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By Odair José Kirmse, Bruno das Chagas Bernardo, Simony Barboza, Vinícios Andreatta

Neste trabalho buscou-se avaliar o consumo de sucatas com elevador teor de enxofre, em carro torpedo, sem afetar a qualidade final do produto, objetivando a recirculação de um coproduto gerado internamente e aumento do rendimento de gusa distribuído para Aciaria. A sucata em questão é gerada a partir do beneficiamento da escória resultante do processo de raspagem após dessulfuração do ferro gusa em panela (KR) e do procedimento de limpeza dos carros torpedos. Foi avaliada a operacionalidade da adição, riscos envolvidos no processo e redução da geração com reaproveitamento direto no processo. Os resultados mostraram que existe viabilidade técnica e ganhos financeiros significativos

Oct 1, 2019

By Wagner Duarte Flores

A demanda por tubos de aço com rigorosos requisitos de propriedades mecânicas tem crescido devido à exploração de reservas de petróleo e gás natural em regiões remotas e em ambientes hostis. Um grande desafio para as siderúrgicas é prever as alterações de propriedades mecânicas que ocorrem durante a conformação chapa/tubo, associadas ao encruamento e ao efeito Bauschinger, visando atender às especificações no tubo. Nesse estudo, foi avaliado o efeito da conformação chapa/tubo nas propriedades mecânicas do aço API X60 (TMCP). Para tal, foram realizados ensaios de tração, de impacto Charpy e de CTOD, em amostras de chapa e de tubo, e análise metalográfica, além de simulação do efeito Bauschinger por meio de ensaio cíclico compressão-tração. Os resultados dos ensaios de tração, tanto com os corpos de prova plate type quanto com round bar, apresentaram aumento da tensão limite de escoamento e redução da ductilidade, devido ao encruamento. Nos corpos de prova que sofreram aplainamento, esse aumento foi menos pronunciado, justificado pela ocorrência do efeito Bauschinger. A simulação do efeito Bauschinger confirmou a indicação de queda do limite de escoamento devido ao ciclo reverso de deformação. A tenacidade não foi fortemente afetada após a conformação do tubo.

Aug 16, 2017

By Amauri Garcia, Noé Cheung, André dos Santos Barros, Clarissa Barros da Cruz, Thiago Soares Lima, Rafael Kakitani

Materiais de interface térmica (Thermal Interface Materials - TIMs) são responsáveis pela troca térmica entre a fonte geradora de calor do processador integrado e o dissipador de calor. Devido ao seu baixo ponto de fusão, boa fluidez e cumprimento com as exigências de regulamentação (Restriction of Hazardous Substances - RoHS), ligas à base de bismuto têm sido investigadas para aplicação como TIMs de alta performance. Neste contexto, a análise das propriedades dessas ligas em função de parâmetros microestruturais torna-se, portanto, de elevado interesse científico e tecnológico para o setor eletrônico. Assim, este trabalho tem como objetivo desenvolver correlações entre propriedades de resistência à tração e a microestrutura da liga Bi-0,28%Ni solidificada sob um intervalo de taxas de resfriamento usualmente obtido em processos industriais. Por meio de microscopias óptica e eletrônica de varredura foi observada uma morfologia tipicamente eutética lamelar, composta por lamelas ricas em bismuto com o intermetálico Bi3Ni nos contornos. Os espaçamentos lamelares (λL) foram, então, correlacionados com os parâmetros térmicos de solidificação, sendo propostas leis experimentais de crescimento microestrutural. Ao fim, observou-se que, para λL < 101 μm, equações do tipo Hall-Petch caracterizam a variação do limite de resistência à tração e do limite de escoamento.

