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By Mateus Alves Segundo Paulino

A espumação de escória pode ser definida como sendo o aumento na espessura da camada de escória que ocorre devido à evolução de bolhas de CO(g) durante a operação do forno elétrico a arco. Um dos maiores benefícios obtidos com a espumação da escória no forno elétrico a arco é a diminuição dos custos com eletricidade. O presente trabalho tem por objetivos estudar por meio da termodinâmica computacional alguns tópicos do sistema quaternário CaO-SiO2-FeO-MgO (CSFM) importante na siderurgia pela conexão com o tema espumação de escória, que são: (i) composições de saturação das fases sólidas ‘MgO’ e ‘CaO’ e (ii) a viscosidade efetiva de um ponto particular deste sistema.

Aug 7, 2018

By Márcio Nascimento Cunha

O aço inoxidável ferrítico 409 é um aço suscetível a grande quantidade de inclusões. Determinar a origem das inclusões não é uma tarefa fácil e o conhecimento dos processos que fazem parte das etapas de produção do aço aliados a um bom método de caracterização são pontos importantes na identificação da origem das inclusões e solução de problemas de qualidade. A proposta deste é trabalho caracterizar inclusões no aço AISI 409 em todas as etapas de produção na Aciaria utilizando técnicas de microscopia e análise química. Amostras do aço líquido e escória foram retiradas em cada etapa de produção. Análises de composição química do aço e escória foram realizadas através de espectrometria de energia dispersiva de raios X (EDS). As inclusões no aço foram examinadas através de um microscópio óptico com analisador de imagem, quantificadas e caracterizadas em termos de composição química no MEV-EDS. Os resultados mostraram que a composição química das inclusões modifica de acordo com o tratamento em cada etapa de processo e a condição de limpidez da corrida é afetada após adições de Ti no Forno Panela e no distribuidor do lingotamento contínuo.

Aug 16, 2017

By Ryoma Fujiyoshi

In this article, the technologies of highly durable MgO-C bricks for the scrap impact zone and bottom blowing tuyere of converters are demonstrated. On the bases of our recent investigations, wear of scrap impact zone and bottom tuyere are explainable in terms of crack initiation and propagation. Theoretically, crack propagation in brittle material is regarded as generation of new crack surface area. It occurs when the elastic strain energy stored in the material exceeds the energy required to generate a new crack surface area. Since the overall energy consumed for crack propagation until fracture is evaluated by fracture energy, materials exhibiting high fracture energy can be regarded as materials with high fracture resistance. Therefore, two fracture energy-improving technologies for MgO-C bricks were developed. One is matrix reinforcement and the other is carbon bond enhancement. These technologies were applied to bricks for the scrap impact zone and bottom tuyere. As a result of commercial applications, notable decreases in wear rates were recognized for high fracture energy materials for the scrap impact zone and bottom blowing tuyere of converters.

Oct 30, 2017

By Paulo Henrique Zunzarrem Pinto

Dois assuntos que vêm sendo cada vez mais discutido na indústria são revisão crítica de projetos e a capacitação da equipe de operação para otimização do processo. Além dos benefícios financeiros diretos que se obtêm na redução do tempo de partida, as melhorias, quando identificadas em fases anteriores do projeto, produzem resultados positivos durante outras fases do ciclo de vida da planta. Neste sentido, o sistema de controle e a capacitação dos operadores desempenham um papel fundamental. O presente trabalho apresenta uma estratégia efetiva de se validar as lógicas de controle de uma planta por meio do simulador dinâmico de processos de alta fidelidade IDEAS, e a utilização desta ferramenta no treinamento operacional via OTS (Operator Training Simulator). Neste trabalho, é realizada uma breve revisão sobre a metodologia utilizada para a construção da arquitetura de automação que permitiu a validação das lógicas de controle e o desenvolvimento do sistema de treinamento. Especificamente, são apresentados resultados obtidos com a simulação em projetos de beneficiamento mineral, por meio da quantificação dos ganhos em operação, manutenção e segurança. Como exemplo de resultados, mais de 2000 pontos de melhoria foram encontrados em projetos executados, e mais de 14 cenários de operação foram criados para treinamento. Os ganhos observados corroboram a robustez da ferramenta utilizada e o potencial da metodologia empregada.

