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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 Pedro Henrique Moura Costa

Com o estudo realizado em artigos técnicos e acadêmicos e vivência no ramo industrial, ficou evidente uma deficiência no desempenho dos sistemas de controle regulatório das plantas industriais. Parte dessa deficiência é proveniente da falta de engenheiros de controle para auditar as malhas de controle regulatório. Foi realizado em um forno de tratamento térmico, um trabalho de auditoria das malhas de controle regulatório, baseando-se em uma metodologia já existente na literatura. Levantou-se informações do processo do forno como, os controladores automáticos, o sistema de aquisição de dados e a infraestrutura de rede de automação e por seguinte, as implementações dos PID's no CLP. Após essa contextualização, métricas para avaliar o desempenho inicial das malhas foram utilizadas e então, o funcionamento dos elementos de controle utilizados no forno foram diagnosticados através de ferramental estatístico e análise dos sinais na ferramenta PIMS. Adquirido o conhecimento necessário sobre o processo e o diagnosticado de maneira concisa, ações corretivas e de otimização foram realizadas e propostas com o intuito de otimizar o desempenho das malhas de controle. Por fim, os índices de desempenho do sistema são recalculados e os valores comparados com os valores pré auditoria, concluindo que pode ser possível melhorar alguns dos principais termos adotados no negócio como redução de custos, aumento de produtividade e sustentabilidade.

Jul 30, 2018

By Nishit Patel

Development work on the use of plasma torches in blast furnace ironmaking was completed in the 1980s. The technology developers planned to reduce blast furnace coke consumption using electrical energy and large scale coal injection through the tuyeres. Since this time, Westinghouse Plasma Corporation has improved torch reliability with industrial experience in solid-waste-to-energy facilities, as well as metallurgical applications. As coke makes up one-third of the hot metal cost, savings efforts frequently seek to lower coke consumption by increasing process efficiency or replacing coke with cheaper fuels. Alter NRG and Hatch assessed the merits of using plasma torch technology to superheat the hot blast. Coke rate savings, electrical purchase requirements, and a financial analysis to implement the torches are presented.

Aug 17, 2017

By João Paulo Meneguelli Campos

O objetivo deste trabalho foi validar o modelo proposto por Kasuya et al para prever as durezas máximas da zona termicamente afetada (ZTA) em juntas soldadas de um aço com médio teor de carbono através de ensaios empíricos. Para isto, se faz necessário o cálculo da energia de soldagem, quando foram testados modelos apresentados por Marques e Modenesi e também o modelo proposto por Perdigão. As juntas soldadas foram produzidas usando chapas de aço SAE 1045 com espessura de 12,7 mm como material base, chanfro de 70º e arame sólido do tipo ER70S-6. Para mudar as condições de resfriamento das juntas soldadas, foram testadas variações nos parâmetros de soldagem, tais como: energia de soldagem, taxa de resfriamento e temperaturas de pré-aquecimento e interpasses. Foram feitos experimentos com e sem pré-aquecimento e testados pós-aquecimento e alívio de tensões. As amostras da zona fundida e da ZTA tiveram as durezas medidas e foram analisadas por meio de microscopia eletrônica de varredura. Em linhas gerais, os resultados empíricos para a dureza na ZTA seguem a mesma tendência prevista pelo modelo de Kasuya et al, mas observam-se desvios na proporcionalidade validando a equação parcialmente para o material estudado. Também foi possível constatar que para o cálculo da energia de soldagem são adequados os modelos propostos por Perdigão e Marques e Modenesi.

Aug 17, 2017

By Mariana Boger Netto

O fósforo é um elemento crítico para a qualidade dos aços, tornando a redução dos teores desse elemento uma exigência para a indústria siderúrgica. Uma forma de se medir a eficiência da desfosforação é através do coeficiente de partição do fósforo (Lp=%P(escória)/%P(aço)). O objetivo principal deste trabalho é avaliar escórias de um forno elétrico a arco através da comparação entre o Lp real com o Lp calculado por simulação termodinâmica, avaliando, também, o comportamento da partição de fósforo com relação à composição química. A partir de dados de composição química de amostras de escória e aço de uma usina siderúrgica, foram feitas simulações termodinâmicas utilizando o software FactSage. Com base nesses resultados, concluiu-se que o cálculo computacional através do software descreve bem o comportamento termodinâmico, mas tende a superestimar o Lp, provavelmente por questões cinéticas e/ou de transferência de massa e calor.

