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By Geraldo Lúcio de Faria

Amostras de aço baixo carbono (aço ABNT 1015) foram submetidas a tratamentos termoquímicos de cementação sólida fazendo-se uso de duas fontes distintas de carbono. Amostras do aço foram empacotadas em uma mistura de pós constituída pela fonte de carbono e cal hidratada e tratadas a 1000oC por 8 horas. As fontes avaliadas foram um tipo de carvão vegetal e uma remessa de coque de baixa qualidade metalúrgica. Realizados os tratamentos termoquímicos, as amostras cementadas foram devidamente caracterizadas por microscopia óptica e pela aplicação de ensaios de microdureza Vicker. Duas amostras cementadas foram, na sequência, submetidas a tratamentos térmicos de têmpera em água fazendo-se uso de duas temperaturas de austenitização (860ºC e 920ºC) e também foram caracterizadas. Observou-se que no processo de cementação sólida, a peça cementada com carvão vegetal apresentou melhores resultados do que a cementada com coque de baixa qualidade. Com carvão vegetal, a camada cementada se mostrou mais espessa e homogênea em todo o perímetro das amostras. A amostra cementada com o coque de baixa qualidade apresentou, além da menor espessura de camada cementada, heterogeneidades grosseiras no perímetro da peça.

Oct 30, 2017

By Mariana Carla Mendes Rodrigues

The present study deals with the effects of strain rate on the functional behavior of NiTi thin wires. The samples, in the austenitic condition at room temperature, were mechanically cycled 20 times by loading up to 6% strain followed by complete unloading, at 25°C. Four different quasi-static strain rates were assessed: 1x10-4, 1x10-3, 1x10-2 and 5x10-2s-1. The functional properties are described by means of critical stress to induce martensite, stress at maximum strain, energy dissipated per cycle and residual strain. The sensitivity of repeated cyclic deformation to strain rate is also analyzed in terms of phase stability. The results show that the fluctuation in the loading plateau, due to non-homogeneous transformation, increases with increasing strain rate. During cycling, it is observed that higher strain rates result in lower critical stress to induce martensite after the 5th cycle. However, the stress at maximum strain is higher at high strain rates, regardless the number of cycles. The accumulation of residual strain also increases with the strain rate due to the higher applied stress. During unloading, both the elastic deformation of stress-induced martensite and the reverse transformation seem to overlap at high strain rates. The dissipated energy behavior changes between the 1st and 20th cycle. No martensite is stabilized after training, but the intensity of the X-ray diffraction peaks of austenite increases with strain rate, as a result of stress relaxation.

Aug 17, 2017

By Bernhard Hiebl

Global trends that are constantly challenging the iron and steel producers are related to worsening of the iron ore grades, higher substitution rates of main iron ores to cheaper raw materials due to economic pressure and increased environmental standards. Changing the raw materials in an operating plant can significantly influence the sintering or pelletizing process. Adjusting all process parameters to regain stable and high productive operation takes considerable time and causes production losses. Furthermore changes in raw materials lead to variations in the process gas flows and emission concentrations.Therefore SVAI developed two models for numerical simulation of sintering process and pelletizing process. Amongst others the models are based on Ergun equation and include chemical reactions of the related process. For already operating plants the simulations shall predict changes of the process parameters when raw materials are exchanged or when operational parameters are varied. Furthermore the simulations give advantageous information for the design of green field plants and allow the simulation of different plant configurations.The objective of this paper is to demonstrate what the latest developments are in these numerical simulations and what Siemens VAI is doing to overcome the remaining challenges in this field.

Aug 2, 2018

By Flavia de Paula Vitoretti

Pelletizing of iron ore fines is an important process used to produce high quality of raw materials for the subsequent reduction processes in the ironmaking industries. The process involves the production of green pellets and subsequent induration on a traveling grate furnace to promote inner partial melt and agglomeration which confer physical and metallurgical proprieties appropriated to the subsequent reduction processes. The pellets are produced with addition of charcoal to improve efficiency in the reduction processes. The lignin coal from sugarcane straw is an alternative source to replace the charcoal or coke in the self reduction of pellets. This work focused on the influence of biomass on the chemical kinetics parameters inner agglomerate pellet structure under industrial process conditions of the travelling grate furnace due hot gas flows within the pellets.

