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By Samuel de Lima Silva

A Comissão Interna de Conservação de Energia (CICE) atuou com uma série de ações para aprimorar a rotina de trabalho com finalidade da redução do consumo específico de gás natural na Unidade de Juiz de Fora da Votorantim Metais Zinco. As principais ações adotadas foram o desligamento de um dos queimadores da Caldeira Aalborg, e regulação do outro para 50%, utilizando o primeiro apenas quando necessário; estudo de melhorias na operação da Planta Polimetálicos, visando a redução de consumo pelo queimador do forno; melhoria no acompanhamento de consumo diário, tanto na chegada de gás quanto na caldeira; levantamento dos pontos de vazamento de vapor e contratação externa para adequação. Como resultado dessa série de ações tomadas, obtivemos uma redução de 17% no consumo específico de gás natural da planta.

Jul 31, 2018

By Diego Moisés Maciel Vieira

Aços resistentes à abrasão possuem alta dureza, sendo largamente utilizados em aplicações nas quais o componente é submetido a situações em que é exigida alta resistência mecânica e resistência ao desgaste. Podem ser empregados para fabricação de implementos rodoviários, implementos agrícolas e na indústria de mineração. O presente trabalho visa analisar a influência da espessura dos corpos de prova de Charpy-V na energia de impacto absorvido em amostras de aço resistente à abrasão da série 450HB. Os corpos de prova foram usinados com as dimensões padronizadas pela norma ASTM E23 [1]. Os resultados obtidos demonstram uma redução nos valores de tenacidade ao impacto com a redução da espessura, explicitando a importância do método da energia relativa absorvida para análise dos resultados dos ensaios que abordam variação de espessura.

Aug 16, 2017

By Enrique Roy Dionisio Calderon

Neste trabalho é apresentada a concepção de um modelo com objetivo de gerar a superfície de mínimo consumo de redutor (carbono) para a produção de ferro primário. No seu desenvolvimento foram consideradas as condições de equilíbrio das reações de redução e os balanços de massa e de energia. Sua aplicação à redução em Altos Fornos é exemplificada para situações reais, baseada no banco de dados operacionais de uma usina siderúrgica. Foi possível, a partir de planos de corte nestas superfícies, gerar diagramas binários do tipo CR-RD (Consumo de Redutor-Redução Direta), passíveis de serem obtidos “on-line” com o processo. Dentre os resultados obtidos, foi possível identificar, confirmar e prever, através da análise de casos reais, algumas inviabilidades termodinâmicas importantes do forno, conferindo desta forma maior segurança operacional ao processo.

Aug 1, 2018

By Maxwell Pereira Cangani

Com a expansão da produção de minério de ferro no quadrilátero ferrífero em Minas Gerais, a litologia e o perfil de qualidade dos minérios foram alterados significativamente nos últimos anos, para o minério recebido na Ternium Brasil notadamente a partir do segundo semestre de 2014, gerando forte impacto sobre os processos Sinterização e Altos Fornos. Houve uma redução da participação de minérios hematíticos e uma elevação de minérios itabiríticos. Como conseqüência, houve uma elevação significativa dos teores de sílica, fósforo e alumina no sinter feed e minério granulado. Nesse contexto, surgiu a necessidade de tornar a especificação do sínter produto mais abrangente qualitativamente e mais restritiva do ponto de vista quantitativo, com o objetivo de melhorar a performance e estabilidade dos Altos Fornos, frente ao novo perfil de qualidade dos minérios de ferro.

Oct 30, 2017

By Paulo Correa

No processo de implementação de uma nova planta industrial, a disciplina de automação, responde pela integração dos equipamentos de forma a permitir a operação segura e produtiva dos dispositivos envolvidos, com um mínimo de intervenção humana. Em projetos de grande porte, temos muitos fornecedores de equipamentos mecânicos com diversas formas de contratação e estabelecer um padrão único para o sistema de automação, tornase uma atividade complexa, porém, fundamental para o sucesso do projeto. Por outro lado, o sistema de controle é sempre o último a ser montado e pode provocar atrasos no comissionamento dos equipamentos, se não estiver devidamente pronto, ou mesmo ser pressionado para compensar atrasos ocorridos nas etapas anteriores da construção. Nesse contexto, a engenharia de automação precisa estar concluída, os materiais precisam estar disponíveis e a mão de obra pronta para atendimento no exato momento das necessidades. Mediante o uso de uma estratégia de contratação antecipada do pacote de automação, na modalidade MAC, onde apenas uma empresa responde pelo fornecimento global do sistema de automação e instrumentação, reduzindo as interfaces envolvidas, buscando a participação do fornecedor nas fases iniciais da engenharia e com a elaboração de um planejamento consistente de recursos, foi possível atender as demandas da construção e comissionamento, dentro do cronograma e custo previstos para o projeto. Os resultados alcançados pela disciplina de automação e controle, aliados ao resultado global do projeto, sinalizam a assertividade das ações realizadas, trazendo benefícios consideráveis e reduzindo o risco na implementação do projeto P4P.

