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By Mônica Aline Magalhães Gurgel

O presente trabalho estudou a evolução microestrutural durante o recozimento no campo intercrítico de um aço baixo carbono com micro-adição de nióbio e molibdênio, laminado a frio, destinado a indústria automobilística, sendo este material da classe dos aços bifásicos. Com o intuito de verificar se os parâmetros utilizados no processo de fabricação (laminação a quente e a frio em função de uma determinada composição química) foram definidos de forma eficaz para obtenção da microestrutura esperada para um material “Dual Phase”. Os estudos foram suportados pelas análises da evolução microestrutural durante o processo de recozimento em escala laboratorial e análise dilatométrica, com o objetivo de determinar a faixa de temperatura no tratamento de recozimento em que as melhores propriedades foram atingidas. As caracterizações microestruturais e mecânicas foram avaliadas por Microscopia Óptica, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e ensaios de dureza Vickers.

Jul 30, 2018

By Antônio Carlos Simões de Santana Filho

Este trabalho propõe a utilização de simulação computacional adotando princípios de volumes finitos para avaliação do escoamento gasoso em torre de apagamento de coque. Tal simulação poderá fornecer dados, favorecendo a aplicação de tecnologias para redução e controle de emissões de material particulado no período do banho do coque, assim como estimar as variações e características da pluma emitida com a instalação de dispositivos de controle ambiental. Neste estudo são destacados os principais fatores para aplicação da simulação computacional, considerando as condições de contorno; modelos de evaporação; propriedades termofísicas e previsão de saída. Como variáveis de entrada para o modelo apresentado, foram selecionadas a concentração e granulometria do material particulado de vapor d’água da torre de apagamento de coque, através de ensaio de isocinética; as características físico-químicas da água de apagamento; as condições estruturais da torre de apagamento de coque e ciclos de apagamento de coque. Para validar a proposta apresentada, são mostrados resultados baseados nas simulações com o modelo computacional proposto.

Oct 30, 2017

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 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 Johne Jesus Mol Peixoto, João Victor Gomes Guimarães Ananias, Itavahn Alves da Silva, Thiago Araújo Santos de Oliveira, Weslei Viana Gabriel, Carlos Antônio da Silva, Salvatore Giuliano PeixotoTropia

O arraste de escória para o distribuidor, durante a drenagem de panelas de aço, tem grande impacto no rendimento metálico, limpidez e produtividade no processo de lingotamento contínuo. Modelamento físico e matemático foram utilizados para o estudo da formação do escoamento tipo vórtice e funil no esgotamento de panelas de aço. Em um modelo em escala 1:6,5 foi avaliada a influência da vazão de drenagem, altura inicial de líquido, temperatura do banho e estratificação da temperatura sobre a altura crítica (Hcr) de formação de vórtice. Para todas as condições experimentais, o valor de Hcr se mostrou crescente com o aumento da vazão, respeitando uma relação linear. Através da técnica de Particle Image Velocimetry – PIV observou-se o desenvolvimento do campo de velocidades sub-superficiais da água durante a drenagem em modelo de acrílico em escala 1:6,5. Os resultados das simulações fluidodinâmicas obtiveram bom acordo com os experimentos físicos, e foram capazes de representar a influência da vazão e da temperatura sobre o valor de Hcr.

Oct 1, 2019

By Patrizio Damiano

Competitiveness in Electric Arc Furnace production is pushing steelmakers to increase the throughput at the lowest expenditure. The technological challenge is therefore to operate the existing facilities at their top capabilities and to exploit materials and energy sources at the upmost yield and efficiency. Moreover, seizing the opportunity offered from the price variability of metallic feedstock calls for flexible practices, versatile equipment and tools to rapidly tune the melting profiles without hindering steel quality and equipment lifetime. The innovative Danieli Q-MELT Automatic EAF system addresses these aspects implementing a centralized control system which interacts with multiple technological packages. Each of these cutting-edge technologies focuses on one aspect of the EAF cycle, increasing machine availability and resource efficiency, by means of electrode regulation and foamy slag control, charging optimization, off-gas analysis and closed loop injectors control. Moreover, these modules provide the process supervisor application (Melt Model) with important information regarding the process status, thus allowing the adoption of a unified control strategy. The supervisor implements a robust statistical approach to identify process deviations in real time. The first results and technology perspectives inferred from the field immediately after the start-up are described in this paper.

