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By Rafael Fernandes Reis, Leonardo José Silva de Oliveira, Rodrigo Seara Martins

Alterações na cristalização dos pós fluxantes durante o processo, devido variações de composição química pelas reações metalúrgicas na interface metal/escória ou pela incorporação de compostos exógenos, afetam o fluxo de calor no molde de lingotamento contínuo. Um dos compostos importantes é o ZrO2, proveniente do desgaste da válvula submersa. A proposta do trabalho foi investigar o efeito deste composto, utilizando simulação laboratorial, na cristalização do pó fluxante e no fluxo de calor do molde. Os resultados demonstraram que quando há o incremento do teor de ZrO2 o fluxo de calor na região do menisco também se eleva. Tal efeito é crítico para formação de defeitos, uma vez que a região do menisco é crucial para a solidificação inicial do aço.

Oct 1, 2019

By Maycon Athayde

O processo de pelotização consiste na aglomeração e posterior tratamento térmico das pelotas, ajustando as propriedades químicas e mecânicas para o transporte ao reator siderúrgico. A otimização e aperfeiçoamento do processo no forno pode ser realizado experimentalmente utilizando um pot grate. Trata-se de um equipamento no qual uma carga de pelotas cruas é submetida a condições similares às encontradas no processo industrial. Contudo, um projeto de experimentos em um pot grate pode levar semanas. Além disso, alguns parâmetros como: taxas das reações e balanço de energia são difíceis de serem monitorados. Tendo em vista isso, o presente trabalho buscou desenvolver um software de simulação para avaliar o comportamento das pelotas em um pot grate de maneira rápida e prática. Os resultados mostram uma interface amigável para a avaliação da temperatura de pelota, umidade da água, queima do carbono e balanço de energia. Os modelos implementados foram comparados e validados com trabalhos publicados na literatura. O modelo também serve como uma ferramenta de Projetos e Experimentos no Pot, uma vez que permite testes mais rápidos e de custo mais baixo.

Aug 16, 2017

By Isabella Leite Ferraz, André Luiz Vasconcellos da Costa e Silva, Andreza Freire Marques, Fernando Paulucio Quinelato

Adições de cálcio são usadas para a modificação de inclusões não-metálicas em aços com demanda de propriedades isotrópicas, boa lingotabilidade e limpeza interna. Entretanto, o cálcio tem elevada pressão de vapor, baixa solubilidade no aço líquido e elevado custo. Embora a maneira mais efetiva, atualmente, de adicionar cálcio seja através da injeção de arames de ligas CaSi ou CaFe, o momento da adição, na rota de elaboração na metalurgia secundária tem importância no rendimento e eficiência do cálcio. Neste trabalho, são discutidas e comparadas três rotas de processamento de aços desoxidados ao alumínio na metalurgia secundária (forno panela (FP) e/ou vácuo (RH): FP-injeção de Ca-Lingotamento, FP-injeção de Ca-RH-Lingotamento, FP-RH-injeção de Ca-Lingotamento). Cada rota apresenta vantagens e limitações de processo. Foram avaliadas corridas processadas pelas três rotas visando identificar o efeito da rota sobre o rendimento do cálcio e sobre a limpeza interna do produto. As comparações foram realizadas através de cálculos por termodinâmica computacional, empregando a análise química e a temperatura de lingotamento. As vantagens e desvantagens observadas para cada rota são discutidas e comentadas.

