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By Benito Barbabela e Silva

O pelotamento é a mais complexa etapa de aglomeração de finos de minério de ferro. Sua resposta é naturalmente oscilante, sendo bastante influenciada pelas características físicas obtidas nos processos de beneficiamento mineral que a precedem e tem papel crucial para a etapa de tratamento térmico de sinterização à jusante. O presente trabalho aborda o processo de classificação de pelotas verdes, sólidos singulares de aspecto deformável e pegajoso, em peneiras de rolos por modelamento por aplicação de Método dos Elementos Discretos. Esta técnica mostra-se como uma importante ferramenta pois supera as limitações impostas na modelagem física (quantificação e identificação de fluxos por ausência de instrumentação em escala industrial, amostragem sem representatividade) ao reproduzir de forma verossímil as repostas do sistema para importantes variáveis de controle: comprimento de gap, umidade, dispersão de tamanhos e resistência das pelotas.

Oct 30, 2017

By Edelink Efrain Tinoco Falero

Na atualidade a produção e a utilização de DRI estão aumentando nos países desenvolvidos, principalmente devido à redução do preço do gás natural e do sucesso da nova tecnologia de extração de gás de xisto. Os custos operacionais e os problemas ambientais são, efetivamente, os fatores tecnológicos importantes a serem considerados na otimização da produção de DRI. Portanto, o teor de carbono do DRI tornou-se essencial em virtude da capacidade de gerar energia química no banho de aço, complementando assim a eletricidade em FEA, e as contribuições exotérmicas da oxidação de Si e C nos conversores LD. Este trabalho faz parte de um programa completo de cooperação entre a companhia de mineração Samarco e o Grupo de Siderurgia da PUC-Rio, lidando com as equações cinéticas da metalização e carburização simultânea em fornos de redução direta. Para este efeito, o reator foi dividido em três zonas internas: Redução, Transição e zona de resfriamento. Além disso, também foram consideradas três regiões concêntricas: periférica, média e centro. Á partir desses resultados, para um tipo de pelotas RD específico, mistura de gases utilizados nas instalações industriais e similar flui-dinâmica do processo, as equações cinéticas de metalização e carburização foram estabelecidas para cada zona. Um programa computacional METCARB, totalmente baseado nessas equações cinéticas, foi então concebido. Finalmente, uma validação adicional procedeu-se tendo em conta duas corridas operacionais industriais.

Aug 17, 2017

By Bruno Deves Flores

O presente estudo visou avaliar em escala laboratorial os efeitos da substituição de carvão importado por nacional em misturas típicas para fabricação de coque metalúrgico. Carvão da camada Barro Branco foi amostrado, beneficiado e caracterizado. Misturas entre carvões coqueificáveis importados, coque de petróleo e o carvão brasileiro foram produzidas de modo a permitir a avaliação da influência do carvão nacional na qualidade do coque. O coque gerado no estudo foi produzido em escala de laboratório e posteriormente avaliado a partir de testes de resistência mecânica e reatividade. Os resultados do estudo apontam que a substituição parcial de carvão importado por nacional é viável tecnicamente sem que ocorram prejuízos importantes à qualidade do coque gerado. As diferenças de qualidade dos coques produzidos com ou sem carvão nacional foram menores para misturas com alto teor de inertes, onde as características termoplásticas da mistura passam a controlar a qualidade do coque gerado.

Oct 30, 2017

By Martina Cadorin

Activated nanoporous biocarbon (aNBC) was prepared using E. grandis wood as a precursor material. Oxidated activated nanoporous biocarbon (ox-aNBC) sample was obtained from the aNBC by oxidation with nitric acid. The samples were tested as Pt nanoparticles catalysts support for ethanol oxidation reaction and as electrode materials for supercapacitors. The porous structure, chemical properties, and the structural and morphological characteristic of the materials were correlated with their electrochemical behaviour. Biocarbon materials showed similar high specific surface area. The oxidation treatment increases the content of the oxygenated and nitrogenated surface functional groups but without appreciably change in the nanostructure characteristic. The aNBC supported Pt nanocatalyst has better electrocatalytic performance for EOR. Oxygenated functional groups have a marked effect on the supercapacitors electrode behaviour, increasing the total electrical capacitance by pseudocapacitive contribution, but with a negative effect on the cell electrical resistance and cell response time.

