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By Tiago Ramos Ribeiro

A redução do ferro é a etapa da produção de aço que mais consome energia e emite CO2. Os processos de redução direta são uma alternativa ao tradicional alto forno devido ao uso de H2 no gás de redução e consequente menor emissão de CO2. Existem duas tecnologias principais, Midrex e Energiron (ou Hyl) que representam 80% da produção mundial de ferro esponja. Uma revisão das patentes publicadas por estas duas empresas foi realizada e foi possível descrever o funcionamento dos processos, os desenvolvimentos ao longo dos anos e evidenciar as diferenças. Ambos os processos são baseados em fornos de cuba onde os gases de redução fluem em contracorrente ao minério aquecendo-o e reduzindo o ferro. Os gases de redução são gerados pela reforma catalítica de metano. A reforma no processo Midrex é realizada principalmente pela reação com CO2, e no processo Energiron com H2O. Há uma versão sem um reformador separado, o processo Energiron ZR. Neste processo o gás natural é injetado conjuntamente com H2O e CO2 no reator de redução e o ferro recém reduzido funciona como catalizador das reações de reforma.

Aug 16, 2017

By Adriana de Oliveira Vilela

A produção de carvão vegetal em Forno Container Rima (FCR) consiste em um processo semi-contínuo composto por fornos cilíndricos metálicos móveis, com exaustão forçada dos gases. Cada ciclo se divide em 4 fases: carregamento, carbonização, resfriamento e descarregamento. Após o carregamento com toletes de madeira, 20% de umidade, o forno é deslocado para plataforma de carbonização, onde permanece por 3 a 4 horas. A entrada de oxigênio no interior do forno é regulada para controle das reações de pirólise. Todos os gases gerados são conduzidos a um sistema de queima para aproveitamento da energia e eliminação do metano. O peso, a temperatura e a pressão no interior do forno, bem como a vazão, composição e energia do fluxo de gás, são monitorados continuamente, em tempo real. A carbonização finaliza quando é atingido o rendimento gravimétrico de 35% em carvão e 60% em gás. O carvão ainda quente é transferido para cilindros de resfriamento, permanecendo por 12 horas. O forno então, é novamente carregado e se inicia um novo ciclo. Cada plataforma de carbonização pode gerar 1MWe de potência elétrica, produzir 20t/mês de alcatrão, 450t/mês de carvão vegetal e eliminar 500t/mês de CO2 equivalente. Cada FCR substitui 60 fornos Rabo Quente, reduzindo em mais de 50% a mão-de-obra braçal dos processos tradicionais, pela valorização, humanização e qualificação deste trabalho. O carvão produzido atende aos quesitos necessários para uso como redutor na metalurgia e na siderurgia.

Aug 16, 2017

By Sandra Lúcia de Moraes

O Brasil figura como uma das grandes potências minerais do mundo, sendo esse setor de grande valia para a economia brasileira por gerar milhares de empregos diretos e indiretos. Apesar de sua importância econômica e social, a atividade da mineração ocasiona uma grande geração de rejeitos. O país é detentor de um robusto arcabouço legal, com uma série de regulamentações a respeito do meio ambiente no setor mineral, sendo que 14 delas são específicas para rejeitos da mineração. No entanto, o acidente ocorrido com a barragem da Samarco em 2015 trouxe novamente à pauta a temática dos rejeitos, o que tem instigado uma série de discussões na cadeia da mineração. Neste trabalho, os autores procuraram caracterizar três aspectos: o cenário atual da cadeia produtiva da mineração, a problemática da geração de rejeitos e o nível de desenvolvimento tecnológico que visa o seu aproveitamento. Esse conteúdo está estruturado em duas partes. A primeira parte, retratada neste documento, analisa a cadeia produtiva da mineração e a dinâmica que caracteriza a participação de seus vários atores, assim como as formas de aumentar os investimentos em processos de recuperação de rejeitos.