Oct 1, 2019

By Janeir Ribeiro Dutra

Os aços siliciosos de grão orientado (GO) e de grão não orientado (GNO) são aços ligados ao silício para aplicações elétricas. O aço silício de grão orientado possui as propriedades magnéticas otimizadas na direção de laminação, enquanto o de grão não orientado apresenta boas propriedades em qualquer direção. O aço elétrico de grão orientado tem como principais características as excelentes propriedades magnéticas, desenvolvidas especialmente para a redução das perdas magnéticas e aumento da eficiência de máquinas elétricas. Durante o processo de elaboração do aço o principal desafio é o controle de elementos como alumínio, titânio e enxofre, elementos estes provenientes da carga metálica (sucata e gusa) e adições de ligas na panela. Para este controle ser eficaz a estabilidade da composição química da escória na metalurgia secundária é de fundamental importância. O fluxo produtivo do aço GOAT na metalurgia secundária inicia-se no processo VOD(Vaccum Oxygen Decarburization) com término no forno panela. Este trabalho promoveu a adequação da escória da metalurgia secundária do aço GO através da: i. revisão do padrão de consumo de fundentes, mediante estudo de balanço de massa; ii. desenvolvimento de escória sintética para ajustar finamente a basicidade da escória. Os estudos de balanço de massa apontaram que em determinadas situações havia a necessidade da correção da escória para aquecimento no forno panela; iii. implementação de amostragem de escória ao final do processo VOD para correção da basicidade de escória para aquecimento no forno panela; iv. criação de modelo para correção da basicidade da escória. Após a implementação do projeto o controle da escória no forno panela ficou mais efetivo promovendo: i. redução dos teores finais de alumínio e titânio ao final do processo de elaboração no forno panela; ii.possibilidade de correção da quantidade de escória para aquecimento no forno panela sem comprometer a basicidade de escória requerida no processo; iii. atendimento a faixa otimizada do aço GOAT (M3, maior qualidade) passou de 33% para 65%; iv. redução do desgaste de panelas na elaboração do aço GOAT na metalurgia secundária; v. redução do risco de sucatamento por fora de faixa em alumínio e titânio do aço GOAT na aciaria que representou nos últimos 4 anos uma perda ao processo superior a R$ 1,2 milhão; vi. estabilização da basicidade binária da escória final do Forno Panela dentro da faixa desejável.

Oct 30, 2017

By Raissa Santos Salgado

O refino primário através dos convertedores BOF representa uma etapa fundamental na fabricação do aço. Em meio a um mercado desafiador e competitivo, estabilidade operacional e inovações são necessárias para alcançar qualidade e preços razoáveis. Com o intuito de estudar o sopro combinado através de um modelo físico, similar com convertedor da thyssenkruppCSA 330t, foi utilizada uma análise visual associada a métodos colorimétricos para mensurar a penetração do jato e a melhor configuração de ventaneiras. Com base nesses métodos, encontrou-se a distância banho-lança que reduz o tempo de mistura com menor probabilidade de slopping. A partir dos resultados obtidos no modelo a frio, os parâmetros foram recalculados para a prática industrial.

Oct 30, 2017

By Viviane Sardilli Rodrigues

Areia de fundição é utilizada para modelar peças metálicas no setor metalúrgico. Existem vários tipos de areia usadas para essa finalidade que em sua composição possuem desde o quartzo até a areia de zircônio, nas quais o uso de cada uma é dependente da temperatura e do material que será fundido. Um tipo de areia especificamente, a areia de cromita, é utilizada para fabricações de peças feitas a base de aço. Para aglomerar os grãos e construir moldes onde o metal líquido é derramado usa – se resina sintética, comumente a resina fenólica, que é produzida através da reação da reação química entre o fenol e o formaldeído (formol) empregando catalisadores ácidos ou ésteres. A estrutura presente nas resinas são ainda de longe compreendidas. Por se tratar de uma química complexa, poucos estudos são encontrados sobre as alterações na composição após a pirólise e o comportamento da resina perante ao material refratário. Neste trabalho o objetivo foi a identificação dos contaminantes residuais presentes na areia após o processo de fundição, além da caracterização dos metais também existentes no material. Através deste estudo pretendemos identificar os potenciais contaminantes ambientais presentes na areia de fundição para avaliar um possível tratamento através de biorremediação por micro-organismos.

Oct 30, 2017

By Rômulo Albertini Rigueira

A fratura por fadiga é a forma mais comum de falha estrutural e, atualmente, é um problema desafiador no projeto de componentes mecânicos. O objetivo desta pesquisa foi modelar matematicamente as curvas de crescimento de trinca por fadiga em função do fator de intensidade de tensão de uma junta de aço 1016 obtida pelo processo de soldagem GMAW. Os resultados obtidos no estágio II da curva de propagação de trinca por fadiga mostraram que o material respeita a equação de Paris para solicitação no sentido longitudinal. No entanto, verificou-se uma correlação linear entre os parâmetros. Esta correlação deixa de existir quando se trabalha com o modelo de Bergner. Não houve variação no crescimento de trinca por fadiga na direção TL, analisado segundo o modelo de Bergner e na região fundida.