Aug 16, 2017

By Zirlene Alves da Silva Santos

O desgaste abrasivo é o principal responsável por quebras de equipamentos e, como consequência, paradas não programadas para manutenção; pois causa a perda progressiva de material das partes móveis em contato e movimento relativo. O presente estudo analisa o desgaste abrasivo na superfície do rolete de carga dos transportadores de correia. Para a análise foi utilizado o equipamento abrasômetro do tipo roda de borracha conforme norma ASTM G65. Os procedimentos de ensaio contemplaram: o corte de quatro corpos de prova de aço 1020, limpeza, pesagem - utilizando balança de precisão, avaliação superficial com rugosímetro e ensaio de dureza. Dois corpos de prova foram revestidos com a tinta Laranja Munsell 2,5YR6/14m, para simular as condições de campo. Em seguida, foi realizado ensaio no abrasômetro ASTM G65; utilizando o procedimento “A” previsto na norma ASTM G65 - classificado como desgaste severo com carga de 130N. Logo depois, foi calculado o volume de material perdido e a taxa de desgaste. Os resultados obtidos nos ensaios possibilitaram concluir que, o desgaste predominante na superfície dos roletes de carga é o abrasivo por 3 corpos, em função, principalmente, do transbordo de minério do processo. A superfície do corpo de prova, sem revestimento, apresentou uma perda de material que compromete a vida útil do rolete e da correia. Já, na amostra revestida, foi possível observar que o desgaste abrasivo por três corpos ocorre, mas é reduzido consideravelmente; isso pode ser explicado pela diminuição da rugosidade superficial.

Oct 30, 2017

By Francisco Carvalho

Durante o comissionamento o laminador Novelis CM3 apresentou níveis elevados de vibração, que causou instabilidades no processo de laminação, gerando problema de qualidade e desperdício de produto. Devido à vibração, as chapas produzidas pelo CM3 apresentaram marcas de Chatter, e para entender esse fenômeno foram empregadas as seguintes técnicas: Análise de Vibração, Análise da Forma de Deflexão Operacional e simulação numérica pelo Método dos Elementos Finitos-MEF. De acordo com a literatura, um laminador pode apresentar três modos de Chatter: 5-20 Hz (torção); 128- 256 Hz (3a oitava) e 500-700 Hz (5a oitava). O modo de 3a oitava é mais crítico para a estrutura. Na Análise de Vibração, os espectros apresentam níveis elevados na frequência de 153 Hz, sendo que na análise por ODS identificou-se movimentos relativos nos rolos de Backup e na estrutura de apoio em 153 Hz. Os cálculos por MEF destacaram a existência de um modo natural em 153 Hz nos rolos Backup, como observado nos modos operacionais obtidos por ODS, caracterizando ressonância no sistema. Esta ressonância está associada à vibração do modo de 3a oitava, que ocasiona níveis elevados de vibração no sistema. A excitação deste modo natural faz com que haja a flexão dos cilindros, que causa variações na pressão de laminação gerando assim marcas nas chapas. Também, realizou-se uma Análise Modal do rolo Backup identificando-se uma frequência natural na região de 150 Hz, com a forma modal de flexão.

Aug 16, 2017

By Rafael de Souza Rodrigues

A Samarco Mineração está entre os grandes produtores mundiais de pelotas de minérios de ferro com início de suas operações em 1977 na lavra e beneficiamento de minérios itabiríticos friáveis de médio a baixo teor de Ferro. No Quadrilátero Ferrífero a formação ferrífera bandada, devido a sua gênese, apresenta, no geral, um menor teor de Fe e uma maior compacidade com o aumento da profundidade. Com a crescente demanda mundial de minério de ferro, existe a necessidade da incorporação dos materiais de menor teor e maior dureza visando o aumento das reservas. O aproveitamento desses minérios impacta significativamente as etapas de beneficiamento, sendo o processo de moagem o mais afetado, suscitando a necessidade de desenvolver ferramentas para prever o comportamento do minério nessa etapa do processamento mineral. A partir do modelo geológico-tipológico pré-existente e da introdução dos testes de determinação do tempo de moagem (DTM) e do requerimento energético da moagem nas amostras de furos de sonda, desenvolveu-se um modelo matemático para o cálculo do requerimento energético do minério na moagem. Como resultado deste trabalho, a variável “energia” (kWh/t) foi inserida no modelo de blocos da reserva podendo ser utilizada pelo planejamento de lavra de curto prazo para adequação do minério à energia de moagem existente e pelo planejamento de longo prazo para antever a necessidade de revamp nas usinas existentes e/ou para auxiliar no dimensionamento de novas instalações de moagem.

