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By Virgínia Cruz Rangel Albuquerque e Lima

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

Aug 8, 2018

By Renan Oss Giacomelli

The adhesion of multifunctional coatings on soft substrates is of paramount importance in the tribological behavior of this important class of surface treatment. In particular, scratch and indentation tests have been extensively used in order to assess this property. In this paper, the adhesion of a-C:H diamond-like carbon films deposited on nitrided low carbon steel was evaluated by indentation and scratch tests. The coatings were produced by PECVD onto 1020 steel substrates with two different surface finishing: ground (Sq = 0.184 µm) and polished (Sq = 0.002 µm). Indentation tests using a Rockwell diamond indenter were conducted and the adhesion evaluated by measuring the spalling region on images obtained by using optical microscopy. The analysis of the spalling regions produced semi-quantitative results, eliminating the subjective qualitative analysis proposed by the standard method VDI 3198. In addition, scratch tests were performed using the same indenter and a comparison between the two techniques was established.

Jul 31, 2018

By Eduardo Amado Marconato

No final do primeiro trimestre de 2012, a Usiminas iniciou a operação da nova linha de laminação de tiras a quente (LTQ2) na Usina de Cubatão visando fornecer bobinas de aço para a indústria automotiva, do petróleo e gás, máquinas agrícolas, aplicações diversas de aços estruturais, entre outras. A busca pela excelência na qualidade dos produtos e melhoria contínua nos processos estende-se a todos os setores da Usiminas como fatores de manutenção e ampliação da competitividade no mercado. Um dos principais itens que impactam o desempenho da produção na laminação a quente é o consumo de combustíveis para reaquecimento das placas até a temperatura adequada ao processo na linha de laminação. Desde o start up do laminador, o desempenho do forno de reaquecimento vem apresentando evolução expressiva em relação ao consumo de combustíveis. Essa evolução deveu-se especialmente à otimização dos parâmetros de controle e às melhorias alcançadas no processo. Foi alcançada uma redução média superior a 25% no consumo específico de combustível, quando comparado ao início da produção comercial do laminador.

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 Paulo Sérgio Moreirar

A caracterização do tamanho de grão austenítico prévio dos aços é importante, pois a partir desta investigação é possível estimar parâmetros metalúrgicos que repercutirão na qualidade final do produto. Desenvolver métodos para a revelação do contorno de grão prévio se faz necessário, porém, muitas pesquisas apontam para a complexidade destes métodos. Este trabalho se propõe a avaliar diferentes técnicas de contraste para revelar o contorno de grão austenítico prévio dos aços ABNT 1045 e ABNT 4340. Foram utilizadas três técnicas para revelar o contorno de grão austenítico prévio, sendo: ataque químico, ataque térmico e têmpera superficial. Destacam-se o ataque térmico e a têmpera superficial como métodos inovadores. O ataque químico foi realizado em três condições, variando-se a composição de ácido clorídrico adicionado ao reativo a base de ácido pícrico. O ataque térmico foi realizado em duas condições, em atmosfera inerte e em atmosfera oxidante/inerte. A técnica de têmpera superficial consistiu em austenitizar e promover um tratamento térmico de têmpera com restrições na taxa de resfriamento, promovendo um efeito de transformação bainitica nos contornos de grãos austeníticos prévios. Pôde-se concluir que a técnica mais eficiente para os aços estudados foi o ataque químico a base de ácido pícrico. As técnicas de ataque térmico e têmpera superficial se mostraram eficientes para o aço ABNT 1045, apresentando potencial de melhoria metodológica para outros tipos de aços.