Oct 30, 2017

By Bráulio Salumão de Oliveira

A participação do petróleo e gás natural na matriz energética mundial aumenta gradativamente a cada ano. Em estimativas para as próximas duas décadas, tais fontes continuarão a figurar entre as principais na participação em suprir a demanda por energia mundial. Para que seja tecnicamente e economicamente viável a exploração destes recursos, são necessários utilizar produtos e processos inovadores que, por sua vez, exigem evolução da pesquisa e desenvolvimento de novos materiais e processos. Este estudo objetivou analisar o desenvolvimento tecnológico de ligas ferrosas para os produtos tubulares utilizados nesse mercado, através da elaboração de indicadores a partir de documentos de patentes indexados na base Derwent Innovations Index entre 1995 e 2014. Foram elaborados indicadores de evolução temporal, de identificação dos elementos de liga, das tecnologias em processamento dos produtos e das propriedades requeridas além de comparativos entre principais desenvolvedores e seus mercados de interesse. O número de documentos de patentes sobre o tema aumentou significativamente durante o período estudado. Foram notados países com destaque no número de depósitos de patentes, porém com pouca expressão de pedidos fora de seu território. Os principais titulares são empresas japonesas embora a China tenha apresentado a maior tendência de crescimento de depósitos no tema.

Aug 16, 2017

By João Lucas Ribeiro e Fernandes, Geraldo Lúcio de Faria, Altair Lúcio de Souza

A ovalização de bobinas é um problema recorrente no processo de fabricação de tiras de aços médio carbono por laminação a quente. Mesmo com o sucesso da etapa de laminação, a ovalização posterior de bobinas pode ocorrer, gerando transtornos à operação e aumento de custos de fabricação. Alguns autores apontam que o fenômeno de ovalização de bobinas pode ocorrer devido a aspectos metalúrgicos, mecânicos e geométricos. Estudos disponíveis na literatura técnica já exploraram as possíveis causas mecânicas e geométricas. Entretanto, existem poucos dados disponíveis que abordem o aspecto metalúrgico, ou seja, o efeito da decomposição tardia da austenita durante, ou mesmo após a etapa de bobinamento. Nesse contexto, este trabalho se propôs a avaliar, por meio da aplicação da técnica de dilatometria, a possível influência das transformações de fases tardias como uma das causas de ovalização em bobinas de um aço do tipo SAE 1050. Ciclos térmicos que simulam, com boa aproximação, algumas possíveis condições de resfriamento acelerado e bobinamento da tira foram aplicados em corpos de prova padronizados em um dilatômetro de têmpera. Diferentes combinações de velocidade de resfriamento e temperaturas de bobinamento foram avaliadas, sendo possível sugerir que uma diminuição na velocidade de resfriamento da tira após a laminação e um pequeno abaixamento na temperatura de bobinamento, em relação aos valores atualmente utilizados na indústria, pode diminuir significativamente a influência da componente metalúrgica na ocorrência da ovalização nesse tipo de aço.