Aug 1, 2018

By Larissa Rodrigues de Carvalho Rocha, Mauro Vivaldino Fernandes, Beatriz Fausta Gandra

A composição química do gás redutor afeta, de forma marcante, sua difusividade através do leito e a capacidade de redução da carga metálica. Associado a isto, o cenário econômico e ambiental indica a necessidade de se buscar cada vez mais elevada produtividade dos altos-fornos, com baixo consumo de combustível e menor emissão de CO2. Para tanto, as empresas têm buscado operar com elevada taxa de injeção de carvão e, em casos de política favorável, intensificar o uso de gás natural em altos-fornos. Nestes casos, a quantidade de material reduzida via H2, em comparação ao CO, é aumentada. No presente trabalho, são apresentados os resultados de ensaios em amolecimento e fusão (A&F) de dois tipos de granulados, de um tipo de pelota e de um sínter industrial, utilizando-se como redutor um gás com diferentes teores de H2 (0% a 12%). Verificou-se que, para o granulado, não há uma tendência definida. Embora um maior teor de hidrogênio possa favorecer a redução, isto não refletiu em melhor permeabilidade do leito. No caso da pelota estudada, houve leve tendência de melhora nos parâmetros avaliados quando se tem o gás mais rico em hidrogênio. No entanto, seu desempenho em A&F foi muito aquém daquele esperado para este tipo de carga, uma vez que apresentou elevada resistência à permeabilidade associada à baixa redutibilidade até o início do amolecimento. Para o sínter, foi identificada evidente melhora nos aspectos de redução e de permeabilidade do leito.

Oct 1, 2019

By Mauro Vivaldino Fernandes

Os desafios para o aprimoramento do desempenho operacional dos altos-fornos constituem um campo aberto para o desenvolvimento e aplicação de métodos de controle que promovam a otimização da operação do reator, aliada ao prolongamento da sua vida útil. O Alto-Forno 3 da Usiminas - Ipatinga, nesta sua 4ª campanha, foi projetado para 15 anos de operação, com uma produção estimada de 41 milhões de toneladas de gusa. Os resultados da campanha atual, em termos de produção e de duração da campanha, superam os dados projetados. Neste contexto, são apresentadas as principais características do Alto-Forno 3 na sua atual campanha, a evolução do seu desempenho em termos de produtividade e tempo de operação, além das principais ações direcionadas para a preservação e estabilidade do sistema de refrigeração e do cadinho, contribuindo para o prolongamento da sua vida útil. Como resultado destes esforços, a vida útil estimada do Alto-Forno 3 é de 22 anos, superando em 7 anos a duração prevista.

Oct 30, 2017

By Vinicius de Oliveira Fidelis Sales

O presente trabalho tem como por objetivo a busca por uma solução eletrolítica capaz de eletropolir, eficientemente, amostras de ferro puro (>99,8% Fe). A finalidade de se utilizar o ferro é devido o interesse em suas propriedades biocompativeis e a sua possível aplicação biomédica, sendo utilizado em dispositivos biodegradáveis. Ligas à base de Fe, Mg e Zn estão ganhando importância devido às vantagens que elas oferecem, em comparação com as tradicionais (AISI316L, L605), sendo a capacidade, de se degradarem a principal caracteristica. A escolha do eletropolimento, como técnica de modificação de superfície, deve-se a sua capacidade em polir o material tornando o seu relevo mais homogêneo, garantindo um pré-tratamento adequado ao material em diversas aplicações, como por exemplo o tratamento com o plasma. Um dos grandes diferenciais desta técnica é que pode ser utilizada em materiais com geometria complexa. Foram realizados testes utilizando um grupo de 4 soluções presentes na literatura e analisados os seus efeitos em amostras de ferro puro. Com os resultados obtidos pelas análises de Microscopia Óptica, Microscópio de Força Atômica e Ângulo de Contato foi possível verificar que a solução 2C obteve o eletropolimento mais efetivo, apresentando assim as características desejadas.

Oct 30, 2017

By Géssica Seara Faria

Na produção de bobinas laminadas a quente, além da força aplicada pelos cilindros de laminação sobre a tira para promover a redução de espessura, o material é também submetido a tensões avante e a ré, durante o seu bobinamento e desbobinamento, que devem ser inferiores ao limite de escoamento do material conforme sua temperatura de trabalho. Este estudo trata da caracterização das tensões de escoamento do aço elétrico de grão orientado com 3,2 % de silício em altas temperaturas. A necessidade do estudo surgiu devido a ocorrência do defeito estiramento durante processo de laminação a quente de acabamento em laminadores reversíveis tipo Steckel, defeito este que consiste no estreitamento da largura da tira em regiões localizadas. Isto acontece em função do desconhecimento do limite de escoamento real do material nas temperaturas de trabalho. Os ensaios foram realizados em máquina de tração a quente, em temperaturas previamente determinadas. Através dos resultados dos ensaios, foram determinadas as curvas tensão x deformação do aço e valores limitantes de tensão conforme variação da temperatura, para que o processo não exceda o limite de escoamento do material.

