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By José Carlos D’Abreu, Luiz Cláudio Pinto Oliveira

Os pós ou lamas de aciaria gerados nos sistemas de despoeiramento dos gases de exaustão do conversor LD têm papel relevante entre os coprodutos siderúrgicos devido às suas significativas gerações, dificuldades no manuseio e acondicionamento e expressivo custo para processamento e/ou disposição. Em contrapartida, o elevado teor de ferro que possuem lhes garantem um potencial de substituição dos materiais primários nos processos metalúrgicos. Um método desenvolvido para a reciclagem do pó de aciaria LD foi a aglomeração a frio via briquetagem, para utilização como refrigerante no conversor LD. O efeito refrigerante do minério de ferro é cerca de três vezes superior ao da sucata de aço. Os briquetes de pó de aciaria LD contém ferro em diferentes estágios de oxidação e assim, seu poder refrigerante se situa em uma condição intermediária. Neste trabalho são avaliados, teórica e operacionalmente, o efeito refrigerante dos briquetes de pó de aciaria em comparação com outros refrigerantes. Considerando que a sucata tem um poder refrigerante de 340 kcal/kg, constatou-se que o poder refrigerante dos briquetes é cerca de 1,8 vezes superior ao da sucata e o poder refrigerante das pelotas é 2,8 vezes superior ao da sucata.

Nov 3, 2019

By Carlos Cristiano Carvalho Teixeira

No carregamento volumétrico de vagões, onde a variância de pesos carregados é relevante, ocorrem grandes limitações operacionais, que vão desde a percepção do volume em carregamento até a capacidade real de controle. Neste contexto, a diversidade de cenários é enorme: velocidades variadas (25% a 80% da capacidade), variação do minério, diferentes tipos de vagões, etc. Maximizar ou atingir o ponto ótimo com repetibilidade leva tempo e experiência. A solução considerou a aplicação intensa e avançada de instrumentação e recursos de automação, obtendo um resultado favorável de elevação da capacidade de controle sobre o peso em carregamento, nas diversas condições operacionais. A metodologia utilizada partiu de uma engenharia conceitual destacando o tratamento de riscos considerando as imprecisões e as técnicas avançadas de controle necessárias. Instrumentos e equipamentos também foram tratados dentro desses riscos, entre eles: balanças, radares 2D, identificação dos tipos de vagões, níveis dos silos, lasers para medições de precisão e para redundâncias, e ainda a simulação para testes do processo. Conclusão: 1. Maior capacidade de controle de peso carregado e menor variabilidade. 2. A imprevisibilidade na variação do material como desafio adicional para os automatismos. 3. Simuladores como diferencial na implantação da solução.

Aug 16, 2017

By Rafael Lioji Kogake

O Alto Forno n° 2 é responsável por cerca de 40% da produção de gusa na CSN. Uma das principais utilidades responsável pela transformação do minério de ferro em gusa é o ar soprado que é fornecido por dois turbo sopradores da Central Termoelétrica n°2. Para que ocorra o processo de transformação do minério é necessário que o ar soprado seja aquecido. Isto é feito através dos regeneradores, os quais aquecem o ar para cerca de 1.300°C. Como cada regenerador tem um tempo de campanha, é necessário fazer a troca do mesmo a cada 1 hora. Nesse momento de mudança de regenerador, uma parte do ar soprado é desviado para o regenerador que está entrando em operação e ainda está vazio. Com isso, há uma perda pontual de produção indesejada, além de causar instabilidade no processo. A solução encontrada para reduzir este problema foi aumentar a vazão de sopro durante o período de troca de regeneradores, garantindo assim uma maior produção e melhor estabilidade do Alto Forno 2. Este trabalho apresenta o estudo do problema em questão, a metodologia utilizada para a sua implementação e os resultados alcançados.