Oct 1, 2019

By Robson Gambeta

A CLE Brasil possui uma subestação de 230kV que apresentou sérios problemas de trincas e rachaduras nas estruturas de concreto após alguns anos. Em alguns pontos a ameaça de queda era real. Foi iniciado um estudo de patologia das estruturas de concreto, com uma empresa especializada em recuperação estrutural para conhecer as causas e recomendar a melhor terapia estrutural a ser realizada. Após o estudo, definiu-se a terapia adequada das estruturas. Esta atividade foi classificada como de grande risco e teve foco na segurança da equipe e operação do sistema, de modo que todo o serviço fosse executado sem quaisquer incidentes as pessoas, ao meio ambiente e ou interrupções de energia elétrica. Havia desafios como realizar manutenção nas proximidades da linha viva, serviços em altura com utilização de andaimes, período de chuvas e ventos, trocas de equipes e anomalias. As estruturas tratadas foram Pórticos com 17 metros de altura, postes e suportes para isoladores, TPs, TCs, Seccionadoras e Transformadores. A atividade durou 04 meses e contabilizou 5.752 horas de trabalho. Os resultados foram significativos e dentro do esperado, sem ocorrência de incidentes, prolongamento da vida útil e aumento considerável da segurança da equipe e do sistema de distribuição.

Jul 31, 2018

By Haruki Inami, Takashi Ishida, Kazuhiro Ohara, Hiroyuki Imanari

The highly competitive business environment of the international metals industry is driving demand for more cost-effective operation of steel making facilities, rolling mills, and strip processing lines. Achieving stable operation is vital if the steel industry is to produce high-quality products constantly and productively. In recent years, advances in computer processing speeds, data acquisition rates, and data storage capacity have rapidly led to greater use of the new technologies of big data, analytics, the IoT, and AI by control system designers and process engineers, and the introduction of industrial applications. The “Smart Rolling Mill” solutions for hot strip mills have been developed by our group with the goal of achieving sophisticated, state of the art, and automated operation in steel rolling mills. The various solution engines improve process stability, increase the performance of mill equipment, and provide improved process control. These solution engines are based on extensive knowledge of the rolling process and the associated control systems. Two solution engines in particular are the diagnosis systems for rolling condition and for product quality that contribute to cost-effective operation and lower yield loss. This paper focuses on the diagnosis systems for rolling condition and for product quality in hot strip mills. Advanced information technologies using big data analytics and machine learning are applied to real-time data collected from the automation system that controls operation and the rolling process. We have developed diagnosis solutions for rolling condition and product quality utilizing predictive and clustering diagnosis. Predictive diagnosis prevents serious problems by detecting changes in the state of the plant or in the rolling condition. Clustering diagnosis classifies patterns of fluctuation in product quality trend charts, providing effective tuning guidance for improving product quality. This paper describes these applications with several examples.

Oct 1, 2019

By Božidar Šarler, Umut Hanoglu

A rolling simulation system has been developed to calculate the macroscopic rate of deformation, stress, strain, and temperature fields by using a novel meshless method. The model is based on two-dimensional traveling slice assumption. The slices are aligned towards the rolling direction. The initial size of the billet, bloom or slab and the geometry of the grooves at each rolling stand, the distances between the rolling stands, and continuous or reverse rolling can be arbitrarily considered. The purpose of this paper is to complement these development by predicting and visualizing also the grain size of steel over the strand cross-section for each position in the rolling mill. The grain size models have been in one-way coupled to the macroscopic calculations. First the critical strain for dynamic recrystallization is being checked. If the calculated strain is higher than that, considering also the time for meta-dynamic recrystallization, dynamic or meta-dynamic grain size calculations are carried out. If the strain is too low then only the static recrystallization is considered together with its required time. Finally, austenite grain size and ferrite grain size are calculated respectively as the steel cools down. The listed physical models are based on collection of empirical relations found in literature. The user of the system is free to choose or create the model he wants with his own parameters. The simulation system has been coded as a user friendly computer application for an industrial use based on C# and .NET framework and runs on regular PCs. The computational time for a rolling simulation is usually less than one hour and can thus be straightforwardly used for optimization of the rolling mill design in a reasonable time.