Aug 16, 2017

By Juliana Fonseca Paim

A eficiência energética na indústria vem ganhado destaque no contexto atual. Um dos grandes desafios da atualidade é de utilizar os vários milhares de medidas de processos industriais coletadas, armazenadas e, utilizadas como indicadores capazes de contribuirem para a melhoria da eficiência energética. O princípio é combinar métodos analíticos avançados e aprendizagem de máquina aliado a um forte envolvimento dos membros da equipe da usina para se instalar um Sistema de Gestão de Energia (EnMS) em conformidade com a ISO50001. O objetivo seria de proporcionar a usina economias significativas em termos de consumo de energia. Este trabalho resume as etapas críticas para a implementação do EnMS para processos complexos: dignosticar a variabiliade do consumo de energia, identificar uma proposta viável para consumo de energia, envolver todos os níveis de produção nos workshops de análise de causas, implementar modelos preditivos de monitoramento em tempo real, dar o suporte para a tomada de decisões e, fazer modelos de relatórios de desempenho. Um exemplo com uma indústria química será apresentado e demonstrará como a metodologia pode ser aplicada na otimização das áreas de produção e de distribuição de vapor através de da melhoria da gestão operacional. A experiência adquirida para esse caso enfatiza a importância em potencializar a utilização dos dados de monitoramento e, o envolvimento dos operadores para poder entender as práticas operacionais principais, promovendo por conseguinte, uma cultura de eficiência energética.

Sep 25, 2017

By Jonas Pedro Caumor

As válvulas parcializadoras funcionam distribuindo a vazão de vapor em uma turbina de maneira uniforme e o mais próximo possível de uma atuação linear. Esta vazão depende da área de passagem que por sua vez depende do curso. Para o controle da parcialização de vapor, da potência e rotação, o curso da válvula deve ser mantido ao longo do tempo. Os servomotores que atuam nas válvulas, em sua grande maioria, possuem atuação linear, do tipo simples ação, são compostos de molas e são acionados por pressão hidráulica de óleo. Eles sofrem perdas de linearidade ao longo do tempo e entre as principais causas está a histerese de mola, necessitando assim de ajustes ao longo do tempo. Os ajustes são feitos de forma mecânica e hidráulica, manualmente. A leitura do curso é feita visualmente através de régua graduada, feitos com a turbina parada e sem considerar a atuação do vapor nas válvulas parcializadoras. São propostas modificações feitas no conceito do servomotor, usando um de dupla ação e para que o mesmo faça uma correção eletrônica do curso, a posição da válvula é medida através de um transformador diferencial variável linear (LVDT) Um dos conceitos apresentados é o uso do servomotor de dupla ação. O controle da turbina é feito por um regulador que envia um comando a um conversor eletro-hidráulico que atua no servomotor. Os conceitos apresentados fazem com que esta transformação eletro-hidráulica seja totalmente controlável, mais precisa e constante, mantendo o curso da válvula.

Jul 31, 2018

By Elcio Correia de Souza Tavares

No estado do RN o êxodo da população residente na zona rural para a zona urbana ocorre de forma ainda acentuada, tendo como agravante o ciclo de secas periódicas. Outro problema do estado é a desertificação, que vem tomando proporções maiores ao longo dos anos, e em algumas regiões específicas, gera relevante preocupação ambiental, uma vez que as cerâmicas ali presentes utilizam a vegetação local como combustível nos fornos de tecnologia tradicional. Embora se tenha consciência deste problema, pouco se percebe em termos de iniciativa para saná-lo, uma vez que o setor é marcado pela baixa tecnologia empregada. Uma alternativa para a construção de residências para a população de baixo poder aquisitivo é a utilização de tijolos feitos de solo-cimento. O solo-cimento é uma mistura íntima e bem proporcionada de solo com cimento Portland, de tal modo que haja uma estabilização daquele por este, melhorando as propriedades da mistura. O tijolo feito de solo-cimento é caracterizado por um menor custo final que o tradicional e pela baixa agressão ao meio ambiente, uma vez que não é queimado. Neste trabalho foram produzidos tijolos de terra crua misturada com cimento (20% a 30%) e compactados em prensa manual. Foram realizados análises dos materiais empregados e de resistência à compressão dos tijolos produzidos. Verificou-se que o tijolo de solo-cimento possui resistência a compressão dentro das normas e facilidade de fabricação, proporcionado assim uma solução alternativa para o setor.