Oct 18, 2019

By Ricardo dos Santos Oliveira

Devido ao grande aumento da concentração de gases do efeito estufa, a criação de uma energia limpa tem sido um desafio para a ciência e as indústrias. Após identificar possíveis soluções para este problema uma alternativa seria a utilização de biomassa vegetal com capacidade térmica como fonte energética redutora no processo de redução do minério de ferro em altos-fornos. Este trabalho teve como objetivo utilizar capim elefante (Pennisetum purpureum) e carvão mineral na injeção de finos pulverizados pelas ventaneiras de altos-fornos nas siderúrgicas a fim de reduzir custos da produção de ferro gusa e reduzir a dependência de combustíveis fósseis no processo. O capim elefante é uma fonte renovável e de rápido crescimento que através da fotossíntese captura o CO2 da atmosfera, reduzindo a poluição causada pelos altos-fornos. Para simular a injeção dos materiais estudados foi construído na Escola de Minas - UFOP um modelo de partículas de combustão para analisar as amostras. Outras técnicas são utilizadas para caracterização como combustão, calorimetria, análise de gás, análise química imediata e elementar. Assim, em teoria, esta pesquisa mostra que o capim elefante misturado com carvão mineral através de sua injeção em altos-fornos mostrou-se viável em termos metalúrgicos e ambientais.

Aug 17, 2017

By Josiane Fernandes de Souza

O desenvolvimento deste trabalho refere-se ao estudo da resistência à adesão de camadas aspergidas termicamente e a quantificação, análise e a influência da presença de poros na microdureza, rugosidade e resistência ao desgaste das camadas produzidas. O método de aplicação das camadas produzidas por aspersão térmica foi o HVOF (High Velocity Oxi-Fuel) em substrato de aço SAE 1020. Observou-se que a composição química da camada produzida por aspersão térmica influenciou significativamente na dureza e resistência ao desgaste dos materiais estudados. Percebeu-se que a rugosidade variou de acordo com a preparação superficial do substrato e que a resistência à adesão foi maior para os materiais que possuem maior dureza. A porosidade não influenciou a resistência à adesão das camadas aspergidas.

Aug 7, 2018

By Sérgio Wilibaldo Garcia Scherer

O Balanço Energético Nacional do MME informa que em 31/12/2012, o carvão mineral representa 73% dos recursos e reservas nacionais de energia fóssil. A partir de 1960 foram realizados estudos e experiências que resultaram na implantação da Aços Finos Piratini (AFP), uma mini usina integrada para aços especiais pela rota tecnológica “Redução Direta a redutor sólido / Aciaria Elétrica”, na cidade de Charqueadas/RS. A unidade Sl/RN (forno rotativo) operou de 1973 a 1990, com carvão local com até 35% de cinza. O processo atraiu a atenção mundial: em 1974 foi feito um teste industrial bem sucedido com linhito briquetado alemão; em 1975 o ILAFA realizou em Porto Alegre seu Seminário Internacional sobre Redução Direta; equipes da África do Sul e da Índia foram treinadas na AFP. A Índia é atualmente a líder mundial na produção de ferro esponja a carvão. O trabalho apresenta um modelo de usina integrada, autosuficiente em redutor e energia elétrica, à base de carvão não coqueificável, produzindo tarugos. Além disso, apresenta outras possibilidades de emprego do carvão mineral nacional em siderurgia, tais como a injeção de finos nos altos fornos e seu emprego no processo COREX. As perspectivas futuras estão delineadas em documento do Centro de Gestão e Estudos Estratégicos (CGEE) do MDIC, que coloca metas para 2022 e 2035.