Aug 17, 2017

By Fabrício Silveira Garajau

O sopro de oxigênio é a principal operação durante o processo de refino de aço em aciarias BOF (Basic Oxygen Furnace). Este sopro é feito por uma lança de injeção de oxigênio através de bocais supersônicos, que devem ser dimensionados para as condições específicas de operação, como por exemplo, vazões e pressões de oxigênio, altura de banho, altura da lança em relação ao banho, etc. O mau dimensionamento destes bocais tem influência direta no tempo e eficiência de processo, além de comumente resultar em desgaste prematuro dos bocais e na retirada do bico de operação. Este tipo de falha tem sido observado em bicos da Vallourec Brasil. No presente trabalho será apresentada a metodologia de estudos e resultados de análise metalográfica em amostras de um bico de lança usado pela da empresa, além de simulações CFD (Computational Fluid Dynamics) realizadas para se caracterizar o mecanismo de desgaste dos bocais. Estas informações foram utilizadas como base para o redimensionamento dos bocais, objetivando conter os impactos causados pelo desgaste.

Aug 17, 2017

By Alberto Pesamosca

The present work analyzes the latest results achieved in scrap based EAFs in terms of application of chemical energy, starting from the observation that the general trend is a reduction of oxygen utilization. Consequently a review is needed about criteria for evaluation of melting process efficiency and equipment design. If from one side the maximization of productivity remains one of the major goals, from the other side some aspects of present market situation, included price of raw materials, are requiring the maximization of process yield. Based on achieved performance figures of selected plants and theoretical considerations, the effect of chemical energy input intensity is analyzed focusing on transformation cost, productivity and total energy input. The effect of present practices with lower oxygen utilization is considered also in terms of global CO2 emissions. Finally, the latest Danieli concepts and technological tools for optimization of chemical input are presented.

Aug 17, 2017

By Leonardo Matsumota

Este trabalho aborda um estudo de caso sobre a transferência do conhecimento siderúrgico de colaboradores da empresa para o sistema que realiza o controle de produção da Usina de Cubatão. Este processo de transferência foi realizado em etapas até a implantação do sistema que registra os principais eventos realizados pelas máquinas operacionais. Estes registros são armazenados em banco de dados e com o uso de ferramentas, podem ser apresentados em relatórios e gráficos. Com isso, a empresa possui um sistema de produção muito confiável, por ter condição de analisar e diagnosticar cada etapa do processo de produção e acompanhar com precisão as falhas e acertos operacionais. Quando há estabilidade no processo e todos os eventos acontecem de acordo com a condição normal de operação, o sistema possibilita um controle aprimorado no consumo de gás e da produtividade. O método utilizado é baseado em um projeto de experimentos que examina a influência dos principais parâmetros de controle no processo de produção industrial.

Jul 30, 2018

By Camila Luzia Lira Duarte

O processo de pelotização utiliza o combustível sólido com intuito de gerar energia térmica que será transferida para a pelota de forma a alcançar uma queima uniforme. Na usina de Vargem Grande normalmente o antracito é utilizado como combustível sólido. Com objetivo de testar diferentes fontes de combustível sólido, um teste industrial de com coque breeze substituindo o antracito foi realizado. Como o coque breeze possui menor teor de matéria volátil, cinzas ei maior teor de carbono fixo, o consumo de gás natural no forno pôde ser reduzido. Além disto, o coque breeze apresentou um perfil de combustão mais favorável à qualidade da pelota resultando em ganho nos resultados de compressão. Dessa forma, a viabilidade econômica e operacional da substituição do antracito pelo coque breeze foi positiva.

Aug 17, 2017

By Pedro Henrique Barbosa Souza

A Aperam é uma grande consumidora de gases do ar, principalmente Argônio. A produção de Argônio é feita através de coluna de destilação, onde são também extraídos Oxigênio e Nitrogênio. A modalidade de contrato adotada pela Aperam é do tipo take-or-pay para todos os gases, porém nem todo Oxigênio produzido era consumido. A Aperam então desenvolveu um projeto visando aproveitar esta “sobra” de Oxigênio no seu forno Walking Beam, para enriquecimento do ar de combustão. A utilização de Oxigênio permite reduzir, de maneira indireta, o consumo de Gás Natural neste forno. Após a implantação do projeto a Aperam está apta a consumir acima da capacidade de Oxigênio produzida, sendo necessário implementar uma estratégia de controle que permita limitar a máxima velocidade deste gás na tubulação (risco de explosões) e reduzir a interferência entre os diversos consumidores, o que poderia provocar desarmes ou oscilações na estequiometria dos gases. Para isto foi aplicado técnicas de controle antecipatório. Este trabalho irá abordar as estratégias de controle utilizadas, sua sintonia e os resultados obtidos.

