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By Rafaela Pereira Batista

O consumo de refratário na produção de aço é parte significativa no custo de produção. Por este motivo, é usual nas aciarias a oxigênio empregar os processos de slag splashing e slag coating, visando à formação de uma camada de escória sobre o refratário de MgO-C. Os dois procedimentos diferem, principalmente, pelo seu objetivo: o slag splashing visa a proteção do revestimento como um todo, enquanto o slag coating busca proteger principalmente o fundo do conversor e as ventaneiras do sopro combinado. Para a efetividade destes processos, é necessário adequar a escória para que a camada formada resista a temperatura e condições do processo, seja compatível quimicamente com o refratário e tenha boa aderência ao tijolo do forno. Este trabalho apresenta os resultados do desenvolvimento de um modelo matemático que orienta quanto a adição para o tratamento do revestimento refratário do conversor pela projeção de escória.

Oct 30, 2017

By Cláudio Antônio Goulart Valadares

O fluxante para aços baixo carbono, aplicado no lingotamento contínuo de placas, apresenta como características a temperatura de fusão entre 1.030°C e 1.070°C e a tendência a cristalização suprimida. Desta forma, o filme de escória apresenta predominantemente a fase vítrea que facilita a transferência de calor na interface molde de cobre e pele de aço em solidificação. Há uma tendência em retirar ou reduzir o teor de flúor nos fluxantes, com o objetivo de minimizar a erosão da câmara de exaustão do lingotamento contínuo, além de ser um risco potencial para a saúde e segurança e do aumento da taxa de erosão da válvula submersa. Este trabalho apresenta os resultados de análise dos filmes de escória do fluxante referência e a sua versão isenta de flúor via microscópio eletrônico de varredura e microscópio óptico de luz polarizada. Mais resultados como difratometria de raios-X e análises térmicas também complementam esta análise assim como algumas características físico-químicas dos produtos em questão.

Jul 30, 2018

By René Lucio Rech

A injeção de carvão pulverizado (PCI) é uma técnica altamente utilizada nos altos-fornos pelas siderúrgicas brasileiras, buscando a redução do consumo específico de coque por tonelada de gusa. A combustão do carvão pulverizado ocorre em temperaturas elevadas (em torno de 2.000°C), altas taxas de aquecimento (104 a 105 °C/s), tempo de reação de poucos centésimos de segundos, seguida pela gaseificação na presença de CO2. Este trabalho visa apresentar o andamento da construção do simulador da zona de combustão do alto-forno desenvolvido pelo LASID-UFRGS e os estudos previstos nos projetos em andamento, que contemplam também a avaliação de carvões brasileiros que apresentem potencial de substituição de carvões atualmente importados para injeção em altos fornos brasileiros. A partir do levantamento do estado da arte e visitas técnicas a simuladores em operação, foi discutido um projeto moderno, automatizado, de configuração vertical e que possibilitasse a operação tanto em modo one shot como contínuo. Algumas inovações podem ser destacadas, como a possibilidade de alterar o tempo de residência da amostra carbonosa na zona de combustão do simulador, a medição da temperatura com termopares ultra-rápidos (ms), o controle e aquisição de diversos parâmetros termodinâmicos (P, T, t) e avaliação dos produtos sólidos e gasosos resultantes.

Aug 1, 2018

By Claudinei Joaquim Franco

O uso de tratamentos de superfície proporciona melhoria das propriedades tribológicas dos materiais, possibilitando a utilização de materiais comuns, de menor custo e com alta tenacidade, porem menos duros, em condições que exigem alto desempenho da região de superfície. Os tratamentos termoquímicos podem aumentar o desempenho da superfície de forma mais simples e com menor custo quando comparado a processos de deposição de filmes finos. Neste trabalho foram realizados tratamentos termoquímicos de boretação, nitretação sólida e boretação multicomponente em aço AISI 1045 com o objetivo de melhorar o comportamento tribológico. O tratamento de boretação multicomponente consistiu de boretação seguido de nitretação, ambos realizados por via sólida. Foram realizados ensaios de desgaste por deslizamento do tipo pino-sobre-disco com contra corpo de WCCo. Os resultados mostraram o melhor desempenho das amostras apenas boretadas.