Aug 16, 2017

By Susanne Hahn

The Siemens VAI software model DynaPhase calculates thermodynamic properties depending on the chemical analysis of steel. It can be used online together with Siemens VAI’s secondary cooling model SIMETAL Dynacs 3D which is a unique feature. Offline it can be used to investigate the thermodynamic properties of steel grades and therefore supports the development of new grades. The core of DynaPhase is a substitutional solution model for the Gibbs free energy to calculate multi-component phase diagrams. The parameters of this model are determined by employing the CALPHAD approach. This model is combined with a microsegregation model to account for the interdendritic solidification process. New DSC (differential scanning calometry) measurements of the department of metallurgy of the Mining University of Leoben have been used to improve the DynaPhase database for high Al or Si concentrations. By comparing this experimental data to calculations it has been found that some of the widely used commercial software tools do not describe the ternary system FeAlC for high aluminum concentration correctly. In this paper we will show how thermal properties of high Al grades change with the optimized database and what impact this has on the secondary cooling of continuous casting, e.g. how the solidus point shifts on the strand. Moreover we will show that the online use of DynaPhase has many advantages for the production. Since DynaPhase uses the actual chemical analysis of the steel grade and not just concentration ranges or averaged concentrations it is possible to optimize the cooling strategy during casting for the actual chemical analysis of the actual heat.

Jul 30, 2018

By Lucas Coelho da Silva

Também chamado de PRFV, esse tipo de material é usado em diversos segmentos da indústria e a escolha por esse material é devido ao aprimoramento de suas características ou propriedades se comparados com os metais, cerâmicos ou polímeros isoladamente. O tempo médio de um incêndio foi estimado fazendo-se um levantamento de incêndios de média a grandes proporções e esse tempo usado para calcular a temperatura média do incêndio para materiais hidrocarbonetos. O tubo tem sua temperatura limitada em 200ºC, temperatura de degradação do polímero. As amostras foram envelhecidas no forno a uma temperatura próxima da deterioração e depois resfriadas à água e ao ar. Foi comprovado através da análise da transferência de calor que quanto mais perto o material estiver da fonte de calor, maior vai ser a energia incidente sobre o material. O estudo foi feito considerando uma fonte pontual de calor. Além disso, é feita uma análise do tempo que uma estrutura feita do mesmo material levaria para atingir a temperatura de degradação, descartando seu uso posterior.

Aug 16, 2017

By Wemerson Junio Gandra

Para a redução do minério de ferro no alto-forno é necessária a utilização de uma fonte de carbono, que pode ser encontrada no carvão mineral e/ou carvão vegetal. Diante do cenário atual, a busca constante por maior competitividade, associada ao atendimento da qualidade e aos requisitos ambientais, exige a implementação de várias ações alternativas no processo de fabricação de gusa. Dentre elas, destaca-se a utilização de combustíveis alternativos no sistema de injeção dos altos-fornos, como por exemplo, a substituição parcial do carvão mineral pelo carvão vegetal. Do ponto de vista ambiental, é altamente favorável a utilização de uma fonte renovável de carbono. O objetivo desse trabalho é apresentar a adequação do processo, desde o recebimento do material até sua injeção nos altos-fornos, bem como os resultados já alcançados e os desafios futuros. A utilização do carvão vegetal na mistura de carvão pulverizado resulta em flexibilidade na utilização de matérias primas e contribui para preservação do meio ambiente.