Oct 30, 2017

By Otávio da Fonseca Martins Gomes, Renata Hiraga de Vasconcellos Cruz

Maghemite is a mineral formed from magnetite oxidation at low temperatures, an intermediate term of the magnetite-hematite series. Maghemite could be misidentified as magnetite by X-ray diffraction, and/or as hematite by spot chemical analysis. Nevertheless, non-stoichiometric magnetite was detected and quantified in samples of Brazilian soils and iron ores by the Rietveld method refinement of its structure. The results were confirmed by optical microscopy and Raman spectroscopy, thus validating the method. X-ray diffraction with the refinement of the isomorphic substitution of Fe2+ by Fe3+ along the magnetite-maghemite solid solution could help to suitably characterize maghemite in iron ores.

Oct 3, 2019

By Sebastião Raimundo de Jesus Bélem Leitão Filho

A simulação física é uma alternativa no estudo dos eventos durante o processamento termomecânico, sem necessidade de equipamentos industriais, permitindo a realização de projetos de deformações similares as de escala industrial, porém em diferentes condições de atrito e transferência de calor. O objetivo desta pesquisa foi investigar o retardo na cinética de amaciamento estático no aço inoxidável austenitico ASTM F-1586, usado na confecção de implantes ortopédicos. A metodologia aplicada consistiu no cálculo da fração de amaciamento (Xs), após realização dos ensaios de compressão a quente com duplo passe de deformação num dilatômetro, nas temperaturas de 1000 - 1200 oC, taxa de deformação de 1,0 s-1 e intervalos entre passes variando de 1 a 1000 s. Os resultados indicaram que o aço ASTM F-1586 sofre recristalização metadinâmica em deformações maiores que 0,30, onde as curvas Xs vs. t para temperaturas abaixo de 1100 oC apresentaram formação de patamares com atraso na cinética amaciamento, resultante da interação recristalização-precipitação (Fase Z) induzida por deformação no interpasse, sendo menos efetivo quanto maior a temperatura e a deformação.

Oct 30, 2017

By Mario SINNAEVE, Olivier LEMAIRE, Gisèle WALMAG, Sébastien FLAMENT

Many hot rolling mills worldwide face nowadays bonding zone fatigue problems before reaching scrap diameter of the work rolls. This phenomenon is nowadays known to occur in reversing roughing mills both in stainless steel and in carbon steel rolling. The phenomenon can be explained through longer rolling campaigns, inadequate backup or work roll maintenance, harder steel grades or increased throughput by reduced amount of passes to achieve the same thickness. In order to help users in optimizing the roll use, we developed a numerical tool to evaluate and optimize roll maintenance. This paper will review the influence of roll geometries on stresses generated at the roll surface but also at the bonding zone. We will also show how roll geometries can decrease contact fatigue damages by modifying crowning and chamfering procedures, shell thickness, material design or campaign length

Oct 1, 2019

By Marcos Velho Ludolf

O projeto de Substituição dos Controladores Lógicos Programáveis da Sinterização tem como objetivo a substituição dos PLCs da Família S5 (Siemens) já obsoletos por novos PLCs de tecnologia atual. O projeto de substituição foi dividido em etapas, sendo que a primeira etapa ocorreu em 2012. Consequentemente, teremos novos e antigos PLCs na mesma plataforma de controle até o fim do projeto. Os maiores desafios foram fazer toda a migração e adaptação de hardware e software dos novos PLCs ao restante da planta adequando-se aos sistemas existentes tais como PIMS, comunicação com o Nível 2, comunicação com balanças já obsoletas, SCADA, outros PLCs e concluir toda a migração da primeira etapa do projeto em apenas 60 dias compreendendo desde a desmontagem do sistema anterior, montagem dos painéis novos, recomissionar todo o I/O substituído, conciliar todos os testes à frio e parciais com demais serviços de manutenção programados e realizar o comissionamento a quente de toda a sequência da planta nos últimos 04 dias de implantação, quando todas as linhas de operação foram liberadas para testes. Em 2014 foi iniciada uma segunda etapa, e um PLC de 600 pontos de I/O já foi substituído em apenas 80 h usando uma nova estratégia.

