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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 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 Ivy Frazão

O presente projeto teve como objetivo a síntese com alta homogeneidade química, utilizando a reações no estado sólido através de moagem úmida, envolvendo alumina em sua fase mais estável (corundum) dopada com íons de estrôncio. Foram utilizados como fonte de Sr2+ tanto óxidos quanto nitratos e carbonatos e variou-se também o meio de moagem (aquoso e alcoólico), a temperatura de calcinação e a concentração de dopante. Para a caracterização do material foram realizadas difrações de raios-x e espectrometria por fluorescência. O potencial catalítico da alumina dopada com Sr2+ é conhecido para reações de transesterificação, e os estudos deste sistema que são encontrados na literatura apontam para a formação de compostos intermediários, porém utilizando diferentes rotas de síntese. Os resultados preliminares indicam que por moagem úmida não há a formação de compostos intermediários.

Aug 8, 2018

By Isadora Pereira Nunes

O objetivo deste trabalho é estudar o efeito do recobrimento de níquel-nióbio por eletrodeposição na resistência à fadiga de um aço carbono SAE 1020. Os corpos de prova para os ensaios de fadiga foram extraídos de barras de diâmetro igual a 7,94 mm (5/16’’). Os ensaios de fadiga foram realizados por flexão rotativa com carregamento em balanço. Foi empregada uma velocidade de rotação de aproximadamente 1500rpm. Foram realizados ensaios de dureza do aço e da camada depositada de Ni-Nb. Análises microestruturais do aço e das fraturas de fadiga foram realizadas através de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os ensaios de fadiga foram realizados de forma a se obter curvas S-N (curvas de Whöler). Foram realizados três ensaios para cada carregamento. Foi observado que o recobrimento de Ni-Nb proporcionou tendência ao aumento do limite de resistência à fadiga do aço.

Aug 17, 2017

By João Batista Conti de Souza

A utilização de fundentes como fontes de CaO e MgO na carga de altos fornos é uma prática operacional bem conhecida e estabelecida pelos produtores de ferro primário na siderurgia mundial. As práticas podem ser encontradas nas literaturas através de trabalhos publicados onde são descritos e apresentados os respectivos benefícios obtidos. A muito que os produtores de ferro primário, pela rota alto-forno, tem se esforçado nos estudos e desenvolvimentos de cargas elaboradas alternativas através de acordos de cooperação técnica junto aos centros de pesquisas e universidades. Tais acordos visam a melhoria da performance dos aglomerados e dos reatores de redução. A dificuldade em produzir pelotas auto - fundentes, com garantia da manutenção das propriedades necessárias e que favoreçam o processo de produção de ferro primário via alto-forno, tem sido o desafio no que se refere á avaliação das diversas formas de amenizar os efeitos detrimentais da adição de fundentes, contendo altos teores do composto MgO, nas etapas do processo produtivo de pelotização, garantindo assim uma composição química, as características físicas e metalúrgicas do produto final (pelota queimada). O plano de pesquisa visou o desenvolvimento de um “novo produto”, pelotas de minérios de ferro auto - fundentes com alto teor de MgO com características superiores para suportar às solicitações impostas no próprio processo de sua produção, no manuseio e no atendimento às solicitações durante as etapas de redução e amolecimento e fusão nos altos fornos, quando comparadas ao uso em substituição as adições de fundentes ricos do referido composto.

Aug 1, 2018

By Érico França Oliveira e Silva

O conceito de utilização de aços microligados de elevada resistência mecânica nas estruturas automotivas como forma de reduzir peso, aumentar desempenho, reduzir o consumo de combustível e proporcionar maior segurança, já está bem difundido na indústria mundial. A CBMM vem desenvolvendo um projeto com a equipe da Unicamp que compete na Fórmula SAE como um meio de difundir o conceito da aplicação dos aços microligados para aqueles que serão a próxima geração da tecnologia automotiva. O projeto foi iniciado em 2011 e praticamente todas as peças do protótipo foram trocadas de aço AISI A36 para vários tipos de aços microligados com limite de escoamento superiores a 700MPa. Esse trabalho apresenta exemplos de componentes onde as reduções em massa atingiram até 32%.