Aug 7, 2018

By Henrique Silva Furtado

Concerning production of low phosphorus steel critical grades at ArcelorMittal Tubarão site, bottom blowing system plays a very important role. For those systems with independently controlled tuyeres, some non-uniform bottom blowing patterns seem to be promising in improving metal-slag mixing; however, based on computational fluid dynamics (CFD) results of ArcelorMittal Tubarão’s post oxygen bottom blowing, this may not be generalized. Also, from industrial trials it became clear that higher the bottom blowing flow rate, the closer were the end point P to the equilibrium. Despite this result an analysis of the apparent mass transfer coefficient has shown a week correlation with the classical power stir correlation suggesting a more complex kinetic limiting step for phosphorus removal.

Jul 30, 2018

By Renzon Daniel Cosme Pecho

O consumo do carvão mineral no mundo se encontra em aumento nos últimos anos, devido ao aumento dos preços dos combustíveis fósseis. No caso do Brasil, o carvão mineral é de baixa qualidade contendo, por exemplo, elevado teor de cinzas. Desta forma, o beneficiamento do carvão mineral gera uma quantidade grande de rejeito (RJ) que em contato com a água da chuva é responsável pela conhecida formação da drenagem acido. Alguns trabalhos vêm sendo propostos para contornar este inconveniente, alguns voltados para o aproveitamento do enxofre contido, outros pensando na geração de um possível condicionador de solos ou ainda na obtenção de absorventes para tratamento de efluentes. Dentro deste contexto, o presente trabalho estuda uma possível utilização do rejeito de carvão mineral do sul de Brasil através da extração de Ácido Húmico (AH) e a subsequente utilização deste no tratamento de efluentes. O trabalho reporta o uso da eletrooxidação do RJ seguido da caracterização do AH obtido por analise elementar e espectroscopia de 13C RMN CP/MAS. A etapa de aplicação do AH foi conduzida através de uma avaliação sobre a remoção de Pb+2 contido em uma solução sintética. A extração do AH consumiu cerca dos 12% da massa do RJ e a sua caracterização indicou um componente aromático de 54%, seguido pelos grupos alifáticos (34%). A proporção de grupos contendo oxigênio foi relativamente da ordem de 6% de O-alquilo, 3% de COO- e 3% de C=O.

Aug 8, 2018

By Izabela Diniz Duarte

Perdas térmicas decorrem do armazenamento do aço líquido em panelas. O controle da temperatura do aço líquido é condição essencial para se obter um produto final de alto nível de qualidade. Este trabalho buscou avaliar a transferência de calor a partir do aço para o refratário da panela e para a camada de escória, utilizando um modelo numérico (Computational Fluid Dynamics). As perdas de calor dão origem a correntes de convecção dentro do banho e a consequência típica desse fenômeno é a estratificação térmica. Foi avaliada a influência de parâmetros tais como espessura da camada de escória, tipo de revestimento refratário e a temperatura de encharque. As perdas térmicas para o refratário lateral e do fundo da panela se mostraram maiores que as perdas térmicas para a camada de escória. Nas condições estudadas a espessura de camada de escória não apresenta influência significativa sobre as perdas, ao contrário do tipo de refratário e temperatura de encharque.

Aug 16, 2017

By Cristiane Sales Gonçalves

O processo de injeção sob pressão de ligas de alumínio é empregado para a produção de peças diversas, destinadas principalmente à indústria automobilística, com a possibilidade de produzir peças complexas, contendo seções delgadas, e a alta velocidade de produção. O reduzido tempo de ciclo e as elevadas temperaturas envolvidas promovem danos por fadiga térmica na superfície de trabalho das matrizes, que crescem com o aumento da produção até atingirem condições que inviabilizam o uso da matriz. O presente trabalho visou estudar o efeito da nitretação na superfície do material, relacionando-o aos aspectos microestruturais e tensões residuais inseridas durante nitretação. O aço AISI H13, foi tratado para dureza de 45 HRC e posteriormente nitretado sob plasma em diversas condições de temperatura, tempo e composição da atmosfera gasosa. Os resultados obtidos mostraram que as variações dos parâmetros de nitretação afetam os perfis de dureza e de tensões residuais presentes nas camadas nitretadas, bem como os microconstituintes das mesmas. O material nitretado, após ser submetido a temperaturas da ordem de 600°C, apresentou redução no nível de tensões residuais de compressão, ocorrendo processo de alívio de tensões. O mesmo efeito não foi tão fortemente verificado no perfil de dureza do material.