Jul 30, 2018

By Julián Andrés Ortiz González

Este estudo apresenta novos resultados que comprovam a confiabilidade e a repetibilidade das medições de cargas de abertura de trincas de fadiga obtidas em estudos anteriores [1,2], que foram usadas para questionar a hipótese proposta por Elber em 1970 de que a força motriz das trincas é a gama efetiva do fator de intensidade de tensões (?Kef). Para isto, dois corpos de prova DC(T), um fino com 2 mm e o outro grosso com 30 mm de espessura, foram usados em ensaios de propagação de trincas por fadiga sob ?K e Kmax quase constantes, para simular condições dominadas por tensão ou deformação plana. Medições redundantes de ?Kef foram feitas usando uma série de extensômetros colados ao longo do ligamento residual à frente da ponta da trinca, por outro extensômetro colado na face traseira do DC(T), e por um sistema independente de correlação digital de imagens (DIC), que mede o campo de deslocamentos na face do espécimem. As cargas de abertura medidas pelos três sistemas independentes foram similares, comprovando assim que suas variações significativas observadas durante o crescimento da trinca são metrologicamente confiáveis. Este resultado comprova que a propagação daquelas trincas por fadiga não foi controlada por ?Kef. As consequências desta conclusão são detalhadamente discutidas neste trabalho.

Aug 17, 2017

By Amilton Feliciano Castro

In this work, activated carbons (ACs) were prepared using Sewage sludge as starting material. The ACs were pyrolyzed in an inert atmosphere at 550 °C after independent chemical treatment with ZnCl2 or KOH with ratio of 1:1. The materials were used as adsorbents for removal of Cu(II) from aqueous solutions. The adsorbents were characterized using adsorption/desorption nitrogen isotherm, SEM (scanning electron microscopy). The results showed that copper removal could be linked to surface pH and compounds present on the surface of adsorbent. KOH-treated adsorbent has smaller surface area (186 m2 g-1) than ZnCl2-treated adsorbent (192 m2 g-1), however, KOH-treated adsorbent exhibited higher removal of Cu(II). The performance of KOH-treated adsorbent could be attributed to the presence of basic groups on the adsorbent surface. Liu isotherm model gave the best description of the equilibrium data. From the Liu isotherm, the maximum adsorption capacities at 298 K for KOH-treated, ZnCl2-treated and sewage sludge (without inorganic activation) adsorbents are 31.85, 19.79 and 3.513 mg g-1, respectively. The best desorption experiment was obtained using 1.50 mol L-1 of HNO3 as eluent. Recoveries of Cu(II) from Cu(II)-loaded adsorbents are 98.9% (ZnCl2-treated) and 95.5% (KOH-treated.

Aug 17, 2017

By André Pereira Barbosa

Este projeto tem como objetivo desenvolver o uso do transporte multimodal nas operações de entrega de produtos via cabotagem, para as regiões Norte e Nordeste, em sinergia de todas as usinas da ArcelorMittal no Brasil. O trabalho visa demonstrar os principais dificuldades e benefícios da utilização da cabotagem. O projeto foi subdividido em etapas de implantação, que se iniciou com um processo de contratação, envolvendo os fornecedores de cabotagem e serviços de ovação para as operações das unidades de Longos (Cariacica, Sabará, Itaúna, Juiz de Fora e Piracicaba) e de Planos (Tubarão) de forma conjunta buscando uma melhor condição comercial e contratos sólidos de atendimento, com foco na utilização das mesmas estruturas de terminais, portos, fornecedores e até containers. Foi estimada uma redução significante dos impactos socioambientais e dos custos de fretes para organização.

