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By Bernardo de Oliveira Costa

O tempo de mistura em panelas de aciaria foi avaliado em diversos trabalhos através de modelamento físico e matemático. A maioria destes trabalhos está focada em analisar os efeitos da vazão de gás e localização dos plugs porosos usados para injeção. Em artigos recentes, o uso de dois plugs de injeção foi investigado, mas ainda há uma controvérsia significativa sobre a melhor posição para injeção de gás. Nestes artigos, a vazão de gás é distribuída igualmente entre os dois plugs de injeção. Neste trabalho, foi feito modelamento físico para avaliar os tempos de mistura de panelas de aciaria equipadas com dois plugs porosos. O modelo físico foi construído na escala de 1:5 de uma panela de 170 toneladas usada em uma planta brasileira. Os tempos de mistura foram apurados usando a injeção de um traçador. Diferentes combinações de posição dos plugs porosos e distribuição da vazão de gás foram ensaiadas. Experimentos de visualização do escoamento também foram desenvolvidos utilizando tufts e injeção de corante. Estes experimentos foram úteis para análise dos resultados.

Jul 30, 2018

By Edilson Alves Maranhão, Willi Anton Buehler, Andrea Pezza

O processo de vácuo é a solução típica aplicada quando é hora de atualizar o nível de qualidade do aço de uma aciaria existente. A instalação do novo Tanque de Desgaseificação à Vácuo (VD) de 135t no Canadá e do novo RH de 150t na planta integrada no México para a produção de tubos de alta qualidade na América do Norte é um exemplo típico disso. A nova instalação inclui o mais recente conceito de design para este tipo de equipamento: operações totalmente automatizadas e menor impacto ambiental são os principais aspectos do projeto. A solução de bomba mecânica a seco continua sendo a melhor abordagem de investimento e custo operacional para a tecnologia de vácuo. Os principais aspectos do design da planta são descritos neste documento. O desgaseificador a vácuo VD é responsável pela melhoria das performances metalúrgicas, especialmente em termos de nitrogênio, remoção de hidrogênio e nível de pureza do aço. O processo a jusante e os resultados estão estritamente ligados aos desempenhos do desgaseificador a vácuo. O monitoramento de processos através da linha completa é uma prática padrão para obter uma melhoria efetiva da qualidade do produto. Os desempenhos metalúrgicos do desgaseificador a vácuo VD são analisados e comentados neste trabalho.

Oct 1, 2019

By Rafael Fernandes Reis, Leonardo José Silva de Oliveira, Rodrigo Seara Martins

Alterações na cristalização dos pós fluxantes durante o processo, devido variações de composição química pelas reações metalúrgicas na interface metal/escória ou pela incorporação de compostos exógenos, afetam o fluxo de calor no molde de lingotamento contínuo. Um dos compostos importantes é o ZrO2, proveniente do desgaste da válvula submersa. A proposta do trabalho foi investigar o efeito deste composto, utilizando simulação laboratorial, na cristalização do pó fluxante e no fluxo de calor do molde. Os resultados demonstraram que quando há o incremento do teor de ZrO2 o fluxo de calor na região do menisco também se eleva. Tal efeito é crítico para formação de defeitos, uma vez que a região do menisco é crucial para a solidificação inicial do aço.

