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By Pedro Sampaio Cotta

O mercado de Siderurgia no Brasil vive um momento de pressão causado pelas quedas dos preços internacionais e agravado por fatores internos como a redução no consumo, aumento do custo de energia e tributação elevada. Tendo em vista que, ao menos no curto prazo, não há perspectiva de melhoria, as indústrias do setor se mobilizam para adequar a esta nova realidade. A sobrevivência em um cenário de alta competitividade é garantida reduzindo custos de produção e manutenção e buscando aumentar a produtividade sem, entretanto, expandir a capacidade produtiva. Para atingir estes objetivos as indústrias focam em pequenas melhorias operacionais, com investimentos em pequenas modernizações e otimizações de processos existentes, em detrimento de grandes investimentos em expansões. Neste contexto observa-se um aumento na relevância do software de automação, que surge como alternativa para realização de melhorias, pois possuem custo relativamente baixo em comparação com reformas a nível mecânico e podem proporcionar ganhos importantes de eficiência e qualidade. Este artigo apresenta um estudo da utilização de metodologias ágeis de desenvolvimento de software para realização de melhoria contínua em processos industriais. Como exemplo de aplicação é apresentado o trabalho de otimização do software de automação de um laminador de alumínio com foco no aumento de sua taxa de utilização. A meta foi buscar um ganho de produtividade garantindo os mesmos padrões de segurança originais dos equipamentos e com impacto mínimo nas atividades produtivas.

Aug 17, 2017

By Fábio de Oliveira Braga

Atualmente, tecidos de fibras sintéticas como a aramida (Kevlar®) e o polietileno (Dyneema®) têm sido os preferidos para proteção balística contra munições leves, e para integrar sistemas de proteção contra calibres superiores, como o 7,62 mm. Porém, por apelos econômicos, ambientais e da disponibilidade limitada destes produtos, materiais alternativos têm sido testados. Neste cenário, destacam-se os compósitos reforçados com fibras naturais, que têm demonstrado bom desempenho balístico. Assim, o objetivo deste trabalho é avaliar o desempenho individual de compósitos reforçados com fibras naturais de curauá, quando submetidos ao impacto balístico com munição 7,62 mm. Foram executados ensaios balísticos, medindo-se a energia do projétil absorvida pelos materais, e os resultados tratados estatisticamente por Anova e teste de Tukey. Mostrou-se que estes compósitos têm potencial para substituir as fibras sintéticas em sistemas de blindagem para proteção pessoal, com a vantagem de serem materiais leves, de baixo custo, nacionais, de ampla disponibilidade e ambientalmente corretos.

Aug 17, 2017

By Cristiano José Scheuer

Experiments were carried out aiming to study the influence of micro-abrasive wear test variables and plasma treatment parameters, on the tribological characteristics of low-temperature plasma carburized AISI 420 steel. The first part of this study was conducted in order to evaluate the influence of abrasive particle size, normal load and counter body rotation speed on carburized sample wear behavior; and the second part was conducted in order to evaluate the treatment temperature and time effect on carburized samples wear behavior. Plasma carburizing treatments were performed at 8 and 12 h, for temperatures ranging from 350 to 500°C; and at constant temperatures of 400°C for times between 12 to 48h, and for 450°C for times of 4 to 16h. Micro-abrasive wear test were performed by mean of a calowear ball-cratering equipment using a polished ball of AISI 52100 steel rotating at 80, 120 and 160 rpm, for sliding distances from 2.6 to 104.2 m. Alumina abrasive particles with sizes of 0.05, 0.3 and 1.0 ?m were employed. The normal loads applied on this study were 0.1, 0.3 and 0.5 N. Carburized sample was characterized by mean of OM, XRD and hardness measurements. Worn crater characteristics were evaluated by confocal laser microscopy. Results showed that the transient wear regime prevails along the outer layer length (composed by Fe3C and ?’C), and the steady-state wear stabilizes in the diffusion layer region (composed by ?’C). It was verified that the wear rate and wear coefficient decreases with treatment temperature in the range of 350–450°C and increase for 500°C. It was also verified that the wear rate and wear coefficient decreases with treatment time in the range of 12–36 h (for 400°C cycle) and 4–12 h (for 450°C cycle), and increase for larger treatment times due the chromium carbide precipitation. It was also found that the wear coefficient increases with the increase of abrasive particle size, and decrease with the increase in counter body rotation speed and normal load. Lastly, the analysis of the worn craters indicates the occurrence of grooving and micro-rolling abrasion wear mechanisms.