Aug 16, 2017

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 Maciej Korecki

Pyrowear®Alloy 53 steel is an excellent material for the construction of drive transmission components (gears, shafts, etc.) which have to operate in difficult conditions primarily in the aviation industry (Fig. 1.). Among the properties of such items is a high case hardness and abrasion-resistance, while the core remains flexible and is capable of carrying large impact loads. They can work at elevated temperatures with limited lubrication. The thermal treatment of such materials is based on case hardening by means of carburizing. This paper presents the technology of vacuum carburizing of Pyrowear® Alloy 53 steel. It discusses the methods of establishing different profiles of carbon concentration in a layer and their influence on the hardness profile. The effects of sub-zero treatment and tempering on the properties of the hardened case are also considered. It also presents a SimVaC® simulator of vacuum carburizing, designed especially for Pyrowear® Alloy 53 steel, which provides highly accurate predictions of the outcome of the process as the profile of carbon concentration in the layer, or vice versa: establishes the process parameters which will guarantee the required profile.

Aug 16, 2017

By Jefferson Haag

A análise da estampabilidade de chapas metálicas consiste em ensaios e testes tecnológicos para obtenção de características específicas para os processos aos quais o material será submetido. Dentre as principais análises, pode-se destacar o ensaio de tração, a curva de escoamento e o índice de anisotropia, que fornecem dados a respeito do comportamento mecânico dos materiais, como a resistência, a ductilidade, o encruamento, entre outros. O presente trabalho tem o objetivo de avaliar a estampabilidade dos aços carbono AISI 1008 e AISI 1010 através dos ensaios de tração, ensaios para determinação da curva de escoamento e ensaios para determinação do índice de anisotropia. Para tanto, foram extraídos corpos de prova de chapas dos dois aços de baixo carbono, seguindo as normas ASTM E8/E8M e ASTM E517, para realização e análise dos resultados dos ensaios. Com base nos resultados obtidos, pode-se aferir que o aço 1008 possui maior ductilidade e melhores características anisotrópicas do que o aço 1010, que por sua vez apresenta maior resistência mecânica. Portanto, é possível concluir que o aço AISI 1008 apresenta melhor estampabilidade a partir de todas as propriedades adquiridas nos ensaios mecânicos.

Oct 30, 2017

By João Antonio Tavares Gouveia da Silva

Em outubro de 2012 a Gerencia de Sinterizações – GSR, da Companhia Siderúrgica Nacional – CSN, identificou a presença de material com granulometria maior que cinco mm na rota da coleta de pó da Máquina de Sinterização 2 (MS#2), rota essa que direcionada diretamente para o silo de retorno quente. Essa representava uma oportunidade de melhoria, visto que apenas o material menor que 5 mm deveria retornar para o silo. Após amostragens de material foi possível identificar que, em média, 55 % do material coletado poderia ser classificado como sinter produto ao invés de retorno quente, o que aumentaria o rendimento e produtividade da MS#2. Utilizando a metodologia DMAIC e visando aperfeiçoar o processo a equipe da GSR avaliou todas as possíveis causas da geração do material grosseiro na coleta de pó. Em seguida projetou uma nova correia transportadora que desviasse o material da coleta de pó para o resfriador de sinter, ao invés de seguir para o silo de retorno quente, modificação essa que permitiu a classificação correta do material. Como resultado, a modificação feita pela equipe da GSR propiciou a redução da geração de retorno quente e, consequentemente, o consumo do mesmo. Desde o final de setembro de 2013 a máquina de sinterização número 2 consome em média 2 % a menos de retorno quente, o que contribuiu para o aumento do rendimento do sínter e produção.

