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By Fernanda da Silva Machado

Em um mundo de recursos naturais decrescentes, com a intensificação das indústrias automatizadas de todos os tipos (I4) e contínuo aumento da população, é necessário desenvolver melhores caminhos para a geração e distribuição de riquezas. Uma das alternativas para este objetivo é o conceito da Economia Circular. Este artigo apresenta um exemplo focado na intensificação do uso de resíduos de biomassa na produção integrada de aço exclusivamente baseada na combinação de reatores industriais existentes em um layout que favorece o conceito da economia circular. O ferro também é obtido do processamento tradicional de sucata, reprocessamento de resíduos de ferro e óxidos de ferro, como a escória, pequenos óxidos de ferro, reversos metálicos, resíduos da indústria siderúrgica integrada tradicional. Os resíduos de biomassa são provenientes da demolição de casas de madeira, e outros resíduos de biomassa, como limpeza florestal para evitar-se incêndios, resíduos de moinhos, paletes usados e qualquer outra fonte de biomassa. As combinações dos reatores tornaram-se possíveis devido à nova versão do processo de Carbonização Contínua, Carboval, um reator especialmente projetado da tecnologia Lambiotte tradicional, para produzir, de preferência, o carvão vegetal que possui as mesmas características necessárias para alimentar o Mini Alto Forno tradicional a base de carvão.

Oct 30, 2017

By Douglas Glenn Stalheim

Production of structural hot strip coils in yield strengths up to 700 MPa and higher is increasing worldwide. In addition to requiring higher strengths, structural designs require good formability, toughness and weldability. Toughness and formability come from optimization of ductility properties while weldability comes from lower carbon equivalent alloy designs. The key to the production of optimized cost effective hot strip produced structural coils is to create the correct balance of a proper alloy/processing design to create as fine and uniformly distributed cross sectional grain size as possible. In addition to the creation of the fine/uniformly distributed cross sectional grain size, the correct microstructure needs to be created. In the higher yield strength grades, not only does the grain size/distribution play a role but a proper understanding and control of microalloying precipitation kinetics is required. This paper will present various examples of hot strip alloy designs to produce cost effective hot strip structural coil in yield strengths up to 700 MPa with good ductility and weldability. In addition, steelmaking/casting parameters will be discussed to assure successful production. Optimized reheating, rolling and cooling parameters of these alloy designs will be introduced in an accompanying paper.

Aug 17, 2017

By Cínthia Toshimi Ogata

Processos de fundição de ligas de alumínio com altos teores de Mg são um desafio da indústria, uma vez que diferentes taxas de resfriamento ocorrem em geometrias diversas. Este trabalho tem como objetivo caracterizar a liga de alumínio AA5052 com variações em teores de Mg por meio de experimentos de solidificação direcional transitória, e compreender seus efeitos com relação a evolução de parâmetros térmicos, microestruturais, e propriedade mecânica. As leis experimentais de evolução do espaçamento dendrítico primário (?1) com relação a taxa de resfriamento resultam em: ?_1=640 ?T ?_L?^(-1/4) para a liga 5052 com 2,4%Mg e ?_1=300 ?T ?_L?^(-1/4) para a liga com 3,2%Mg. As leis de crescimento de espaçamento dendrítico secundário (?2) com relação a velocidade de solidificação resultaram em: ?_2=27 ?V_L?^(-1,1) para a liga 5052 com 2,4%Mg e ?_2=15 ?V_L?^(-1,1) para as ligas com 2,6%Mg e 3,2%Mg. Maiores teores de Mg na liga AA5052 proporcionaram uma expressiva redução no valor de ?2 para uma determinada VL. A evolução da dureza mostrou-se diretamente relacionada ao tamanho e a distribuição dos intermetálicos presentes, sendo ?2 o fator predominante neste controle.