Aug 7, 2018

By Maurício Gammertt Röhnelt

A pesquisa em questão trata-se do aproveitamento e aplicação da escória de aciaria elétrica, um subproduto residual do processo de refino do aço. A força propulsora para realização deste projeto está associada à utilização do resíduo: a quantidade gerada é maior que a quantidade aproveitada, uma vez que este subproduto tem como limitante de uso o fenômeno de expansão volumétrica que compromete obras de engenharia. No presente estudo, a escória foi micronizada, caracterizada e incorporada em uma matriz polimérica para obtenção de um novo produto com propriedades vedantes. Os artefatos produzidos foram submetidos a vários ensaios mecânicos, químicos e de caracterização conforme requisitado pela norma NBR 15750. Após a análise dos resultados, concluiuse que os compostos constituídos pelo resíduo apresentaram melhores propriedades vedantes que o grupo controle de referência. Além disso, verificaram-se melhores condições de processamento nos compostos com escória de aciaria micronizada. Obteve-se, portanto, um produto ecológico, mais viável economicamente, com propriedades que atendem a uma especificação. Dessa forma, difundiu-se a aplicação do resíduo para outros ramos industriais, agregando a este maior valor comercial, promovendo assim a sustentabilidade por meio da substituição de matérias-primas provenientes de recursos não renováveis pela escória de aciaria elétrica.

Aug 17, 2017

By Amanda Thicyane de Miranda Duarte de Souza

A crescente demanda de energia elétrica em nosso país sobrecarrega o Sistema de Transmissão [Tx] e Distribuição [Dx], e gera a necessidade de constantes ampliações para não prejudicar o desenvolvimento do Brasil. Neste contexto foram realizados estudos visando avaliar o efeito da adição de três teores de Ni em uma liga Al-0,05%Cu-[0,24-0,28]%Fe-0,7%Si destinada à produção de cabos elétricos. O estudo parte da verificação e posterior comparação das características estruturais, mecânicas e elétricas da liga com a adição do elemento citado. Para a realização do mesmo, os perfis estudados foram obtidos por solidificação estática direta em lingoteira metálica e as amostras foram obtidas a partir de perfis solidificados, usinados e deformados a frio para diferentes diâmetros. Nestas circunstâncias, o diâmetro de 3,0 mm foi aquele que apresentou as melhores respostas elétricas, mecânicas e estruturais, sendo, portanto, adotado como fonte de estudo.

Aug 7, 2018

By Ludimila Melo Vieira

O foco deste estudo é avaliar a capacidade de dissolução das partículas de cal a uma temperatura próxima da fase inicial de sopro do processo BOF. Os testes foram realizados em um forno elétrico utilizando amostras de Cal com diâmetros de 6 mm e 9 mm, 80% e 100% calcinadas em diferentes basicidades de escoria. Os resultados mostram que com o menor nível de calcinação a dissolução foi mais rápida. Podendo ser atribuído a algumas diferenças na porosidade da cal ou um efeito de formação de espuma observado durante os testes devido à evolução do CO2 da calcinação restante. O aumento na basicidade da escória resultou na redução da taxa de dissolução que pode ser atribuída a uma precipitação de fase sólida mais densa na interface das partículas aumentando a viscosidade da escória e reduzindo a porosidade da partícula. A partir de um modelo de regressão linear o nível de calcinação mostrou maior efeito sobre o coeficiente cinético do processo de dissolução seguido do tamanho de partícula. O efeito mais fraco foi a basicidade da escória. Este resultado sugere que a área de contato cal escória parece ser mais significativa do que a viscosidade no processo de dissolução de cal nos presentes experimentos.