Aug 17, 2017

By Fábio de Oliveira Braga

A descoberta de óleo e gás no Pré-Sal transformou o Brasil em um dos grandes possuidores de reservas de petróleo no mundo e aumentou as expectativas de produção em águas profundas. Apesar da euforia, alguns desafios têm o potencial de inviabilizar a exploração do Pré-Sal: a complexa logística offshore, as dificuldades de acesso ao reservatório, as condições físico-químicas do poço e de subsuperfície. As condições impostas pelo ambiente são relevantes, devido aos altos teores de contaminantes, alta temperatura e pressão, que exigem materiais de alto desempenho. O objetivo deste trabalho é revisar os avanços que podem contribuir para superar as condições físico-químicas do Pré-Sal. Verificou-se que a solução deste problema pode envolver três tipos de abordagem: O desenvolvimento de ligas resistentes à corrosão (LRC), a adição de agentes modificadores do meio corrosivo (inibidores) e modificações no projeto dos equipamentos. Espera-se, portanto, que a utilização conjunta das diferentes abordagens proporcione a viabilidade de longo prazo da produção no Pré-Sal.

Aug 17, 2017

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

By João Paulo Sousa Coelho

A sedimentação consiste em uma operação unitária de separação entre sólidos e líquido, realizada em tanques denominados sedimentadores, que se baseia na ação do campo gravitacional sobre as partículas para decantá-las e removê-las da água. Sua eficácia é extremamente dependente do tamanho das partículas, tendo em vista que a velocidade de sedimentação é diretamente proporcional ao tamanho delas. Dessa forma, no espessamento das lamas, é imprescindível a utilização de reagentes químicos (coagulante e floculante) que possibilitem a formação de agregados de maior tamanho. Neste contexto, realizou-se esse trabalho para investigar o efeito da dosagem desses reagentes sobre a sedimentação de lamas de minério de ferro. Para isso, empregou-se o Planejamento Fatorial, por meio do qual se planejou uma série de ensaios de sedimentação, variando-se as dosagens desses reagentes. As variáveis resposta monitoradas foram: a área unitária de sedimentação, o índice de turbidez do líquido sobrenadante e o percentual de sólido do material sedimentado. Baseado nos resultados experimentais, concluiu-se que os menores valores de área unitária de espessamento foram obtidos em dosagens maiores de coagulante e floculante, ao passo que dosagens excessivas desses reagentes, especialmente de floculante, provocaram um aumento do índice de turbidez do líquido sobrenadante e uma redução do grau de adensamento da polpa espessada.

Oct 30, 2017

By Daniele Tolazzi

Electric Arc Furnaces keep evolving into highly powerful melting units, shrinking taptotap times by increasing the effectiveness of the energy sources and the material fluxes used in the process. Steelmakers are targeting to increase the efficiency of their injection package in order to reduce the overall conversion costs, seeking for technologies specifically designed to promote the metallurgical reactions in a predictable and reproducible process automatically controlled at the correct timing. Many technological enhancements have focused in the gas management, improving the burner design and the penetration capacity of oxygen injectors, dedicated to decarburization and the other exothermic reactions. Instead, lower evolution efforts have been addressed to engineered solutions for managing the addition of solid materials required in slag forming, although they are playing a key role in EAF process optimization, as well. The paper describes the latest solutions designed to manage efficiently the injection of fuel, oxygen and powdered materials in several EAFs and presents the operational results achieved. Accurate control of reliable additions of coal, lime and magnesia proved crucial for the control of the slag FeO and viscosity, generating stable foamy slag and producing cleaner steel.

Aug 17, 2017

By Daniel Augusto Godinho de Carvalho

Since the beginning of BOF process, slag formation has been subjected to extensive development. During the initial stages of the blow, fast slag formation is primordial for the process performance. This is mainly to allow oxidizing reactions, and also to protect the refractory. A modeling of BOF process for the purpose of process optimization requires precise knowledge concerning the dissolution of CaO and MgO based materials. Using this knowledge, the optimal process conditions can be ensured by a controlling of the slag formation during the converter steelmaking process. Taking into account an application of large amount of different raw materials, as well as location-specific process conditions, the characterization of the dissolution behavior of different additives is an important key to improve the technological process. Thereby, in the frames of this project, an appropriate model for slag formation is established and compared to operational results for a 330t BOF, operating at ThyssenKrupp CSA, Santa Cruz, Brazil.

Aug 16, 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 Pedro Jorge Walburga Keglevich de Buzin

Steel production process generates waste, among which is the electric arc furnace dust (EAFD). This waste has varying amounts of zinc, which is principally contained in the minerals zincite (ZnO) and franklinite (Fe2ZnO4). The presence of Zn is capable of economically motivating the recycling of this residue and facilitating the co-processing of the remaining material. The zinc content in EAFD and the presence of zincite, however, have significant influence on the application of hydrometallurgical recovery processes (economic alternatives to the Waelz process). In this study, based on the computational thermodynamic tool FactSage, theoretical considerations are made on the conditions for the formation of zinc-containing minerals found in EAFD. Through thermodynamic analysis, the best conditions for obtaining a high fraction of ZnO were analyzed, which favor the hydrometallurgical processes for EAFD treatment. A classification of dust depending on the phases present in the EAFD is suggested as a guide for the feasibility analysis for the use of a hydrometallurgical process.

