas e moagem de alta energia. A fabricação do compósito seguiu os padrões industriais do processo de Metalurgia do Pó, como a mistura e moagem dos pós, compactação dos pós e sinterização em atmosfera controlada. Foi realizado o estudo das propriedades mecânicas do compósito formado por cobre e cinzas leves, que comprovou o aumento da dureza para 122 HV. Este trabalho proporciona uma nova aplicação para as cinzas leves, utilizando estes resíduos de usinas termoelétricas como matéria prima para reforço mecânico na composição de peças à base de cobre na indústria metalúrgica.

Aug 17, 2017

By Giulio Antunes de Medeiros, Leonardo Martins Silva, Giselle de Mattos Araújo, Rayla de Souza Caldas

To analyze the direct reduction of self-reducting briquettes producted with different electric arc furnace dust contents, three sets of homogeneous mixtures were produced with elephant grass biomass, iron ore, cement and furnace dust in increasing levels, which were submitted to thermogravimetric tests in muffle furnace and TGA furnace at variable temperatures and times. The curves of degree of reduction were obtained and the reduced briquettes were analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The results showed that the reducibility of the agglomerates is diminished by the increase of furnace dust, with variations of this result at higher temperatures. The observed microstructures were spherical particles, porous structure or whiskers. Based on XRD results, it was considered probable that the decrease of the degree of reduction with the increase of furnace dust content is related to the reaction between hematite and zincite, which is expected to be controlled by zinc diffusion.

Oct 1, 2019

By Tiago Nunes Lima

As propriedades mecânicas de ligas TiNbSn são dependentes do processamento termomecânico. O refinamento dos grãos das ligas é obtido através de processos de conformação a frio, atingindo valores de redução que podem estar acima de 80%. Esta deformação a frio permite o aumento das propriedades mecânicas, mas pode reduzir consequentemente a ductilidade e a tenacidade das ligas. Este estudo tem como objetivo observar o efeito da laminação e forjamento a frio nas propriedades mecânicas de ligas Ti35Nb2Sn com 80% de redução. Foram realizados ensaios de tração, dureza, metalografia e microscopia das fraturas. Ambas as ligas deformadas e envelhecidas apresentam as fases ß, a” e ? em suas microestruturas, porém, com algumas mudanças microestruturais. Foi notado que a liga forjada possui maior resistência máxima a tração e dureza que a liga laminada.

Aug 16, 2017

By Saulo Brinco Diniz

O presente trabalho estuda as características microestruturais e mecânicas de 3 ligas de alumínio (1100, 3104 e 8011) na condição laminada a quente e submetidas a um tratamento térmico de solubilização em diferentes tempos de encharque (1, 2 e 3 horas). As ligas em estudo apresentam um percentual de soluto ligeiramente acima do limite máximo de solubilidade nas mesmas. Assim os tratamentos térmicos de solubilização permitiriam controlar a dimensão, dispersão e natureza dos precipitados presentes modificando a condição laminada a quente, sem atingir a completa dissolução dos mesmos. A avaliação microestrutural/ composicional e mecânica foi feita por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)/ Espectroscopia de Raios-X de Dispersão de Energia (EDS), Difração de Raios-X (DRX) e ensaios de dureza. De acordo com os resultados apresentados para as ligas 1100 e 8011 o tempo para ocorrer à solubilização está entre 1 e 2 horas enquanto que para a liga 3104 está entre os tempos de 2 e 3 horas.

Aug 7, 2018

By Antônio Carlos Simões de Santana Filho

Entre os anos de 2012 e 2014 a CSN adotou uma série de ações para ajustar o balanço hídrico da Usina Presidente Vargas (UPV), localizada na cidade de Volta Redonda no estado do Rio de Janeiro. Tais ações possuíam o objetivo de alcançar um fluxo hídrico mais ajustado e equilibrado em relação aos seus processos produtivos, consequentemente favorecendo na identificação de novas oportunidades de redução de captação de água do rio Paraíba do Sul e principalmente na melhor quantificação no consumo de água nos processos produtivos da companhia. A quantificação detalhada, atualizada e mais precisa do balanço hídrico da empresa favoreceu uma série de ganhos operacionais, possibilitando uma comparação mais assertiva com outras empresas do ramo siderúrgico, além de alavancar diversos indicadores ambientais da CSN.