Aug 8, 2018

By Gerdau Ouro Branco

É apresentado o Balanço Energético Global da Gerdau Ouro Branco 2013, com os principais indicadores de consumo energético das áreas produtoras. Além dos indicadores energéticos globais, o balanço apresenta os consumos físicos específicos de cada insumo nas diversas áreas, permitindo a análise de cada setor da usina isoladamente. Destaca-se em 2013: -Início de operação da Laminação de Tiras a Quente. -Menor participação do Lingotamento Convencional. -Menor produção de aço bruto da usina em relação a 2012.

Jul 31, 2018

By Márcio de Morais Tavares

A espectrometria de fluorescência de raios X (FRX ou XRF) é uma das técnicas analíticas mais utilizadas em geoquímica. Na indústria mineral também se utiliza a espectrometria de absorção atômica (AA). A comparação de concentrações de sílica e alumina de oito amostras padronizadas de minério de ferro obtidas a partir das técnicas FRX e absorção atômica, constitui o objetivo deste trabalho. Foram realizadas análises dos mesmos padrões em outros dois laboratórios para reprodutibilidade dos resultados. Foram utilizados um espectrômetro FRX e um espectrômetro de absorção atômica para realização dos ensaios. As análises produziram resultados satisfatórios, com desvios médios de 0,502 para a sílica e 0,096 para a alumina.

Aug 16, 2017

By Morgana Cristina Arnold

O Pó de aciaria elétrica (PAE) é um resíduo siderúrgico, produzido pela volatilização de metais pesados durante a fusão da sucata no forno elétrico a arco. Os metais volatilizados, entre eles Zn, Pb, Cd, Ni e Cr, são oxidados e subsequentemente solidificados na forma de um pó fino com partículas de dimensão inferior a 10 micrômetros. Este resíduo é classificado como Classe I – perigoso, segundo a norma NBR 10.004/2004, devido às concentrações de chumbo e cádmio acima do limite estabelecido no ensaio de lixiviação. Neste sentido, uma das alternativas para um possível uso deste resíduo seria a tecnologia de Solidificação/Estabilização (S/S) para a imobilização dos metais tóxicos. O PAE atrasa as reações de hidratação do cimento Portland, o que inviabiliza este cimento na tecnologia de S/S. Portanto, este trabalho tem como objetivo avaliar o efeito do PAE nas características mecânicas e ambientais de argamassas à base de cinzas volantes (CV) e cinzas de casca de arroz (CCA) álcali-ativadas. Foram preparadas argamassas com traço de 1:3 (CV+CCA: areia, 4 granulometrias) e adicionados teores de PAE de 0, 10, 15 e 20% em relação à massa de CV+CCA. Ensaios de resistência à compressão foram realizados nas idades de 7 e 28 dias. Para avaliar a periculosidade do material, análises de lixiviação foram realizadas na idade de 7 dias. Os maiores resultados de resistência à compressão, entre as argamassas contendo o resíduo, foram encontrados para o teor de 20% de PAE.

Aug 16, 2017

By Raquel de Carvalho Reis

A fosfatização é um pré-tratamento superficial que tem como principais funções: a lubrificação, proteção contra corrosão e proteção contra abrasão. Os metais fosfatizantes mais comumente utilizados são o zinco, manganês e o ferro, sendo o zinco o mais aplicado nas indústrias siderúrgicas, automobilísticas e de linha branca. Atualmente, grande parte das pesquisas relacionadas aos processos de fosfatização é referente ao fosfato de zinco, sendo escasso o estudo sobre fosfato de manganês. O objetivo deste trabalho foi estudar a cinética de formação da camada de fosfato de manganês em aços baixo carbono, analisando a influência do substrato na formação da camada fosfatizada. As análises foram baseadas na obtenção das curvas de ganho de massa, sendo caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura. Os resultados indicaram que para o substrato constituído essencialmente de martensita revenida, uma maior quantidade de carbonetos resultou em uma menor taxa de ganho de massa, pois estes funcionam como sítios ativos no processo de fosfatização, fazendo com que exista uma maior densidade de núcleos.