Oct 1, 2019

By Edilson Alves Maranhão, Willi Anton Buehler, Andrea Pezza

O processo de vácuo é a solução típica aplicada quando é hora de atualizar o nível de qualidade do aço de uma aciaria existente. A instalação do novo RH de 150t na planta integrada no México e do novo Tanque de Desgaseificação à Vácuo (VD) de 135t no Canadá para a produção de tubos de alta qualidade na América do Norte, é um exemplo típico disso. A nova instalação inclui o mais recente conceito de design para este tipo de equipamento: operações totalmente automatizadas e menor impacto ambiental são os principais aspectos do projeto. A solução de bomba mecânica a seco continua sendo a melhor abordagem de investimento e custo operacional para a tecnologia de vácuo. Os principais aspectos do design da planta são descritos neste documento. O desgaseificador a vácuo RH é responsável pela melhoria das performances metalúrgicas, especialmente em termos de nitrogênio, remoção de hidrogênio e nível de pureza do aço. O processo a jusante e os resultados estão estritamente ligados aos desempenhos do desgaseificador a vácuo. O monitoramento de processos através da linha completa é uma prática padrão para obter uma melhoria efetiva da qualidade do produto. Os desempenhos metalúrgicos do desgaseificador a vácuo RH são analisados e comentados neste trabalho.

Oct 1, 2019

By José Divo Bressan

Present work examines material surface damage by cavitation erosion of metals or the wear phenomenon from water bubbles collapse near the metallic surface. Material surface damage by cavitation erosion is due to wear mechanisms of liquid micro-jets impingement and shock waves. Experimental cavitation in tap water was investigated, using the proposed new design of compact rotating disk equipment. In this device, a rotating disk with cavitation inducers and specimens fixed on it ran in tap water to provide cavitating flow at constant high speed of 47.9 m/s similar to service conditions in pumps and propellers. Two types of cavitation inducers in the rotating disk were investigated: through-holes and pins. Carburized cast iron, aluminum, brass and bronze specimens were tested in this device. The cavitation damage mechanisms were observed by scanning electron microscope. Surface damage in the specimens was measured by mass loss and plotted in graphs of mass loss versus running time. After 25 hours testing, the specimens surface showed pitting formation and mass loss. All specimens presented surface damage: pit diameter size was about 100 or 150 to 300 micron. In aluminum specimen, damages by burned pit formation and plastic deformation could be seen, however, the mass loss was lower than the expected, possibly due to alumina film formation. Present equipment had quite good test reproducibility when compared with results from literature.

Jul 31, 2018

By Afshin Sadri

Uma das principais razões para o reparo de altos-fornos é a perda do revestimento refratário, principalmente nas regiões da soleira e onde são feitos os furos de corrida. A operação intensa dos altos-fornos pode resultar em desgaste e deteorização extensiva do material refratário. Isto pode, então, afetar a continuidade das operações e a vida útil do forno. Novo-Lipetsk (NLMK) e a Hatch desenvolveram uma abordagem sistemática para monitorar a condição do revestimento da soleira dos altos-fornos usando Acousto Ultrasonic-Eco (AU-E), um sistema de ensaios não-destrutivos desenvolvido pela Hatch. Inspeções contínuas e periódicas dos altos-fornos revelaram áreas com deterioração acelerada do material refratário, formação extensa de “elefant foot” e acelerado desgaste do refratário, assim como fissuras e outras anomalias. Para prolongar a vida do forno, mantendo a intensidade de suas operações, algumas modificações, tais como a melhoria da qualidade do coque e da limpeza das placas de resfriamento e adição de óxido de titânio, entre outras medidas, foram recomendadas e aplicadas. Este trabalho demonstra como esforços coordenados entre a NLMK e a Hatch resultaram no prolongamento da vida útil de um alto-forno

Aug 17, 2017

By Virgínia Cruz Rangel Albuquerque e Lima

Nas últimas décadas, o silício grau solar (~99,9999% de pureza) tornou-se um importante material devido à sua aplicação na construção de células fotovoltaicas. O comportamento frágil do silício a temperatura ambiente dificulta a obtenção de formatos convenientes para as etapas posteriores de processamento. O presente trabalho tem o objetivo de analisar a fratura de lingotes de silício ocorrida durante o processo de lingotamento contínuo após fusão em forno de feixe de elétrons. A análise do silício obtido no lingotamento contínuo mostrou a ocorrência de fratura por clivagem. A fratura observada após o lingotamento de iniciadores de silício ocorreu na mesma região do lingote obtido no lingotamento contínuo, indicando que a força aplicada para extração do silício durante o lingotamento contínuo não causa a fratura, que, portanto resulta das tensões térmicas durante a solidificação e resfriamento posterior. A modelagem matemática através do método dos elementos finitos da transferência de calor combinada com a formação de tensões térmicas mostrou que as tensões térmicas resultantes do processo de resfriamento, após a solidificação, poderiam ser suficientes para causar as fraturas observadas.