Aug 8, 2018

By Hirohide Kamada, Gustavo Scarpim

The increase in industrial demand is responsible for a consequent evolution in the process of injection of aluminum under pressure (Die Casting) to achieve requirements such as; greater geometric complexity of injected parts, larger dimensions, hard-filled cavities, thin walls, and more refined mechanical and aesthetic requirements. Thus, the industries have searched for sensible increases in pressure and injection speed, always combining the best resistance and performance of the wells submitted to the new process conditions. The need for more aggressive applications for the cavities means that there is a constant evolution of the entire production chain in the manufacture of molds, passing through several processes, among them; machining, designs with complex engineering solutions, refining in the process of heat treatments and surface treatments. Allied to these needs, high performance steels manufactured by differentiated processes with high fracture resistance, hot strength and wear must be selected. This work aims to present the main factors considered in the development of high performance molds, the engineering of materials involved, technological trends and technical engineering solutions for the different variables of the die casting process.

Nov 22, 2018

By Verônica Scarpini Candido

O uso cada vez mais frequente do poli metacrilato de metila (PMMA), muitas vezes em substituição ao vidro temperado, se deve a sua alta rigidez, praticidade, leveza e transparência. No entanto, as normas de fabricação atuais na indústria de polímeros recomendam testes específicos nesses materiais. O presente estudo tem o objetivo de testar mecanicamente as propriedades do material Polimetacrilato de Metila (PMMA) em condições que simulem um ambiente muito mais agressivo do que o usual. Para tanto foram realizados testes de espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), análise termogravimétrica (TGA), testes de tração e impacto Izod, e análise por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os resultados revelaram que o Polimetacrilato de metila (PMMA) manteve suas propriedades mecânicas em tração até a temperatura de 105°C. No que se refere à resistência ao impacto, a temperatura influenciou negativamente no desempenho desse polímero.

Oct 30, 2017

By Ananda Moreira Vaz Ourique de Avila

High and intermediate temperature fuel cells (FC) are power generators characterized by high efficiency and their use in cogeneration systems. The single fuel cells are connected in series by the use of interconnects to form a fuel cell stack. Ferritic stainless steels have been used in the making of high and intermediate temperature operation solid oxide fuel cells interconnects. However, at high temperatures, on the order of 700-8500C, these steels can present significant oxidation and degradation processes, promoting increased electrical resistivity and corrosion losses that result in contamination of the electrodes and reducing the performance and the useful life of the FC. Intensive R&D activities have been made to minimize these problems and the use of composite coatings on metallic substrate has been considered. This paper evaluates the use of coatings of copper and nickel, with particles of La2O3, Y2O3, CeO2, LaCrO3 and doped chromites applied on ferritic stainless steels AISI 430, AISI 441 and Crofer22APU produced by electrodeposition. The produced samples were evaluated by microscopy techniques, gravimetric analysis and by electrothermal characterization. The most significant results were obtained with chromites coatings (LaCrO3 pure, mono- and multiple-doped) showing the combination of the best features of metal coatings, substrates and ceramic particles with semiconductor properties.

Aug 7, 2018

By Davi Silva Braga

O processo de produção das pelotas é intensivo em consumo energético, tanto em energia térmica como energia elétrica. Considerando apenas o custo de transformação de minério de ferro para pelota, a energia térmica se torna o maior custo na produção destas e, por isso, encontrar fontes alternativas, combustíveis mais acessíveis e aumentar a eficiência energética, tornam-se objetivos claros na definição das metas de trabalho dos produtores de pelotas de minério de ferro. O objetivo, aqui, foi apresentar a alternativa encontrada na Usina de Pelotização de Jeceaba para substituição de gás natural por carvão vegetal pulverizado. Foram empregados equipamentos adquiridos para moagem e injeção de carvão mineral, que foram adaptados e integrados em uma Usina já existente de forma a aproveitar a oferta interna de moinha de carvão vegetal. Após seis meses de implantação, foi atingida taxa de substituição média de 53% no queimador principal, e a mesma proporção na redução das emissões de CO2 de origem fóssil.

Oct 30, 2017

By Paulo de Tarso Rossi Haddad, Eric Valmir Spósito, Cristiane Sales Gonçalves

The heat treatment is a process that acts as a key factor in the tool life of tools made with hot work tool steels. Due to their applications, the main desirable metallurgical properties of this material class are toughness and hot resistance, without which the tools may suffer premature failure, and may lead to increases in the cost of producing articles made using such tools [1, 2]. Therefore, special attention must be given to the heat treatments practiced in these steels, whose operations involve quenching and tempering. The present work carried out the effects of the austenitizing and tempering temperatures on the microstructural condition, hardness and impact properties of TENAX300IM®, modified AISI H11 with lower silicon content. Hardness was measured by the Rockwell method, C scale; the toughness was evaluated by the Charpy-V impact test; and the microstructure for each condition was evaluated by optic microscopy. It was shown that higher austenitization temperatures resulted in increased grain size and hardness; higher tempering temperatures resulted in reduction of hardness, and secondary hardening peaks were observed for some austenitization conditions. The impact resistance showed an inverse behavior to that of the hardness, remaining initially constant, up to ~ 550 ° C of tempering temperature, and then increasing with the tempering temperature. The microstructures presented great dissimilarity, mainly due to the dissolution of carbon and alloying elements in the matrix.