Oct 30, 2017

By Leandro Miranda Nascimento

A maior parte da produção mundial de aço passa pela conversão de minério de ferro em grandes altos-fornos, tendo o coque como uma das matérias-primas. Por um lado, boas propriedades mecânicas a quente do coque, como o CSR e CRI, são necessárias para que o consumo de coque seja o mínimo, pois é também, junto com os óxidos de ferro, um dos maiores componentes dos custos variáveis do ferro gusa. As misturas dos vários tipos de carvões minerais utilizados exigem a participação de uma fração Hard, a mais cara e com maior poder de coqueificação, e de uma fração Soft, mais barata e inerte. Logo, quanto maior for a participação do Hard mais caro será a mistura a ser coqueificada. Uma maneira de aumentar a fração de Soft na mistura de carvões, reduzindo o custo da mistura, e ainda assim obter um coque com boa qualidade é aumentar a densidade a granel da mistura. Para isso alguns métodos já são empregados com sucesso, como o Stamp Charging e a Briquetagem Parcial. Este artigo apresenta um novo método, que consiste na densificação da mistura de carvões dentro do forno via dispositivos de vibração. Foram realizadas simulações físicas a frio e em escala reduzida para avaliar o potencial de aumento de densidade a granel da técnica. Os resultados mostram um ganho de aumento de 30% da densidade a granel da mistura.

Aug 17, 2017

By Kássio Nogueira Cançado

Para resfriar as barras de aço após o processo de lingotamento contínuo, são utilizadas estruturas chamadas de bolsas de aciaria onde as barras são armazenadas, empilhadas em conjuntos de XX até YY barras. Essas bolsas tem por finalidade permitir o resfriamento lento das barras e assim melhorar a qualidade metalúrgica do material. O estudo feito teve como objetivo criar uma ferramenta computacional capaz de simular o perfil de resfriamento dessas barras, ajudando na tomada de decisão no ambiente industrial. O modelo desenvolvido permite a simulação de varias situações de carregamento, várias dimensões e tipos de barras. Os resultados obtidos foram validados numericamente com o modelo desenvolvido por SILVA [1] que já estava validado com testes experimentais. O erro relativo ao modelo existente foi de aproximadamente 2% o que valida os resultados e a deixa a ferramenta apta a ser utilizada no ambiente industrial. O modelo permitiu um melhor planejamento da produção, representando um potencial de ganho de 12 horas em 72 horas de produção.

Aug 17, 2017

By Leandro Gustavo Mendes de Jesus

A teoria de Kubelka-Munk é bastante genérica e abrangente. A sua aplicabilidade já foi estudada nas mais diversas áreas, como tintas especiais [1], plásticos [2,3], produtos farmacêuticos [4] e alimentícios [5], e também no caolim [6-8]. A partir da teoria pode se relacionar a reflectância difusa com a função de Kubelka-Munk É também notável que carvões com elevados teores de cinza possuem propriedades colorimétricas diferentes de carvões com baixos teores de cinza. Em função dessa notável diferença acredita-se poder quantificar a quantidade de cinzas a partir da reflectância em diversos comprimentos de onda. Para isso foi elaborado um roteiro de retirada da amostra e confecção de pastilhas de carvão pulverizado onde foram medidos a reflectância e o percentual de cinzas. A partir dessas medidas foi possível a obtenção de equações que modelam a função de Kubelka-Munk em função do percentual de cinzas. Apesar do baixo número de amostras coletadas foi possível se obter funções de Kubelka-Munk que se encaixaram nos dados coletados. Por fim, foi possível concluir que há possibilidade de inferir o teor de cinzas de carvão por meio da reflectância.