Jul 31, 2018

By Alexandre de Freitas Gomes de Mendonça

O pick-up de nitrogênio no aço deve ser evitado nos processos de fabricação em uma Aciaria de alto desempenho. Entretanto, o pick-up de nitrogênio pode ocorrer em inúmeros pontos na Aciaria, principalmente quando o aço líquido é exposto ao ar atmosférico. Alguns locais de controle têm grande relevância no resultado do pickup, tais como: durante o vazamento do aço do convertedor para a panela, no refino secundário durante a agitação excessiva do aço e no lingotamento contínuo devido a aspiração de ar atmosférico nas conexões. Neste trabalho, o foco do controle da incorporação de nitrogênio é no lingotamento contínuo e, para efeito de estudo, tomou-se como referência um pick-up de nitrogênio de até 5 ppm. Os dados históricos mostram que menos de 64,6% das corridas encontravam-se com pick-up de nitrogênio abaixo de 5 ppm. Assim, visando reduzir esse pick-up foi proposto um ajuste no ângulo da sede da válvula longa, melhoria do projeto do gasket e capacitação da equipe de operação. Após a efetivação dessas ações de controle esse número passou para 97,7% das corridas lingotadas.

Jul 30, 2018

By Wilker Fernando Matias Lemos

Diferentes equipamentos e processos de produção industrializados utilizam, em maior ou menor grau algum nível de automação e controle, aos quais é possível avaliar através de alguns inputs selecionados (sensores específicos, sequências de operação, temporizadores, memórias, etc.) se o equipamento ou processo encontra-se de fato em plena execução de seu trabalho ou função principal. O objetivo do projeto é "descobrir" o momento em que os equipamentos / processos não estão em operação plena e "automaticamente" modificar o estado de funcionamento de seus órgãos principais e/ou auxiliares como: motores e bombas, qualquer mecanismo de atuação direta, (por meio de redução de velocidade, carga e/ou desligamento controlado e outros) que não precisariam necessariamente estar a pleno funcionamento. O projeto visa à aplicação do funcionamento em modo "stand by" normalmente utilizado em equipamentos eletroeletrônicos a maquinas e processos industriais, possibilitando economia de energia e permitindo que voltem imediatamente à sua condição plena de funcionamento quando maior ritmo operacional for solicitado. O trabalho mostra em aplicações práticas a possibilidade de incluir a filosofia nos sistemas automatizados em diferentes setores da indústria, logo podendo trazer grandes benefícios através de ações estratégicas com baixo custo de implementação.

Jul 31, 2018

By Letícia Miranda Alves

Os fluxantes são misturas de minerais que em contato com aço irão fundir e gerar uma escória líquida que irá permitir a troca térmica e favorecer a lubrificação ao longo da interface placa/molde. Durante o processo de lingotamento contínuo de placas parte do filme de escória irá solidificar-se tendendo a formar fases amorfas e/ou cristalinas. O aumento na temperatura de solidificação bem como a formação de camada cristalina reduz a transferência de calor e pode repercutir em uma pele de aço mais fina favorecendo o breakout. Por outro lado, estas condições, como promovem uma solidificação do aço mais cuidadosa reduz a formação de trincas longitudinais a quente, depressões entre outros defeitos. Neste trabalho usando o software Thermocalc® simulou-se a formação de fases para dois tipos de pós fluxantes em função da temperatura. Usando o software FactSage estimaram-se os valores de viscosidade. Através de análise por difração de raios-x, microscopia eletrônica de varredura e análise térmica diferencial, buscou-se estabelecer as relações entre as propriedades e resultados esperados para cada tipo de pó fluxante no processo de lingotamento contínuo de placas.