Oct 1, 2019

By Carlos Cristiano Carvalho Teixeira

No carregamento volumétrico de vagões, onde a variância de pesos carregados é relevante, ocorrem grandes limitações operacionais, que vão desde a percepção do volume em carregamento até a capacidade real de controle. Neste contexto, a diversidade de cenários é enorme: velocidades variadas (25% a 80% da capacidade), variação do minério, diferentes tipos de vagões, etc. Maximizar ou atingir o ponto ótimo com repetibilidade leva tempo e experiência. A solução considerou a aplicação intensa e avançada de instrumentação e recursos de automação, obtendo um resultado favorável de elevação da capacidade de controle sobre o peso em carregamento, nas diversas condições operacionais. A metodologia utilizada partiu de uma engenharia conceitual destacando o tratamento de riscos considerando as imprecisões e as técnicas avançadas de controle necessárias. Instrumentos e equipamentos também foram tratados dentro desses riscos, entre eles: balanças, radares 2D, identificação dos tipos de vagões, níveis dos silos, lasers para medições de precisão e para redundâncias, e ainda a simulação para testes do processo. Conclusão: 1. Maior capacidade de controle de peso carregado e menor variabilidade. 2. A imprevisibilidade na variação do material como desafio adicional para os automatismos. 3. Simuladores como diferencial na implantação da solução.

Aug 16, 2017

By Aldo Henrique de Almeida Barbosa

Os modelos de tratamento de galvannealing, com encharque isotérmico após o aquecimento indutivo, permitem otimizar o aporte térmico para a formação de compostos intermetálicos Fe-Zn, o que contribui significativamente para a obtenção de revestimentos galvannealed-GA de elevada qualidade. Nesse estudo foi avaliado o efeito das condições de galvannealing na formação do revestimento GA sobre aços bake hardenable-BH. Foram realizadas, em escala de laboratório, simulações variandose o modelo de galvannealing, com ciclos isotérmicos e resfriamento imediatamente após o aquecimento indutivo, a temperatura de aquecimento, entre 525°C e 570°C, e o tempo de encharque, até 20 segundos. Em todas as simulações, além dos ciclos completos foram realizadas, também, interrupções do tratamento ao longo da etapa de encharque, através de resfriamento brusco das amostras, com o objetivo de se avaliar a microestrutura do revestimento ao longo de todo o tratamento. Para a caracterização dos revestimentos foram realizadas análises de composição química, microestrutura, perfil de composição ao longo da camada e de aderência. Os resultados permitiram determinar as características da formação do revestimento GA sobre os aços BH e estabelecer condições de galvannealing para o processamento desses aços, de forma a obter microestruturas otimizadas para as aplicações mais exigentes.

Aug 16, 2017

By Douglas Martinazzi

O processo de soldagem por fricção com pino consumível (Friction Hydro-Pillar Processing- FHPP) um método de reparo no estado sólido que consiste no processamento termomecânico de um pino metálico em alta rotação e inserido em um orifício criado no material a reparar. O pino é pressionado com uma força axial e o aquecimento resultante do atrito dos materiais é suficiente para garantir a plastificação dos mesmos promovendo o preenchimento do orifício e a união dos componentes. Este trabalho é centrado na análise da distribuição de inclusões não metálicas do tipo Sulfetos de Manganês (MnS) presentes em juntas soldadas produzidas por esta técnica com a aplicação de diferentes forças axiais. Micrografias da zona termomecanicamente afetada (ZTMA) foram realizadas por microscopia ótica em amostras polidas e sem ataque para registrar as inclusões. Essas micrografias foram avaliadas via análise de imagens visando a determinação de quantidade, tamanho e área ocupada pelas inclusões nas juntas em juntas soldadas. O mapeamento identificou a distribuição e o tamanho médio das inclusões em função das forças axiais. Concluiu-se que a região analisada é potencialmente crítica no que diz respeito a tenacidade à fratura, uma vez que foi observada uma quantidade considerável de inclusões fragmentadas de dimensões reduzidas.