Aug 1, 2018

By Claude Gaspard, Stefan Wahlund, Daniel Cavalier

A point of great importance in the cold rolling process for automotive sheet is the cleanliness of the strip, particularly critical in case of batch annealing with no degreasing line or inefficient cleaning before continuous lines. In this specific cases, pollution of the strip surface could be prohibitive when rolling in the early stands of tandem mill with conventional forged work rolls as ground. The strip cleanliness strongly deteriorates during rolling particularly with high roughness rolls: iron fines are generated at the strip surface due to friction and stick on the sheet. It is well known that chrome plating on ground forged rolls in the early stands improve the strip cleanliness. This paper summarizes the results of 3D surface roughness topography studies on forged work rolls, with and without chrome plating, combined with sheet cleanliness measurement during rolling. It shows that a well determined topography has to be obtained on the work rolls used in early stands in order to roll in the mixed lubrication regime, as described by the Stribeck curve, minimizing the friction coefficient and therefore optimizing the cleanliness of the rolled sheet. The main roll roughness parameters to take into account for that purpose are the roughness level Sa, and even more, the Kurtosis parameters Sk, Spk, Svk and Ssk. The ideal surface morphology promotes deep valleys to the detriment of peaks, leading to a roll surface capable of retaining/trapping oil in the valleys, while peaks are minimized, thus reducing the friction in the roll bite and the amount of iron fines produced. To achieve this objective, new grinding wheel technologies are currently developed, in dialogue with wheel manufacturers, to create such ideal morphology of roughness well adapted to HSS forged rolls.

Oct 1, 2019

By Dilermando Nagle Travessa

High strength-light weight materials are very attractive for the transportation sector, particularly to the aerospace industry. High strength-age hardenable aluminium alloys are widely used in airframes due to their unique combination of strength, density, toughness, corrosion resistance, cost and easy processing. However, the hardening capacity of such alloys is somehow saturated due to thermodynamic issues related to the conventional processing. The production of aluminum-matrix composites is a promising strategy to overcome this limitation, resulting in strength levels that cannot be reached by actual commercial aluminum alloys. In the present work, multiwall carbon nanotubes were used to reinforce the AA6061 aluminium alloy. 1 and 2% weight percent of MWCNT were mixed to the alloy powder by high-energy ball-milling process. The blended powder was consolidated by hot extrusion. The obtained composite bars were submitted to heat treatment for the T6 condition in order to combine both CNT dispersion and precipitation hardening effects. Optical and scanning electron microscopy, as well as hardeness testing, was used to characterize the bars. Typical wrought microstructure, free of defects, was observed on the extruded bars. Hardness of the composites was observed to increase by 20, 28 and 68% for 1% MWCNT 6 h milling, 2% MWCNT 6 h milling and 2% MWCNT 10 h milling, respectively, in the as-extruded condition. The better performance for the composites blended at higher milling time was attributed to a better nanotubes dispersion. Subsequent heat treatment to the T6 condition did not result in additional hardening.

Aug 8, 2018

By Tiago Bristt Gonoring

Neste trabalho foi avaliado o efeito da adição de metano e argônio sobre a redução a plasma de pós de hematita de alta pureza (com %Fe2O3> 99,00 e tamanho de partículas

Aug 8, 2018

By Rainer Hüsken

Over the last decades long BOF campaign lives have successfully been established due to improved quality of the refractory material and due to intensive use of slag splashing. On the other hand, steelmakers are more and more faced with elevated phosphorous contents in the hot metal. This phenomenon is a global tendency caused by the increasing pressure to utilize cheaper iron ore sources. In India, iron ore sources have traditionally elevated phosphorous contents. The phosphorous removal challenge calls for using bottom stirring at the BOF converters, as these combined technology of top oxygen blowing and inert gas stirring through the bottom, helps significantly to improve bath mixing and thus in shifting the process towards the optimum metallurgical equilibrium conditions. All this is common knowledge and daily business in the steelmaking shops all over world. Unfortunately, focusing on a long BOF refractory campaign by means of slag splashing and maintaining optimum conditions for high efficient bottom stirring are naturally conflictive aims. Applying slag splashing causes unavoidable bottom built-up which in turn covers or even blocks the bottom tuyeres. Most of the steelmaking shops today are either operating slag splashing without bottom stirring or bottom stirring without slag splashing. Some are trying slag splashing with bottom stirring but mostly only for a certain short period of the whole campaign. Baoshan Meishan Steel is an integrated steel plant, located in Nanjing (China). The plant is operating two BOF shops (3x 150t and 2x 250t), producing various steel grades. Because of the iron ore source used, the hot metal phosphorous content is rather high with up to 2,000 ppm. In order to achieve low phosphorous contents in the molten steel below 200 ppm, Meishan uses the TBM (Thyssen Bottom Metallurgy) bottom stirring technology in both of their steel plants, successfully applying slag splashing and efficient bottom stirring for campaigns up to 10,000 heats. This paper describes the operation procedures, strategies, and the maintenance concept established at Meishan Steel which is suitable to meet both conflicting targets at the same time.