Jul 30, 2018

By Marcelo Eduardo Rocha Gesualdi

A solução de eletrocentros aplicada a subestações elétricas dentro de uma planta industrial vem se consolidando no processo de mineração no Brasil em virtude de suas diversas vantagens de modularização, montagem e testes em fábrica, acelerando a instalação e energização das subestações em campo aonde os prazos de disponibilidade são sempre curtos para o início da operação da planta. Adicionalmente ao conceito de eletrocentros, a automação de subestações elétricas tem possibilitado através da utilização de redes de comunicação baseadas na norma IEC 61850 uma nova visão de integração dos diversos equipamentos, painéis elétricos e de automação que compõem as subestações dentro de uma plataforma integrada com a automação de processos da planta, disponibilizando um maior número de informações para o correto controle da subestação e gerenciamento de energia, bem como a redução significativa do cabeamento interno de controle e comando entre painéis facilitando ainda mais a modularização dos eletrocentros. Além das vantagens de montagem e comissionamento, o conjunto eletrocentro e sistema integrado de automação possibilita para a operação e a manutenção da planta consideráveis avanços através do gerenciamento remoto e integrado de informações, garantindo uma maior eficiência em seus respectivos processos.

Aug 16, 2017

By Jose Carlos D'Abreu

O presente trabalho se refere a um programa de pesquisa cooperativa Universidade- Empresa, que objetivou analisar a metalização de briquetes autorredutores quando submetidos à redução sólida e quando adicionados a um banho de aço fundido, atendidas as similaridades impostas pelos processos industriais. Focando principalmente a recuperação dos resíduos particulados gerados pela siderurgia integrada, foram formulados sete tipos de aglomerados autorredutores. O presente trabalho considerou duas rotas experimentais: primeiramente, a que realizou a autorredução em fase sólida numa atmosfera de nitrogênio, e a monitoração da conversão reacional resultante através da análise dos gases de exaustão gerados. Em segundo lugar, a que promoveu a autorredução via a imersão dos briquetes num banho de aço carbono, e a realização posterior das monitorações das variações de composição do aço fundido e de sua temperatura, visando comparar o “potencial refrigerante” dos briquetes e das sucatas. Este trabalho apresenta os resultados experimentais relativos a seis briquetes, no caso da rota de autorredução sólida, e de um briquete (tipo A), no caso da segunda rota. Finalmente, com base nos resultados laboratoriais, foi possível concluir pela viabilidade técnica preliminar das duas rotas de reciclagem.

Aug 16, 2017

By Daniel Wild, Tobias Scheffer, Marvin Laugwitz, Martin Jochum

Leveling is a standard process in the rolling mill to eliminate flatness deviations. The process layout is based on models and the leveling result depends on the accuracy of the material parameters in these models. Even small deviations from the correct assumptions can have a major effect on the final flatness. Thus, after leveling the products may look optically flat, but subsequent to a final cutting process springback occurs due to residual stresses. The objective of this work is to analyze the influence of material parameters and gravity on the flatness after leveling. To evaluate the sensitivity of the process, an FE parameter study is exerted that reveals the influence of fluctuations in material properties in the case that the leveling setup is fixed. Gravity is neglected to not conceal flatness deviations. Examples of this study are rerun in a further step under consideration of gravity to also analyze its influence on the resulting flatness and residual stresses. Finally, to analyze the consequence of the residual stresses, all information of the plate from the previous step are transferred while gravity is suppressed to prompt springback. This study revealed that slight deviations of the material properties can lead to uneven plates in simulations where gravity is not considered. If gravity is taken into account, the unevenness is concealed and the plate seems flat. A springback simulation of the same plate shows that strong residual stresses are still present and would lead to unevenness if e.g. the plate were cut.

Oct 1, 2019

By Douglas Glenn Stalheim

The demands for improved mechanical properties in hot rolled long products are increasing as the expectations of global Standards and construction designer’s increase. Cost constraints limit the excessive use of expensive alloys to meet these expectations. In addition, depending on the mill, equipment can limit what can be realized to meet the increasing expectations. The most effective way to meet the increasing expectations for improved mechanical properties of optimum strength and ductility is through producing steel with as fine as possible uniform cross sectional grain size in the “as-rolled” condition. The best solution to the development of this fine and uniform cross sectional grain size is to develop a cost effective alloy design coupled with proper metallurgical process control implemented into an existing mill’s equipment capability and layout. In other words, properly bringing together alloy, metallurgy, process control and existing equipment capabilities to develop an optimum product that can meet the increasing demands of the construction designer. This paper is designed to give a solid understanding of the production and metallurgical requirements to achieve a grain size in “as-rolled” long products that is as fine as possible within the limitations of the process and production parameters of the individual plant.