Aug 17, 2017

By Maria Sílvia Camarão de Sousa

Nesse estudo foi fabricada uma matriz hipoeutética de Al-2%Ni e adicionado nela a concentração 1,0 % de nanotubos de carbono de paredes múltiplas (NTCPM). A fabricação do material estudado aconteceu por fundição e resfriamento unidirecional brusco originando grãos predominantemente colunares. Os ensaios mecânicos mostram que concentrações maiores de nanotubo na matriz provocam acréscimo na propriedade mecânica e que em áreas mais distante da base extratora de calor a microdureza aumenta. As curvas de tensão-deformação, para os materiais estudados, evidenciaram que o acréscimo de 1% NTC na liga de Al-2%Ni teve como resultado, uma alta deformação plástica. No entanto, o endurecimento do material não afetou o aumento da resistência à tração.

Aug 17, 2017

By Fernanda de Lima Menezes

O biodiesel, obtido a partir de um éster e um álcool na presença de um catalisador, é produzido pela reação de transesterificação e tem como coproduto a glicerina. A produção de biodiesel da Petrobras Biocombustível tem, em uma de suas etapas, a lavagem dos produtos para remoção do catalisador básico, metilato de sódio, por meio da reação de neutralização com ácido clorídrico. Devido a essa prática, a glicerina obtida é acidificada e contêm resíduos de cloretos, o que leva à corrosão localizada dos aços utilizados em determinados pontos do processo de produção. Dessa forma, o presente trabalho avaliou a resistência à corrosão do aço austenítico 317L e do aço lean duplex 2304, em meio de glicerina acidificada contendo cloretos. Todas as medidas foram conduzidas a 64ºC, visando simular as condições de operação da empresa. Para o estudo em questão, utilizou-se as técnicas de potencial de circuito aberto (OCP), polarização potenciodinâmica e microscopia eletrônica de varredura (MEV). As análises mostraram que o aço AISI 317L obteve menor potencial de pite que o SAF 2304, logo foi menos resistente. Por meio do MEV foi possível confirmar a presença dos pites, sendo que as cavidades presentes no aço AISI 317L foram mais numerosas e profundas que as observadas no aço SAF 2304.

Jan 16, 2018

By Fernanda Santos da Luz

Atualmente, os sistemas de blindagem multicamada (SBMs) contra munições de alto impacto são constituídos de uma camada frontal cerâmica seguida de tecido de aramida (Kevlar®). No presente trabalho foi avaliado o desempenho balístico desse sistema de blindagem multicamada convencional e comparado com o SBM utilizando uma camada compósita de epóxi reforçada com fibra de juta, nas configurações de tecido e manta, substituindo a camada de tecido de aramida de mesma espessura. Os testes balísticos foram realizados de acordo com norma internacional de proteção individual (NIJ 0101.06), utilizando a munição de calibre 7,62 mm e o desempenho balístico foi avaliado por meio da medida da profundidade média da deformação da plastilina. Para a comparação dessas médias obtidas para cada SBM foi aplicada a análise estatística pelo Teste de Tukey a partir do qual pôde-se afirmar, com um nível de significância de 5%, que o SBM utilizando a placa compósita de epóxi reforçada com manta de juta, como camada intermediária, teve melhor desempenho balístico que o compósito de epóxi-tecido de juta e que o tecido de aramida.

Aug 17, 2017

By Vinícius Cunha de Souza

Dispositivos atuatores com componentes de ligas de NiTi podem ter seu desempenho modificado quando submetidos a distintas taxas de aquecimento e/ou resfriamento resulte numa transformação de fase. Por outro lado, por norma, as temperaturas de transformação de fase (início, pico e fim) devem ser estabelecidas a partir de taxas fixas de 10ºC/min (tanto no aquecimento como no resfriamento) através da técnica de Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC), sem levar em conta a dinâmica do material durante a transformação em aplicações reais. O presente trabalho procura observar a transformação de fase do material avaliando a capacidade de resposta do mesmo, quando submetido a ciclos em um DSC sob diversas taxas de resfriamento e aquecimento, entre 1 e 10ºC/min em uma liga de NiTi rica em Ti, com formação de fase R durante o resfriamento e/ou aquecimento. Os resultados de DSC foram submetidos a um tratamento de dados com o intuito de melhor determinar as temperaturas de transformação de fase associadas as frações transformadas. Pode-se verificar que valores de taxas de resfriamento e de aquecimento superiores a 7°C/min permitem que ocorra uma tendência para um incremento do intervalo entre as temperaturas de início e fim das transformações direta e reversa.