Jul 30, 2018

By Jim Belous

Fluid Dynamic Modeling (FDM) was used to develop solutions how to eliminate the fugitive emissions from the meltshop building and to comply with the EPA “6% opacity from the furnace operations” rule. Secondary Emission Control (SEC) system performance was simulated by an inverted 1:96 scale Plexiglas model of the entire meltshop, utilizing the negative buoyancy effects of saline solution in water. Test results show that with the installation of the internal partition wall which separates furnace aisle from the caster aisle, significant improvement of the SEC system is achievable, thereby avoiding large expenditure for the expanding a fume collection system capacity.

Aug 17, 2017

By Afshin Sadri

One of the main reasons for blast furnace reline is the loss of refractory lining, particularly in the hearth and taphole regions. Intense operation of the blast furnace can result in extensive refractory wear and deterioration. This can then affect the continuity of the operation and the furnace campaign life. Novo-Lipetsk (NLMK) and Hatch developed a systematic approach to monitor the condition of blast furnace hearth linings using Acousto Ultrasonic-Echo (AU-E), a non-destructive testing system developed by Hatch. Continuous and periodic inspections of blast furnaces revealed areas with accelerated refractory deterioration, formation of elephant foot, extent and speed of refractory wear, as well as cracks and other anomalies. Improvement in coke quality, stave washing, the addition of titania, and other changes were recommended and implemented to prolong furnace life while maintaining the intensity of furnace operation. This paper demonstrates how the coordinated efforts between NLMK and Hatch resulted in prolonging the blast furnace campaign life.

Aug 17, 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 Jean Philippe Santos Gherardi de Alencar

O fenômeno de colagem é a formação de aglomerados de pelotas, denominados clusters, devido à sinterização do ferro gerado durante o processo de redução. O resultado disto é a elevação da perda de carga nos reatores de redução direta. Tal fenômeno vem sendo estudado por vários pesquisadores, pois as práticas operacionais dos reatores têm priorizado o uso de temperaturas de bustle gas (BG) cada vez maiores, o que potencializa o aparecimento dos clusters. Uma alternativa para controlar a colagem é por meio de utilização de agentes de coating (AC’s). Em relação às matérias primas utilizadas como AC´s, as questões que surgem agora são as seguintes: Como se comportam os AC’s em temperaturas muito elevadas de BG? Qual seria a maior temperatura possível de BG? A fim de começar a entender a melhor maneira de responder a estas questões foram realizados alguns testes de caráter exploratório e não convencionais para avaliar o comportamento de alguns materiais de coating a elevadas temperaturas de redução. Os resultados destes testes mostraram a possibilidade dos AC’s funcionarem a temperaturas maiores que a de inicio do amolecimento da carga e que, nestas temperaturas, a sua granulometria pode ser parâmetro determinante para seu desempenho. O aprimoramento dos ensaios de simulação do processo de redução em reatores de redução direta é fundamental para responder as questões que se apresentam em relação ao tema.

Aug 2, 2018

By Matheus Machado de Souza

A utilização de revestimentos a base de cromo eletrolítico traz prejuízos ao meio ambiente, uma vez que durante o processo são liberados íons de cromo hexavalente e estes são extremamente tóxicos à natureza e ao homem. No entanto, existem outras tecnologias que vem sendo estudadas como alternativas ao processo tradicional de cromagem. A aspersão térmica por oxi-combustível de alta velocidade (HVOF) é a técnica que tem apresentado os melhores resultados sob as óticas de qualidade de revestimento, porosidade, resistência ao desgaste, propriedades mecânicas e adesivas. Neste trabalho foi realizado um estudo comparativo da eficácia da técnica de HVOF em termos de adesão, resistência ao desgaste e coeficiente de atrito. Como substrato foi utilizado o aço SAE 4140; o revestimento utilizado na aspersão por HVOF foi o WC-Co-Cr em comparação como o cromo eletroliticamente depositado, todos com a mesma espessura de camada. A avaliação tribológica foi realizada através de ensaios de desgaste por deslizamento do tipo pino sobre disco e a resistência adesiva por meio de ensaio de adesão.