Jul 30, 2018

By Dr. Steven G. Jansto

The market demand for reduced fuel consumption and CO2 emissions in the automotive, energy and construction sectors have further increased the demand for new and advanced higher quality microalloyed grades produced via TMCP. The technological integration of the process and physical metallurgical advancements of value-added niobium (Nb) microalloyed thermo-mechanical controlled process (TMCP) steels continue to be developed and is an important element for these more demanding end user requirements and cost-effective steel production. The reheat furnace process step has a profound effect on the TMCP performance, final hot rolled steel quality and mechanical property consistency during the production of hot rolled steels. The uniformity of heating applied across the entire width, thickness and length of the slab or billet is essential in the successful achievement of consistent customer properties regardless of the chemistry. The resultant ferrite grain size in the final hot rolled product is significantly governed by the initial prior austenite grain size. However, the transition from laboratory melted and TMCP hot rolled heats to the production scale is often quite challenging. Aberrations in the reheating process step at the industrial furnace are often the root cause of mechanical property quality issues. These combustion process metallurgy parameters connect directly to the resultant TMCP product quality and is defined as Combustion Metallurgy

Oct 1, 2019

By João Luiz do Vale

In standard wear tests, such as pin on disk (ASTM-G99) or block on ring (ASTM-G77), the apparatus simulates conditions that are often different from a machine element real application. Therefore, for an accurate investigation of a tribological application, it is essential to test the real condition in which there are similarities as: geometry, contact details, force application mode, materials, among others. It emphasizes that for studies involving polymeric materials it becomes extremely relevant. Thus, the Laboratory of Surfaces and Contact (LASC) at UTFPR developed an apparatus for sliding bearing on shaft test. In that equipment, loads are applied by a dead-weight system and the frictional force is measured on a load cell. The apparatus operating ranges for load added to the dead weight system and rotation shaft are from 0.2 to 5.0 kgf and from 260 to 3500 rpm, respectively. This paper presents a detailed evaluation of such apparatus, which includes free-body diagrams analysis and a deduction to obtain an equation for the kinetic friction coefficient. Also, the standard measurement uncertainties of a caliper, an electronic scale, and a cell load were determined. It was verified that the kinetic friction coefficient equation is dependent on the apparatus geometry, the applied load, and the frictional force value. Additionally, through the statistical significance analysis it was concluded that some terms in the equation were not significant. Finally, through the application of the error propagation theory in the kinetic friction coefficient equation, the standard measurement uncertainty of the apparatus which showed a value nearby 0.002 along the operating range of the apparatus was obtained.

Jul 31, 2018

By Hiago Antunes Amador de Oliveira, William Pratt Rogers, Aaron Young

Monitoring systems are highly critical components in the safety of tailings storage facilities (TSF). Internet of things (IoT) platforms present a unique way to improve TSF monitoring systems. Since there are so many available IoT technologies, this conference paper aims to create a focused list of IoT options for improving TSF safety. To achieve this aim, a brief qualitative review of available literature and state of the art technologies is presented in Section 2. The article further assists this aim by summarizing the benefits of IoT platforms which have been found in the literature. With respect to findings, literature suggests that while sensor technologies have existed as solutions for tailings dams for many years, IoT greatly reduces the cost of deploying, monitoring, maintaining, and gaining insight from these sensors. Additionally, IoT removes the need for manual data collection from sensors, enabling the monitoring of tailings dams from miles away and the use of new sensor technologies. Therefore, as a conclusion, this article recommends that IoT capable monitoring systems be considered for use in TSF monitoring.