Aug 16, 2017

By Claudio Cesar da Costar

O Alto Forno 1 da ArcelorMittal Tubarão, operou entre 30 de novembro de 1983 e 18 de abril de 2012, produzindo 93.915 Mt. Durante esta campanha, inúmeras melhorias foram implementadas para aumentar sua longevidade mantendo o volume e custo de produção. O Alto Forno 1 da AMT é reconhecido como recordista tanto em volume de produção quanto em tempo de operação para uma única campanha. Durante sua reforma, foram empregadas as técnicas de reforma em grandes blocos, as quais foram trocados todo o cadinho, corpo e topo do Alto Forno, trazendo recursos tecnológicos possibilitando obter melhores resultados durante a segunda campanha. Após a reforma, o Alto Forno 1 continua apresentando bons resultados em termos de produtividade, consumo de combustíveis e índices de trabalho, colocando-o entre um dos Altos Fornos com melhores resultados do grupo ArcelorMittal.

Aug 16, 2017

By Amanda de Angelis Vitoi

A nitretação do aço inoxidável endurecível por precipitação do tipo 17-4PH foi estudada comparativamente pelos processos de Plasma-DC e de Tela Ativa. Os resultados mostram que os dois processos são eficientes em promover a formação da camada nitretada de elevada dureza superficial, cerca de 1300 HV0,025. Entretanto, diferenças importantes são observadas. No processo de Plasma-DC a camada nitretada é composta, além da martensita acicular saturada em nitrogênio, de nitretos de ferro e cromo precipitados pela supersaturação. No processo de Tela Ativa a precipitação de nitretos de cromo é praticamente suprimida e predominando os nitretos de ferro. Esta diferença na sequência de precipitação de nitretos é inferida como sendo causada pela oferta de nitrogênio. Em Plasma-DC a oferta de nitrogênio é suficiente para a precipitação do nitreto de cromo, o que não ocorre em Tela Ativa. A maior profundidade de camada e de endurecimento transversal confirma a maior difusão de nitrogênio em Plasma-DC. Ainda, em ambos os processos a dureza de partida do substrato envelhecido é preservada após o ciclo de nitretação.

Aug 16, 2017

By Fabricio Reis de Almeida

O presente trabalho tem como objetivo mostrar os ganhos financeiros e produtivos do Laminador de Aços Longos da CSN através da otimização do plano de passes. Analisando a árvore de calibração identificamos a possibilidade de ganhos com a unificação de famílias de bitolas. No laminador temos duas famílias: Família Ø 5,5 mm (bitolas 5,5; 7,0; 9,0; 11,0; 14,30) e Família Ø6,3mm (bitolas 6,3; 8; 10; 12,5 e 16) para a fabricação destas bitolas utilizamos até 18 passes no laminador duo horizontal/vertical e mais ate 10 passes no laminador acabador cantilever. Após um estudo detalhado do plano de passes existente, verificou-se a possibilidade da eliminação e unificação de passes entre as duas famílias. Para corroborar as alterações propostas, decidiu-se utilizar um modelo matemático que representasse os passes e realizasse os cálculos para verificar as reduções e capacidades dos equipamentos visando minimizar os riscos e custos adicionais com modificações de ferramental. Após mais de 60 horas de simulações e testes, foi desenhado um novo plano de passes para a Laminação eliminando-se a necessidade de troca de 8 cadeiras, o que representa um aumento de 6 horas no tempo disponível para produção por mês e também a redução de 8 pares de cilindros de laminação, redução de guias e roletes, e tempo de preparação na oficina de cilindros. Só após verificação e aprovação desta etapa foram iniciados os testes no laminador que confirmaram os resultados obtidos nas simulações.