Aug 8, 2018

By Flávio James Humberto Tommasini Vieira Ramos

O estudo teve como objetivo a produção de corpos de prova de nanocompósitos baseados em uma matriz polimérica de polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE) com carga de carbeto de boro dispersas, nas proporções de 0,0625%; 0,125%; 0,25%; 0,5%; 1% e 2%, respectivamente. As respectivas misturas entre os materiais, polímero e carga inorgânica, foram moldadas em prensa hidráulica quente à partir do estado fundido da matriz polimérica. A caracterização dos nanocompósitos com as cargas sem tratamento foi realizada pelas análises de difração de raio-x (DRX) e calorimetria diferencial de varredura (DSC), o que possibilitou a identificação dos planos cristalográficos característicos dos materiais, o grau de cristalinidade da matriz orgânica e suas respectivas temperaturas de fusão. As microestruturas dos materiais, morfologia da carga e adesão interfacial foram observadas através da microscopia eletrônica de varredura (FEGSEM). Através desse estudo foi possível o sugerir o comportamento do polímero com cargas de carbeto de boro dispersas em diversas proporções.

Oct 30, 2017

By Henrique Dias Gatti Turrer

O complexo Minas-Rio da Anglo American iniciou suas operações em agosto de 2014. A usina de filtragem produziu, em 2016, cerca de 15 milhões de toneladas secas de concentrado. O minério, explorado no município de Conceição do Mato Dentro (MG), passa pelas etapas de cominuição, classificação, concentração e separação sólido-líquido antes de ser bombeado por 529 km até o município de São João da Barra (RJ), onde é filtrado, estocado e embarcado para exportação. Quatorze filtros cerâmicos, com 144 m² de área de filtragem cada um, são responsáveis pelo último processo de produção do pellet feed. O início de operação foi marcado por um desempenho muito aquém do planejado. Diversos tipos de avaliações, como análises em microscópio ótico e contagem de bactéria, foram conduzidas e mostraram que o entupimento precoce dos poros do meio filtrante era o responsável pelo problema. Foram identificados 4 principais responsáveis pelo entupimento: material orgânico, sulfato de bário, partículas de concentrado de minério de ferro e óleo. Amostras de placas cerâmicas foram testadas em laboratório com diferentes reagentes para a limpeza dos poros entupidos. Análises químicas na solução resultante dessa lixiviação e/ou análise em microscópio dos corpos de prova indicavam a eficiência do reagente testado. Os mais promissores foram testados industrialmente. Por fim, o estabelecimento de uma nova rotina de limpeza das placas gerou uma melhora significava do desempenho da filtragem.

Oct 30, 2017

By Larissa Rodrigues de Carvalho Rocha, Mauro Vivaldino Fernandes, José Eduardo da Silva Moreli, Beatriz Fausta Gandra, Adriano Cesar Carvalhido

No atual cenário siderúrgico, o prolongamento da campanha de um alto-forno tem sido prática usual em diversas empresas. Nesse contexto, a Usiminas tem realizado diversas ações de preservação dos altos-fornos, conciliando com a manutenção da competitividade. Particularmente, o Alto-Forno 3 da Usina de Ipatinga passou por duas trocas de staves, em 2015 e 2018, totalizando a substituição de 68 peças. No presente trabalho é apresentado o planejamento e a execução do retorno operacional após a 2ª troca de staves, destacando as contingências adotadas e lições aprendidas face às ocorrências que impactaram o cumprimento do cronograma previsto. Essa intervenção possibilitará a postergação da reforma para 2021, em alinhamento com as diretrizes da empresa e garantindo uma estabilidade operacional, fundamental para os cumprimentos e superação das metas.

Oct 1, 2019

By Amilton Barbosa Botelho Junior

A busca por metais para atender demandas crescentes vem em contracorrente à diminuição dos teores nas reservas. Desta forma, a busca por novas rotas de extração de metais aliada ao desenvolvimento sustentável se faz cada vez mais necessário. O presente trabalho teve por objetivo a recuperação de cobre do lixiviado proveniente de rejeito de níquel laterítico, que contém os seguintes metais: alumínio, cobalto, cromo, cobre, ferro, magnésio, manganês, níquel e zinco. Para isto, utilizou-se o processo de troca-iônica com a resina quelante Lewatit TP 207, uma resina catiônica com grupo funcional iminodiacetato. Estudou-se o tempo de reação e a influência de pH. O tempo de reação foi variado entre 0 e 24 horas e o pH de 0.5 a 2. Não foi estudado maiores valores de pH, pois haveria precipitação do ferro. A reação de adsorção pela resina entrou em equilíbrio em 180min. Em pH 2 teve maior recuperação de cobre, pois havia menor competição entre H+ e os cátions metálicos do licor, onde foi possível recuperar 50% do cobre. Os ensaios ocorreram em batelada com agitação de 200rpm, e as análises foram feitas usando a técnica de fluorescência de raios X por energia dispersiva (EDX).