Oct 3, 2019

By Edo Engel

Hot Blast Stove Technology has been developed to such an extent that low cost hot metal production for over 30 years without major repairs has become achievable, making the decision for a campaign length between 5 to over 30 years a design choice for the plant owner/operator. Some of the earlier examples of designs capable of such long campaign lengths are currently close to the 50th year of their running campaign. These examples are found especially in Europe and North America. Along the duration of these campaigns, repairs to subsystems such as burners, hot blast outlets etc. may be required. Depending on a plant’s up and down stream production capacities, the repairs may have to take place in the shortest possible time frame to minimize production loss. This article discusses an approach for intermediate repairs, executed while keeping the majority of the system at operating temperature.

Oct 30, 2017

By Iara Janaína Fernandes

A casca de arroz é um resíduo amplamente gerado no mundo, é o principal subproduto do beneficiamento do arroz, e tem sido utilizada como biomassa para geração de energia, o que reduz o impacto ambiental causado pela destinação. No entanto, gera outro resíduo, a cinza de casca de arroz (CCA). A CCA é composta basicamente por sílica e carbono. Sendo os elementos traço mais comumente encontrados o sódio, potássio, cálcio, magnésio, ferro, cobre, manganês e zinco. Pelo elevado teor de sílica, é um resíduo com potencial para ser transformado em coproduto para diversas indústrias, porém, dependendo da aplicação pode ser necessária maior pureza. Assim, diversos estudos utilizaram a lixiviação ácida para reduzir o teor de contaminantes ou melhorar propriedades da CCA. Neste sentido, este trabalho teve como objetivo avaliar o beneficiamento de uma CCA residual através do processo de lixiviação ácida. Para isso, foram utilizados diferentes ácidos/concentrações, relações CCA/ácido e tempos de contato. Após estes testes utilizou-se análise elementar por FRX para caracterização química. Os resultados mostraram que o ataque ácido foi efetivo na redução ou eliminação de Fe2O3, K2O, CaO, P2O5 e ZnO para todos os ácidos e concentrações testadas. Sendo que as diferentes concentrações não afetaram a eficiência de remoção.

Aug 16, 2017

By Tatiane Suelen Santos Silveira, Dagoberto Santos Brandão, Dalila Chaves Sicupira, Graziele Gianini Braga Maria, Marcos Vinícius Fonseca Ferreira, Daniela Barçante Perasoli

O aço inoxidável duplex combina as propriedades mecânicas da ferrita e a resistência à corrosão da austenita, sendo muito utilizado em aplicações industriais que requerem um bom desempenho. Quando submetido a deformações intensas, a austenita transforma-se parcialmente em martensita, aumentando a resistência do aço. Quando o aço é recozido, essa transformação é revertida e a martensita se transforma em austenita, ocasionando um refino de grão do material. Fases secundárias formadas durante o recozimento podem prejudicar suas propriedades mecânicas e corrosivas. Nesse sentido, o objetivo desse trabalho foi avaliar o efeito da temperatura de recozimento na resistência à corrosão do aço inoxidável duplex UNS S32304 laminado a frio. O aço foi submetido à laminação a frio, com deformação de 60%, e posteriormente recozido nas temperaturas de 600°C, 700°C, 800°C e 900°C por um tempo de 0,5 h. A resistência à corrosão foi estudada através da técnica de polarização potenciodinâmica. A laminação a frio promoveu a formação de martensita induzida por deformação (SIM) e a reversão parcial começou a ser observada após recozimento a 600ºC. A ocorrência de SIM promoveu significativa diminuição do potencial de pite e o aumento da temperatura de recozimento aumentou a resistência à corrosão localizada.

