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By Alexandre Furtado Ferreira

O presente trabalho descreve o desenvolvimento de um modelo matemático de conservação de massa e energia tendo como base a medição intermediária da sublança (Modelo Dinâmico). O modelo utiliza como dados de entrada informações sobre massa e composição da carga metálica, valores adicionados de fundentes na corrida e as informações obtidas com a medição intermediária aos 88% do sopro de oxigênio calculado pelo Modelo Estático. O algoritmo foi desenvolvido em C# e está integrado na rede de Nível 2 da CSN. Os resultados de acerto simultâneo de temperatura e carbono final de sopro obtido pelo modelo dinâmico foram superiores ao Modelo Estatístico até então utilizado. Tal fato permitiu a redução do ressopro decorrentes de imprecisão do modelo e ganho em produtividade.

Aug 17, 2017

By Arnaud-Guilhem de Loze

Este artigo apresenta uma ferramenta de simulação computacional desenvolvida com o objetivo de auxiliar a adoção de melhores práticas de controle do forno durante períodos sem produção. O sistema desenvolvido permite simular as temperaturas do revestimento refratário de um forno de tratamento térmico de tubos em função da evolução da temperatura da atmosfera interna em diferentes cenários. O simulador foi desenvolvido baseado em um modelo matemático dinâmico validado, que utiliza um sistema de equações de transferência de calor discretizadas. Realizou-se a validação desta ferramenta computacional com a utilização de dados reais de uma campanha de medição de temperaturas. A comparação dos resultados apresentou pequeno erro entre simulação e valores reais coletados. A utilização desta ferramenta auxiliou a definição de estratégias de controle do forno durante períodos improdutivos, possibilitando redução do consumo de energia e retomada da produção com garantia da qualidade do produto.

Aug 17, 2017

By Rosana Vilarim da Silva

Uma das linhas de pesquisa de destaque na vasta área dos compósitos poliméricos é a da utilização de fibras naturais como agentes de reforçamento. Apesar das inúmeras vantagens essas fibras apresentam limitações, como alta absorção de umidade e baixo desempenho mecânico, que restringem sua utilização em aplicações estruturais. Buscando minimizar estes problemas foram desenvolvidos neste trabalho três compósitos híbridos associando uma fibra natural (sisal, coco e bucha vegetal), com a fibra de vidro. O objetivo foi avaliar o processo de absorção d’água e seu efeito nas propriedades mecânicas em tração dos compósitos. A técnica de fabricação foi a moldagem manual seguida de compressão. Os compósitos são laminados de cinco camadas; três camadas de fibras de vidro intercaladas com duas camadas de fibras naturais. A matriz é a resina poliéster ortoftálica. A caracterização destes compósitos foi feita por ensaios de absorção d’água e ensaios de tração em duas condições: seco e após saturação por água. O híbrido sisal/vidro foi o que apresentou o melhor desempenho mecânico, seguido dos híbridos coco/vidro e bucha/vidro. A absorção d’água causou redução das propriedades mecânicas. O híbrido bucha/vidro foi o que apresentou o menor percentual de redução após a saturação, apesar de absorver o maior percentual d’água.

Aug 16, 2017

By Noan Tonini SImonassi

As fibras naturais extraídas das folhas do curauá estão entre as mais fortes fibras naturais utilizadas como reforço de compósitos poliméricos para aplicações em engenharia. Tais compósitos, até agora, são limitados em relação às propriedades mecânicas e energia de impacto. Assim o objetivo do presente trabalho é de investigar a possibilidade da melhora da resistência à tração bem como a energia de impacto dos compósitos de matriz poliéster reforçados com fibras de curauá com variados parâmetros de processamento. Os parâmetros observados foram a quantidade de fibras com diâmetro fino e pressão aplicada durante o processamento. Utilizando 60% de fração volumétrica de fibras finas (diâmetro médio variando de 50 à 80 µm) contínuas e alinhadas foi possível se obter resistência à tração superior 200 MPa. Ainda, aplicando-se 30 MPa de pressão durante a cura foram obtidos mais de 270 MPa de resistência a tração. Já para resistência a impacto Izod, uma resistência de 340 J/m foi obtido pelos corpos de prova com entalhe feito em sentido perpendicular ao alinhamento das fibras.