Aug 8, 2018

By Antônio Adel dos Santos

O controle da temperatura é fundamental no processo de laminação a quente dos aços, motivando a dedicação de esforços em estudos sobre a transferência de calor e na aplicação de melhorias operacionais. Neste sentido, o objetivo deste trabalho é apresentar o desenvolvimento, os resultados e as aplicações de modelos de cálculo da evolução de temperatura do aço durante a laminação a quente, desde o reaquecimento da placa até o produto laminado e resfriado na forma de chapas. São mostradas formulações matemáticas, métodos numéricos de solução usados, validação dos cálculos e a contribuição dos modelos para o entendimento e melhoria de processo. Todo esse desenvolvimento foi baseado em trabalhos realizados na Usiminas, nos últimos anos, cuja fundamentação teórica, buscada na literatura, foi adaptada e validada de acordo com as especificidades de cada linha. Além disso, os modelos foram implantados como simuladores offline, tornando prática sua aplicação pelos analistas de processo. São mostrados exemplos de cálculo do aquecimento de placas, da evolução térmica das placas nos fornos até a entrada dos laminadores, e da evolução do esboço durante a laminação de chapas grossas.

Jul 30, 2018

By Eduardo de Paula Silveira, Carlos Vinícius Domingos de Carvalho, Roberto Parreiras Tavares, André Afonso Nascimento, Honicássio de Souza Ferreira, Afrânio Márcio Costa

Modelos de transferência de calor possibilitam o conhecimento de espessura da camada solidificada e temperatura da placa, essenciais para alterações no processo visando melhoria de qualidade. Neste estudo foi desenvolvido um modelo pelo método 2½ D, que consiste em acompanhar em toda extensão da máquina uma secção transversal da placa, ajustando as condições de contorno para cada região. Medições de temperaturas superficiais e de espessura da camada de aço solidificada da placa foram utilizadas para validação do modelo. O modelo foi adequado para as condições de contorno e parâmetros da máquina de lingotamento contínuo de placas da Gerdau Ouro Branco visando fornecer subsídios para a melhoria da qualidade superficial e interna das placas.

Oct 1, 2019

By Jayme Alex Marques da Silva

A utilização de carvão vegetal na fabricação do ferro-gusa tem ganhado destaque devido a suas vantagens ambientais em comparação ao coque. A necessidade de suprir a demanda de consumo de carvão vegetal pelas siderurgias faz com que os produtores busquem maior produtividade e qualidade através da busca constante na redução do tempo de produção do carvão. O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo matemático tri-dimensional transiente, para simulação da secagem, carbonização e resfriamento no interior de um forno retangular de alvenaria. Foi desenvolvido um modelo acoplado baseado na solução das equações de conservação da quantidade de movimento, energia e espécies químicas. As soluções das equações diferenciais que representam os fenômenos são obtidas através da técnica de volumes finitos. Ao longo do processo de carvoejamento, o modelo considera a transferência de massa e calor associada à cinética de reação de cada componente. O modelo é tridimensional e transiente, sendo capaz de prever detalhes dos fenômenos no interior do forno e sua evolução temporal o que possibilita o controle das fases de fabricação do carvão vegetal.