Aug 16, 2017

By Breno Totti Maia

Os convertedores BOF, em função das condições operacionais e mesmo de sua localização, sofrem variações de parâmetros cujos seus efeitos sobre o metal líquido nem sempre são considerados. O presente trabalho investigou dois aspectos: a pressão ambiente no interior do convertedor e a temperatura do oxigênio no reservatório estagnante. Os resultados mostram que a temperatura de oxigênio apesar de alterar as propriedades de saída desse gás tem pouca influência na penetração de jato. Já a pressão ambiente do BOF tem grande influência na penetração de jato, e leva um dilema nos dimensionais de bocais de lança relativo aos jatos subexpandidos e sobrexpandidos.

Aug 17, 2017

By Márcia Maria da Silva Monteiro Pereira

Durante o lingotamento contínuo de aço, partículas de ZrO2 adicionadas na escória de molde facilitam a nucleação heterogênea de cristais devido à sua limitada solubilidade. A adição de ZrO2 promove a cristalização da fase cuspidina, o que auxilia na redução da transferência horizontal de calor no molde, amenizando desta forma o problema das trincas longitudinais. Outro benefício da adição de ZrO2 em pós fluxantes é reduzir a taxa de desgaste da válvula submersa (SEN) na interface metal/escória; a erosão da SEN é um problema sério. Através de testes de laboratório e de testes industriais concluiu-se que a adição de ZrO2 em pós fluxantes reduz a taxa de transferência de calor horizontal no molde durante o lingotamento contínuo de aço, considerando os dois tipos de pós fluxantes que foram analisados no presente trabalho. Além disso, observou-se que a adição de ZrO2 reduz a taxa de desgaste da válvula submersa na interface metal/escória.

Aug 16, 2017

By Fabio Da Costa Garcia Filho

Durante os processos de beneficiamento de alumina, no processo Bayer, é gerado um resíduo insolúvel denominado lama vermelha. A incorporação de resíduos industriais em cerâmica vem sendo utilizada atualmente na busca de matérias-primas alternativas, e também buscando uma destinação ambientalmente correta aos resíduos que poluem. O objetivo deste trabalho foi utilizar planejamento experimental para estudar a absorção de água em cerâmica incorporada com lama vermelha. Foram tomados pontos experimentais, cujos teores dos materiais utilizados variaram de 0 a 100%, e as formulações queimadas a 950°C. A argila verde e as misturas contendo maiores percentuais da mesma apresentaram menores valores de absorção de água e retração linear de queima. O modelo matemático que mais se ajustou foi o cúbico especial. Os resultados obtidos no planejamento de misturas mostram que para as três regiões experimentais propostas, o modelo cúbico especial foi o que mais se ajustou aos resultados reais, e que este é estatisticamente o melhor modelo matemático e deve ser usado para avaliar a absorção de água.

Oct 30, 2017

By Ricardo dos Santos Oliveira

Este trabalho foi realizado a partir da identificação do problema da alta geração de resíduos cafeeiros e de emissão de gases poluentes pelas indústrias siderúrgicas. Ao analisar as emissões nacionais de sistemas de energia, observou-se que o segmento da indústria de aço tem uma importante participação devido ao alto consumo de carvão metalúrgico e coque no balanço energético. O projeto teve como objetivo utilizar duas biomassas, a casca de café e o carvão vegetal, como uma fonte de energia no processo de redução do minério de ferro, através da injeção de finos pulverizados pelas ventaneiras de altos-fornos. O cafeeiro e a planta de eucalipto são fontes renováveis, ao contrário do carvão mineral, e através da fotossíntese capturam o gás CO2 da atmosfera, reduzindo parte da poluição causada pelos altos-fornos à coque. Para simular a possibilidade de injetar as biomassas estudadas, um simulador de injeção de materiais pulverizados foi utilizado. Foram utilizadas, também, técnicas para caracterizar os materiais, como classificação granulométrica, combustão, calorimetria, análise de gás, superfície específica, microscópica e química. Através do estudo, esta pesquisa mostra que a casca de café pode ser injetada em altos-fornos substituindo parcialmente a moinha de carvão vegetal.