Jul 30, 2018

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 Felipe da Silva Siqueira, Mariana Sizenando Lyrio, Aline Cristine Lemos Duarte, Weslley Luiz da Silva Assis, Harison da Silva Ventura, André Luiz Moraes Alves, Paulo Rangel Rios

A nucleação nos contornos de grão é um fenômeno muito recorrente em materiais metálicos. Essa situação foi tratada por diversos autores como Cahn e Rios e Villa, usando a abordagem de nucleação em planos e linhas aleatórias. Neste trabalho estudou-se a nucleação nos contornos do polígono de Poisson-Voronoi e de uma matriz hexagonal em 2-d com métodos analíticos e simulação computacional. Utilizou-se uma equação baseada no método de Cahn para nucleação nos contornos de grão. Para nucleação nos contornos do polígono de Voronoi a equação não mostrou adequação total com os resultados simulados para dois tipos diferentes de casos, já para os contornos da matriz hexagonal, notou-se que quanto maior a quantidade de pontos sorteados na matriz, mais os resultados simulados concordaram com a equação proposta.

Nov 13, 2019

By Bruno Cordeiro Costa

Inseridas em um mercado extremamente competitivo, as empresas siderúrgicas vêm buscando aprimorar seus processos produtivos e de gestão de forma a reduzir custos de produção e garantir sua sustentabilidade. A principal parcela do custo de produção da empresa em relação a um aço inoxidável ligado ao Cromo e Níquel está na Aciaria, e a carga metálica representa mais de 80% deste valor. Visando aumentar a competitividade, foi aberto um projeto para otimizar a carga metálica na Aciaria. A redução da mistura de escórias é uma fase deste projeto. O propósito do presente trabalho é mostrar a metodologia adotada para otimizar o processo de recuperação de sucata das escórias de aços inoxidáveis, minimizando a ocorrência de misturas de escórias, para maximizar seus teores de Ni e Cr e, consequentemente, reduzir o uso de fontes mais nobres e caras destes elementos. Foi adotada a filosofia “Zero de Escória no Chão” e, para alcançar este objetivo, várias ações foram implantadas. Considerando 2011 como base 100%, o teor médio de Ni da sucata recuperada de 3XX aumentou 45% em 2013 e o teor médio de Cr subiu 36% na sucata recuperada neste mesmo período. Como consequência direta da redução da mistura de escórias de grupos de aços diferentes ao longo de todo fluxo produtivo, ocorre a redução dos residuais de Ni e Cr nos aços carbono e elétricos e de Ni nos aços 4XX. A metodologia adotada foi eficiente e os objetivos do projeto foram alcançados.

Jul 30, 2018

By Charles de Abreu Martins

Os efeitos da temperatura de austenitização, taxa de resfriamento e adições de Cr ou Mo nas transformações de fases de um aço 0,12C-1,70Mn-0,2V, utilizando dilatometria, foi investigado. Os diagramas em resfriamento contínuo de sete aços foram elaborados e as microestruturas foram identificadas utilizando microscopias ótica e eletrônica de varredura. Em temperaturas de austenitização mais elevadas, taxas de resfriamento mais altas e maiores adições de elementos de liga (Cr ou Mo), houve uma elevação significativa da temperabilidade e queda na temperatura Ar3. Uma comparação entre os efeitos do Cr e o Mo também foi realizada, mostrando um efeito mais efetivo do Mo. Foi observada redução na temperatura Ms com o decréscimo da taxa de resfriamento. Não foi observada variação significativa de Ms com o aumento da temperatura de austenitização ou adição de elementos de liga.

