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By Qingwen Dai

The Marangoni effect is an important phenomenon where a surface tension gradient drives liquid towards high surface tension regions. Temperature gradient, evaporation, disparity of viscosity, and surface roughness and topography are all significant factors that can affect this thermo-capillary migration. The purpose of this study was to investigate the influence of micro-groove patterns on the migration of paraffin oil, and obtain a well-designed texture of micro-grooves to prevent the thermo-capillary migration. Patterns of micro-grooves with differing orientations and geometric parameters were fabricated on the surface of SUS 316 stainless steel substrates. Experiments on the migration behavior with different viscosities of paraffin oils were carried out various temperature gradients. The experimental phenomena indicated that the surface with the micro-grooves perpendicular or parallel to the temperature gradient have a strong impact on the migration performance of paraffin oil. Micro-grooves perpendicular to the temperature gradient exhibited extraordinary slower migration velocity than that of the parallel one. Width and depth of micro-grooves had an obvious influence on the behavior of temperature-driven migration and detail discussions on the effects of these geometric parameters were carried out.

Jul 31, 2018

By Gustavo Coqui Barbosa

Neste trabalho, foi desenvolvido um modelo de elementos finitos para simular o primeiro passe da laminação a quente do trem acabador de tiras de aço C-Mn. O comportamento desse aço é definido por equações constitutivas que descrevem os mecanismos de encruamento e recristalização acoplados aos campos de tensões, deformações e temperatura. Foi implementada uma sub-rotina em linguagem FORTRAN disponível no programa de elementos finitos ABAQUS/Standard. O modelo foi estabelecido no estado plano de deformação por meio de elementos finitos com acoplamento dos campos de temperatura e deformação para o cilindro de trabalho e tira. As dimensões e condições de processo foram obtidas a partir de dados industriais do laminador de tiras a quente da CSN. O modelo prevê as distribuições de temperaturas e valor de carga de laminação em boa concordância com as medidas industriais. Os resultados do modelo evidenciam que há ocorrência de recristalização dinâmica durante o primeiro passe e, apontam que em determinadas regiões da tira a fração recristalizada dinamicamente chega a 100%. A análise de sensibilidade dos parâmetros do modelo foi feita para determinar o seu impacto nos resultados das simulações, notadamente na força de laminação e no tamanho de grão austenítico final.

Jul 30, 2018

By Charles de Abreu Martins

An experimental investigation was conducted using laboratory-processed, 0.12C–1.70Mn–0.2V steels with different Cr or Mo additions aiming to evaluate this influence on the microstructure and mechanical properties hot rolled steels. Steels were processed in a pilot rolling equipment, simulating a typical thermomechanical processing, with finishing rolling steps above Ar3, followed by accelerated cooling and 723 K (450 Celsius) coiling temperature. Microstructures and precipitates were analyzed using OM, SEM and TEM, while mechanical properties were evaluated by tensile and hole expansion tests. Since Cr and Mo increase hardenability of austenite, and as a consequence, the volume fraction of the acicular constituents increases with gradual additions of Cr or Mo. Moreover, Cr or Mo impacted V precipitation process, reducing average size of particles. At 0.50%Mo, V precipitation was inhibited. Effects of this microstructure evolution on the final mechanical properties were also analyzed, as well as a comparison between Cr and Mo effects, with Mo presenting more effective influence.

Jul 30, 2018

By Nestor Cezar Heck

Aim of the present work is to continue the theoretical evaluation of the slags of the fundamental system CaO-SiO2-CrOx-MgO (Ca-O-Cr-Si-Mg quinary system) at the temperature of 1,873 [K], with the help of a computational thermodynamic tool. Driving force for this and the previous research works is the understanding of chromium losses from the molten bath into the slag. Especially motivating is the presence of solid phases in the slag, since they may prevent refractory degradation and help in the production of foaming slags. Nevertheless, Cr-bearing solid phases can lead to Cr losses, being therefore detrimental. Determination of the states of thermodynamic equilibrium for this system using a slag with fixed composition as a start material were made using MgO amount as variable. Results show the impact of the MgO content on the equilibrium phases (molten metal, liquid slag, solids) and their composition for this system.