Oct 30, 2017

By Siderley Fernandes Albuquerque

Devido à descoberta de petróleo em um gigantesco reservatório situado na região litorânea entre os estados de Santa Catarina e Espírito Santo, a malha dutoviária brasileira irá aumentar consideravelmente nos próximos anos, assim como a necessidade de novos sistemas dutoviários capazes de transportar óleo e gás a pressões cada vez mais elevadas. A soldagem de tubulações no Brasil ainda é realizada de forma manual com processo ao Arco Elétrico e Eletrodo Revestido, fortemente dependente da habilidade do soldador; com a utilização de soldagem robotizada, tem-se maior controle dos parâmetros de soldagem, com possibilidade de obtenção de juntas de boa qualidade, além do ganho considerável em produtividade. O objetivo deste trabalho é analisar a tenacidade ao impacto charpy na ZTA de juntas soldadas do aço API 5L X80 utilizadas para transporte de petróleo quando submetidas a processo FCAW-G robotizado com o arame AWS E111T1-K3MJ-H4 para passes de enchimento e acabamento, com Ar + 25%CO2 como gás de proteção, e processo GTAW com o arame ER80S-Ni1 para passe de raiz, utilizado Ar + 25%CO2 como gás de proteção. Os resultados obtidos são comparados com o processo SMAW manual, utilizando como consumíveis os eletrodos AWS ER 7018 e E9010-G; as soldagens foram realizadas na posição plana e vertical ascendente; com os resultados obtidos de energia absorvida em ensaio de impacto charpy, com entalhe localizado na ZTA, foram correlacionados estes valores com a microestrutura presente na ponta do entalhe dos corpos de prova.

Aug 16, 2017

By Ana Lucia Diegues Skury

Em investigação recente, verificou-se que a associação de zinco no sistema convencional de grafite e de liga metálica como matéria-prima utilizada para produzir diamantes em condições de alta temperatura e alta pressão, promove um aumento da produtividade durante o processo de síntese. A forma como a presença do zinco afeta o mecanismo dea nucleação e crescimento dos diamantes ainda está aberto à discussão. O presente trabalho estudou a influência de Zn sobre os parâmetros estruturais de grafite em 4,7 GPa e 1300°C, utilizando a liga Ni-Mn como catalisador. Os resultados indicam que o Zn melhora a ação catalítica para o crescimento dos cristalitos de grafite. Outro ponto importate é que, provavelmente, o aumento do teor de zinco induza dois mecanismos concorrentes durante a evolução do processo de síntese: nucleação/crescimento dos cristais de diamante e recristalização do grafite.

Aug 16, 2017

By Guilherme Dias da Fonseca

Com base nos modelos analíticos de Johnson e Mehl, Kolmogorov e Avrami (JMAK) e Cahn, no presente trabalho estudou-se via simulação computacional a cinética das transformações de fases no estado sólido. Tais transformações ocorreram numericamente por nucleação e crescimento nas interfaces de poliedros do tipo Ortotetracaidecaedros em um domínio discreto. O intuito da matriz de Ortotetracaidecaedros é aproximar-se das características fenomenológicas de uma rede perfeita de grãos no espaço amostral. Realizaram-se simulações de nucleação com posições aleatórias em toda a matriz (bulk). Em um segundo estudo foram realizadas novas simulações de nucleação aleatoriamente, porém somente nas interfaces dos Ortotetracaidecaedros. A quantidade de núcleos iniciais para cada caso foi definida por processo de ponto de Poisson. A fração volumétrica, a área interfacial entre material transformado e não transformado, a contiguidade e o caminho microestrutural foram os resultados obtidos através das simulações. Tais resultados foram comparados com as equações analíticas. As nucleações com até mil núcleos corroboraram com JMAK e foram ratificados com o comportamento da contiguidade e do caminho microestrutural. Já as nucleações com valores acima de mil núcleos, mostram a presença de clusters, apresentando uma boa concordância com o modelo analítico de Cahn.

Oct 30, 2017

By Patrik Bloemer

Reliable and accurate furnace bath level data during the melting process is invaluable for good decision making and furnace optimization, while obtaining such information rapidly and safely on a regular basis is of paramount importance. This paper shows how a melting process problem was identified as a concern, how a solution was sought and how a real-time measurement system was tested by simple modification to an existing temperature sampling manipulator. Also how, with furnace power on or off, taking reliable hot heel, fill and running levels could be used to assist melting control, aid decision making and improve safety.