Oct 30, 2017

By Jorge Madias

O trabalho está baseado na análise de dados de perto de 200 fornos elétricos a arco de diferente design: convencional, de corrente contínua, de carcaças gémeas, com preaquecimento de sucata no transportador ou em shaft, etc. Incluem-se fornos que processam principalmente sucata, e fornos com carregamento parcial de gusa sólido ou líquido, ferro briquetado a quente (HBI) ou ferro esponja (DRI) a frio ou a quente. São avaliados os consumos de energia elétrica, oxigênio, gás natural e materiais carbonosos; os tempos entre vazamentos, com forno ligado e com forno desligado, assim como a produtividade horária. Com os dados obtidos, se analisa a influência dos metálicos (e seu estado térmico ao momento do carregamento), e o design do forno, sobre os consumos específicos mencionados e a produtividade.

Oct 30, 2017

By Herrmann Flor

In steelmaking process, where up to 70% of variable cost of finished product is already incurred, energy and refractory costs account for 45-50% of the cost of production of crude steel and contribute significantly to the carbon footprint of the end product. Any attempt to control and reduce these costs will automatically lead to more competiveness and reduced carbon emissions. Leading the technology for ECOPLANT (characterized by the fact that the economic and ecological benefits are integral part of our products), SMS has developed innovative solutions which can be applied to both new and existing plants alike. This paper reviews one of the electrical and automation concepts. Tackling the secondary gas cleaning system and hence being applicable to almost all steel plants, the X-Pact® Gas Cleaning Assistant optimizes the control of individual dampers based on modelling of fluid resistances of ductwork in gas cleaning system. It guarantees the best dust removal from work place at minimum energy consumption.

Oct 30, 2017

By Karla Carolina Alves da Silvar

As ligas com memória de forma (LMFs) destacam-se por apresentar propriedades especiais, possibilitando seu emprego em diversas aplicações tecnológicas. Esses materiais podem ser integrados a uma matriz polimérica, agindo como um reforço, constituindo uma nova classe de matérias, chamada de Compósitos Inteligentes, que têm despertado interesse por sua versatilidade na criação de atuadores e/ou sensores. Nesse contexto, fios de nitinol, foram tratados termicamente para obter temperaturas de transformação próximas a ambiente. Em seguida, amostras desse material foram submetidas a calorimetria diferencial de varredura para verificação das temperaturas de transformação. Posteriormente, os fios tratados receberam um treinamento termomecânico para obtenção do efeito memória de forma reversível e assim executar o movimento similar a abertura e ao fechamento de uma garra, pretendido para o atuador a ser desenvolvido. Após essa etapa, os fios já treinados foram incorporados a matriz constituída por silicone e resina epóxi, dando origem a um compósito que ao ser ativado por uma corrente elétrica, reproduz o movimento do treinamento termomecânico dado aos fios. Esta pesquisa tem por finalidade, desenvolver um atuador constituído por um compósito inteligente, analisando características como: transformação martensítica e flexibilidade.

Aug 8, 2018

By Anderson Ayres Bittencourt

O monitoramento de sistemas e ativos de automação sempre existiu de forma rudimentar e descentralizada. A análise desses dados tanto quanto sua obtenção é um desafio para as empresas atuais. Foi a partir deste princípio que nosso projeto foi desenvolvido.Este trabalho tem como objetivo demonstrar a solução de Monitoramento online e preditivo implementada na ArcelorMittal Aços Planos da América do Sul, onde desde o início de sua implementação pudemos capturar benefícios operacionais, melhoria dos processos, otimização, eliminação e/ou diminuição de indisponibilidade de plantas, entre diversos outros retornos que serão apresentados.