Aug 17, 2017

By Amélia de Santana Cartaxo

Este trabalho tem como objetivo o estudo de matérias-primas utilizadas nas indústrias de cerâmica vermelha da Região do Cariri-Ce, de forma a adequar o processamento às especificações de composição, umidade e temperatura para obtenção de componentes com qualidade e características satisfatórias. Para tal, foi realizada a análise de composição através de FRX, limites de Atterberg, retração linear, absorção de água e tensão de ruptura à flexão, pós queima, em três temperaturas distintas. Pode-se observar que algumas argilas apresentaram composições típicas das utilizadas para a fabricação de produtos da cerâmica vermelha, aumento de tensão de ruptura e retração com a temperatura de queima, redução da absorção com o aumento da temperatura de queima e a penas as amostras AM e BP encontraram-se no intervalo de extrusão satisfatória.

Aug 17, 2017

By Josué Claudio Metz

A concepção de desenvolvimento sustentável tem resultado no aumento de pressões ambientais para a melhoria da eficiência na utilização de recursos, e para a significativa redução das emissões e da geração de resíduos. No processo de fabricação de aço nas siderúrgicas com fornos elétricos a arco ocorre a geração do resíduo sólido denominado pó de aciaria elétrica (PAE). O PAE é constituído por diferentes óxidos metálicos. Contém cromo, chumbo e cádmio e, por isso, é classificado como resíduo classe I – Perigoso pela NBR 10004 [1]. Gerado em grandes quantidades diariamente em todo o país, o PAE é disposto principalmente em aterros industriais. A indústria da construção civil, devido a quantidade de matérias-primas consumida e variedade de produtos disponíveis – cimento, concreto, agregado, cerâmica, entre outros, apresenta-se como alternativa para a reciclagem de resíduos gerados em outros setores da econômica. Estudos indicam o potencial uso do PAE na produção de materiais da construção civil, tais como cimento e concreto. O objetivo deste trabalho é apresentar uma revisão da literatura sobre a viabilidade técnica da adição do PAE ao cimento como alternativa de valorização desse resíduo. Os estudos sugerem que em quantidades próximas a 1%, a adição de PAE não afeta de forma significativa as propriedades do cimento.

Aug 16, 2017

By Mário César Mantovani

Um dos principais problemas enfrentados pelas aciarias é o descarte dos resíduos gerados durante a produção do aço. Além de se pagar pelo descarte em aterros monitorados, ocorre também a perda de elementos de liga, tais como Cr, Ni, Mo, V, etc. O objetivo deste trabalho é estudar a viabilidade de se aglomerar alguns resíduos gerados durante a produção do aço (lama de VOD/VD, poeira de forno panela e carepa de forjaria) na forma de pelotas autorredutoras e adiciona-las ao forno elétrico a arco (FEA). Primeiramente os resíduos foram misturados com finos de coque de petróleo e cimento. Após a pelotização e o período de cura, as pelotas autorredutoras foram fundidas num forno de indução (teste laboratorial), visando avaliar o nível de recuperação dos elementos de liga a partir dos resíduos. O rendimento dos elementos Cr, Ni e Mo variaram de 84% a 99% nos teste laboratoriais. Nos testes industriais envolvendo as pelotas autorredutoras de carepa de forjaria (aço ferramenta H13), os rendimentos dos elementos Cr, Mo e V variaram de 51%-92%, 94%-99% e 27,5%-88%, respectivamente.