Oct 30, 2017

By Ana Carolina Abrantes de Souza

O objetivo deste trabalho foi a obtenção de microestruturas diferenciadas, em um aço baixo carbono com microadição de Molibdênio e Nióbio laminado a quente, após submetê-lo a diferentes meios de resfriamento antes e após a temperatura de interrupção de 600°C (que simulava a temperatura de bobinamento). A evolução microestrutural e mecânica foi avaliada com o auxílio de técnicas de microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura, testes de dureza Vickers e tração uniaxial, somado a determinação das temperaturas de transformação de fase em um analisador termomecânico (TMA). De acordo com os resultados, meios de resfriamentos mais severos foram mais efetivos em proporcionar um aumento da resistência mecânica associado a decréscimo da ductilidade pela formação de fases mais dura e aumento da acicularidade da ferrita.

Jul 30, 2018

By Maurício de Jesus Monteiro

O presente estudo apresenta a avaliação microestrutural de duas ligas Fe-Ni-Cr com composições químicas distintas submetidas à corrosão em altas temperaturas em tubos de pirólise em uma planta de fabricação de polímeros durante três anos. A superfície e a seção transversal das ligas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia por dispersão de energia de Raios-X. As condições de serviço induziram a formação de uma camada de óxido na superfície das ligas composta por uma região externa e outra interna além de uma região empobrecida em cromo abaixo da camada de óxido. Uma das ligas apresentou também uma zona de oxidação interna. O estágio de modificação microestrutural de ambas as ligas foi analisado e comparado com resultados de outros autores.

Aug 7, 2018

By LEANDRO RODRIGUES RAMOS

Os Sistemas de Nível 2 de Otimização da ArcelorMittal Tubarão impactam diretamente no processo produtivo (Qualidade, Produtividade, Produção), sendo que parte considerável destes sistemas são executados em plataforma legada de hardware (Alpha Digital). Em 2011/2012, o fim do ciclo de vida da Plataforma Alpha (Open VMS) anunciado pela HP trouxe este tópico para um lugar de destaque na matriz de risco da Engenharia de Automação. A principal estratégia é a migração para novas plataformas, porém associa-se a esta opção um custo e tempo elevado, principalmente se tratando de sistemas de alta complexidade e disponibilidade. A gestão de um estoque de sobressalentes também se torna cada vez mais difícil devido à escassez destes equipamentos no mercado global. Considerando estes fatores, a busca de soluções alternativas de curto prazo se fez necessária. Uma tecnologia de emulação e virtualização de plataforma foi validada e um projeto piloto implantado no sistema responsável pela otimização do processo de reaquecimento de placas do Laminador de Tiras a Quente. O uso desta tecnologia promoveu uma portabilidade direta do sistema para um hardware padrão de mercado (Intel x64), em curto prazo e sem impactos operacionais, podendo ser disseminada para outros sistemas, garantindo um pulmão para futuras migrações.

Jul 30, 2018

By Rogério Vicentini

O objetivo deste trabalho foi desenvolver um suporte cerâmico apropriado para a soldagem unilateral de liga de alumínio, utilizando a cordierita, uma vítria cerâmica constituída de óxidos. Trata-se de uma proposta tecnológica que viabiliza a produtividade da operação de soldagem, mantendo-se inalterada a qualidade da junta soldada ampliando os conhecimentos relacionados aos suportes cerâmicos focando a redução dos custos de fabricação.A soldagem unilateral com este tipo de suporte de solda foi executada em chapas de alumínio com arame de solda de alumínio 4043 pelo processo Gas Metal Arc Welding (GMAW). A eficiência do suporte cerâmico em suportar o metal de solda líquido foi verificada durante a soldagem do passe de raiz. Várias soldas foram executadas em chapas com espessura de 6,35mm para testar a eficiência do suporte. Parâmetros e variáveis do processo foram estudadas: a abertura de raiz, a tensão, a corrente e a energia de soldagem. Os resultados mostraram que o suporte foi eficiente para suportar a poça de solda líquida. Foi possível estimar uma faixa de operação do processo, com abertura de raiz de 2,0 a 6,0 mm e a energia de soldagem calculada ficou entre 0,62 e 1,46 kJ/mm. A soldagem foi realizada com mecanismo para facilitar a saída do arame de alumínio (tocha Push-Pull) sendo soldado puxando, da esquerda para direita, com pequena oscilação lateral em relação ao cordão de solda. As macrografias das juntas soldadas, além de revelar boa penetração lateral (entre 2 a 4,5mm) e reforço de solda com até 2,1mm de altura, pôde revelar ausência de descontinuidades como: trincas, falta de fusão, inclusão de escórias e porosidades.