Oct 30, 2017

By Matheus Teixeira Fraga

É comum o uso de modelos matemáticos no intuito de prever a qualidade do coque, sendo a maioria dos modelos atualmente disponíveis baseada nas propriedades dos carvões. Para este trabalho foram feitas misturas binárias e ternárias de carvões com variados teores de matéria volátil, a fim de se produzir coque em escala laboratorial. A reatividade ao CO2 em termobalança e resistência mecânica em tambores foi avaliada. Dois modelos para previsão de indicadores de qualidade do coque foram avaliados, o modelo aditivo e o modelo de interação. A partir da metodologia desenvolvida em laboratório foi possível produzir, avaliar e comparar coques feitos a partir de diferentes carvões e misturas. O modelo aditivo mostrou uma boa capacidade de prever a reatividade dos coques. No entanto, para os índices derivados dos testes de tambores os valores calculados mostram uma diferença importante em relação aos experimentais, indicando interação dos carvões no processo de carbonização. Nos resultados do modelo de interações, os valores calculados para reatividade e resistência mecânica, se comparados com os resultados do modelo aditivo, mostraram uma melhora na capacidade de previsão da qualidade do coque. O modelo de interações se apresenta como uma ferramenta interessante na seleção e mistura de carvões.

Aug 17, 2017

By Steven Gillgrass

Gerdau Monroe has installed and commissioned the Tallman Supersonic Carbon Injection system (TSCi™) for use in their 135-ton Electric Arc Furnace (EAF) located in Monroe, MI. TSCi™ is an innovative injection system with the primary aim of improving injection carbon delivery to the steel bath by increasing efficiency. It is proven technology with installations at numerous steelmaking facilities all over the world. Results from installation and commissioning of TSCi™ at Gerdau Monroe will be reported as well as on-going trials and optimization efforts. Standard injection systems deliver carbonaceous material from a vessel to the EAF using air where it is injected through a lance pipe or oxy-fuel burner. Using this method, material delivery to the EAF is limited by the pressure and velocity of the transport air. Loss of efficiency can be observed by looking at the quality of the injection carbon stream during operation or by measuring loss on ignition of EAF slag or off-gas system dust. TSCi™ uses a patented design and proprietary technology to improve delivery of carbonaceous material to the EAF. Using this method, savings at Gerdau Monroe were realized by reducing the amount of carbon used in each heat while maintaining or improving upon existing foamy slag practice. As well, significant savings were achieved as a result of reduced FeO content in the slag and improved recovery of iron. Additional savings can be realized by using a smaller mesh material to take advantage of lower material cost and higher injected surface area. Other inherent benefits to improved injection carbon include lower energy and electrode consumption, reduced refractory wear and reduced maintenance cost.

Oct 30, 2017

By Dustin Vickress

The premature failure of copper staves in the lower stack and bosh is frequently the cause for an interim blast furnace repair at great cost to the blast furnace owner. Protective accretions may form on the stave hot face, but when these accretions are lost the staves can begin to deteriorate both due to abrasive wear from exposure to the descending burden materials and due to thermal cracking from exposure to hightemperature process excursions. These mechanisms can lead to failure of cooling passages, which forces blast furnace operators to shut off these channels, accelerating the rate of copper stave wear. Finger cooler technology was developed to extend blast furnace life by restoring cooling to damaged staves. Evidence for their effectiveness is presented herein in the form of experimental test work and conjugate heat transfer (CHT) analysis carried out using computational fluid dynamics (CFD) simulations. These tests demonstrate that under typical blast furnace excursion conditions, a stave fitted with finger coolers will undergo half the temperature rise of a stave fitted with conventional cigar coolers.

Aug 17, 2017

By Fábio Dian Murari, Antônio Adel dos Santos

The effect of reheating temperature of slabs on the precipitates dissolution and mechanical properties of Ti-Nb microalloyed steel was investigated in pilot scale. It was verified, by means of transmission electron microscopy, a significant decrease in precipitates formed during the solidification of the steel as the reheating temperature increased from 1100°C to 1200°C. No significant changes in size and shape of the precipitates were observed with further temperature increase up to 1280°C. In line with the precipitates dissolution behavior, an increase in strength was observed with the elevation of the reheating temperature up to 1200°C, due in part to the reprecipitation of fine Nb-rich precipitates during the hot rolling. At 1200°C the presence of deformed ferrite on the microstructure contributed to the additional increase in strength. After reheating above 1200°C up to 1280°C, a decrease in strength of the rolled plates was noticed. This effect has been credited to the absence of deformed ferrite grains and also to a small increase in the low angle grain boundaries size. The results were in agreement with Thermo-Calc and Dictra simulations.