Aug 16, 2017

By Antonio Lourenço Batista de Souza

Neste trabalho, foi desenvolvido um modelo de elementos finitos para simular o primeiro passe da laminação de tiras a quente de aços C-Mn, durante a etapa de acabamento, via DEFORMTM3D. As dimensões e condições de processo foram obtidas a partir de dados industriais descritos na literatura. Utilizando-se o modelo termomecânico, foram feitas análises de sensibilidade por meio de alterações no fator de atrito e coeficiente de transferência de calor por condução, uma vez que não há um conhecimento preciso dos valores destes parâmetros para o processo simulado. Com isto, foram analisadas as alterações que a mudança destes parâmetros podem causar na carga e temperatura de laminação, perfil de deformação, fração recristalizada e tamanho de grão. O aumento do atrito provoca um aumento na carga de laminação, na homogeneidade do perfil de deformação e menor tamanho de grão. O aumento no coeficiente de transferência de calor, diminui a temperatura superficial da tira, o tamanho de grão e gera um aumento na carga de laminação. Assim, neste estudo foi mostrado a eficácia do modelo em predizer o comportamento do aço no processo de laminação a quente.

Aug 16, 2017

By André Luiz Vasconcellos da Costa e Silva

O sistema ferro-oxigênio alumino tem sido investigado há muitos anos em função de sua importância para a indústria do aço. Uma grande fração de todo o aço plano produzido é de aço de baixo carbono acalmado ao alumínio, não apenas pelo baixo conteúdo de oxigênio residual em solução que pode ser obtido mas, também, pela importância do alumínio residual na formação de AlN, ferramenta importante no controle de estrutura e textura obtidas. O sistema Fe-O é relativamente bem compreendido e quantificado, da mesma forma que o sistema Fe-Al. Entretanto, há discrepâncias significativas na quantificação do comportamento do sistema Fe-Al-O havendo, ainda, bastante controvérsia com respeito a equilíbrios importantes. Assim, o objetivo deste trabalho é (a) realizar uma revisão crítica dos experimentos e avaliações termodinâmicas principalmente do equilíbrio Al-Fe-O–Al2O3 (b) avaliar os métodos atualmente usados para descrever este equilíbrio e (c) apresentar recomendações sobre os dados, com base em sua confiabilidade e consistência.

Aug 16, 2017

By Andreza Aparecida de Miranda

No mercado atual a organização que possui certificação ISO tem ganhos significativos de competitividade e credibilidade. A Companhia Siderúrgica Nacional é uma empresa que possui tanto a certificação ISO 14001 quanto ISO 9001 e TS16949. Para a manutenção dessas certificações é necessário que exista uma gestão sobre a aplicabilidade dessas normas e uma exigência legal é a qualificação dos seus fornecedores críticos para o Meio Ambiente e para Qualidade. O objetivo deste trabalho consiste em apresentar o modelo de monitoramento destes fornecedores nos quesitos performance de Entrega, performance de Qualidade e arquivamento das documentações legais. A Diretoria de Suprimentos atua de forma corporativa em 12 sites, e semestralmente gera relatórios para realizar este monitoramento e essa documentação gerada era arquivada em diversas pastas (em papel) em um único site, o que dificultava a consulta de funcionários que estivessem em outro site nos momentos de auditoria. 0 novo modelo contempla a ferramenta utilizando o próprio ERP, SAP/R3 que possibilita a consulta da documentação necessária, do fomecedor que desejar, de qualquer site, a qualquer momento. Essa ferramenta tem como objetivo agilizar a chegada de informação para quem precisar, em tempo real.

Jul 29, 2018

By Marcela Dalboni Teixeira Garcia

Neste trabalho foram apresentados com detalhes os estudos necessários para o estabelecimento de uma metodologia capaz de avaliar a espessura de óleo depositado em folhas-de-flandres. A elipsometria é uma técnica poderosa capaz não somente de medir espessura de variados filmes finos, mas também caracterizar propriedades ópticas e elétricas dos mesmos. Foram testados vários procedimentos para acessar o substrato da folha-de-flandres e vários modelos que reproduzissem as características elipsométricas medidas. Escolheu-se então melhor procedimento adequado para acessar as características do substrato e o melhor modelo para caracterização elipsométrica do filme fino de óleo.