Aug 17, 2017

By Marina Fiore

As otimizações termodinâmicas de sistema ternários ou de maior ordem contendo titânio necessitam que os sistemas binários Ti-X estejam consistentemente definidos e otimizados. O sistema Ti-Si já foi amplamente estudado e otimizado termodinamicamente. Um dos seus compostos intermediários, a fase Ti5Si3, foi inicialmente considerada estequiométrica nas primeiras otimizações termodinâmicas para facilitar os cálculos, embora os resultados experimentais confirmassem a sua não estequiométrica. A otimização mais recente modelou esta fase como sendo não-estequiométrica com 3 sub-redes. A solubilidade foi considerada em duas das três sub-redes, uma na sub-rede do Si e outra na sub-rede do Ti. O problema dessa abordagem é que ela pode aumentar significativamente o número de variáveis a serem otimizadas no cálculo de sistemas ternários Ti-Si-X, dificultando assim a sua convergência durante processamento computacional. O presente trabalho simplifica a otimização do sistema Ti-Si, considerando que o Ti5Si3 é sempre hiper-estequiométrico somente em relação ao Ti. Deste modo, mantêm três sub-redes, mas elimina-se a ocupação do Si na sub-rede do Ti. Os resultados mostram que esta simplificação não afetou significativamente o valor das propriedades termodinâmicas do sistema.

Aug 16, 2017

By Alessandro Martins Duarte, Gabriela Patrícia Gomes, Christiano de Paula Boaventura, Hélio Braz Loss, Janeir Ribeiro Dutra

Para produção de aço em uma usina integrada o gusa líquido é parte predominante na composição da carga metálica, porém, levando em consideração a sua composição típica e para otimização do processo é necessário que haja um tratamento precedente ao carregamento do convertedor. Teores elevados de silício carregados em convertedores para produção de aço carbono e elétricos provocam um maior consumo de fundentes para neutralizar a sílica gerada durante o processo e maior instabilidade, por outro lado teores muito baixo não fornecem um balanço térmico favorável para utilização de sucata. Diante disso é necessário trabalhar com uma faixa de silício que atenda o mínimo necessário para que se tenha um balanço térmico favorável. Este projeto teve por objetivo modelar a dessiliciação através da adição de um agente dessiliciante e sopro de oxigênio na panela, trabalhando com um teor de silício final entre 0,20% a 0,50 %. A dessiliciação do gusa é realizada em 2 etapas, sendo a primeira quando o gusa é transferido do carro torpedo para a panela e a segunda etapa com sopro de oxigênio. O projeto conseguiu reduzir em 44% a quantidade de corridas fora da especificação, reduzindo dessa forma o consumo de fundentes no convertedor.

Oct 1, 2019

By Dirceu da Silva Junior

Os compósitos poliméricos com fibras naturais são geralmente fabricados com a técnica de moldagem por compressão a frio ou a quente, na qual as fibras são as compactadas com resina em um molde. Em geral, a matriz deve ser feita de um aço resistente à fratura, à fadiga e dureza adequada, pois grandes esforços são utilizados na prensagem do material entre 100 a 300°C. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da temperatura na dureza dos aços SAE 8620 e SAE 8640. Amostras foram submetidas ao tratamento térmico de têmpera a 900oC e revenimento na faixa de 150 a 650ºC. Posteriormente foram lixadas e polidas conforme os métodos convencionais de preparação metalográfica. Na revelação da microestrutura utilizou-se o reagente Nital 2%. Para avaliar a influência da temperatura foram feitas medidas de dureza Rockwel C e análises microestruturais das amostras. Os resultados mostraram que os materiais apresentam uma microestrutura típica de martensita revenida após têmpera e revenido. No entanto, a dureza é superior a 45 RC somente para o aço SAE 8640 até revenimento de 350°C. Conclui-se, portanto, que apenas o aço SAE 8640 é adequado para fabricação de moldes para moldagem a quente de compósitos poliméricos.

Aug 16, 2017