Jul 30, 2018

By Julio Cezar de Sousa Zorzi

Aços com teor de Mn entre 15% e 30% apresentam ductilidade excepcionalmente alta para sua elevada resistência mecânica, devido à ocorrência de transformação de fases (efeito TRIP) e/ou à formação de maclas de deformação (efeito TWIP) na microestrutura predominantemente austenítica. A adição de Mn ajuda a manter a austenita até a temperatura ambiente, evitando a sua decomposição após o recozimento aplicado depois da laminação a frio. O objetivo desse estudo foi avaliar o efeito da temperatura de recozimento na microestrutura e nos valores de propriedades mecânicas de um aço com 17% de Mn, por meio de simulações piloto das etapas de processamento industrial utilizando dilatômetro e simulador termomecânico do Centro de Pesquisa da Usiminas. Observou-se que o aumento na temperatura de encharque durante o ciclo térmico de recozimento contínuo promoveu a reversão completa da martensita a’ para austenita. Além disso, a alteração desse parâmetro praticamente não afetou o limite de resistência e o alongamento total do aço, embora tenha reduzido significativamente o limite de escoamento.

Jul 30, 2018

By Rodrigo Rocha de Meira

O laminador de tiras a frio n° 3 da CSN apresentava perdas de produtividade ao processar aços de elevada resistência microligados, com limite de escoamento mínimo igual a 340 MPa, dotados de largura superiores a 1400 mm. Devido à crescente demanda do mercado automotivo relativa a esta família de aços, tornou-se necessário um estudo para optimizar a produtividade do equipamento e não desestabilizar o fornecimento aos clientes. O estudo consistiu em testar parâmetros de processo alternativos, objetivando abastecer o laminador de tiras a frio com bobinas laminadas a quente dotadas de resistência mecânica ligeiramente menor, para promover maior estabilidade operacional no equipamento a partir da redução das cargas de laminação. As alterações propostas resultaram no aumento de produtividade do laminador de tiras a frio, sem comprometer as características mecânicas do produto final.

Jul 30, 2018

By Leonardo Zuchi Guio

A ArcelorMittal Tubarão vem trabalhando nos últimos dois anos na implantação de um sistema automatizado de julgamento da qualidade da superfície de bobinas laminadas a quente, juntamente com a ArcelorMittal Global R&D. Tal sistema é denominado CGSIS – Coil Grading Surface Inspection System – e tem a função de interpretar as ocorrências de defeitos superficiais, identificados por um sistema de inspeção automático através de câmeras CCD auxiliado por técnicas de visão artificial, à luz da necessidade requerida pela aplicação final do material. Todas as ações sugeridas pelo sistema são baseadas em regras de aplicação e nas informações obtidas do sistema de inspeção automático, requerendo para isso taxas de acerto de classificação de defeitos adequadas para uma boa tomada de decisão. Para tanto, várias melhorias foram necessárias, envolvendo questões de ambiente, desempenho, confiabilidade, disponibilidade e treinamento do sistema, para se obter com isso melhores níveis de detecção e acerto. Outras questões envolvidas em tal processo concernem às mudanças aplicadas a políticas já estabelecidas de julgamento e comunicação do novo sistema com os sistemas já existentes. Vários benefícios da implantação do projeto já estão sendo percebidos provenientes das etapas de preparação para a instalação e espera-se que após a operacionalização um ganho superior a R$320k entre redução de custo com pessoal, aproveitamento de material e redução de reclamações de clientes seja alcançado.