Aug 7, 2018

By Hamilton Ferreira Gomes de Abreu

Aços inoxidáveis austeníticos com baixa energia de falha de empilhamento estão sujeitos à transformação martensítica quando deformados a frio. Diversos autores relatam que esta transformação segue as relações de orientação de Kurdjumov-Sachs ou Nishiama-Wassermann. Bhadeshia e outros autores vêm sistematicamente contrapondo estas afirmativas mostrando que esta transformação segue a teoria clássica de formação da martensita. A transformação martensítica requer a existência de um plano invariante e um plano de hábito e não apenas uma mudança de orientação como mostrado em muitos trabalhos. Neste trabalho foram utilizados resultados obtidos por ebsd de amostras de aço inoxidável AISI301 deformadas por tração para análise da cristalografia da transformação martensita no nível de microtextura bem para análise de macrotextura, foram usados dados publicados na literatura para um aço AISI 304 cujas medidas de textura em ambas as fases e as frações volumétricas das orientações preferenciais foram realizadas com precisão usando micro-difração de raios-X em um sincrotron. Em ambos os casos os resultados experimentais de textura da fase transformada foram comparados com resultados calculados usando a teoria clássica da transformação martensítica (PMTC) e usando as relações de Kurdjumaov-Sachs (KS) e Nishiyama-Wassermann (NW). Admitiu-se que a seleção de variantes seguiu o modelo de Patel-Cohen.

Aug 8, 2018

By Yago Rodrigues de Moraes, Carlos Bruno Eckstein, Gabriela Ribeiro Pereira, Clara Johanna Pacheco, Matheus Campolina Mendes, Laudemiro Nogueira Junior, Iane de Araújo Soares, Luiz Henrique de Almeida

Os aços austeníticos HP são empregados na fabricação dos tubos de fornos de reforma a vapor, sobretudo pela manutenção de sua elevada resistência mecânica e à corrosão, a temperaturas superiores à 700°C. Contudo, intercorrências durante a operação podem causar o bloqueio do fluxo interno de matéria-prima, gerando um aumento rápido de temperatura na parede do tubo, muito superiores àquelas de projeto. Este tipo de falha é conhecido como surto de temperatura, e pode levar à formação de grandes trincas longitudinais no equipamento. As caracterizações das transformações ocorridas no surto são importantes para determinar os parâmetros de detecção dessa condição através de ensaios não destrutivos. Por isso, com a finalidade de analisar a resposta magnética de amostras que sofreram surto, foram avaliados dois casos. O primeiro corresponde a análise de uma amostra proveniente de um tubo de reforma a vapor que sofreu surto de temperatura durante operação. O segundo caso, corresponde a amostras com estado V de evolução microestrutural, que foram submetidas a um ciclo térmico para simular o surto. A análise foi realizada via microscopia de força magnética. Os resultados obtidos mostraram resposta magnética no contorno dos carbetos da amostra surtada em serviço e na amostra com simulação a 1050°C.

Oct 23, 2019

By Daniel Proszek

A globalização tem tornado o mercado internacional mais competitivo e o setor brasileiro de fundição cada vez mais é ameaçado pela produção asiática que oferece produtos com custos inferiores aos valores nacionais. O meio ambiente é outro fator emergente nos panoramas atuais, empresas com consciência ambiental sofrem com elevados custos para a disposição correta de materiais. Estes fatores são abordados no atual trabalho que focou na adequação de equipamento para regeneração mecânica de areia, tornando possível a reutilização do principal consumível de moldes de fundição. Tendo como base projeto inicial de equipamento de regeneração mecânica, foram aplicadas melhorias e posteriormente foram trabalhadas variações de parâmetros do processo. Oriunda do processo de cura a frio, a areia fenólica usada destorroada industrialmente foi testada variando a velocidade de rotação do atritor (450 e 900 RPM), e o tempo de permanência (10, 20 e 30 min). Os experimentos em areia foram analisados através de distribuição granulométrica, análise de perda ao fogo e também a limpeza dos grãos via microscopia eletrônica de varredura, sempre guiados pelas referências de areia base e areia destorroada. Analisando os resultados encontrados foi possível identificar a influência das variáveis testadas e assim determinar a configuração mais eficiente na limpeza da capa resina que envolve grãos.