Oct 1, 2019

By Rosana Silva Xavier

Compósitos magneto-elétricos (ME) combinam fases magnetostrictivas e piezoelétricas e podem ser utilizados na geração de energia a partir de vibrações e campos magnéticos presentes no ambiente, sendo também aplicáveis em sensores de campo magnético e em redes de sensores sem fio. Neste trabalho, um compósito ME foi processado pelo método cerâmico com 15 vol% CoFe2O4 (ferrita de cobalto) como fase magnetostrictiva e 85 vol% BaTiO3 como fase piezoelétrica. É mostrada a relação entre os parâmetros de processamento/sinterização e a microestrutura do compósito ME, com três tipos diferentes de arranjo das fases: particulado (obtido por dois diferentes métodos) e em camadas. Foram compactadas pastilhas dos compósitos para sinterização nas temperaturas de 1.200ºC, 1.300ºC e 1.400ºC por 4h, sendo que ocorreu a fusão da pastilha sinterizada a 1.400ºC. As amostras sinterizadas foram observadas em microscópio eletrônico de varredura (MEV), onde foram analisadas as características de porosidade, tamanho de grão e a distribuição das fases na microestrutura. Foram realizadas também análises cristalográficas por difração de raios-X (DRX), de espectroscopia RAMAN e de espectroscopia de energia dispersiva (EDS). Foram relacionados os parâmetros de processamento utilizados com os resultados obtidos.

Aug 8, 2018

By Amilton Feliciano Castro

In this work, activated carbons (ACs) were prepared using Sewage sludge as starting material. The ACs were pyrolyzed in an inert atmosphere at 550 °C after independent chemical treatment with ZnCl2 or KOH with ratio of 1:1. The materials were used as adsorbents for removal of Cu(II) from aqueous solutions. The adsorbents were characterized using adsorption/desorption nitrogen isotherm, SEM (scanning electron microscopy). The results showed that copper removal could be linked to surface pH and compounds present on the surface of adsorbent. KOH-treated adsorbent has smaller surface area (186 m2 g-1) than ZnCl2-treated adsorbent (192 m2 g-1), however, KOH-treated adsorbent exhibited higher removal of Cu(II). The performance of KOH-treated adsorbent could be attributed to the presence of basic groups on the adsorbent surface. Liu isotherm model gave the best description of the equilibrium data. From the Liu isotherm, the maximum adsorption capacities at 298 K for KOH-treated, ZnCl2-treated and sewage sludge (without inorganic activation) adsorbents are 31.85, 19.79 and 3.513 mg g-1, respectively. The best desorption experiment was obtained using 1.50 mol L-1 of HNO3 as eluent. Recoveries of Cu(II) from Cu(II)-loaded adsorbents are 98.9% (ZnCl2-treated) and 95.5% (KOH-treated.

Aug 17, 2017

By Juan Garcia de Blas

O presente trabalho aborda o desenvolvimento de liga titânio-nióbio obtida por metalurgia do pó no qual foi introduzida uma operação de extrusão angular em canal (Equal Channel Angular Pressing - ECAP) com o propósito de promover uma consolidação que favorecesse a homogeneização na etapa posterior de sinterização. Após o processamento o material foi caracterizado por microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura (MEV/EDS). Os resultados preliminares indicaram a importância da redução do tamanho das partículas de nióbio.

Aug 17, 2017

By Patrícia Freitas Rodrigues

Um comparativo entre dois métodos para determinação das temperaturas de transformação de fase, tendo como base análises de Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC) em amostras de uma liga de NiTi equiatômica submetida a tratamentos térmicos para envelhecimento, foram utilizados neste trabalho. Sendo aplicado o método clássico comumente utilizado para análise desses resultados e o método utilizando da integral do pico de transformação de fase. Com base nas avaliações feitas, o método de integral por apresentar uma relação direta da fração de transformação demonstra-se mais eficaz para determinar o início e o fim da transformação por levar em consideração a forma do pico em função da trajetória de transformação.