Jul 30, 2018

By Sábata Marla Reis Durães Oliveira

Um dos problemas enfrentados pela maior parte das aciarias relaciona-se à redução do percentual de fósforo do aço. Reduzir o fósforo contido no aço tornou-se um requisito fundamental nas siderúrgicas que utilizam convertedores LD, devido à crescente demanda do mercado por aços especiais, como por exemplo, aços para a indústria automobilística. Durante o processo de desfosforação, as principais fases sólidas que podem se formar na escória de convertedor são CaO, MgO, silicato dicálcico (2CaO.SiO2), fosfato tricálcico (3CaO.P2O5), formado pela oxidação do fósforo, e o 3CaOSiO2.3CaOP2O5. O objetivo deste trabalho é estudar a formação destes compostos e avaliar a influência das fases sólidas formadas durante o processo de desfosforação do aço. Para isto foram analisadas quatro composições químicas de escórias com diferentes teores de CaO e FeO, sendo duas composições médias das escórias estudadas pela Usiminas, uma escória da literatura e uma escória desfosforante elaborada para pesquisa. Os resultados mostraram em quais composições ocorrem a formação das fases sólidas citadas e sua influência no processo.

Jul 30, 2018

By Johan Richaud

Achieving high surface quality steel in the continuous casting process requires optimal mould level control. The design of the casting channel from the tundish to the mould is crucial to prevent formation of undesired instabilities or biased flows that can cause level fluctuation. With the aid of CFD and with physical water models, the geometry of the stopper nose and the nozzle seat have been studied and optimized to improve the overall mould flow stability. A special stopper nose; Ripple Stopper (RST), has been developed that reduces the formation of large and unwanted eddies in the liquid steel that destabilize the port exiting jets. Instead, the RST produces a fast release of turbulence in the form of a large number of small eddies. The large sudden fluctuations in the mould level are reduced, which in turn reduces the occurrence of surface defects. An additional benefit is derived from the local pressure around the stopper nose region being greater which reduces the refractory erosion. For a tundish gate type flow regulation, a new design encompasses an offset in the Tundish Well Nozzle (TWN) that realigns the flow and reduces the bias flow that is common to tundish gate regulation. The steel recirculation regions below the throttling gate are decreased reducing the risk of oxide depositions. The RST and the Offset bore casting channel have been applied successfully leading to a superior flow control performance between the tundish and the mould.

Jul 30, 2018

By Cláudio Antunes de Oliveira

Este trabalho tem como objetivo demonstrar uma aplicação prática da técnica de reconciliação de dados no diagnóstico das medições que compõe uma malha de distribuição de gás BFG – Blast Furnace Gas. Falhas comuns de medição tais como saturação e congelamento da indicação afetam a qualidade da informação e este tipo de detecção faz parte da proposta de diagnóstico. Será abordado o desenvolvimento de um algoritmo que implementa a técnica de reconciliação, bem como a elaboração de uma matriz de diagnóstico no InfoPlus.21. Os principais indicadores deste diagnóstico são armazenados na base de dados do InfoPlus.21 visando consultas históricas e monitoramento contínuo das medições. Os dados obtidos demonstraram que a técnica de reconciliação de dados pode contribuir para identificação de falhas e agregar confiabilidade às medições.

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 Turíbio Tanus Sales

Este trabalho descreve a implantação do sistema IBA na fábrica de tubos sem costura da VSB, a mais nova e mais automatizada do país. O trabalho destaca os bons resultados alcançados utilizando o IBA como ferramenta de manutenção e da inovadora visão do IBA na VSB, aonde rompeu as fronteiras da manutenção e atingiu as áreas de produção, desenvolvimento técnico e qualidade. A implementação do IBA na VSB teve grande relevância para a eficiência do comissionamento e start-up da fábrica de tubos. A capacidade de aquisição de dados em alta velocidade associada às diversas funcionalidades de análise de dados propiciaram meios de aprendizado sobre o processo, identificação rápida de problemas e difusão de conhecimento. Todavia, na VSB, a ferramenta extrapolou os limites da manutenção e alcançou funcionalidades também nas áreas de qualidade, produção e desenvolvimento técnico. Outra funcionalidade desenvolvida pela VSB no IBA foi a capacidade de analisar oscilações de variáveis de processo ao longo do comprimento dos tubos produzidos e não só ao longo do tempo, como usualmente é feito. A capacidade do IBA PDA na aquisição rápida de dados possibilitou fazer ajustes finos nos tempos de ciclo de cada equipamento, deixando a medição mais elaborada e precisa, auxiliando a identificação dos locais que são gargalos de produção. A possibilidade de visualizar, com resolução de milissegundos, os eventos que ocorrem ao longo do tempo, ajudou a reduzir o tempo de análise e correção de falhas.