Aug 8, 2018

By Claudinei Joaquim Franco

O uso de tratamentos de superfície proporciona melhoria das propriedades tribológicas dos materiais, possibilitando a utilização de materiais comuns, de menor custo e com alta tenacidade, porem menos duros, em condições que exigem alto desempenho da região de superfície. Os tratamentos termoquímicos podem aumentar o desempenho da superfície de forma mais simples e com menor custo quando comparado a processos de deposição de filmes finos. Neste trabalho foram realizados tratamentos termoquímicos de boretação, nitretação sólida e boretação multicomponente em aço AISI 1045 com o objetivo de melhorar o comportamento tribológico. O tratamento de boretação multicomponente consistiu de boretação seguido de nitretação, ambos realizados por via sólida. Foram realizados ensaios de desgaste por deslizamento do tipo pino-sobre-disco com contra corpo de WCCo. Os resultados mostraram o melhor desempenho das amostras apenas boretadas.

Aug 7, 2018

By Steven Gillgrass

Gerdau Monroe has installed and commissioned the Tallman Supersonic Carbon Injection system (TSCi™) for use in their 135-ton Electric Arc Furnace (EAF) located in Monroe, MI. TSCi™ is an innovative injection system with the primary aim of improving injection carbon delivery to the steel bath by increasing efficiency. It is proven technology with installations at numerous steelmaking facilities all over the world. Results from installation and commissioning of TSCi™ at Gerdau Monroe will be reported as well as on-going trials and optimization efforts. Standard injection systems deliver carbonaceous material from a vessel to the EAF using air where it is injected through a lance pipe or oxy-fuel burner. Using this method, material delivery to the EAF is limited by the pressure and velocity of the transport air. Loss of efficiency can be observed by looking at the quality of the injection carbon stream during operation or by measuring loss on ignition of EAF slag or off-gas system dust. TSCi™ uses a patented design and proprietary technology to improve delivery of carbonaceous material to the EAF. Using this method, savings at Gerdau Monroe were realized by reducing the amount of carbon used in each heat while maintaining or improving upon existing foamy slag practice. As well, significant savings were achieved as a result of reduced FeO content in the slag and improved recovery of iron. Additional savings can be realized by using a smaller mesh material to take advantage of lower material cost and higher injected surface area. Other inherent benefits to improved injection carbon include lower energy and electrode consumption, reduced refractory wear and reduced maintenance cost.

Oct 30, 2017

By Paulo Vinícius Souza da Conceição

A demanda por aços com baixos teores de enxofre tem propiciado o aprimoramento das técnicas de dessulfuração de gusa. O presente trabalho tem como o objetivo mostrar, através de um modelo em água, a influência da injeção auxiliar de gás através do impeller S.I.R.A.M sobre o tempo de mistura no processo do Reator Kanbara (KR) e sobre a área de contato desse gás com o líquido. Diferentes velocidades de rotação do impeller, vazões de gás injetado e pontos de injeção foram avaliados. Os resultados obtidos foram comparados com a condição de não injeção de gás. Observou-se que a injeção de gás é capaz de reduzir o tempo total de mistura.

Aug 17, 2017

By Tiago Ramos Ribeiro

A redução do ferro é a etapa da produção de aço que mais consome energia e emite CO2. Os processos de redução direta são uma alternativa ao tradicional alto forno devido ao uso de H2 no gás de redução e consequente menor emissão de CO2. Existem duas tecnologias principais, Midrex e Energiron (ou Hyl) que representam 80% da produção mundial de ferro esponja. Uma revisão das patentes publicadas por estas duas empresas foi realizada e foi possível descrever o funcionamento dos processos, os desenvolvimentos ao longo dos anos e evidenciar as diferenças. Ambos os processos são baseados em fornos de cuba onde os gases de redução fluem em contracorrente ao minério aquecendo-o e reduzindo o ferro. Os gases de redução são gerados pela reforma catalítica de metano. A reforma no processo Midrex é realizada principalmente pela reação com CO2, e no processo Energiron com H2O. Há uma versão sem um reformador separado, o processo Energiron ZR. Neste processo o gás natural é injetado conjuntamente com H2O e CO2 no reator de redução e o ferro recém reduzido funciona como catalizador das reações de reforma.