Aug 16, 2017

By Felipe Costa Broseghini

O objetivo deste trabalho é estudar a influência das fases sólidas e líquidas formadas na desfosforação de ferro gusa. As escórias foram feitas a bases de Cal, resíduo de mármore e carepa. Neste trabalho também foi investigada a utilização de fluorita e barrilha nas escórias produzidas, objetivando avaliar as melhores condições para o processo de desfosforação de ferro-gusa. Experimentos em escala laboratorial foram realizados com a adição das misturas desfosforantes iniciais, na forma in natura, a temperatura de 1.400ºC e de composição química conhecida. Para efeitos comparativos das adições, os experimentos foram realizados com agitação mecânica. Foram utilizados cadinhos de MgO para a fusão do ferro-gusa. Amostras do ferro-gusa foram retiradas em intervalos apropriados, para o monitoramento de sua composição química e, após o tratamento, foram obtidas amostras da escória final, sendo comparadas as composições finais as iniciais. Os resultados foram comparados com vista na análise da eficiência das escórias e no processo de desfosforação, com o uso dos programas ThermoCalc e FactSage.

Jul 30, 2018

By Alexandre de Freitas Gomes de Mendonça

São crescentes as exigências por confiabilidade nos processos siderúrgicos. Nesse contexto, a Usiminas tem direcionado esforços em suas aciarias na busca da melhoria contínua dos processos garantindo a maior estabilidade operacional. O lingotamento contínuo é responsável pela solidificação controlada do aço líquido. A solidificação inicia-se no molde pela formação de uma pele que sustenta o núcleo líquido ao longo da máquina. O rompimento dessa pele representa um dos maiores problemas no processo de lingotamento contínuo por vazar o aço líquido no interior do veio e atingir as partes eletromecânicas da máquina. Essa ocorrência oferece risco de dano às pessoas, promove a interrupção do lingotamento no veio, sucateamento de produtos e indisponibilidade momentânea do equipamento. Visando reduzir a frequência de rompimentos, a Usiminas repotencializou o sistema de exaustão de vapor, adequou o sistema de detecção de rompimento de pele e criou uma equipe multidisciplinar para análise de cada evento. Essas ações reduziram significativamente a frequência dos rompimentos de pele na Aciaria 2 da Usina de Ipatinga, a ponto de registrar 539 dias sem esse evento.

Aug 17, 2017

By Valtemir Coelho Rodrigues

Nos últimos anos face a quantidade significativa de reparos gerais, parciais e emergenciais no revestimento refratário dos fornos em um curto período de tempo (média 02 fornos por ano), haviam paradas prolongadas dos fornos de cal para execução destes reparos onde era necessário prever todos os anos um alto valor para compra de cal, revestimento refratário e mão de obra de manutenção refratária. Afim de reduzir estes custos, aumentar a disponibilidade e produtividade dos fornos, foi feito um estudo e análise para detectar os problemas para serem tratados. Chegamos a conclusão que para aumentar a campanha dos fornos era necessário manter um ritmo estável de produção para evitarmos os choques térmicos no revestimento, treinamento da contratada e implantação do novo projeto para realização de limpeza dos canais o que eliminava o impacto de alavancas contra o revestimento, revisar o projeto o que mudaria a geometria e a composição de algumas peças refratárias, aperfeiçoamento dos monitoramentos do revestimento dos fornos para identificação mais rápido das ocorrências de problema de forma a permitir a aplicação de técnicas corretivas de maneira eficiente além de um intenso trabalho junto ao quadro operacional incluindo cursos e melhorias nos procedimentos que impactavam diretamente na operação correta dos fornos, além disso, melhorias significativas de manutenção contribuíram para melhor performance dos fornos de cal. É possível checar os resultados que este projeto proporcionou aumentando em 06 anos no mínimo a campanha dos fornos eliminando os reparos parciais e emergenciais realizando somente reparos gerais além da redução de custos.

Aug 17, 2017

By Thiago Vieira Lopes

O mercado siderúrgico atual encontra-se cada vez mais competitivo e exige das empresas esforços na diminuição do custo de produção para que seus produtos mantenham atratividade no cenário global. A incorporação crescente de produtos siderúrgicos oriundos da Ásia no mercado ocidental obriga as indústrias encontrarem alternativas de diminuição de custo de produção, as rotas para que tal objetivo seja alcançado geralmente estão ligadas ao aumento do rendimento metálico e diminuição no tempo de processamento dos produtos. O equipamento gargalo na linha de laminação a quente da CSN, é a cadeira reversível da laminação de desbaste, R2, e pequenas reduções de tempo no processamento de placas são responsáveis por incrementos elevados na produtividade da laminação. Visando ampliar a competitividade da CSN no cenário siderúrgico foi criada uma função, chamada RM-NECK, no modelo matemático do laminador que classifica todos os materiais gargalo desbaste por grau, espessura, largura, número de fornos de reaquecimento e comprimento de placa, permitindo assim, a diminuição no tempo de processamento na zona do VE2/R2. O estudo evoluiu para um verdadeiro trabalho em equipe, envolvendo especialistas da manutenção e operação e, consolidando anos de experiência no desenvolvimento de um algorítmo inteligente o suficiente para reduzir o tempo de processo observando os princípios da teoria das restrições.