Jul 30, 2018

By Franciéli Mantovani

Apesar da primeira preocupação com relação à gestão de resíduos ser a busca pela minimização da geração dos mesmos, há muitos casos de processos produtivos que geram resíduos inevitáveis. A investigação e o desenvolvimento de processos tecnológicos capazes de transformar os resíduos no sentido de reutilizá-los são plenamente justificados e passaram a ser uma realidade. Dentro deste panorama, a reciclagem de resíduos potencialmente perigosos, como o pó de aciaria elétrica - PAE, é uma importante questão ambiental. A indústria de pigmentação, na busca de matérias primas alternativas e de menor custo, vem apresentando potencial para absorver resíduos que contenham elevados teores de ferro sob a forma de óxidos. Neste sentido, esta pesquisa objetivou avaliar a viabilidade do uso de PAE para pigmentação da fração argamassa do concreto. Para tanto, foram moldados três traços diferentes, com teores de adição de PAE e de pigmento comercial de 0% e 5%, mantendo-se uma relação água/aglomerante de 0,4. Para cada traço moldaram-se corpos de prova destinados aos ensaios de resistência à compressão e de medições colorimétricas. A partir dos resultados obtidos, verificou-se que o PAE apresenta potencial para pigmentação de argamassas. Entretanto, verificou-se retardo na pega do material, o que pode vir a prejudicar a desforma.

Jul 30, 2018

By Eduardo Candido de Almeida Wenceslau

O laminador reversível 4-HI de uma cadeira da CSN-PR, o LRF#1 tem capacidade de projeto de 350kton/ano, suficiente para atender a linha de galvanização contínua, LGC, que produz o Galvalume?, primeira unidade no país até sua partida. Deficiências na produtividade desse laminador passaram a ser fator de atenção, pois acarretava na necessidade de complementação de abastecimento de bobinas full hard, BFH, provenientes de outros laminadores do grupo. O presente trabalho mostra o estudo e plano de ação realizado para incremento da produtividade do laminador, sobretudo por meio da redução do número de passes de laminação e revamp do sistema de refrigeração para atender plenamente a demanda da LGC com baixo custo e possibilitar o fornecimento de BFH a clientes externos.

Jul 30, 2018

By Mateus Alves Segundo Paulino

No estudo de escórias de fornos elétricos a arco (FEA), o sistema CaO-SiO2-MgOFeO se destaca em importância quando os temas são a proteção aos refratários básicos e a produção de ‘escória espumante’. A importância da obtenção da escória espumante no FEA reside no fato reconhecido de que ela traz diversas vantagens para a produção de aço, tais como: economia considerável de energia elétrica, proteção de painéis, redução de ruído, redução no consumo de eletrodos, etc. Levando-se em conta que diversos fatores ligados à composição química são de grande importância na produção e estabilidade de bolhas de CO, neste trabalho diferentes diagramas de fase são produzidos como ferramentas para a previsão da composição das escórias mais favoráveis para a formação da espuma. São consideradas na investigação algumas características relevantes encontradas no FEA tais como: basicidade da escória, temperatura de 1.600°C e teores de FeO e MgO variáveis (que refletem os diversos níveis de oxidação do banho).

Jul 30, 2018

By Flaviano Galdino

Com a implantação do projeto de digitalização do Nível 1 no laminador de tiras a frio da CSN - Companhia Siderúrgica Nacional, a CSN modernizou o obsoleto controle de processo. Com essa modernização, houve a necessidade de adequação no Procom para manter a comunicação entre eles. Devido a essa necessidade, foi elaborado um plano estratégico para a atualização tecnológica deste Procom. O projeto foi divido em fases e o que vamos apresentar é resultado da primeira fase, onde a CSN desenvolveu com recurso interno.