Aug 16, 2017

By Janete Terezinha Ferreira da Silva Lecheta

A CSN Paraná, sempre trabalhando com a cultura de melhoria contínua, passou recentemente por uma reestruturação na gestão das informações estratégicas, mantendo o que já existia de eficiente e aplicando melhorias e novidades que trouxeram ganhos de produtividade, suporte na tomada de decisão e outros ganhos intangíveis. O breve estudo tem como objetivo apresentar o trabalho que foi feito na CSN Paraná, os conceitos utilizados e metodologias aplicadas para que esse trabalho fosse possível.

Aug 16, 2017

By Larissa de Barros Machado Vilela

O lingotamento contínuo é um processo de solidificação de aço líquido onde o conhecimento de suas variáveis é de extrema importância para a produção de aços de qualidade. Este processo contém um reator denominado distribuidor que se localiza entre a panela e o molde e tem como função tradicional, distribuir o aço que sai da panela para o molde, mas também realiza outras importantes funções. Devido a essa importância no processo, este trabalho objetivou realizar o estudo do escoamento do aço no distribuidor com duas configurações diferentes, sendo uma sem injeção de gás inerte e a outra com injeção de gás inerte. Neste estudo foram utilizados softwares para a realização das simulações matemáticas onde se podem notar as diferenças das curvas DTR, grandezas de turbulência e perfil de velocidade quando se tem ou não a injeção de gás inerte.

Aug 7, 2018

By Gustavo Henrique Bolognesi Donato

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de critérios objetivos para a garantia de validade da mecânica da fratura elasto-plástica monoparamétrica, utilizando o parâmetro integral J como descritor dos campos de tensões, deformações e deslocamentos à frente de um defeito do tipo trinca. O mais importante na vertente monoparamétrica da mecânica da fratura é garantir que os campos de tensões no corpo de prova laboratorial sejam comparáveis com os existentes em uma estrutura real para cujo projeto as propriedades retiradas do corpo de prova serão utilizadas (conceito este denominado similitude). Para estabelecer critérios objetivos para a existência de similitude, esse trabalho comparou os campos de tensões obtidos de estruturas de referência sob alta triaxialidade de tensões (MBL) com aqueles obtidos de corpos de provas de mecânica da fratura em escala de laboratório. A matriz de análise permitiu a determinação dos limites de deformação M para geometrias C(T), SE(B) e SE(T) de diversas configurações e para uma faixa de propriedades de material característica de aços estruturais aplicáveis a vasos de pressão e dutos. Os resultados demonstram a baixa restrição à plasticidade de corpos de prova SE(B) e SE(T) com trincas rasas e os efeitos de profundidade de trinca e espessura nos resultados de M. Ainda, alguns comportamentos inesperados foram evidenciados, como no caso em que (para condições particulares de profundidade de trincas) corpos de prova mais finos apresentaram maior restrição a plasticidade do que amostras mais espessas. Sendo assim, o trabalho oferece uma base objetiva para que a similitude seja garantida nas avaliações de integridade estrutural baseadas na mecânica da fratura elasto-plástica suportada pela integral J, seja com seus valores críticos (Jc) ou curvas J-R.

Aug 17, 2017

By Rogerio Martelli

Os mancais de rolamento dos rolos secadores da linha de estanhamento eletrolítico da CSN são expostos a severa contaminação por água e ácido sulfúrico. O tempo médio entre falhas (MTBF) de cada rolamento da linha é de apenas 30 dias. A CSN aceitou realização de teste com um par de rolamentos autocompensadores de rolos vedados que foram montados em um rolo, com a supervisão da SKF. Os rolamentos do teste operaram por mais de 150 dias, apresentando sobrevida superior a 400% até o momento, sendo que ainda continuam em operação. Há cerca de 60 rolamentos operando simultaneamente na linha, sendo que a solução poderá ser replicada para os demais pontos, aumentando a vida em serviço dos rolamentos e reduzindo custos de manutenção.

Oct 30, 2017