Aug 1, 2018

By Priscilla Danielle de Oliveira Lopes Costa

Na indústria aeronáutica, fadiga é um dos processos mais importantes quando se considera o dano e a falha das estruturas de uma aeronave. Adicionalmente, os materiais compósitos apresentam altas resistência e rigidez específicas. No entanto, os mecanismos de dano de um material compósito são complexos. Como consequência, o objetivo deste trabalho é identificar as propriedades à fadiga de materiais compósitos de fibras de carbono e resina epóxi, com configuração de lâminas 0°/90°/±45º e caracterizar os mecanismos de dano quando estes são submetidos à fadiga. Para tanto, nos corpos de prova foram realizados ensaios de fadiga em uma máquina universal de ensaios MTS, em controle por tensão com frequência de 10 Hz com carregamentos máximos de 6000, 5000, 4000 e 3000 N e R = 0,1 (tração-tração). O compósito em estudo demonstrou boa resistência à fadiga por controle de tensão, a vida infinita é de aproximadamente 48,5% da resistência à tração. O número de ciclos a fadiga depende da amplitude de tensão, assim como da tensão média, sendo que quanto menor a carga aplicada menor a amplitude de tensão (e a tensão média) e maior o número de ciclos a fratura. A fractografia após os ensaios caracterizou os mecanismos de dano durante o processo de fadiga, sendo que fratura na matriz, fratura das fibras e descolamento fibra/matriz são os mecanismos de falha dominantes durante a fadiga, através de análise por microscopia eletrônica de varredura.

Aug 7, 2018

By Luiz Flávio Pereira Costa

O quartzo contido no concentrado, medido pelo teor de SiO2, é um dos principais itens de controle de qualidade do concentrado produzido em usinas de beneficiamento de minério de ferro. Nas usinas de beneficiamento da Samarco Mineração S/A o processo de concentração é realizado em etapas de flotação reversa de quartzo. São utilizadas tanto células mecânicas quanto colunas de flotação. A especificação do concentrado final produzido na usina de beneficiamento é obtido em uma etapa de flotação em colunas (3 colunas; 3,6mX14m). Com o objetivo de melhorar a performance desta etapa de flotação em colunas foram identificadas algumas oportunidades de melhoria, a saber: substituição dos spargers por slan jet; redistribuição e reposicionamento dos borbulhadores; substituição de chapéu chinês e do distribuidor de polpa equalizando a alimentação das colunas; otimização dos parâmetros de processo (vazão de ar e camada de espuma); realização de testes de flotação em bancada com amostras do fluxo que alimenta as colunas variando a dosagem de coletor. Nos testes em bancada uma éter-amina foi utilizada como coletor de quartzo. Os testes de bancada mostraram a possibilidade de reduzir o teor de SiO2 no concentrado de forma significativa aumentando a dosagem de coletor até 75g/t. A partir das modificações no sistema de aeração, distribuição da alimentação das colunas e com a adição de coletor, a taxa de redução de SiO2 passou de 20% para 40%.

Aug 16, 2017

By Luis Alberto Sfalsin Passos

Com o passar dos anos observa-se uma mudança nas características mineralógicas dos minérios de ferro lavrados nas novas minas da Samarco Mineração SA. De acordo com levantamentos podem ser constatadas mudanças nos percentuais da hematita porosa, hematita especular e da goethita na constituição do concentrado de minério de ferro. Pode-se verificar uma tendência de aumento do percentual de goethita bem como do PPC (perda por calcinação) característica intrínseca ao minério. Estes fatos implicam em uma maior dificuldade da concentração em garantir a qualidade da polpa de minério bombeada para as usinas de pelotização, visto que fatores como a granulometria do minério (partículas menores que 325#) e a superfície específica são afetadas pela mineralogia. Por consequência, há uma maior dificuldade no processo de filtragem para obtenção do pellet feed com a faixa de umidade necessária para o processo de pelotamento e queima. De outra forma, o aumento do PPC dificulta o processo de secagem das pelotas no forno de pelotização, exigindo um maior aporte térmico para retirada da água residual contida nos cristais que não evaporam a 100°C. Todos estes fatores contribuem para a qualidade da pelota queimada, interferindo na sua resistência física como compressão a frio e tamboramento. Esta pesquisa tem como objetivo apontar as variáveis que influenciam significativamente o tamboramento, para propor ações que melhorem o controle do processo produtivo de forma a buscar o ponto de equilíbrio entre qualidade e produção.