Aug 17, 2017

By Fabricio Sartori Trani

Os rolamentos da máquina de lingotamento contínuo de placas foram inspecionados após campanha do segmento. O tempo de operação foi de uma campanha (1,5 ano ou 1,5 milhão de toneladas produzidas). Nos mancais centrais dos rolos longos, foram inspecionados 14 rolamentos, sendo 2 deles SKF com microestrutura bainítica e os demais 12 de outro fabricante, com microestrutura martensítica. Os rolamentos SKF eram de classe de desempenho Explorer e aprimorados, ficando evidenciado modo de falha seguro, diferentemente dos demais rolamentos, que apresentaram fadiga subsuperficial acentuada (descascamento), fraturas por fadiga e superaquecimento. A aplicação de lingotamento contínuo é bastante crítica para rolamentos, pois contempla sobrecarga, cargas de choque, contaminação por água e particulado sólido e altas temperaturas de operação. Ainda assim, a vida em serviço dos rolamentos com microestrutura bainítica foi estendida.

Aug 17, 2017

By Luis Armando Espitia

AISI 410 martensitic stainless steel specimens were low temperature plasma nitrided at 400°C in a mixture of 75%N2:25%H2, during 20 h. Active screen technic was used to avoid any edge effect The nitrided case is composed of expanded martensite (a’N) and e-Fe3N iron nitride, whilst chromium nitride precipitation was avoided. Surface hardness reached 1275 HV0.01. The transverse microhardness profile shows a gentle hardness gradient with a NHT nitrided case depth of 28 µm. Nanoindentation tests were carried out in order to assess the hardness (H), the Young modulus (E), the H/E and H3/E2 ratios and the elastic recovery (We) of both nitrided and non-nitrided specimens. The cavitation erosion mass losses were measured as a function of exposure time. The results showed a decrease of 27 times of the mass loss compared to the non-nitride specimens. Wear rate decreased from 2.56 mg/h for the non-nitrided condition to 0.085 mg/h after nitriding. The increment in the elastic recovery and the higher hardness values are responsible for the greater cavitation erosion resistance exhibited by the expanded martensite. Such results showed that low temperature plasma nitriding and the formation of expanded martensite are effective to increase cavitation erosion resistance of AISI 410 stainless steel.

Jul 31, 2018

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 Luciano França Rocha

A medição online de umidade de finos de minério de ferro sempre foi uma informação muito desejada nas plantas de pelotização de minério de ferro. Controlar a umidade do pellet feed produzido pela unidade de filtragem além de possibilitar maximizar a produção deste setor da planta garante uma maior estabilidade no processo de pelotamento e de endurecimento. Para conseguir entregar esta medição à sala de controle, iniciamos um projeto utilizando a metodologia Design For Six Sigma para desenvolver uma forma de medição desta grandeza. Inicialmente foi feita uma revisão bibliográfica sobre o assunto. Posteriormente, foram realizadas visitas técnicas que eliminaram algumas possíveis tecnologias de medição. Finalmente, foram avaliadas as tecnologias de Absorção de RF e medição por um braço robótico para serem avaliadas. O primeiro teste industrial foi realizado com um medidor de absorção de RF que não apresentou bons resultados. A faixa de interesse de medição é muito estreita (9% a 11% de umidade). Esse fato exige uma boa precisão do equipamento para que a medida tomada do processo seja útil e sua incerteza não ocupe toda a faixa. Como nenhuma das tecnologias de medição online existentes no mercado se mostrou precisa suficiente para a aplicação, a alternativa foi utilizar um braço robótico para coletar, secar e medir a umidade através do método tradicional feito por um robô. Esta última alternativa se mostrou robusta e adequada ao controle de processo da unidade de filtragem, produzindo resultados confiáveis e precisos.