Aug 8, 2018

By Alana Pereira Ramos

O efeito de memória de forma tem como principal objetivo a recuperação da forma por meio de aquecimento acima das temperaturas críticas de transformação. Fitas da liga Ti43,5Cu37,8Ni18,7 foram preparadas através do processo melt spinnig com velocidade da roda de 21 m/s e 63 m/s. As fitas foram tratadas termicamente numa temperatura de 700°C por 15 minutos em forno e resfriadas ao ar. A caracterização das fitas foi feita por calorimetria diferencial de varredura (DSC) e análise por difração de raios X (DRX). Foi observado que com uma menor velocidade de rotação da roda (21 m/s) a fita apresentou-se totalmente cristalina, e quando aumentou-se a velocidade linear da roda para 63 m/s a fita apresentou-se completamente amorfa. Após o tratamento térmico todas as fitas apresentaram as transformações martensíticas e auteníticas. Observou-se que a velocidade da roda tem grande influência nas temperaturas de transformação, chegando à variação de aproximadamente 7°C. O tratamento térmico remove todos os defeitos produzidos pelo processo de solidificação rápida e produz um rápido crescimento de grão, favorecendo ao aumento das temperaturas de transformação.

Aug 8, 2018

By Nigel Marx

In order to understand (and ultimately to predict) the friction reduction resulting from the use of polymer solutions, the rheological properties of model polymer solutions have been measured over a wide range of shear rates. Both temporary and permanent shear thinning have been observed. By using base fluids of different viscosities it has been shown that permanent shear thinning depends more closely on the shear stress experienced by the fluid than on the strain rate. Hydrodynamic measurements have been made on the polymer solutions using a compliant ball on flat lubricated contact that operates in isoviscous-elastic conditions. The measured friction values can only be predicted with reasonable accuracy if the measured shear thinning properties of the lubricant are taken into account in the hydrodynamic model.

Jul 31, 2018

By Ernesto Furtado de Mello Neto, Eliezer Thuler, Claudio Vano Nunes, Carlos Alberto Cristofari

The Brazilian steel industry is dealing an adverse scenario with direct competition from global emerging markets. In this scenario, the need to improve asset operational performance, makes complex studies involving technical knowledge and asset life behavior, become important tools to support companies strategic accomplish. These studies allow consider performance, costs and operational risks relationship in the decision make process. The Asset Management approach support these studies in order to observe the whole asset life cycle, understand value chain through all company process and optimize the asset economic life. In this context, the present technical work has the purpose to support asset management decision making regarding ArcelorMittal Vega cold rolling drive motors, through the motors fail behavior modelling and estimated the risks involved in asset management decision. Through the Reliability, Availability and Mantenability (RAM) analysis, simulations were performed considering the failure, repair cost data and investments to build options to mitigate the operational risks.

Oct 9, 2019

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 Fabiano Soares

Strand guide rolls in continuous casters are crucial components for guaranteeing an optimum process for the production of high-quality steel grades. The properties of these rolls greatly influence the quality of the slab produced. The most commonly used designs so far have been the axle roll and the solid roll. A quite new roll concept is the STEC-Roll®. It combines the advantages of the axle roll with those of the solid roll. This paper explains the development of this roll type and shows the current design. The characteristics of the STEC-Roll® are presented in greater detail and are underlined by a number of simulation results. Beside the design itself, the benefits for casting and maintenance are explained, including for example the easy assembly and dismantling or the use of the roll for dry casting. A brief examination is made of the TCO for the STEC-Roll® and an estimation is provided of the exchangeability of this roll. To conclude, an overview on the current applications is presented.

Aug 17, 2017