Oct 30, 2017

By Maurício Guimarães Bergerman

O objetivo deste estudo é apresentar a construção de uma coluna de flotação piloto de baixo custo, que será utilizada para concentração de minerais ferrosos. O trabalho contém os passos seguidos no projeto de construção do equipamento (descrição dos sistemas operacionais; dimensionamento; desenhos do projeto; levantamento dos materiais, fornecedores e orçamentos; testes dos sistemas de aeração e bombeamento, além da montagem) e também, os resultados dos ensaios exploratórios realizados com uma amostra de minério de ferro, contendo 38% de Fe, doada pela Companhia Vale S. A. proveniente da Mina de Alegria, Mariana/MG. Nos ensaios preliminares, obtiveram-se teores de Fe no concentrado próximos a 50% e uma recuperação metalúrgica em torno de 90%. O resultado foi considerado adequado, tendo em vista que foi realizado apenas um estágio de concentração. Dessa forma, conclui-se que a montagem e operação da coluna foram satisfatórias e o protótipo pode ser utilizado como unidade piloto para a avaliação de diferentes condições de processo.

Aug 1, 2018

By Hormando Leocadio, CWM van der Geld, Julio Cesar Passos

Impinging water jets promote high heat flux extraction rate. Steel industry widely employs the process for accurate temperature control to improve the microstructure and to ensure adequate mechanical properties. The range of surface temperatures, heat fluxes and cooling rates are very large, which makes it important to obtain an accurate value of the heat transfer coefficient. This paper presents an experimental and numerical study of the heat transfer behavior of a high temperature (450°C - 900°C) steel plate cooled by a water jet at 20°C to 70°C. High-speed imaging (up to 20,000 fps) within water jet impingement zone allowed the characterization of the boiling regimes in the early stages of cooling. The effects of initial temperature, water jet temperature and velocity on the heat transfer coefficient were analyzed by inverse heat conduction method that predicts the heat flux and temperature on the top surface from temperatures measured with thermocouples inserted in test plate. Heat transfer is strongly affected by the initial temperature of the hot steel, water jet temperature and, less intensely, by jet velocity. High cooling rates start when liquid water is in direct contact with surface temperatures above 700°C.The results will contribute to the enhancement of the temperature cooling control on the runout table and cooling model employed at Usiminas Hot Strip Mill.

Oct 1, 2019

By Daniel Rigon Orellana

O emprego de fontes renováveis de carbono encontra nos processos de coqueificação uma forma de reuso de partículas carbonosas finas ou fora das especificações necessárias para utilização em outros processos metalúrgicos, além de reduzir as emissões de carbono. O presente trabalho avalia os principais efeitos da incorporação de um carvão vegetal de eucalipto a uma mistura de carvões para a produção de coques em forno piloto. Para isso, o carvão vegetal foi adicionado em teores de 3%, 5% e 10%, e em duas frações granulométricas, a uma mistura de carvões. A qualidade dos coques gerados foi avaliada e discutida ao longo do trabalho por ensaios de caracterização do coque como, análise imediata, teor de enxofre, reatividade e resistência pós-reação (CRI/CSR), resistência mecânica a frio (DI 150/15) e textura óptica. Foi observado que a adição de 3% de carvão vegetal, na fração mais grosseira, à mistura de carvões resultou no coque de melhor qualidade.

Aug 16, 2017

By Elifas Levi da Silva

O novo ambiente de competitividade, ocasionado pela globalização, impõe que as empresas tenham um compromisso ainda maior com a redução dos seus custos. As ineficiências não podem mais ser repassadas aos clientes. Na mineração um dos custos expressivos existentes refere-se aos pneus utilizados pelos equipamentos móveis. Baseado na representatividade dos custos dos pneus faz se necessário à aplicação de técnicas de mantenabilidade com a finalidade de aumentar a vida útil destes ativos, realizando as manutenções e monitoramentos necessários para maximização da sua performance, uma vez que o desempenho dos pneus existentes na mineração em estudo estavam menor do que o esperado. Partindo deste objetivo foi formado uma equipe de projeto com a finalidade de estudar os principais modos de falha dos pneus, podendo assim propor ações de melhorias no intuito de otimizar sua performance. Após a implantação destas ações observou-se uma melhora significativa nos indicadores de gestão dos pneus, levando a conclusão dos impactos positivos que o projeto trouxe a mineração.