Jul 30, 2018

By Eduardo Oliveira Magalhães

Otimizar o consumo dos insumos energéticos e coprodutos é uma tarefa de suma importância na busca de competitividade das usinas siderúrgicas. O gás de alto forno é um importante componente dessa matriz energética e a maximização do seu consumo reduz sensivelmente os custos com a compra de outros combustíveis. Nesse cenário, o controle de nível dos gasômetros, equipamentos existentes nas siderúrgicas que exercem um papel fundamental na distribuição desse gás, não é trivial. Distúrbios e variações entre geração e consumo dificultam o desafio de manter a segurança operacional e ao mesmo tempo otimizar o consumo. Procedimentos operacionais e técnicas convencionais de controle não são suficientes para evitar perdas com a queima desse gás nas tochas de segurança (flares) dos altos fornos. Esse trabalho apresenta um caso real do uso de técnicas de controle preditivo MPC (Model Predictive Control) e regulatório para a distribuição em tempo real do gás de alto forno para os principais consumidores na Vallourec Tubos do Brasil em Belo Horizonte.

Jul 30, 2018

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 Patrícia Ortega Cubillos

O objetivo do presente trabalho foi avaliar e comparar a composição química e microestrutura de dois fabricantes (nacional e importado) de haste femoral fabricados em aço inoxidável austenítico ABNT NBR ISO 5832-9. As análises químicas dos principais elementos foram realizadas utilizando espectrometria de emissão ótica por descarga luminescente. A microestrutura das hastes foi caracterizada por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura e difração de raios X. Medidas de dureza Vickers também foram realizadas neste estudo comparativo. As hastes nacionais e importadas exibiram pequena quantidade de partículas de nitreto (fase Z) dispersas na matriz austenítica e tamanhos de grão similares da austenita. Por outro lado, o aumento de 32% observado nos resultados de dureza da haste importada em relação à haste nacional foi atribuído às diferenças de composição química entre estas hastes. Foram identificadas microinclusões ricas em Al nas hastes importadas e microinclusões ricas em Mg nas hastes nacionais. Embora tenham sido observadas algumas diferenças entre as hastes nacionais e importadas, ambas atenderam os critérios de composição e microestrutura da norma ABNT NBR ISO 5832-9.

Aug 17, 2017

By Ana Paula Domingos Cardoso

Este trabalho descreve o desenvolvimento, as características técnicas para a produção do produto Usibor® 1500 pela ArcelorMittal. A viabilidade de produção destes materiais é decorrente do processo de otimização de operação e infraestrutura da sua linha de galvanização (Continuos Galvanizing Line). O trabalho engloba também características técnicas gerais do produto, microstruturais e mecânicas, assegurando conformidade com normas internacionais de qualidade do mesmo. Afim de conhecer a microestrutura e propriedades mecânicas do material Usibor®1500, antes e após conformação a quente será apresentados resultados de aplicação do material estampado industrialmente no setor automobilístico.

Aug 17, 2017

By Adolfo Pillihuaman Zambrano

Neste trabalho estudou-se a influência dos diversos aglomerantes nas propiedades mecânicas e no processo de redu?ão das pelotas auto-redutoras de cromita com o objetivo de obter uma boa resistência mecânica a quente, medidas após serem submetidas às temperaturas de 1173, 1273, 1373, 1473 e 1573K. Os aglomerantes ensaiados foram: bentonita, cal hidratada, melaço, carboxi-metil-celulose (CMC) e silicato de sódio. Inicialmente os materiais (cromita, ferro-silício, coque de petróleo e aglomerantes), foram caracterizados por análise química e granulométrica. Após isto, os materiais, foram aglomerados na forma de pelotas (P1 a P15), contendo teores variáveis de aglomerantes. Após a fabricação das pelotas, procedeu-se aos ensaios de laboratório; medindo-se a resistência a compressão da pelota verde, ao longo do tempo (por 28 dias), da pelota seca e após os ensaios de ciclos térmicos. Foram realizados também ensaios de crepitação e avaliação da redução à temperatura de 1773K. Após os ensaios ciclos térmicos e de redução, os produtos obtidos (escória e metal) foram analisados por MEV e EDS. A pelota P15 (4% de silicato de sódio como aglomerante) apresentou uma resistência a compressão, de pelota seca, de 5 kg-f/pelota, e após tratamento térmico às temperaturas de 1173 e 1273K, apresentou uma resistência a compressão de 15 e 15,5 kg-f/pelota, respectivamente. Nenhuma das pelotas ensaiadas apresentaram crepitação. A pelota P15 atingiu fração de reação unitária aos 10 minutos, a 1773K. Verificou-se também para estas condições a formação de escória, aos 3,5 minutos, prejudicando a reação CO/cromita.