Aug 1, 2018

By Claudio Luiz Schneider

Projetos green field exigem quantidades relativamente grandes de amostra de alma de sondagem. Se a rota de processamento do projeto inclui moagem no HPGR, são necessários testes em escala de laboratório para o escalonamento. A caracterização da moagem pode ser realizada em um HPGR com rolos de pequeno diâmetro, como o LABWAL. Alguns laboratórios comerciais recomendam utilizar amostras de 20-30 kg para estes testes, resultando em um custo elevado. A pergunta que está sendo avaliada aqui é o quanto de amostra é realmente necessário para realizar esses ensaios? Certamente, quanto maior a quantidade de material disponível mais confiáveis serão os resultados dos testes. No entanto, quando o tamanho da amostra é reduzido, qual será o impacto sobre os dados que são produzidos? Neste trabalho, seis amostras de flogopitito pesando 20 kg foram testadas no HPGR LABWAL, usando seis pressões hidráulicas iniciais, de 10 a 60 BAR. Todos os parâmetros dos ensaios foram determinados. O trabalho foi então repetido utilizando amostras de 5 e 10 kg. Os resultados mostram que, sob as condições que foram escolhidas, as amostras pesando 5 kg são suficientes para a caracterização no HPGR LABWAL.

Aug 16, 2017

By Gilmar Zacca Batista

Este trabalho analisa a tenacidade e dureza do metal de solda e ZAC da solda circunferencial de tubos X65, X70 e X80 para serviço ácido. Os tubos de elevada resistência, fabricados para serviço ácido, apresentam grande desafio para a soldagem. Os consumíveis e processos devem ser capazes de produzir uma junta soldada de alta resistência, baixa dureza e elevada tenacidade. O objetivo deste estudo foi identificar problemas de amolecimento ou fragilização da ZAC e verificar se a elevada resistência não prejudica a tenacidade e dureza do metal de solda. A metodologia incluiu a soldagem circunferencial e ensaios de dureza e CTOD. Os resultados mostraram que o metal de solda e a ZAC do X65 e X70, são adequadas para o emprego em dutos terrestres. Observou-se um amolecimento na ZAC do X70 e X80 que, de acordo com a literatura, não é crítico para projetos baseados em tensão. Para o X80, o CTOD da ZAC ficou abaixo do valor mínimo desejado, indicando que pode ter ocorrido a formação de zonas frágeis localizadas e resultando na necessidade de estudos complementares para ajustar os parâmetros de soldagem. Os resultados deste estudo servem como base para uma futura aplicação destes materiais em campo.

Aug 16, 2017

By Jônatas Venancio Barbosa, Dagoberto Brandão Santos, Túlio Magno Füzessy de Melo

In this work, the mechanical and metallurgical behavior of titanium added ultra-low carbon (ULC-Ti) steel under hot and warm working conditions was studied by means of dilatometer compression tests. Double compression schedules were performed at temperatures between 700°C and 1000°C, inter-pass times of 0.5-100 s, and deformations of 0.5 and 0.3 in the first and second stages, respectively, with strain rate of 1 s-1. The analysis of the flow curves obtained allowed the evaluation of the softening characteristics of the steel. The softening and microstructure features indicate different restoration mechanisms depending on the temperature range. Static recrystallization with rapid microstructure restoration is observed at temperatures within the austenitic and intercritical field. Strain induced boundary motion and recovery mechanisms apparently control the restoration process in the ferrite region. In general, flow stress curves showed dynamic recovery behavior. Only the deformation in the intercritical region produced a peak in the flow stress curves. Isothermal holding tests associated with single hit compression indicated the presence of dynamic strain induced transformation, accelerating the softening kinetics at the intercritical region.