Jul 30, 2018

By Sueli Aguiar Barros

A água utilizada para refrigerar grandes equipamentos de produção, tais como Alto fornos, Fornos do Laminador de Tiras a Quente, Trocadores de Calor das Laminações de Tiras a Frio é originada de diversas torres de resfriamento da Usina, denominadas CBR´s (Casas de Bomba de Refrigeração). A água refrigerada necessita de tratamento químico para proteger os equipamentos de corrosão, deposição e crescimento microbiológico. Este tratamento químico usualmente na CSN é obtido por uma empresa contratada fornecedora de produtos químicos e serviços nestes sistemas. Dentre os serviços destacam-se as análises físico químicas, monitoramento automático das dosagens, avaliação diária dos tratamentos, etc. Recentemente, em Agosto de 2014 houve o início do novo contrato deste tratamento nas nossas CBR´s, mudando-se o fornecedor, os produtos e a equipe de atuação nestes sistemas. Este trabalho visa descrever como foi realizada esta mudança, as dificuldades enfrentadas inicialmente e os ganhos obtidos com esta alteração do tratamento. Destacamos os ganhos no monitoramento em certos sistemas que anteriormente não era realizado, como nos Staves do Alto Forno 3 e os ganhos financeiros em relação ao tratamento.

Aug 17, 2017

By Larissa Mitie Ihara

Foram encontrados vários casos de falha de engrenagens de redutores de grande porte, aplicados em turbogeradores em usinas de cogeração. Este trabalho tem como objetivo a análise de falha dessas engrenagens bihelicoidais. Engrenagens operam sob condição de carregamento cíclico variável, logo seus principais modos de falha são fadiga de contato e por flexão de dentes. A engrenagem estudada, fabricada em aço 18CrNiMo7-6, foi utlizada em campo e apresentou fratura em dois dentes. Realizou-se uma análise de espectrofotometria para confirmação da composição química do material base. Uma análise microestrutural foi realizada utilizando microscopia óptica, revelando que a microestrutura corresponde a martensita com austenita retida. Foi feito um perfil de microdureza no plano transversal do dente, que indicou uma camada cementada efetiva de 2.150 µm e dureza de 715 HV0.1 na superficie. Foi feita uma fractografia macroscópica para determinação das caracteristicas da fratura, o que permitiu identificar marcas de praia e deltas de rio. Aliado a isso, foram feitas imagens por microscopia eletrônica de varredura, determinando o local do início da trinca. A partir dessas evidências, pôde-se concluir que o mecanismo de falha predominante foi fadiga por flexão de dente.

Aug 17, 2017

By Marcela dos Passos Galluzzi Baltazar

Catalisador monolítico comercial de níquel foi selecionado com o objetivo de se determinar o regime cinético da reação de oxidação parcial do metano (OPM). As estruturas cristalinas deste catalisador foram identificadas por DRX. A composição química superficial e o estado químico dos elementos presentes na superfície da amostra foram determinados por EDX. A técnica de microscopia (MEV) com emissão de campo foi utilizada neste trabalho com as finalidades de análise morfológica do catalisador antes de sua utilização nas reações de oxidação parcial. Análises de TG-DTA foram realizadas com o objetivo de se estudar o comportamento térmico do catalisador. A área superficial e a área metálica foram determinadas por BET e Quimissorção, respectivamente. A temperatura de redução do catalisador foi determinada através de TPR. Foi utilizada uma unidade experimental para realização de testes catalíticos. Antes das reações, os catalisadores pulverizados na faixa granulométrica < 0,150 mm foram submetidos a uma etapa de redução para ativar os sítios de níquel metálico. As análises dos produtos de saída do reator e das cargas reagentes foram realizadas por cromatografia gasosa, utilizando-se um Cromatógrafo VARIAN CP3800. Foi determinado o regime cinético na OPM utilizando as massas de catalisador 65, 80 e 95 mg.