Aug 8, 2018

By Breno Totti Maia

A principal ferramenta de controle do processo BOF reside na regulagem dos parâmetros de sopro de oxigênio. As condições ótimas desse processo envolvem diversas variáveis, como vazão de oxigênio, distancia banho lança (DBL), número de furos para a saída de oxigênio na lança, entre outros fatores. Através de uma análise visual da penetração do jato e do volume movimentado, foram analisados os comportamentos para cada configuração de sopro entre diferentes combinações de bicos multifuros (3 a 6 furos), para uma distância banho lança (DBL) e vazão constantes. A análise dos parâmetros de interação entre o sopro e o banho líquido composta pelas frações de metal e escória, representados respectivamente por água e óleo de parafina é o principal objetivo deste trabalho. Foi necessário desenvolver nova metodologia para a determinação da penetração assim como proposta de nova fórmula e ajuste da constante empírica, fator K. As maiores penetrações foram alcançadas com os bicos de 3 e 4 furos. Para a configuração de 6 furos, foram encontrados os menores valores de penetração e maior volume de zonas de baixa movimentação em relação aos parâmetros estabelecidos.

Aug 17, 2017

By João Luís Aguiar de Abreu

A aplicação de vidros planos com eficiência energética está aumentando de forma significativa no mercado mundial. A performance energética, bem como as propriedades estéticas, cor, reflexão e transmissão, são os motivos pelos quais estes vidros são aplicados na construção civil. Estes vidros planos com eficiência energética são produtos constituídos por uma lâmina de vidro tipo Soda-Cálcio revestida por filmes finos em escala nanométrica. Tais filmes finos são em sua maioria constituídos de ligas metálicas, metais puros e materiais cerâmicos, como óxidos e nitretos. As propriedades físicas e químicas de cada camada afetam diretamente as propriedades ópticas e a performance do produto. Este trabalho tem por objetivo o estudo das propriedades ópticas de filmes finos de Nitreto de Silício, depositados por Magnetron Sputtering Reativo sobre substrato de vidro Soda-Cálcio.

Oct 30, 2017

By Santiago Faucher

Molten slag from pyrometallurgical furnaces is tapped at high temperature, carrying a large amount of thermal energy. But the common slag dumping and water granulation methods used for slag treatment do not permit energy recovery. Furthermore, water is present in these processes and while operations are designed to minimize risks of steam explosions, from the contact of slag with water, these common slag handling practices have never been inherently safe. Common handling practices do permit some slags to be sold, but often in low volumes at low prices. Dry granulation offers advantages over these common slag handling practices, including the production of by-products, the recovery of thermal energy, and the eliminated consumption and safety hazards of water. For these reasons, there have been various studies in dry granulation and heat recovery, but most have never been brought to commercial scale due to scalability and cost challenges. Ecomaister- Hatch has developed and brought to commercial scale a reliable and simple dry granulation and heat recovery technology. Here we review common slag handling practices, the developments in dry slag granulation over the last three decades, introduce the Ecomaister-Hatch dry slag granulation process, and elaborate on future applications of the technology in the processing of argon oxygen decarburization and blast furnace slags.

Aug 17, 2017

By Luciano Gadonski

O Laminador Reversível a Frio 4-Hi de uma cadeira da CSN-PR não foi projetado para reduzir 100% da Bobina Quente Decapada (BQD), ficando sempre o trecho de miolo e capa fora da espessura de especificação. O descarte deste material é realizado na entrada da Linha de Galvanização Contínua (LGC) da CSN-PR, sendo o processo de descarte feito de forma manual baseado em critérios visuais, acarretando em diferentes resultados por turno de operação, assim como o descarte desnecessário de material bom como sucata na maioria dos casos. Este trabalho aborda o estudo e desenvolvimento de um projeto conduzido através da metodologia do Lean Seis Sigma, automatizando a decisão do descarte e atingindo à máxima utilização do material dentro da especificação de espessura, diminuindo assim o trecho fora de bitola descartado como sucata na entrada da LGC, o que afetava diretamente o indicador de Rendimento Metálico da linha.

Aug 17, 2017

By Jorge Ivan Sabogal Paz

Con este trabajo se desarrolló un sistema para eliminación de un olor no característico en CO2 captado como subproducto industrial de un proceso de producción de alcohol por fermentación de jugos de caña de azúcar. Al incrementarse la producción, este CO2 comenzó a presentar un olor Dulce que afectaba la calidad insabora por lo cual en este trabajo se reporta el diseño y análisis de un sistema de eliminación de este olor no característico basado en sistemas de lavado. optimizado por sistemas de control automático. En los resultados se reporta el efecto en la disminución de los olores no característicos de distintos sistemas con respecto a su eficacia técnica e impacto.

Aug 17, 2017