Oct 1, 2019

By Johne Jesus Mol Peixoto

O movimento do fluido no interior do molde durante o processo de lingotamento contínuo possui grande impacto na qualidade do produto fabricado, pois influencia os mecanismos de formação da casca solidificada, flotação de inclusões e lubrificação da pele. A geometria complexa dos moldes de Beam Blank dificulta a garantia de fluxos térmicos simétricos, o que resulta em variação na espessura da pele; daí a importância de se estudar os parâmetros que interferem no fluxo do fluido no interior do molde. Neste trabalho verificou-se a influência da velocidade de lingotamento e do diâmetro de válvulas submersas do tipo tubulares sobre o fluxo no interior do molde. A análise do campo vetorial de velocidades revelou a existência de seis vórtices, dois na região da alma e dois em cada flange do molde. Além disso, foi encontrado que o aumento de 100L/min a 150L/min a profundidade do jato sobe de 0,74m para 0,84m, enquanto que um aumento de 67% na área de seção transversal das válvulas tubulares não promove diminuição significativa desta profundidade.

Aug 16, 2017

By Letícia Miranda Alves

Os fluxantes são misturas de minerais que em contato com aço irão fundir e gerar uma escória líquida que irá permitir a troca térmica e favorecer a lubrificação ao longo da interface placa/molde. Durante o processo de lingotamento contínuo de placas parte do filme de escória irá solidificar-se tendendo a formar fases amorfas e/ou cristalinas. O aumento na temperatura de solidificação bem como a formação de camada cristalina reduz a transferência de calor e pode repercutir em uma pele de aço mais fina favorecendo o breakout. Por outro lado, estas condições, como promovem uma solidificação do aço mais cuidadosa reduz a formação de trincas longitudinais a quente, depressões entre outros defeitos. Neste trabalho usando o software Thermocalc® simulou-se a formação de fases para dois tipos de pós fluxantes em função da temperatura. Usando o software FactSage estimaram-se os valores de viscosidade. Através de análise por difração de raios-x, microscopia eletrônica de varredura e análise térmica diferencial, buscou-se estabelecer as relações entre as propriedades e resultados esperados para cada tipo de pó fluxante no processo de lingotamento contínuo de placas.

Jul 30, 2018

By Edelink Efrain Tinoco Falero

Na indústria siderúrgica integrada, geram-se vários tipos de coprodutos, dentre estes escoria granulada de alto forno, os pós de aciaria extraídos nos sistemas de despoeiramento a úmido e a seco do conversor LD e o pó de coletor de alto forno. Em relação aos pós, são principalmente portadores de unidades de ferro e carbono, podendo conter também zinco, o que os tornam alvos de estudos e inovações que buscam recuperar ou reciclar estes elementos. No presente estudo foram concebidos briquetes autorredutores usando os pós finos-F e grossos -G, oriundos de um sistema de despoeiramento a seco de aciaria LD, nas proporções percentuais, F – G, de 50-50 e 70-30, misturados com pó de coletor de alto forno. Utilizando como aglomerante o cimento ARI, foram avaliadas as resistências à compressão dos briquetes em diferentes tempos de cura e determinadas suas metalizações nas temperaturas de 1100°C e 1150°C, em tempos que se estenderam até 45 minutos. Adicionalmente, as capacidades dos briquetes de alterarem a temperatura do aço liquido quando adicionados ao banho, foram avaliadas utilizando-se o balanço térmico do sistema briquete-aço liquido, bem como considerados os potenciais de oxidação do processo e o estabelecimento de um sequenciamento termodinâmico para as reações. Os resultados mostraram que os aglomerados autorredutores possuem alta capacidade refrigerante quando adicionados ao aço liquido, o que os enquadra como possíveis materiais alternativos à sucata e pelotas no controle da temperatura do aço nos convertedores LD. Além disso, a alta cinética de metalização do Fe mostrou ser também viável o uso dos briquetes autorredutores na recuperação do metal contido nos resíduos.