Aug 8, 2018

By Joselito Dásio da Silva

A Niobras é uma empresa do grupo China Molybdenum Internacional (CMOC), recentemente adquirida do grupo Anglo American, que extrai e beneficia minério de nióbio proveniente da Mina Boa Vista, situada no município de Catalão – GO, e transforma o concentrado de pirocloro em liga de ferro – nióbio em seu site situado em Ouvidor/GO, sendo este o produto final comercializado. A extração de minério na Mina Boa Vista iniciou-se no ano de 2000 com o objetivo de alimentar a Planta de Concentração Boa Vista com minério oxidado, para manter o nível de produção de nióbio, uma vez que a antiga mina estava em processo de exaustão. Com a exaustão do minério oxidado prevista para 2016, em 2011 foi desenvolvido um projeto chamado BVFR (Boa Vista Fresh Rock) para produção de nióbio através da extração e beneficiamento de minério contido em rocha fresca. O Projeto BVFR foi aprovado no início de 2012, concluído em outubro de 2014 e foram investidos mais de US$ 350 milhões para sua implantação. O Projeto BVFR aumenta a vida útil da mina (Life Of Mine) e do negócio em 20 anos, triplica a produção de nióbio da Niobras e incrementa o EBTIDA em mais de 250% e gerou um aumento de mais de 400 empregos diretos (entre contratadas e próprios).

Oct 30, 2017

By Fernanda de Melo Fernandes

A deposição de filmes finos por plasma melhora várias propriedades físicas, químicas e biológicas de superfícies que contribuem para o enobrecimento dos materiais. O objetivo desse trabalho é estudar a cinética de deposição de filmes finos de cobre, utilizando a técnica da gaiola catódica, alterando a espessura da tampa da gaiola, e sua relação com a variação da potência do tratamento. Filmes de cobre caracteriza-se como bom condutor elétrico e térmico, o que justifica seu uso em microeletrônica, segundo a U.S. Environmental Agency (EPA) existem 282 tipos de ligas de cobre bactericidas, habilitando sua utilização em ambientes estéril. Assim, realizou-se deposições de filmes finos de cobre sobre substrato de vidro, variando a corrente do processo e a espessura da tampa da gaiola. Avaliou-se a variação de peso da amostra depositada, definindo o peso resultante das deposições. Realizou-se também a caracterização por difração de raio-X, microscopia eletrônica de varredura e análise tribológica (calotest). Os resultados mostraram que, o tratamento com espessura de tampa de 12 mm promoveu o filme mais espesso e mais contínuo dentre todos os tratamentos, com uma grande quantidade de cobre depositado, o que induz que a razão ideal diâmetro de furo/espessura da tampa é 0,67.

Oct 30, 2017

By Mauro Martins Machado

As misturadoras da UPG têm como finalidade produzir uma mistura de gases denominada HN, combinando proporcionalmente o Hidrogênio e Nitrogênio (75/25 e 5/95) para gerar a atmosfera de proteção para os fornos das linhas de zincagem, linhas de recozimento de chapas, forno de caixa e linha de recozimento contínuo de chapas. Os antigos analisadores Hidros 100 (Fisher Rosemount) e Thermomat (Fuji) que operavam nas misturadoras foram fabricados na década de 90 e apresentava baixa confiabilidade operacional, dificuldades de ajustes, falhas intermitentes de difícil diagnóstico e risco de misturas não controladas de Hidrogênio com Nitrogênio. Além disso, não possuíam mais suporte técnico do fabricante e nem sobressalentes para manutenção. Nesse cenário, este trabalho tem como objetivo apresentar a modernização desses equipamentos por analisadores atuais de fácil operação e configuração, manutenção simples e diagnóstico de falhas integrado e com maior confiabilidade, fator imprescindível para garantir a disponibilidade de produção. Os novos analisadores implantados fornecem análises mais precisas e confiáveis em tempo real, para o sistema de controle de correção da mistura do HN. Os resultados obtidos foram significativos para as atuais condições de funcionamento. Representando aumento da segurança operacional, redução dos custos de manutenção com o equipamento e gerando ganhos de produtividade e de competitividade para as áreas consumidoras na UPV.