Mar 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

By Luciano Pessanha Moreira, Gabrielle Cristine Lemos Duarte Freitas, Duílio Norberto Ferronatto Leite, Gláucio Soares da Fonseca

Os aços inoxidáveis duplex são conhecidos por sua alta resistência mecânica e alta resistência à corrosão, propriedades que fundamentam sua crescente aplicação em setores químicos e petroquímicos. Tais propriedades estão associadas à microestrutura, que possui frações volumétricas semelhantes de ferrita e austenita, por meio de adições de elementos de liga como Cr, Mo e Ni. Entretanto em processos térmicos a altas temperaturas, este aço pode sofrer alterações microestruturais importantes, onde elementos de liga antes dispostos em solução sólida na matriz dão origem a precipitados intermetálicos, que geralmente são nocivos às propriedades de tenacidade e resistência à corrosão. Este trabalho tem por objetivo o estudo de transformações de fases decorrentes em ciclos não isotérmicos de resfriamento em um aço inoxidável duplex SAF 2205. O experimento contempla uma sequência de quatro ciclos térmicos simulados na Gleeble 3500®. Com o propósito de investigar o processo de precipitação de fases, fez-se o uso da técnica dilatométrica, onde foi possível determinar as temperaturas de transformação de fase nas amostras. Esta informação é validada através dos resultados obtidos no estudo microestrutural via microscopia óptica. Através da correlação entre a fração volumétrica da fase transformada e ensaio de dureza realizado também foi possível garantir a influência das fases encontradas nas propriedades do material.

Oct 14, 2019

By Leandro de Arruda Santos, Lorena Isabela de Oliveira Ribeiro, Jéssica Dornelas Silva, Pedro Damas Resende, João Victor Lucas Amim, Suzanny Cristina Soares Martins, Vicente Tadeu Lopes Buono

Ligas com memória de forma de NiTi são frequentemente submetidas a esforços cíclicos durante suas aplicações, o que pode acarretar em fratura por fadiga. Entretanto, o comportamento em fadiga destas ligas ainda não é completamente compreendido. Neste trabalho foi realizada uma avaliação das propriedades mecânicas de fios superelásticos, antes e após tratamento térmico, por meio de ensaios de ciclagem mecânica uniaxial após submissão a diferentes frações da vida em fadiga por flexão. O tratamento térmico foi realizado a 400°C por 30 min, seguido de resfriamento em água. As fases foram identificadas por meio de difração de raios-x e as temperaturas de transformação foram determinadas por análise calorimétrica diferencial. Os resultados obtidos mostraram que fios austeníticos apresentaram comportamento superelástico durante toda sua vida em fadiga. Entretanto, o acúmulo de danos pôde ser notado como um aumento na tensão máxima atingida durante a ciclagem mecânica após ensaios até diferentes frações da vida em fadiga. Os fios tratados, por outro lado, passaram por deformações elásticas da martensita, caracterizando comportamento similar ao de fadiga de alto ciclo de materiais convencionais. Nestes fios, as tensões máximas atingidas se estabilizaram, indicando que o acúmulo de danos é desprezível se comparada aos fios superelásticos.

Oct 31, 2019

By Kristine Bruce Wanderley

A lixiviação com ácido sulfúrico de minérios lateríticos resulta na geração de enormes volumes de rejeito que são encaminhados para barragens de rejeitos. Todavia, é possível recuperar os metais perdidos e contidos nas barragens. Dentre os metais presentes no rejeito está o magnésio, que pode ser removido por cristalização a alta temperatura. Fatores como temperatura, pH, agitação e tempo de residência podem afetar o produto final e remoção do magnésio da solução. Portanto, o presente estudo propõe avaliar a influência do pH na remoção de Mg2+ de uma solução sintética e analisar a morfologia dos cristais formados. A técnica empregada foi a cristalização a alta temperatura e pressão, realizada em um reator sob pressão. O pH foi variado na faixa de 1-5 utilizando-se H2SO4 1M. A temperatura, tempo de residência e agitação foram mantidos constantes a 230°C, 5 horas e 1000 rpm, respectivamente. A solução residual foi analisada por cromatografia de íons e a morfologia dos cristais por MEV-EDS. A maior remoção do Mg+2 da solução foi em pH 5,57 e a morfologia do produto é favorecido nesse pH. Abaixo desse pH os cristais formados apresentaram morfologia esférica.

Oct 30, 2017