Oct 30, 2017

By Susanne Hahn

The Siemens VAI software model DynaPhase calculates thermodynamic properties depending on the chemical analysis of steel. It can be used online together with Siemens VAI’s secondary cooling model SIMETAL Dynacs 3D which is a unique feature. Offline it can be used to investigate the thermodynamic properties of steel grades and therefore supports the development of new grades. The core of DynaPhase is a substitutional solution model for the Gibbs free energy to calculate multi-component phase diagrams. The parameters of this model are determined by employing the CALPHAD approach. This model is combined with a microsegregation model to account for the interdendritic solidification process. New DSC (differential scanning calometry) measurements of the department of metallurgy of the Mining University of Leoben have been used to improve the DynaPhase database for high Al or Si concentrations. By comparing this experimental data to calculations it has been found that some of the widely used commercial software tools do not describe the ternary system FeAlC for high aluminum concentration correctly. In this paper we will show how thermal properties of high Al grades change with the optimized database and what impact this has on the secondary cooling of continuous casting, e.g. how the solidus point shifts on the strand. Moreover we will show that the online use of DynaPhase has many advantages for the production. Since DynaPhase uses the actual chemical analysis of the steel grade and not just concentration ranges or averaged concentrations it is possible to optimize the cooling strategy during casting for the actual chemical analysis of the actual heat.

Jul 30, 2018

By Rafael Rocha Maia

No presente trabalho, analisaram-se três amostras metálicas ferrosas provenientes da Real Fábrica de Ferro de Ipanema (RFFI) outras três do sitio arqueológico de Sardinha (SAS) em busca de uma assinatura química dos processos produtivos destes objetos com base num modelo de regressão linear dos resultados de análise química de inclusões não metálicas proposto por Dillmann et al. [1]. Foram usadas técnicas de caracterização microestrutural associadas com microanálise EDS (Energy dispersive X-ray spectroscopy) destas inclusões. Com os resultados de microanálise, foram construídos gráficos de relações entre os principais constituintes destas inclusões (%FeO versus %SiO2, %SiO2 versus %Al2O3, %Al2O3 versus %MgO e %CaO versus % K2O). Utilizou-se, então, a técnica de regressão linear (com reta passando e sem passar pela origem) para cada uma destas relações de modo a obter e avaliar o valor do coeficiente de determinação linear R2. Aplicou-se, ainda, o teste de t de Student para avaliar a hipótese de “reta passando forçosamente pela origem”, como proposto por Dillmann et al. [1]. Não foi possível obter a assinatura química dos processos produtivos, visto que a análise estatística dos dados mostrou uma incoerência no modelo utilizado por Dillmann et al. [1], que assumia que a regressão linear passava pela origem dos eixos.

Aug 8, 2018

By Pedro Jorge Walburga Keglevich de Buzin

A produção siderúrgica em usinas semi-integradas gera vários tipos de resíduos dentre os quais as carepas. No presente trabalho estuda-se o comportamento físicoquímico em altas temperaturas de briquetes autorredutores elaborados com carepa e finos de carvão vegetal produzidos no Rio Grande do Sul, objetivando sua introdução no processo produtivo de aciaria elétrica. Ensaios realizados em laboratório com briquetes industriais confeccionados com estes resíduos demonstraram a potencialidade de utilização destes briquetes autorredutores em processos siderúrgicos via forno elétrico a arco (FEA).

Aug 16, 2017

By Maria Cristina Yukiko Nakayama

Este trabalho estuda a obtenção do cobalto metálico a partir da redução de pós de óxido de cobalto (Co3O4) usando como agentes redutores o plasma frio de hidrogênio e o gás de hidrogênio. A redução a plasma foi realizada sob tensão de 540 V e largura do pulso na faixa de 140-170ms, e da mesma forma que na redução a gás foram usadas as seguintes condições: fluxo de 300 cm3/min de hidrogênio, pressão de 530 Pa, temperaturas de 250º, 300ºC, 350ºC e 380ºC e tempos de 10 a 120 min. Os resultados mostraram que o processo de redução ocorre em duas etapas: Co3O4?CoO?Co. Na parte mais externa das partículas parcialmente reduzidas verificou-se a presença de altas concentrações de cobalto e no centro das mesmas, altas concentrações de oxigênio, o que indica que a redução se dá da superfície para o núcleo. Constatou-se que em 300oC após 120 min é possível obter frações de metal reduzido aproximadas de 0,93 quando é utilizado o plasma frio de hidrogênio, enquanto o gás permite obter frações de apenas 0,3. A energia de ativação para a redução por plasma de hidrogênio é de 35,38 kJ/mol, ao passo que a associada ao gás de hidrogênio é de 90,79 kJ/mol.