Aug 16, 2017

By Giancarlo Alfonso Lovón Canchumani

A indústria da mineração do ferro brasileira ocupa posição relevante no cenário mundial, exportando para os principais mercados consumidores os produtos beneficiados. Esta indústria de beneficiamento tem consumo elevado de recursos e de energia, o que consequentemente gera grandes quantidades de emissões gasosas, líquidas e sólidas, contaminantes do meio ambiente. Nesse contexto o presente artigo tem por objetivo avaliar o ciclo de vida da produção de pelotas de minério de ferro, através da identificação dos impactos ambientais gerados nas etapas de lavra, beneficiamento, transporte e pelotização, com o intuito de dar subsídios a medidas mitigadoras. Foi realizado um estudo de caso em uma empresa de produção de pelotas de minério de ferro e utilizando a metodologia de Avaliação do Ciclo de Vida, baseado na norma ISO 14040. De acordo com os resultados obtidos os impactos ambientais mais importantes em relação ao ciclo de vida da produção de pelota, são referentes à categoria de depleção dos recursos minerais com 64,4% do total ponderado e a emissão de particulados no processo de lavra, que monta a 28,6% do mesmo total. Enquanto a fase com maior contribuição para o impacto total para a produção da pelota é a de beneficiamento.

Aug 16, 2017

By José Roberto de Olveira, Anna Paula Littig Berger, Caio Vaccari Silva, Victor Bridi Telles, Felipe Fardin Grillo, José Roberto de Oliveira

No presente trabalho foi proposto uma análise da eficiência de desfosforação de uma mistura padrão M1 e outras cinco misturas, onde foi realizada variação da massa de mistura adicionada ao sistema (60,70 e 80g), temperatura de trabalho (1350ºC e 1350ºC ajustada) e metodologia de adição. Os testes experimentais foram realizados a uma temperatura de 1400°C, com agitação de 450 RPM, em um forno de resistência. Para a análise das propriedades da escória, foram realizadas simulações através do software de termodinâmica computacional FactSage 7.2 e análises de imagens obtidas da superfície do cadinho ao final dos experimentos no software Quantikov. A mistura M1 apresentou melhor desempenho do que as misturas em todas as situações estudadas, sendo observado que melhores condições experimentais foram a utilização de 70g de mistura, a uma temperatura de 1400ºC, com a metodologia padrão de adição de toda a massa da mistura no início do experimento.

Oct 1, 2019

By Jackson de Brito Simões

As ligas com memória de forma (LMF) apresentam características funcionais de recuperação de deformações plásticas aparentes e mudança de suas propriedades mecânicas quando submetidas a variações de temperatura, proporcionando um crescente interesse para aplicações de engenharia e originando uma nova maneira de projetar sistemas mecânicos. Nesse contexto, é importante desenvolver novos métodos de fabricação de componentes e dispositivos a partir de LMF. Infelizmente essa fabricação pode ser ainda extremamente complexa e dispendiosa, principalmente para LMF do sistema Níquel-Titânio (Ni-Ti). No final do século XX, a fundição de precisão se tornou uma alternativa eficaz para a conformação de componentes de titânio e suas ligas em aplicações de alta tecnologia. Entretanto, não existem informações da utilização desse processo para fabricação de componentes mecânicos de LMF. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar o processo de fundição de precisão para o desenvolvimento de novos, produtos principalmente miniatuadores ativos de LMF Ni-Ti. Para isso, foi realizada a fabricação de diferentes formatos de miniatuadores de LMF Ni-Ti (de composição nominal em peso de 54,9Ni-45,1Ti) pelo processo de fundição de precisão com molde sólido, e ainda sua caracterização térmica e por ensaios não destrutivos. Foram obtidos quatro miniatuadores distintos, nos formatos de minitubo duplo, arruela Belleville, mola e parafuso, com bom acabamento superficial. A presença da transformação de fase característica das LMF foi avaliada por técnicas de calorimetria diferencial exploratória (DSC) e resistência elétrica em função da temperatura (RET) nos quatros tipos de miniatuadores. As técnicas não destrutivas de raios X e tomografia computadorizada foram empregadas para avaliar a qualidade dos miniatuadores produzidos, sendo importantes na detecção da presença de defeitos de processo. Ficou evidente a eficiência do novo processo proposto, porém ainda se faz necessário mais investigações principalmente com relação ao comportamento termomecânico dos miniatuadores obtidos por esse processo.