Nov 22, 2018

By Alberto Moreira Guerreiro Brito

Componentes tubulares de parede fina têm aplicações em diversas áreas industriais, na forma de trocadores de calor, amortecedores de impacto, sistemas de fixação, absorvedores de energia, pré-formas para outros processos de conformação mecânica, etc. Neste trabalho é apresentado um estudo de natureza teórico-experimental envolvendo o processo de expansão de extremidades de tubos. Busca-se determinar os parâmetros que governam o mesmo, suas limitações e se a conformação em matriz pode ser uma alternativa viável a processos mais complexos, como por exemplo, hidroconformação. É feita a caracterização do material (uma liga de alumínio ABNT 6061) através do levantamento de curvas de escoamento, perfis de microdureza Vickers, e deformabilidade quanto ao surgimento de trincas e de instabilidade plástica (flamblagem). Ao final são conduzidas simulações através de elementos finitos e experimentos do processo de expansão. São variadas características geométricas dos tubos e das ferramentas e o estado do material (diferentes tratamentos térmicos).

Aug 8, 2018

By Rodrigo Seara Martins

Foram realizados testes industriais com cerca de uma tonelada de pó fluxante com teor de flúor da ordem de 1,0%, denominado ultrabaixo teor de flúor (UBF). O testes foram realizados em 29 corridas de aços com baixo teor de carbono acalmados ao alumínio (AA BC) na Aciaria 2 da Usiminas em Ipatinga. Ao longo do processamento industrial, os dados operacionais foram analisados, coletadas amostras para avaliação das propriedades físico-químicas da escória líquida e as válvulas submersas foram separadas para medir a taxa de desgaste. Tanto as caracterizações realizadas quanto o desempenho industrial evidenciaram que as propriedades relativas à taxa de fusão, lubrificação e cristalização estão de acordo com as necessidades operacionais para a produção de aços AA BC. Por fim, os resultados de desgaste da válvula submersa mostram um ganho significativo com o uso do pó fluxante UBF. A taxa média de desgaste foi aproximadamente 40% inferior à obtida com o uso do pó fluxante comercial (teor de flúor na ordem de 7,5%).

Aug 17, 2017

By Mário César Mantovani

The steel for gas turbine compressor discs (26NiCrMoV14.5) requires some mechanical properties like strength, impact, toughness, fatigue, and creep resistance in order to be used in such application. To achieve the properties required for the gas turbine compressor discs, the material should have very low contents of sulfur, phosphorus, antimony, tin and arsenic. The level of cleanliness should also be very high and this is possible by achieving low oxygen content keeping the deoxidation elements like silicon, manganese and even the aluminum in very low percentages. The main problem in refining such steel is to adjust a sufficiently low oxygen content to have a good desulfurization and at same time a good cleanliness without using silicon, manganese or aluminum as deoxidizers. Combination of initial selection material, steelmaking process control, forging sequence and heat treatment cycles can provide uniform mechanical properties throughout the gas turbine compressor discs. Villares Metals SA as a big player on special steels with complex process has been developing this kind of material for several years. The objective of this work is to show the process technology evolution involved in the production of this kind of steel under the discussed preconditions.

Aug 17, 2017

By Milson de Andrade Júnior

A Central Termoelétrica número 2 (CTE#2) possui três caldeiras de alta pressão que utilizam principalmente os combustíveis residuais dos processos siderúrgicos, com destaque para o gás de alto-forno (GAF), o qual está disponível em grande volume e com baixo custo. Como o GAF possui baixo valor calorífico, ele é enriquecido em duas misturadoras com gás de aciaria (GLD) e na ausência ou limitação deste, com gás natural (GN). A partir de 2014, devido a problemas com o gasômetro de GLD, passou-se a utilizar o GN com frequência para fazer o enriquecimento do GAF, o que gerava significativo impacto no custo do vapor devido o alto custo do GN. O sistema de injeção de GN nas misturadoras era controlado de forma manual e praticamente não acompanhava as variações no poder calorífico (PCI) do GAF. Percebeu-se que seria possível implementar um sistema de controle para as injeções que levasse em consideração o PCI do GAF, reduzindo o consumo de GN quando o PCI estivesse mais alto e aumentando o consumo quando o PCI estivesse mais baixo. Após a implementação deste sistema houve uma significativa redução no consumo médio de gás natural para enriquecimento do gás de alto-forno na CTE#2.