Oct 30, 2017

By Marcela Alves Silva

Os aços inoxidáveis duplex - AID são ligas de Fe-Cr-Ni com no mínimo de 10,5% de Cr, promovendo uma película superficial aderente de Cr2O3, com proteção a corrosão e proporção microestrutural de austenita e ferrita próximas a 50%, potencializando as propriedades mecânicas e resistência à corrosão.Possuem boa soldabilidade, porém pode provocar um desbalanceamento microestrutural e a precipitação de fases deletérias, acarretando o declínio das propriedades, principalmente na zona afetada termicamente – ZTA. Desta forma o presente trabalho tem como objetivoavaliar à influência da energia de soldagem sobre a ZTA da junta soldada de AID, comparando soldas realizadas pelo processo TIG e FCAW levando em consideração o balanceamento das fases ferrita e austenita. Para tanto, foram realizadas soldas com parâmetros comumente utilizados nas indústrias em geral. As amostras apresentadas foram soldadas de acordo com o padrão da Thermon Indústria Mecânica, uma das colaboradoras deste projeto. Conclui-se que a comparação entre os dois processos distintos resultou em fatos já esperados, embasado na revisão bibliográfica, onde o corpo de prova soldado pelo processo TIG apresentou menor região propensa a fragilizações, menor ZTA. As frações de austenita e ferrita em cada corpo de prova foram similares nesta região.

Aug 17, 2017

By Getúlio da Silva Abreu

O objetivo geral deste trabalho foi produzir e caracterizar as propriedades mecânicas de um compósito abrasivo nanoestruturado no sistema D-Si, via sinterização cíclica de alta pressão e alta temperatura (APAT). A sinterização cíclica em alta pressão e alta temperatura de compósitos foi feita a partir de uma mistura de 70% diamante e 30% de Si como ligante, e com 1 a 4 ciclos de pressão (P) de 7GPa-4GPa e temperatura (T) 1600°C-300°C, para um tempo (t) de 1min. O aumento do número de ciclos gerou razoável elevação na microdureza e densidade das amostras. Os valores médios de tenacidade à fratura ficaram entre 8,86 e 9,43 MPa.m1/2. No ensaio de desgaste o aumento do número de ciclos diminuiu a perda de massa das amostras no disco de granito. As curvas termogravimétricas apresentaram uma boa estabilidade térmica dos compósitos até a temperatura de 660ºC. Finalmente, por meio deste trabalho será possível melhorar a produção de futuros compósitos abrasivos no sistema D-Si.

Aug 16, 2017

By Michel Rodrigues Leite

A origem do enxofre no aço está relacionada com a utilização do coque para a produção de ferro-gusa. Para a maioria dos aços são requeridos baixos teores de enxofre porque este elemento afeta a isotropia das propriedades mecânicas, notadamente a tenacidade. Este trabalho tem como objetivo avaliar o impacto do teor de enxofre dos carvões metalúrgicos no seu valor em uso. Valor em uso é o preço máximo que uma determinada empresa está disposta a pagar por um material de substituição, sem deteriorar os resultados econômicos. A dessulfuração de ferrogusa e o impacto do teor de enxofre dos carvões no seu valor em uso foram avaliados considerando utilização de escórias sintéticas. Os resultados mostraram que para 4 das 5 condições avaliadas os valores em uso dos carvões foram maiores que a referência do mercado. Considerando o preço do carvão de referência igual a 120,00 $/t o valor em uso referência do mercado, assumindo 0,10% de enxofre adicional no carvão é de 118,80 $/t. Nas simulações de dessulfuração com escória sintética os valores em uso foram estimados entre 118,55 $/t e 119,34 $/t.

Aug 16, 2017

By Gustavo Nucci Franco

A indústria do aço passa por seu pior período no Brasil e as empresas vêm buscando soluções para minimizar custos e garantir as operações com menos recursos. Ponto importante nessa busca de ganhos potenciais, a Logística vem, assim, merecendo uma atenção especial. Este trabalho apresenta esforços da AM Juiz de Fora, em parceria com a Franco Arbeit Engenharia, para reduzir o tempo de permanência de veículos em sua unidade e, com isso, evitar custos com o pagamento dos novos valores de permanência. Para isso, foram utilizadas modernas ferramentas de Simulação em Computador para que as soluções mais adequadas pudessem ser implementadas com sucesso.

Aug 17, 2017