Sep 25, 2017

By Frederico Valadares de Andrade Resende

O uso de aglomerantes na pelotização é uma ciência que está em constante desenvolvimento de novos produtos, visando elevar o desempenho em suas aplicações, além da busca da redução e não incorporação de ganga ácida no produto final. Para tanto, a pelotização em parceria com fornecedores destes insumos está trabalhando em pesquisa para agregar cada vez mais valor nas pelotas de minério de ferro. Atualmente já ocorreram avanços na utilização da bentonita sódica superativada, com o desenvolvimento e aplicação em escala industrial, onde foi constatada vantagens em seu desempenho frente a outros tipos de aglomerantes. Porém, durante um maior período da utilização da bentonita sódica superativa em escala industrial, foram percebidas algumas influências não desejáveis no processo produtivo, as quais estavam interferindo diretamente no desempenho das plantas de pelotização que estavam utilizando tal aditivo em seu processo. Diante do exposto acima, foram estudadas possibilidades para adequação do produto, onde foi sugerida a alteração da formulação química promovendo uma redução do potencial de aglomeração do aditivo, alterando assim algumas características que estavam impossibilitando a utilização em escala industrial. Este trabalho apresenta a viabilidade da aplicação industrial da bentonita sódica superativada, após a reformulação desenvolvida em parceria com o fornecedor do produto, baseada em análises estatísticas dos resultados.

Aug 1, 2018

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 Breno Totti Maia

This work was a continuous and multidisciplinary development. Through studies of the blowing process and its parameters results, evolutions, improvements and adjustments were made on the lance’s hot face with Slagless® technology, as well in the process parameters and mitigating actions of the projection of materials out of the converter. The main results are the increase in the nozzle’s life with a “record mark” of 1785 heats, and water leakage occurrence in the cartridge decreased considerably reaching the mark of one year without any occurrence.

Oct 30, 2017

By Jeremy Fletcher

In today’s world, the requirement of Steel Producers to revamp and modernize their blast furnaces on-time, safely and with the latest technology is paramount. In addition they must meet the detailed design, construction and safety legislation and regulations, which can be different for the various countries around the world. Siemens MT is renowned for its ability to perform Blast Furnace rebuilds, relines and modernisations within extremely tight time frames and in a safe manner. Modular Blast Furnace construction concepts have been perfected to minimise project duration and plant downtime for furnace rebuilds. Safety and certainty are the keys for success. Siemens MT are constantly introducing new technologies into the market place including cyclone gas cleaning and triple external cone gas scrubber, along with step changes in technology such as dry gas cleaning and dry slag granulation. The economic environment and the continuing requirement for improved environmental performance, drive many of these innovations. This paper describes some of the latest rebuild reference projects of Siemens MT, along with the latest technical innovations installed on these furnaces, and some of the construction methodology used for a safe and secure rebuild.

Aug 1, 2018

By Zou Zhongpping

Under the new normal state, blast furnace outputneeds to be adapted to the market demand, however the limitation in blast furnace output has significant impact on blast furnace operation and is prone to cause inactive furnace hearth and higher fuel ratio. To address such problems, some practices to maintain stable and smooth operation of blast furnace in case of output limitation are proposed based on data analysis philosophy, which allows the blast flow and hence the top pressure to be determined based on the hot metal output, and adequate kinetic energy of blast supply can be assured by adjusting the tuyeres. Matching between the oxygen enrichment and the pulverized coal injection is also proposed based on theoretical flametemperature, and burden distribution cycle calculation method is proposed, whichoffersnew approach for analyzing the change in burden distribution pattern.

Oct 30, 2017