Aug 16, 2017

By Rafael Lopes

Os aços utilizados na fabricação do vergalhão CA50 conforme norma NBR7480 são usados em todo o Brasil. A grande aplicação deste tipo de produto é na indústria de construção civil em função de sua excelente resistência mecânica e soldabilidade. Estas características permitem o avanço na construção de grandes empreendimentos. Em 2009, a Votorantim Siderurgia na sua Unidade de Resende, iniciou a produção do vergalhão CA50 em escala, procurando aumentar a sua participação no mercado de construção civil. Foi identificada uma grande variação nos resultados de limite de escoamento nos ensaios de liberação de produto realizados a partir de amostras coletadas no início das bobinas de vergalhão CA50. Em função disso, foi feita a caracterização do limite de escoamento e microestrutura ao longo da bobina onde foi identificado que esta grande variação do limite de escoamento estava presente em toda a bobina. Desta forma, foram definidos os principais parâmetros do processo de laminação que poderiam estar influenciando na variação do limite de escoamento e realizado um planejamento de experimentos (DOE) para o vergalhão CA50 16,0mm, aço 1030, onde foram identificadas que a combinação da melhor distribuição da vazão de água nas Caixas d’água utilizadas no tratamento térmico de têmpera e auto revenido, somada à maior distribuição das espiras no pelo Formador e à ventilação do Stelmor no mínimo apresentaram resultados de limite de escoamento acima do mínimo especificado pela norma NBR 7480 com menor desvio padrão quando comparado aos parâmetros de processo que eram utilizados na produção do vergalhão CA50.

Oct 30, 2017

By Douglas Leal Lemos

Na Aciaria-LD CSN obtém duas estações de gusa, chamadas de Estação Leste e Oeste. A logística de transporte do gusa produzido no Alto Forno até a Aciaria é feita através dos Carros Torpedos. Nas estações são feitos cambamentos dos carros para abastecer panelas de gusa, que levarão até os Conversores. Para efetuar este movimento de cambagem é necessário controlar dois motores de corrente continua e freios que obtém nos carros. Na UPV obtém vinte e sete carros torpedos em operação, assim o controle deve estar preparado para controlar todos. Antes da modernização o painel funcionava sem nenhuma tecnologia de controle e obtinha alto custo de manutenção. Em virtude destes aspectos novo sistema obtém conversores estáticos que controlam motores e controlador responsável para efetuar balanceamento de carga do gusa. Este projeto tem como objetivo garantir continuidade operacional do sistema além de gerar maior confiabilidade no equipamento e uma alta tecnologia para efetuar melhorias, analise de defeitos entre outros. O rendimento após a implantação é fantástica devido ao controle preciso obtido além da rastreabilidade de todas as variáveis do sistema e um custo de manutenção baixíssimo, tornando-se um equipamento no estado da arte.

Aug 16, 2017

By Rodrigo Alberto Moreira Gomes

São apresentados os resultados da instalação de uma câmara de combustão compacta para a substituição de óleo combustível por coque de petróleo, em um sistema de secagem e moagem de minério de níquel denominado Usina Sul, instalado na Unidade de Niquelândia – GO, da Votorantim Metais. Esta nova câmara de combustão, desenvolvida em parceria com a Dynamis Engenharia e Comércio, atingiu eficiências de queima acima de 95% (comprovada por medições realizadas em Planta Piloto). Além de elevada eficiência de combustão, esta câmara compacta possibilitou que se atingisse o patamar de 100% de substituição de óleo por coque de petróleo, representando ganhos significativos no custo da Unidade. Ganhos também foram observados na vida do refratário da câmara existente, denominada câmara VMN.