Aug 7, 2018

By Natália de Oliveira Roque Maciel

Atualmente uma das maiores preocupações da humanidade está relacionada as questões ambientais, o que tem motivado a pesquisa e o desenvolvimento de materiais provenientes de recursos renováveis e ambientalmente amigáveis. A despeito disso, este trabalho objetiva comparar a resistência de compósitos desenvolvidos com fibras naturais e, portanto, ambientalmente amigável e de compósitos desenvolvidos com fibras de vidro, que por sua vez apresentam impactos ambientais desde a fabricação até o descarte. Foram fabricados 13 corpos de provas para amostras contendo 0% de fibra, 30% de fibra de curauá e 30% de fibra de vidro na matriz epoxídica e ensaiado na máquina de tração. Os resultados obtidos apresentam valores bastante superiores para as amostras contendo fibras de vidro, contudo, ao relacionar a tensão do compósito com a respectiva densidade da fibra, foi possível constatar que os compósitos com fibras naturais chegam a apresentar resultados superiores aos compósitos fabricados com fibras de vidro. É possível concluir, portanto, que do ponto de vista da propriedade mecânica em questão é possível substituir as fibras de vidro por fibras de curauá.

Aug 17, 2017

By Fábio Rogério do Carmo

O ar soprado é uma das principais utilidades responsáveis pelo processo de transformação do minério de ferro em gusa no Auto Forno. Para que ocorra o processo de redução o ar soprado é superaquecido nos regeneradores dos autos fornos a uma temperatura de 1.300°C. Este energético é fornecido na CSN-UPV pelos turbos sopradores da Central Termoelétrica nº 2 (CTE#2), área dos Motos Sopradores 1 e 2 e os turbos sopradores n°1 e 3 da CTE#1 que operam com a velocidade reduzida 24 horas soprando para atmosfera e consumindo vapor de 30Bar. Devido à obsolescência do sistema de ar soprado da CTE#1, alto custo de operação e risco para a segurança operacional, este trabalho apresenta o estudo do problema em questão, a metodologia utilizada para desativação do ar soprado da CTE-1 e a redução de custo.

Sep 25, 2017

By Cameron Soltys, Hamid Ghorbani, Maher Al-Dojayli

Cooling staves in blast furnaces are used to minimize the process heat loads on steel shell and refractory system. Copper staves are exposed to significant fluctuating thermal loads which may lead to premature stave failures due to cracks, water leakage, bending, abrasion and resultant wear. In this paper, an assessment methodology is presented to evaluate the effect of thermal cycling on copper staves including bending, fatigue and thermal ratcheting. This approach incorporates temperature-dependent copper properties including creep and plasticity to more accurately capture inelastic deformations, damage and fatigue in staves under transient and cyclic thermal loading conditions. Root cause failure assessment and improvements to copper stave design can be assessed using the presented methodology.

Oct 1, 2019

By Francisco Necy Alves Júnior

Os aços inoxidáveis superduplex (AISD) aliam boas propriedades mecânicas e resistência à corrosão, possuindo um vasto campo de aplicação na indústria petroquímica. Geralmente, os reparos dos equipamentos são realizados por soldagem, sendo importante a seleção de parâmetros. É de suma importância a obtenção do teor adequado de ferrita no metal de solda, sendo que a variação da energia de soldagem pode influenciar de forma direta a microestrutura e resistência à corrosão. Logo, este trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos provenientes da variação de parâmetros de soldagem nas características do AISD UNS S32750. Foi avaliado o balanço de fases, relacionando esse efeito com a resistência à corrosão. Foram realizadas soldagens em chapas pelo processo TIG autógeno em 3 níveis de energia de soldagem (5, 10 e 18 kJ/cm), variando a corrente e velocidade de soldagem, de modo a obter 5 condições e a possibilidade de analisar as variáveis-resposta com essas variações isoladamente. A análise da microestrutura foi realizada por microscopia ótica e o teor de ferrita foi quantificado pela utilização de duas técnicas: ferritoscópio e quantificação por imagem. Foram realizados ensaios de temperatura crítica de pite para análise de resistência à corrosão. Concluiu-se então que o acréscimo de energia pela variação da velocidade de soldagem acarretou no aumento no teor de ferrita, ocasionando a redução da temperatura crítica de pite, sendo estes observados na fase ferrítica.

Aug 7, 2018

By Adrian Villanueva

In this study, we compare the influence of two water soluble polymer-based organic binders added to bentonite, to form a hybrid-binder system for Iron Ore Pelletization. The kinetics of the agglomeration process and resulting properties of green pellets were analyzed, and examined in detail through Scanning Electron Microscopy (SEM) and Confocal Laser Scanning Microscopy (CLSM) analytical techniques. It was encountered that the differences in the mechanical properties of the pellets produced by each binder system could potentially be explained by the ability of the polymer to interact with bentonite at a macromolecular level.

Oct 30, 2017