Aug 8, 2018

By Luiz Antônio Fonseca Peçanha Júnior

As propriedades e caracteristicas do diboreto de titânio (TiB2) e nitreto de alumínio (AlN) tornam esses materiais ideais para aplicações termomecânicas. Entretanto, a dificuldade de sinterizar compósitos cerâmicos à base de TiB2 – AlN tem limitado suas aplicações na indústria contemporânea. Nesse sentido, o presente trabalho tem por objetivo avaliar a técnica de sinterização por plasma pulsado (SPS), como uma alternativa para consolidação de compósito cerâmico em um curto intervalo de tempo. Após a caracterização das matérias primas, as amostras foram sinterizadas utilizando temperaturas entre 1.500°C e 1.900°C, além de 80 MPa de pressão e 10 minutos de permanência na temperatura máxima. A técnica “SPS” mostrou-se eficiente na sinterização desse sistema, alcançando densificações de até 98%. E ainda, como era esperado, a incompatibilidade dos coeficientes de expansão térmica entre o TiB2 e o AlN provocaram um processo de tenacificação nos compósitos.

Aug 16, 2017

By Dagoberto Brandão Santos, Marcus Vinícius Pereira Arruda, Fernando de Souza Costa, Túlio Magno Fuzessy de Melo

The development of advanced high strength steels (AHSS) is motivated by the automotive industry demands for higher strength steels with better formability and stretch-flangeability to avoid fractures during parts forming. In response to this, the new steel grades must have special microstructures in terms of constitution, morphology, distribution and hardness, which are strongly dependent on the chemical composition of the steel sheet and its processing, especially in the continuous annealing stage, in the case of cold rolled sheets. In this study the influence of the annealing heating rate and intercritical temperature (IT) on the microstructural evolution and the final hole expansion ratio of a cold rolled 980 MPa AHSS grade was evaluated. The annealing process was simulated using a Dilatometer and a Gleeble machine, and the microstructures were characterized using scanning electron microscopy, electron backscattered diffraction (EBSD) and nanohardness measurements. The increase of heating rate resulted in an overlap between ferrite recrystallization and austenite formation, changing the austenite morphology from a random to a fibrous distribution, while a higher IT resulted in more homogeneous microstructures and higher hole expansion ratios. This microestructural homogeneity, confirmed by nanohardness measurements, suggested that the difference in hardness between ferrite and the second phase affects the micro-void formation and crack propagation during the hole expansion test.

Oct 1, 2019

By Gilmar Zacca Batista

Este trabalho analisa a tenacidade e dureza do metal de solda e ZAC da solda circunferencial de tubos X65, X70 e X80 para serviço ácido. Os tubos de elevada resistência, fabricados para serviço ácido, apresentam grande desafio para a soldagem. Os consumíveis e processos devem ser capazes de produzir uma junta soldada de alta resistência, baixa dureza e elevada tenacidade. O objetivo deste estudo foi identificar problemas de amolecimento ou fragilização da ZAC e verificar se a elevada resistência não prejudica a tenacidade e dureza do metal de solda. A metodologia incluiu a soldagem circunferencial e ensaios de dureza e CTOD. Os resultados mostraram que o metal de solda e a ZAC do X65 e X70, são adequadas para o emprego em dutos terrestres. Observou-se um amolecimento na ZAC do X70 e X80 que, de acordo com a literatura, não é crítico para projetos baseados em tensão. Para o X80, o CTOD da ZAC ficou abaixo do valor mínimo desejado, indicando que pode ter ocorrido a formação de zonas frágeis localizadas e resultando na necessidade de estudos complementares para ajustar os parâmetros de soldagem. Os resultados deste estudo servem como base para uma futura aplicação destes materiais em campo.

Aug 16, 2017