Aug 16, 2017

By Camila Magalhães Gonçalves

O aço inoxidável ferrítico tipo 430 estabilizado com Nb, com e sem recozimento após laminação a quente, foi laminado a frio e submetido a recozimentos isotérmicos em temperaturas de 650, 700, 750 e 800°C por tempos variando entre 10 e 86400 s. A quantificação da fração recristalizada foi realizada pelo modelo de JMAK e pela microdureza ao longo do recozimento. A evolução da textura foi analisada via técnica de EBSD. Ocorreu o refino de grão após a recristalização, resultando em um tamanho médio de 8 mm. A temperatura de recristalização aconteceu a 750°C e esta teve maior efeito na recristalização que o tempo. Os expoentes de Avrami se situaram entre 0.8 e 1.2, significando nucleação em contorno de grão. A taxa de nucleação e de crescimento do grão diminuiu continuamente com o tempo. Em relação à textura, observou-se um aumento da intensidade das componentes (111)[121] e (111)[011] da fibra g e diminuição na intensidade da fibra a de deformação. Um modelo de cinética de recristalização do aço tipo 430 estabilizado com nióbio que leva em conta os processos de nucleação e crescimento foi obtido.

Jan 16, 2018

By JOSÉ RONALDO SILVEIRA JÚNIOR

O objetivo deste trabalho é de identificar estratégias para avaliação da conta de energia de unidades industriais, que sirvam de subsídio para o processo de tomadas de decisão e que eventualmente forneçam benefícios econômicos imediatos, sem investimento. Para esse fim, aplica-se uma metodologia simples que consiste em três aspectos: avaliação da demanda contratada, análise de modicidade tarifária e averiguação de excesso de consumo de energia reativa. Apresenta-se um estudo de caso da aplicação dessa metodologia em uma unidade produtiva de distribuição de aço. Nesse estudo, observa-se redução de custos por se evitar penalidades tanto de ultrapassagem de demanda quanto de excesso de energia reativa, representando uma economia de aproximadamente 15% do valor total da conta de energia elétrica da unidade.

Oct 30, 2017

By Andreas Jungbauer

Two Arvedi ESP plants going into operation in 2015 will allow a Chinese steel producer to better serve the extremely attractive local and export markets for high-quality, thin-gauge strip products. The energy consumption and the related costs are reduced by up to 45% compared to conventional casting and rolling processes. This also means a major reduction in CO2 emissions. The new plants are designed for an annual production capacity of 2 x 2.55 million tons of high-quality, ultra-thin, hot-rolled strip products with widths of up to 1,600 mm and thicknesses down to 0.8 mm. The project scope also features a comprehensive training and assistance package for plant start-up and operations by personnel from the existing ESP plant at Acciaieria Arvedi SpA, Italy. The plant setup, the trainings and assistance program as well as latest results from the ESP plant in Italy will be presented. While this project is under execution three further ESP lines have been ordered by the same customer summing up now to five ESP lines at the same location.

Jul 30, 2018

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

In today’s competitive steelmaking environment, the optimization and continuous supervision of the blast furnace process is of major importance. Modern probes and process measurement systems can assess the specific operation of the blast furnace. They provide a better and detailed process understanding and control. The benefits are even more important when they are combined with process models and expert systems. Everyday operation, productivity and even the lifetime of a blast furnace can be significantly improved by collecting, interpreting and acting upon such process data correctly. Only a comprehensive knowledge of the various process phenomena together with measurement of process variables inside the blast furnace enables the operators to optimize coke and fuel rates, to run the blast furnace smooth, reliable, and safe, and to make best use of the available raw materials. While the improvement of the blast furnace process with respect to productivity remains the main task, also, the timely identification of abnormalities and the assessment of process variations is an objective. This paper describes the blast furnace measurement systems that are available for everyday automatic use and provides an understanding for the possibilities of modern probes. The different applications are daily blast furnace supervision, charging process optimization, and observation of the internal state. Finally, the paper gives recommendations on probe configurations for different blast furnaces sizes, considering both a technical and an economical point of view.

Aug 2, 2018

By Túlio César Nogueira

Este trabalho teve como objetivo estudar a resistência ao crescimento de trinca por fadiga de juntas soldadas de aços inoxidáveis ferríticos do tipo UNS S40910 e UNS S41003, com entalhe na ZTA. Os ensaios de fadiga foram realizados em juntas soldadas com alta e baixa energia de soldagem realizadas pelo processo GMAW, tendo como metal de adição o consumível austenítico ER 308 LSi, e em amostras do metal de base de ambos os aços. Os ensaios foram realizados sob controle de carga com a amplitude de carregamento constante, e razão R entre tensões de 0,1. Os resultados foram obtidos na forma de curvas (da/dN) vs. ?K, com caracterização das regiões I e II do crescimento de trinca por fadiga. Analisou-se também os aspectos microestruturais e fratográficos por intermédio de microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura, respectivamente, como suporte para se justificar o comportamento sob fadiga das amostras. Embora os dois aços tenham comportamento distinto, pode-se concluir que as juntas soldadas não apresentaram efeito do aporte térmico, não sendo influenciados pelas alterações microestruturais existentes na ZTA.

Aug 7, 2018