Jul 30, 2018

By Rodolfo Arnaldo Montecinos de Almeida

As escórias de forno elétrico a arco (FEA) têm diversas funções, entre elas a melhoria da eficiência energética através do fenômeno da espumação. Por isso o estudo das escórias é de suma importância nos FEA’s. Um dos fatores que determina a qualidade da espumação e a sua eficácia é presença de partículas sólidas na escória. A saturação de MgO é extremamente importante, pois além de garantir partículas sólidas garante também a compatibilidade química para minimizar o consumo do refratário. Neste trabalho, foi feito o estudo da saturação de MgO para escórias no sistema CaO-SiO2-FeO-MgO-Al2O3, onde avaliou-se a influência que a basicidade binária, os teores de FeO e do Al2O3 tem sobre o mesmo. Foram feitos diagramas ternários, onde viu-se as diferenças que os teores de Al2O3 tem sobre os campos líquidos e as demais fases presentes. Foram feitos os diagramas de saturação isotérmicos (ISD’s) encontrando os mesmos pontos de dupla saturação quando comparados com os diagramas ternários. Fez-se uma validação dos ISD comparando a posição de diferentes corridas com a energia elétrica consumida. Quanto mais próxima a corrida está da linha de saturação menor será seu consumo energético.

Aug 16, 2017

By Adriano Alex de Almeida

Dois aços de grão não orientado com 2,45 e 3,3 %Si com 7 amostras para cada liga, foram estudados para compreensão do efeito do teor de silício nas perdas histeréticas. As amostras foram recozidas com diferentes temperaturas de recozimento final, resultando em diferentes tamanhos de grão. As perdas histeréticas e B50 foram medidos. Os resultados de B50 mostraram que não houve variação de textura entre as ligas com diferentes %Si. Por fim, os resultados não mostraram variações da energia dissipada pela perda histerética com adição de %Si.

Aug 7, 2018

By Beatriz Fausta Gandra

A preservação do refratário do cadinho é fator determinante para o prolongamento da vida útil de altos-fornos. Assim, o presente estudo teve por objetivo avaliar o efeito da variação da composição química do gusa (silício, manganês e enxofre) sobre o bloco de carbono do cadinho, com foco na obtenção de informações que permitiram inferir sobre a viscosidade e a tensão superficial do gusa. Isto foi realizado por meio de análises via microscopia de aquecimento e ensaios para determinar a penetração de gusa em bloco de carbono a altas temperaturas. Os resultados indicaram a tendência de elevação do ângulo de contato entre o gusa e o bloco de carbono a partir do aumento do silício e do enxofre no gusa. Por outro lado, verificou-se que o ângulo de contato reduz com o aumento do manganês no gusa. Dessa forma, o gusa contendo maiores teores de silício e enxofre penetrou de forma menos significativa no bloco de carbono, enquanto que o gusa com altos teores de manganês penetrou de forma mais intensa no bloco de carbono. Esses resultados permitem estabelecer faixas de controle da composição química do gusa, em consonância com as necessidades de preservação dos altos-fornos e de sua estabilidade operacional.

Oct 30, 2017

By Roney Eduardo Lino

As ocorrências recentes de terremotos em diversos países têm incentivado o desenvolvimento de vergalhão com características sísmicas, ou seja, que apresente elevada resistência mecânica sem que a ductilidade seja deteriorada. Este trabalho propôs uma abordagem investigativa dos principais fenômenos metalúrgicos atuantes no processo de laminação a quente de vergalhão em rolo Ø20 mm. Foi utilizado um modelo matemático de evolução microestutural com equações capazes de prever a quantidade de elementos microligantes ao longo do processo, a cinética de precipitação e o comportamento do tamanho de grão austenítico durante todo o tempo de laminação. Os resultados industriais de microestrutura e propriedades mecânicas convergiram com os resultados previstos pelo modelo. Com combinação do modelo matemático com testes industriais foi possível obter vergalhão com limite de escoamento superior a 600 MPa e alongamento de 15 %.