Jul 30, 2018

By Luiz Augusto Ferreira de Campos Viana

O processamento de aços ARBL (Alta Resistência Baixa Liga) para fabricação de bens de capital de dimensões avantajadas pode sobrecarregar máquinas operatrizes de indústrias do setor metal-mecânico. Uma rota alternativa para processamento deste material é a conformação do mesmo a temperaturas elevadas (processamento "a morno"), para redução de seu limite de escoamento e consequente diminuição do esforço nos equipamentos. Entretanto as propriedades mecânicas destes materiais devem ser mantidas após seu retorno à temperatura ambiente. Neste trabalho um aço ARBL temperado e revenido foi submetido a 1, 3, 5, 7 e 9 ciclos térmicos, com a soma do tempo de todos os ciclos térmicos igual a 10 horas e temperatura de 580°C. Em seguida ensaios mecânicos de tração, impacto em corpos de prova Charpy-V e dureza Vickers foram executados. A caracterização microestrutural e análises fratográficas dos corpos de prova de tração e impacto foram realizadas por meio de microscópio eletrônico de varredura (MEV). A análise microestrutural revelou o coalescimento de partículas de cementita em todas as amostras. A resistência mecânica dos corpos de prova submetidos a 1, 3, 7 e 9 ciclos caiu. A energia absorvida no ensaio de impacto aumentou para estas amostras. O corpo de prova submetido a 5 ciclos térmicos apresentou endurecimento secundário. A fratografia de todos os corpos de prova ensaiados a tração revelaram fratura dúctil. O mesmo ocorreu para os corpos de prova submetidos ao ensaio de impacto, exceto para os corpos de prova submetidos a 5 ciclos térmicos. Em nenhum dos casos ocorreu descaracterização do material com quedas nos limites de resistência a valores inferiores aos especificados pelo fabricante.

Aug 16, 2017

By José Flávio Viana

A redução do custo de fabricação do aço tem como ponto importante o refino secundário, seja com a utilização do Forno Panela, aquecimento químico ou borbulhamento de argônio. A qualidade e tempo de formação da escória sintética tem relação direta com o custo do tratamento. As escórias sintéticas sinterizadas produzidas pela Tecnosulfur contribuem significativamente para a redução do custo total de tratamento do aço nesta etapa.

Aug 17, 2017

By João Carlos Jânio Gigolotti

Foram estudadas experimentalmente as relações de fases do sistema Nb-Ti-Si na seção isotérmica a 1200 °C. Ligas fundidas em forno a arco em atmosfera de argônio a partir de Nb, Ti e Si de alta pureza (? 99,9 %), foram tratadas termicamente a 1200 °C durante 264 h em forno tubular, em atmosfera de argônio, encapsuladas em tubos de quartzo. As ligas tiveram sua microestrutura caracterizada por difração de raios-X, microscopia eletrônica no modo elétrons retroespalhados e por microsonda. Ficaram determinados os campos ternários Nb5Si3 + (Nb, Ti)3Si + (Nb, Ti, Si), Nb5Si3 + (Nb, Ti)3Si + Ti5Si3, Ti5Si3 + (Nb, Ti)3Si + (Nb, Ti, Si), Nb5Si3 + Ti5Si4 + Ti5Si3, Nb5Si3 + Ti5Si4 + NbSi2, NbSi2 + Ti5Si4 + TiSi, NbSi2 + TiSi2 + TiSi e NbSi2 + TiSi2 + SiSS. Existe boa concordância dos resultados com as propostas calculadas e experimentais existentes na literatura para essa seção isotérmica do sistema Nb-Ti-Si. Pequenas alterações composicionais são sugeridas para a locação dos campos ternários observados.

Aug 16, 2017

By Jean Igor Margem

Nestes dias materiais ecológicos como compósitos com fibras naturais em matriz polimérica estão chamando a atenção de pesquisadores científicos, devido ao seu bom desempenho na substituição de materiais como madeira, polímeros à base de petróleo e outros. Neste trabalho foram avaliadas as propriedades de tração de compósitos de matriz poliéster reforçados com diferentes espécimes de fibras lignocelulósicas. Compósitos reforçados com até 30% em volume de fibras longas, contínuas e alinhadas de malva, sisal e bambu foram testados em uma máquina Instron a temperatura ambiente. A fratura foi analisada por SEM. Os resultados mostraram alterações significativas nas propriedades mecânicas com a quantidade dessas fibras. Estas propriedades mecânicas foram comparados com outros resultados em compósitos testados em ensaio de tração. Como esperado, a análise da fratura revelou uma fraca interação da interface fibra / matriz, o que corrobora o comportamento típico das fibras naturais quando incorporadas em matriz polimérica.

Oct 30, 2017