Aug 17, 2017

By João Paulo Meneguelli Campos

O objetivo deste trabalho foi validar o modelo proposto por Kasuya et al para prever as durezas máximas da zona termicamente afetada (ZTA) em juntas soldadas de um aço com médio teor de carbono através de ensaios empíricos. Para isto, se faz necessário o cálculo da energia de soldagem, quando foram testados modelos apresentados por Marques e Modenesi e também o modelo proposto por Perdigão. As juntas soldadas foram produzidas usando chapas de aço SAE 1045 com espessura de 12,7 mm como material base, chanfro de 70º e arame sólido do tipo ER70S-6. Para mudar as condições de resfriamento das juntas soldadas, foram testadas variações nos parâmetros de soldagem, tais como: energia de soldagem, taxa de resfriamento e temperaturas de pré-aquecimento e interpasses. Foram feitos experimentos com e sem pré-aquecimento e testados pós-aquecimento e alívio de tensões. As amostras da zona fundida e da ZTA tiveram as durezas medidas e foram analisadas por meio de microscopia eletrônica de varredura. Em linhas gerais, os resultados empíricos para a dureza na ZTA seguem a mesma tendência prevista pelo modelo de Kasuya et al, mas observam-se desvios na proporcionalidade validando a equação parcialmente para o material estudado. Também foi possível constatar que para o cálculo da energia de soldagem são adequados os modelos propostos por Perdigão e Marques e Modenesi.

Aug 17, 2017

By Pedro Henrique Moura Costa

Com o estudo realizado em artigos técnicos e acadêmicos e vivência no ramo industrial, ficou evidente uma deficiência no desempenho dos sistemas de controle regulatório das plantas industriais. Parte dessa deficiência é proveniente da falta de engenheiros de controle para auditar as malhas de controle regulatório. Foi realizado em um forno de tratamento térmico, um trabalho de auditoria das malhas de controle regulatório, baseando-se em uma metodologia já existente na literatura. Levantou-se informações do processo do forno como, os controladores automáticos, o sistema de aquisição de dados e a infraestrutura de rede de automação e por seguinte, as implementações dos PID's no CLP. Após essa contextualização, métricas para avaliar o desempenho inicial das malhas foram utilizadas e então, o funcionamento dos elementos de controle utilizados no forno foram diagnosticados através de ferramental estatístico e análise dos sinais na ferramenta PIMS. Adquirido o conhecimento necessário sobre o processo e o diagnosticado de maneira concisa, ações corretivas e de otimização foram realizadas e propostas com o intuito de otimizar o desempenho das malhas de controle. Por fim, os índices de desempenho do sistema são recalculados e os valores comparados com os valores pré auditoria, concluindo que pode ser possível melhorar alguns dos principais termos adotados no negócio como redução de custos, aumento de produtividade e sustentabilidade.

Jul 30, 2018

By Jorge Alberto Soares Tenório, Denise Crocce Romano Espinosa, Beatriz Peralta Oruê

Manganese, a toxic mineral, related to manganism may have high added value for the steel industry. The difficulty in obtaining manganese encourages the exploration of new secondary sources such as the lateritic nickel effluent. In Brazil, nickel reserves are predominantly lateritic, making the country a potential producer. For the tests, a synthetic solution was used which simulates the lateritic nickel effluent from leaching. The oxidative precipitation with ozone occurred at the oxygen flow rates: 0.5; 1.0 and 2.5L/min, at the original pH 1.5 at 21°C in a 500 mL bubble column reactor. O3 was produced in the benchtop generator feed by 99% oxygen. The ozonation time was determined by the oxidation potential1.55V. The ozonated solution was centrifuged and filtered. The filtrate and collected samples were characterized in ICP-OES. Optimization tests with ultracentrifuge were performed. The best precipitation reached 97% at 0.5L/min O2 at 6.07 ± 0.045mg/min of O3 dosage and resulted in a solution 10-15mg/L Mn+2, above 1mg/L, maximum value acceptable by Conama 2011, to be retreated before being discharged into the water body or being reused as a manganese source.

Oct 3, 2019