Oct 30, 2017

By Ronaldo Santos Sampaio

This paper call attention to increasing ratio of oxygen depletion from atmosphere besides the global worries about CO2 concentration increase in the atmosphere. It highlights the big mistake in considering Carbon Capture and Storage, CCS, as a way to reduce the increasing concentration of CO2 in the atmosphere. As a hypothetical example it presents an existing pseudo-ecosystem of manufacturing that has real windows of opportunity to increase its share in the global materials production industry, even in highly industrialized countries. As a suggestion and example the author point out possibilities to almost fulfill the proposed simple rules to be considered inside an ecosystem of manufacturing utilizing the production of steel via biomass versus fossil coal. A relevant and difficult rule to be attained in a quasi-ecosystem of manufacture is to be a near zero atmosphere oxygen depletion integrated process. The industrial alternatives that utilizes the actual photosynthesis are the ones that can reach a higher ecosystem of manufacture’s index. It is presented an ideal integrated steelmaking process where the gaseous, liquids and solid residues generated in one part of the system are or can be utilized in the other parts of the same system. A potential ecosystem of manufacture to produce primary iron is illustrated in the paper.

Aug 17, 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 Thiago Rangel Bittencourt

Com a tendência de aumento da complexidade geométrica dos painéis de cobertura dos automóveis, aumento de resistência mecânica e diminuição da espessura dos materiais, a estampagem dessas peças tem tornado cada vez mais difícil. Neste contexto, dois graus de aços que exibem elevada resistência mecânica e boa conformabilidade, têm sido ofertados pela siderurgia à indústria automotiva, o Bake Hardenable (BH) e o Interstitial Free High Strength Steel (IFHSS). O presente estudo teve como objetivo avaliar aços BH e IFHSS, em termos de propriedades mecânicas, de conformabilidade, de ganho de resistência em função da deformação, envelhecimento e de resistência à indentação, em escala laboratorial. Desse modo, visou-se avaliar sob quais condições de estampagem deve ser decidido o uso do BH ou do IFHSS em aplicações de painéis automotivos. Os aços avaliados, de um modo geral, apresentaram desempenho similar em termos de conformabilidade. O aço BH foi superior ao IFHSS em relação à resistência à indentação. Portanto, o aço BH aparece como uma solução técnica atrativa, comparativamente ao aço IFHSS, quando aplicado em painéis externos (capôs, portas e paralamas) que requerem maior exigência quanto à resistência à indentação.

Aug 7, 2018

By Alexandre Keunecke Hardt

A dinâmica competitiva do mercado globalizado demanda informações confiáveis no dia-a-dia das empresas. Essas informações são preciosas, pois estabelecem vantagens que permitem que as empresas mantenham suas lideranças no mercado. Enquanto sistemas de Business Intelligence (BI) normalmente pertencem ao mundo da gestão e da estratégia, os conceitos da Indústria 4.0 trazem um conjunto de novas oportunidades para obtenção e extração de dados direto do chão-de-fábrica, permitindo com isso que decisões operacionais e táticas suportadas por esses dados sejam tomadas quase em tempo real. Uma solução BI desenvolvida em tecnologia OLAP (Online Analytical Processing) possui na etapa de ETL (Extract Transform Load) um de seus maiores gargalos. Este trabalho propõe uma ferramenta de processamento desenvolvida em Spark, denominada neste trabalho como BI 4.0, que resolve esse problema ao realizar o ETL de forma escalável, distribuída e com alta performance, trazendo ganhos significativos para o negócio.

Aug 17, 2017

By Dennis Travagini Cremonese

In the early stage of front end studies of an Iron Ore Project, the sizing of surge capacities and stockpiles are normally assumed based on the experience of the study team. Understanding and sizing of these capacities at the early stages of the project are important for future stages of the project as drastic changes in sizes will impact the economics of the project at that stage. An innovative user configurable high level dynamic modeling tool has been developed to assist in speedy evaluation of assumptions made by the study team. This model incorporates systems or facilities that are commonly used iron ore project from mine to port. This model includes subsystems that will simulate all the logistical components, major process plant systems required for an Iron ore project. The output data provided by this high level dynamic simulation tool will enhance the confidence level of engineering carried out during the early stage of the project. This paper discusses the innovative tool capabilities and a test case comparing various techniques used in iron ore project front end studies.

Aug 1, 2018