Aug 16, 2017

By Weslei Viana Gabriel

O fluxo simétrico e distribuição de temperatura uniforme são de grande importância no processo de Lingotamento Contínuo de Beam Blank, porém a utilização de duas válvulas para alimentação do molde traz dificuldades operacionais relacionadas ao posicionamento das válvulas e controle de vazão. Neste sentido é interessante trabalhar com apenas uma válvula. Neste trabalho técnicas de modelagem física e matemática foram utilizadas para avaliar o fluxo de fluido no molde, comparando-se o caso em que se empregam duas válvulas tubulares, com aquele em que se utiliza apenas uma válvula. Verificou-se que esta última configuração resultou em uma mudança no comportamento do fluxo, aumento na profundidade de impacto, porém a velocidade na região do menisco não teve variação significativa em comparação com a utilização de duas válvulas tubulares.

Aug 16, 2017

By Verônica Silva Costa Medeiros

O chamote é um resíduo proveniente da indústria cerâmica, classificado como material não-plástico. Tal rejeito pode ser retornado ao processo de produção de cerâmicas, substituindo parte da matéria-prima convencional. O objetivo deste trabalho foi avaliar a incorporação de chamote nas propriedades físicas e mecânicas de peças cerâmicas sob três temperaturas de queima distintas: 850°C, 950°C e 1050°C. As matérias-primas utilizadas na pesquisa foram caracterizadas quanto à granulometria, limites de consistência e composição química por meio de EDX. Foram propostas três misturas, contendo 0%, 13,33% e 40% do resíduo. Corpos de prova prismáticos foram produzidos por prensagem e, após, realizou-se os ensaios de determinação da retração na queima, índice de absorção de água e resistência à flexão. Os resultados revelam que, quanto maior a temperatura, maior a retração linear na queima e a resistência à flexão em todas as misturas. Em relação à absorção, foram observados menores valores a 1050°C, devido ao processo de vitrificação. Verificou-se que a adição de chamote reduz a retração; no entanto, reduz também a resistência mecânica. Dentre as misturas com resíduo, a composição com 13,33% apresentou melhores resultados, sobretudo sob a temperatura de 1050°C.

Oct 30, 2017

By Luiz Augusto Ferreira de Campos Viana

O processamento de aços ARBL (Alta Resistência Baixa Liga) para fabricação de bens de capital de dimensões avantajadas pode sobrecarregar máquinas operatrizes de indústrias do setor metal-mecânico. Uma rota alternativa para processamento deste material é a conformação do mesmo a temperaturas elevadas (processamento "a morno"), para redução de seu limite de escoamento e consequente diminuição do esforço nos equipamentos. Entretanto as propriedades mecânicas destes materiais devem ser mantidas após seu retorno à temperatura ambiente. Neste trabalho um aço ARBL temperado e revenido foi submetido a 1, 3, 5, 7 e 9 ciclos térmicos, com a soma do tempo de todos os ciclos térmicos igual a 10 horas e temperatura de 580°C. Em seguida ensaios mecânicos de tração, impacto em corpos de prova Charpy-V e dureza Vickers foram executados. A caracterização microestrutural e análises fratográficas dos corpos de prova de tração e impacto foram realizadas por meio de microscópio eletrônico de varredura (MEV). A análise microestrutural revelou o coalescimento de partículas de cementita em todas as amostras. A resistência mecânica dos corpos de prova submetidos a 1, 3, 7 e 9 ciclos caiu. A energia absorvida no ensaio de impacto aumentou para estas amostras. O corpo de prova submetido a 5 ciclos térmicos apresentou endurecimento secundário. A fratografia de todos os corpos de prova ensaiados a tração revelaram fratura dúctil. O mesmo ocorreu para os corpos de prova submetidos ao ensaio de impacto, exceto para os corpos de prova submetidos a 5 ciclos térmicos. Em nenhum dos casos ocorreu descaracterização do material com quedas nos limites de resistência a valores inferiores aos especificados pelo fabricante.

Aug 16, 2017