Oct 30, 2017

By Breno Totti Maia, Luiza Siqueira de Magalhães, Vanessa Rodrigues de Medeiros Santos, Inamara Amanda Souza Santos, Brenda Caroline Gurgel, Aline Lima da Silva

O sucesso da utilização do método de reparo/prevenção de refratários de convertedores LD chamado Slag Splashing tem relação com as propriedades físico-químicas da escória, em especial a sua viscosidade. Através de uma simulação termodinâmica feita no software FactSage que tomou como base a equação de Einstein-Roscoe utilizando uma escória de composição representativa de uma escória industrial, junto de uma simulação a frio utilizando soluções representando escórias com variadas frações sólidas, foi possível correlacionar a viscosidade do modelo a frio, avaliando a possibilidade de transposição de resultados desse modelo para a prática industrial em escórias com frações sólidas de até 20%, sendo que acima desse valor um modelo mais assertivo deve ser restabelecido. Por simulação física a frio em um modelo de conversor de escala de 1/10 em relação aos conversores de 340 toneladas da Ternium Brasil, utilizando soluções representativas de escórias industriais com frações sólidas de 10 a 40%, avaliou-se a influência da viscosidade na intensidade na projeção de escória durante o processo do Slag Splashing, deixando claro o efeito da fluidez ou da alta viscosidade na altura, localização e qualidade das projeções.

Oct 1, 2019

By Anna Carolina Cerqueira Neves

Fibras naturais estão cada vez mais sendo empregadas como fase de reforço em materiais compósitos com matriz polimérica, pois estas apresentam vantagens ecológicas e econômicas quando comparadas as fibras sintéticas. São fontes renováveis de matéria prima, são biodegradáveis e utilizam menos energia para sua produção. Foram avaliadas propriedades de tração de compósitos de matiz polimérica epóxi reforçada com altos volumes correspondendo a 40% e 50% de volume de fibras de juta contínuas e alinhadas. Os testes foram realizados na maquina universal Instron. A resistência à tração apresentou um aumento crescente com a adição da fase de fibras de juta na matriz.

Aug 16, 2017

By Shibu John

The COREX® process is beside the FINEX® technology the only industrially realized alternative to the blast furnace route for the production of hot metal. Changes in the raw material sector in respect of decrease in quality, strictly enforced environmental laws and positive operation results of COREX® reference plants make it worth to carefully re-evaluate the COREX® technology in comparison with the traditional blast furnace technology. Integrated Plant concepts based on COREX® offer solutions for future challenges of the iron- and steelmaking industry, which include: economical hot metal production; efficient and highly economic export gas utilization (power generation, DRI production, syngas production for chemical products); lower raw material cost, higher raw material availability; environmental friendly high grade steel production. The economic evaluation of different COREX® gas based plant concepts in comparison with the traditional blast furnace route shows that the COREX® technology is highly competitive in the challenging iron and steel producing environment.

Aug 17, 2017

By Fernanda Lourenço Fábia de Lima

O presente trabalho estuda a corrosão seletiva em chapas de aço inoxidável dúplex UNS S31803 (SAF 2205) imerso em solução de 1 mol. L-1 HCl a 60°C, com o intuito de extrair a fase ferrita, para se obter austenita e então criar padrões desta fase, gerando resultados mais confiáveis na sua quantificação, através das técnicas de difratometria de raios-X (DRX) e de espectroscopia de energia dispersiva (EDS). Este estudo foi realizado com 6 amostras, nas quais a temperatura de solubilização variou de 1.000°C até a 1.250°C, a fim de se obter diferentes frações volumétricas de ferrita, podendo assim avaliar o comportamento de extração desta fase de cada amostra pela sua perda de massa em função do tempo de imersão. Os produtos de corrosão obtidos no ataque seletivo foram analisados pelas técnicas de DRX e EDS, onde se constatou o fenômeno de corrosão seletiva. Nas amostras solubilizadas foram feitas quantificações de fases pelas técnicas de DRX, estereologia quantitativa e ferritoscópio e verificou-se que todas apresentaram resultados distintos sendo que a que mais se aproximou da condição de equilíbrio calculada por Thermo-Calc foi a técnica de estereologia quantitativa.

Aug 7, 2018