Aug 16, 2017

By Suzana Souza da Silva Scardua

O desenvolvimento dos aços microligados representa um grande avanço tecnológico e oferece grandes vantagens econômicas para diversas áreas da engenharia. Nas últimas décadas houve um aumento expressivo na demanda mundial por tubos utilizados na construção de dutos para transporte de petróleo e gás. Neste caso são utilizados os aços ARBL (Alta Resistência e Baixa Liga) que combinam alta resistência e tenacidade necessárias para operar em altas pressões. Os tubos são produzidos a partir de placas laminadas e posteriormente soldadas atendendo a norma API 5L. Em componentes de geometria complexa, tais como juntas, acoplamentos e conexões, a laminação não é a técnica mais adequada. Para este fim, o processo de forjamento é uma alternativa, pois permite uma ampla faixa de dimensões e formas complexas com controle da microestrutura e propriedades mecânicas após tratamentos térmicos adequados. Para avaliar novas técnicas de processamento, foram fabricadas barras forjadas de um aço microligado com composição química similar à de um API 5L X70 comercial. O aço foi lingotado e forjado em barras quadradas de 35 mm de aresta. Em seguida foram retiradas amostras para tratamentos térmicos de têmpera a 920°C e 1.050°C e revenimento de 150°C a 650°C. Após analisar as microestruturas foi escolhida a similar à de um tubo comercial API 5L X70 para preparação de corpos de prova para ensaios de tração. Resultados preliminares mostram a possibilidade de obter aços com qualidade API através do forjamento.

Aug 7, 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 Susanne Hahn

The Siemens VAI software model DynaPhase calculates thermodynamic properties depending on the chemical analysis of steel. It can be used online together with Siemens VAI’s secondary cooling model SIMETAL Dynacs 3D which is a unique feature. Offline it can be used to investigate the thermodynamic properties of steel grades and therefore supports the development of new grades. The core of DynaPhase is a substitutional solution model for the Gibbs free energy to calculate multi-component phase diagrams. The parameters of this model are determined by employing the CALPHAD approach. This model is combined with a microsegregation model to account for the interdendritic solidification process. New DSC (differential scanning calometry) measurements of the department of metallurgy of the Mining University of Leoben have been used to improve the DynaPhase database for high Al or Si concentrations. By comparing this experimental data to calculations it has been found that some of the widely used commercial software tools do not describe the ternary system FeAlC for high aluminum concentration correctly. In this paper we will show how thermal properties of high Al grades change with the optimized database and what impact this has on the secondary cooling of continuous casting, e.g. how the solidus point shifts on the strand. Moreover we will show that the online use of DynaPhase has many advantages for the production. Since DynaPhase uses the actual chemical analysis of the steel grade and not just concentration ranges or averaged concentrations it is possible to optimize the cooling strategy during casting for the actual chemical analysis of the actual heat.

Jul 30, 2018

In today’s competitive steelmaking environment, the optimization and continuous supervision of the blast furnace process is of major importance. Modern probes and process measurement systems can assess the specific operation of the blast furnace. They provide a better and detailed process understanding and control. The benefits are even more important when they are combined with process models and expert systems. Everyday operation, productivity and even the lifetime of a blast furnace can be significantly improved by collecting, interpreting and acting upon such process data correctly. Only a comprehensive knowledge of the various process phenomena together with measurement of process variables inside the blast furnace enables the operators to optimize coke and fuel rates, to run the blast furnace smooth, reliable, and safe, and to make best use of the available raw materials. While the improvement of the blast furnace process with respect to productivity remains the main task, also, the timely identification of abnormalities and the assessment of process variations is an objective. This paper describes the blast furnace measurement systems that are available for everyday automatic use and provides an understanding for the possibilities of modern probes. The different applications are daily blast furnace supervision, charging process optimization, and observation of the internal state. Finally, the paper gives recommendations on probe configurations for different blast furnaces sizes, considering both a technical and an economical point of view.