Jul 30, 2018

By Vinicius Andres Strey

Segurança da informação é um tema crescente dentro do ambiente de Tecnologia de Automação. Da mesma forma que para outras rupturas que ocorreram, as grandes empresas desempenham um papel de vanguarda também quando se fala em segurança da informação. Grandes empresas, no geral, possuem diversas instalações. Neste caso, em se tratando de segurança da informação, é fundamental que os riscos sejam identificados e os controles sejam definidos e implantados de maneira integrada, de modo que vulnerabilidades quando exploradas não afetem o negócio como um todo. Desta forma, recomenda-se fortemente a adoção de um programa de segurança da informação com a participação das diversas instalações em vez de projetos isolados. Este trabalho apresenta a estratégia para o desenvolvimento deste programa através da adaptação de boas práticas e frameworks de referência, como ISA-62443 e NIST SP 800-82. As fases de concepção e desenho do programa estão contempladas, tomando como caso de referência o Programa de Cyber Security para Sistemas de Automação Industrial da Vale. Este programa foi concebido para ser abrangente nos aspectos de segurança da informação, considerando a situação individual de cada mina, usina ou porto envolvido, e estruturado de maneira a ser expandido facilmente para outras instalações.

Jul 30, 2018

By Artur Augusto Martins

Este trabalho tem como objetivo apresentar o projeto de uma plataforma de cloud computing onde profissionais de diversos segmentos da metrologia, calibração, instrumentação e controle poderão cooperar entre si no desenvolvimento de metodologias de medição, análise numérica e automação. A plataforma permite o modelamento matemático e o estudo analítico e/ou numérico de processos utilizando recursos disponíveis de cloud computing e a apresentação dos resultados e geração de relatórios através de uma interface web. Através do desenvolvimento cooperativo de novos procedimentos para análise de dados, modelos de instrumentos e melhorias operacionais do sistema pretende-se que o mesmo aproxime-se cada vez mais de um LIMS totalmente funcional e que tenha maior aderência à norma ISO/IEC 17025.

Jul 30, 2018

By Henrique Paier Milanez

À medida que os depósitos minerais de alta qualidade vão se exaurindo e a contínua busca por menores custos operacionais aumentando, as rotas de beneficiamento de minério tornam-se mais complexas, gerando custos de capital cada vez maiores. Dessa forma, surgem desafios não somente para a redução desses custos, mas também para validação do dimensionamento dos equipamentos, teste das lógicas de controle, treinamento operacional e redução do tempo de start-up. No presente trabalho é realizada uma breve revisão bibliográfica sobre o atual cenário de simulação de processos na indústria mineral e é mostrado como essa tecnologia se encaixa em todas as etapas do desenvolvimento de projetos. Especificamente, são apresentados estudos de dimensionamento de linhas de processo e dimensionamento de bombas centrífugas em casos técnicos em que o software IDEAS foi utilizado como ferramenta de simulação dinâmica para validação do processo, reduzindo o impacto financeiro em etapas posteriores. Como exemplo dos resultados das validações, mais de 40 bombas tiveram seu dimensionamento reavaliado e mais de 10 tubulações tiveram seus diâmetros revisados. Os resultados observados corroboram o grande potencial tanto da ferramenta computacional, quanto da simulação de processos de modo geral.

Jul 30, 2018

By Henry Chumienski

Next to the paper industry, the steel industry is a major user of water. Without an adequate and reliable source of “good” water, steel cannot be produced. The use of water has a direct impact on steel quality and on our environment. Used improperly, water can also add unnecessary costs. Used properly, water can maintain and improve steel quality, enhance our environment and control or reduce the “total cost of operation”. Water needs to be more than just “wet and not lumpy”. Water quality needs to be based on the end use. This paper discusses ways to manage many of the water systems. With little or no capital investment it is possible to develop operating practices that protect your initial investment, ensure that the water systems do not have a negative impact on quality or your production costs and also minimize your chance of having an environmental incident.

Jul 30, 2018