Jul 31, 2018

By Ramon Valls Martin

A obtenção das propriedades magnéticas do rejeito do processamento do minério de ferro auxilia na determinação da viabilidade da recuperação do ferro residual. Também permite a otimização dos parâmetros operacionais do processo de concentração por separação magnética. Foram apresentados dois métodos de caracterização magnética: Método indutivo (histeresígrafo) e método de força magnética (balança de susceptibilidade). Estes métodos têm como vantagens o baixo custo e rapidez de execução. Apresentaram sensibilidade suficiente para a caracterização de amostras de resíduos com teores de ferro muito reduzidos.

Aug 16, 2017

By Lara de Assis Moreira, Vinicius Thiago Lecco Rampinelli

The energy efficiency of reheating furnaces is a continuous challenge, as these equipment consume a representative portion of the total fuel of an integrated steel plant. Therefore, any investigation and implementation which brings improvement in this figure become an important issue for the mill competitiveness. In the case of production delays due to external factors (the condition addressed in this work), whether predicted or unforeseen, the slabs remain inside the furnace with high temperatures in order to avoid production delay during the production restart, elevating the specific consumption and scale formation. This work increased the energy efficiency of the two ArcelorMittal Tubarão’s walking beam reheating furnaces, by reducing the consumption of mixed gas during production delays (either scheduled or not) lasting less than 3 hours. The objectives were achieved through improvements, among them, tuning of Level 2 automation system parameters, automatization of procedures and operational training. The work resulted in a 34.4% fuel gas consumption reduction during the delays.

Oct 1, 2019

By Aline da Luz Pascoal

A crescente preocupação com a produção e descarte de rejeitos advindos da exploração mineral, principalmente no que diz respeito aos fatores econômicos e ao meio ambiente, tem aguçado a procura por novos métodos de processamento que ajudem a minimizar este fato. De maneira que, serão avaliados e discutidos os dados de produção de um concentrado (sinter feed fino) em um circuito de concentração magnética na empresa Pedreira Um Valemix em Catas Altas/MG, tendo como alimentação da planta de beneficiamento um blend composto pelo rejeito outrora gerado nesta mesma planta (teor 40,0%) Fe e o ROM (teor de 42,0% Fe). Os resultados encontrados mostraram-se promissores, alcançando uma recuperação mássica e recuperação metalúrgica de, respectivamente 60,15% e 79,75%, e também geraram maior estabilidade do processo, prolongamento da vida útil da mina e maior receita devido à utilização de um produto que outrora era considerado como rejeito.

Oct 30, 2017

By Mônica Aline Magalhães Gurgel

Os aços inoxidáveis devido suas propriedades e vasta aplicação vêm sendo analisados em busca de maximizar o seu potencial, dentre as séries mais estudadas estão a 300 e a 200 que se diferenciam pela composição química. Neste trabalho analisou-se a imposição de baixos e distintos graus de redução (até 10%) pela laminação assimétrica de aços inoxidáveis austeníticos 304L e 201LN, possíveis transformações martensíticas induzidas por deformação no material, efeito TRIP, a fim de avaliar a formação de martensita em função da assimetria da deformação e ao longo da espessura do material. Confirmando os resultados esperados através de análises no microscópio eletrônico de varredura, e de macro e microdureza.

Oct 30, 2017

By Gustavo Elói de Sá Lima

A estratégia de manutenção de locomotivas da VLI sofreu significativa modificação após a implementação de propostas de consultores americanos, baseadas principalmente, na execução de atividades fora de oficina, realizadas em estruturas chamadas de “Track Service”, estruturas as quais contam basicamente com uma vala para inspeção na parte inferior das locomotivas. Dessa forma, foi possível capturar diversos ganhos em custeio e redução de investimentos, como por exemplo o aumento de periodicidade entre manutenções preventivas e redução do projeto da nova oficina de Paulínia.

Oct 30, 2017