Aug 2, 2018

By Karl Berger

Today we are talking about Industry 4.0, as the latest revolution of industrial processes and progress, considering that the steam engine (Industry 1.0), railways and cars, mass production in the 1920th (2.0), Industrial Automation (3.0), and finally integrated manufacturing, integrated communication, and internet (4.0) can be seen as the state-of-the-art situation in industry, nowadays. Similar to the Industry progress, we can approach the rolling process of material, which started about 150 years ago in a very basic way. Steam engine- and belt driven-mills were very operators’ intensive, brutal and risky to operate. Mechanical improvements brought throughput, safety and quantity, as also quality of the products. The rolling of steel, in particular of rails, beams, rebar, strip (focus in this paper) and plate has enabled the large scale transport and travel, the building of bridges and buildings, the manufacturing of ships and cars. From single stands to continuous rolling trains the production and quality of mills increased significantly. From ingots and blooms to slabs, we have to admit a big jump in which has changed the face of the world significantly. Thin Slab Rolling has revolutionized the output and the throughput of rolling mills (Generation 3.0 to 5.0). Finally, Endless Rolling, has boosted the quality and quantity of rolling mill processes and permitted nowadays to enter in market niches which were not thinkable a decade ago. Mastering the automation and applying reliable systems (mechanical and electronically) of drives, actuators and sensors, as also communication and information interchange to all levels of automation are the success factors of such complex mills, we call herein after “Rolling Mills of Generation 6.0”.

Aug 16, 2017

By Andrew Salach

Experimento laboratorial avalia desgaste em rodas e trilhos de PR’s. Chegou-se a conclusão de que rodas com elevada dureza economizam desgaste de rodas e de trilhos.

Aug 16, 2017

By Larissa de Barros Machado Vilela

O lingotamento contínuo é um processo de solidificação de aço líquido onde o conhecimento de suas variáveis é de extrema importância para a produção de aços de qualidade. Este processo contém um reator denominado distribuidor que se localiza entre a panela e o molde e tem como função tradicional, distribuir o aço que sai da panela para o molde, mas também realiza outras importantes funções. Devido a essa importância no processo, este trabalho objetivou realizar o estudo do escoamento do aço no distribuidor com duas configurações diferentes, sendo uma sem injeção de gás inerte e a outra com injeção de gás inerte. Neste estudo foram utilizados softwares para a realização das simulações matemáticas onde se podem notar as diferenças das curvas DTR, grandezas de turbulência e perfil de velocidade quando se tem ou não a injeção de gás inerte.

Aug 7, 2018

By Daniel Paulo Santos, João José dos Santos Carvalho, Leonardo Passos Perdigão, Alexandre Santos Tardin, Filipe Sathler, Leonardo Barbosa de Oliveira Mello, Odilon José da Silva, Marcelo Tardin Alves

A estabilidade operacional do alto-forno depende da qualidade de suas matérias-primas, sendo a resistência mecânica do coque após a reação – Coke Strength after Reaction (CSR) um dos principais parâmetros de controle da qualidade do coque para verificar a degradação granulométrica do coque após sua reação com CO2. O desafio das empresas siderúrgicas está em produzir um coque de baixo custo e elevada qualidade com resultados precisos e consistentes para atendimento às especificações requeridas pelo alto-forno. Neste trabalho em particular, utilizando a metodologia Seis Sigma, foi desenvolvido e validado uma equação matemática (modelo de regressão linear múltipla) para previsão do CSR produzido pela coqueria da ArcelorMittal Tubarão, a partir de dados estatísticos correlacionados à parâmetros da mistura de carvão (teor de cinzas totais, enxofre médio e a composição química das cinzas expresso pelo índice de basicidade).

Oct 1, 2019

By Natália Cristina Candian Lobato

A fim de se evitar os danos causados pela corrosão, cresce cada vez mais o uso do aço galvanizado. Durante o processo de galvanização a quente ou por eletrodeposição é gerado um resíduo sólido perigoso conhecido por lama galvânica cujo descarte se trata de um processo oneroso. Sendo assim, as principais rotas de gerenciamento desse resíduo foram levantadas no presente trabalho, visando contribuir com a economia e aumento da sustentabilidade desse setor industrial. Ultimamente a lama galvânica é considerada uma matéria-prima potencial por conter metais com valor comercial presentes em concentrações elevadas, e isso tem estimulado pesquisas de rotas de recuperação desses teores metálicos. Paralelamente, a fim de resolver o problema de gestão do resíduo, estudos buscam rotas alternativas de descarte que visem estabilizar os elementos tóxicos e reutilizar a lama como matéria-prima em outro processo industrial.

Aug 7, 2018