Oct 30, 2017

By Tainan Ferreira Muniz

O presente trabalho estudou a influência de alguns tratamentos térmicos sobre a microestrutura e as propriedades mecânicas de um aço microligado visando à adequação de parâmetros que o classifiquem como um ao do tipo API X65 paraaplicação na prospecção e condução de óleo e gás. Diferentes ciclos de tratamentos térmicos envolvendo normalização, têmpera e revenimento foram aplicados a amostras deste aço. Estas foram submetidas a ensaios de tração, dureza Vickers e impacto Charpy, além de terem sido microestruturalmente caracterizadas com o auxílio de microscopia ótica e eletrônica de varredura. Observou-se que as microestruturas e propriedades mecânicas foram fortemente influenciadas pelos tratamentos estudados. Entretanto, apenas a amostra temperada e revenida atendeu integralmente aosrequisitos para o grau API X65no que diz respeito às propriedades mecânicas.Estaamostratambémapresentou maior a tenacidade ao impacto, o que está associado ao alívio de tensões e à decomposição da martensitae da bainita em carbonetos de ferro e ferrita. A amostra normalizada apresentou microestrutura constituída por perlita e ferrita, possuindo assim os menores limites de resistência mecânica e a maior ductilidade. Já nas espécies normalizada-temperada, assim como na simplesmente temperada, observou-semartensita e bainitacomo principais constituintes, supondo-se a presença de uma pequena fração de constituinte MA.

Aug 16, 2017

By Alberto Moreira Guerreiro Brito

Componentes tubulares de parede fina têm aplicações em diversas áreas industriais, na forma de trocadores de calor, amortecedores de impacto, sistemas de fixação, absorvedores de energia, pré-formas para outros processos de conformação mecânica, etc. Neste trabalho é apresentado um estudo de natureza teórico-experimental envolvendo o processo de expansão de extremidades de tubos. Busca-se determinar os parâmetros que governam o mesmo, suas limitações e se a conformação em matriz pode ser uma alternativa viável a processos mais complexos, como por exemplo, hidroconformação. É feita a caracterização do material (uma liga de alumínio ABNT 6061) através do levantamento de curvas de escoamento, perfis de microdureza Vickers, e deformabilidade quanto ao surgimento de trincas e de instabilidade plástica (flamblagem). Ao final são conduzidas simulações através de elementos finitos e experimentos do processo de expansão. São variadas características geométricas dos tubos e das ferramentas e o estado do material (diferentes tratamentos térmicos).

Aug 8, 2018

By Thiago Pinto Silva, Leandro Rocha Lemos, Luiz Fernando Andrade de Castro

This paper shows an evaluation about effect of dispersant sodium silicate along to limestone, in the form of pulp, on the cold agglomeration process for iron ore sintering. Before that, it was verified the effect of pH, solids content and amount of dispersant on the stability of the system (limestone, water and sodium silicate). It was found that the lower the solids content, the more alkaline pH and the amount of sodium silicate equal to 20 l for each 1t of limestone, was the level of dispersion of the system. The influence of the limestone pulp with dispersant depended on the granulometry of the ore mixture and the type of technological route. For the thinner type (42,8% <0.15mm), the limestone pulp with dispersant reduced the resistance of the adherent layer of the cold agglomerates, regardless of the technological route. However, for the coarser type (24,7% <0.15mm), the limestone pulp with dispersant increased the average size of the aggregates, preserving the resistance of the adherent layer when manufacturing with two intensive mixers in series.

Oct 1, 2019

By Klaydison Silva, Maurício Curi Segato, Elves Matiolo, Neymayer Pereira Lima

Flotation is the main concentration process, has been applied with sucess for the removal of quartz on the iron ore industry aiming high quality concentrates. limiting the top size close to 0,300mm and the removal of slimes are fundamental for the efficiency of reverse flotation of quartz. The high consumption of reagents, leading to insufficient particle coverage, and increased foam stability, leading to the difficulty of removal of quartz particles, are the main deleterious effects of the presence of slimes. Recent characterization studies, together with the development of new collector of linear chain, allowed the obtaining of concentrate with SiO2 contents close to 3% with 94% of metallurgical recovery, based on pilot tests carried out on a sample flotation column of the Quadrilátero Ferrífero.

Oct 3, 2019