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By Cameron Soltys, Hamid Ghorbani, Maher Al-Dojayli

Cooling staves in blast furnaces are used to minimize the process heat loads on steel shell and refractory system. Copper staves are exposed to significant fluctuating thermal loads which may lead to premature stave failures due to cracks, water leakage, bending, abrasion and resultant wear. In this paper, an assessment methodology is presented to evaluate the effect of thermal cycling on copper staves including bending, fatigue and thermal ratcheting. This approach incorporates temperature-dependent copper properties including creep and plasticity to more accurately capture inelastic deformations, damage and fatigue in staves under transient and cyclic thermal loading conditions. Root cause failure assessment and improvements to copper stave design can be assessed using the presented methodology.

Oct 1, 2019

By Maria José Santos Lima

A pesquisa e o desenvolvimento de Materiais nanoestruturados vêm crescendo significativamente nos últimos anos. Estes materiais apresentam propriedades significativamente modificadas em comparação às dos materiais convencionais, devido às dimensões extremamente reduzidas dos cristalitos. O carbeto de Tântalo (TaC) é um material extremamente duro, apresentando elevada dureza, elevado ponto de fusão, elevada estabilidade química, boa resistência ao ataque químico e choque térmico e excelente resistência à oxidação e corrosão. Desta forma este trabalho teve como objetivo a obtenção de TaC nanoestruturado a partir do precursor tris(oxalato)oxitantalato de amônio hidratado, através de reação gás-sólido a baixa temperatura (1.000°C) e curto tempo de reação. Os materiais obtidos foram caracterizados através de difração de Raios-X (DRX), Refinamento Rietveld, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia de Infravermelho (espectroscopia IV), Termogravimétrica (TG). Através das analises de DRX e do refinamento Reitiveld para o TaC com S = 1,1584 observou-se a formação do carbeto de tântalo puro com estrutura cúbica e tamanho médio de cristalitos na ordem de 12,5 nanômetros.

Aug 7, 2018

By Gustavo Ribeiro de Carvalho

O presente trabalho apresenta o projeto que propiciou melhores formas de controles internos possibilitando a redução do itinerário utilizado para o transporte de escória entre os Altos Fornos da Usina Presidente Vargas - UPV e a CSN Cimentos através da implantação de sistemas de controles de viagens por Validadores de Acesso, com a finalidade de viabilizar a utilização da melhor rota correspondente à menor distância entre as unidades operacionais e por consequência menor custo e impactos ambientais. A otimização do trajeto de escória possibilitou sinergia entre economia, meio ambiente e sociedade proporcionando ganhos financeiros e de produtividade. O projeto trouxe melhorias significativas, refletidas nos principais aspectos: Benefício financeiro com a redução dos custos contratuais com transporte interno de Escória; Inovação tecnológica que possibilitou controlar o registro de viagens por caminhão para melhor apuração da quantidade de viagens e maior confiabilidade dos desvios de estoques; Aumento da produtividade através da otimização do trajeto e aumento na performance de abastecimento da Cimentos; Redução mensal de 18 tCO2 eq. de gases do efeito estufa associado a economia média de 6600 litros do aspecto ambiental “consumo de recursos naturais” (Óleo diesel) com a otimização de 13.000 km.

Aug 17, 2017

By Amauri Garcia, Noé Cheung, André dos Santos Barros, Clarissa Barros da Cruz

Embora a resistência ao desgaste seja geralmente a principal propriedade avaliada decorrente da adição de terceiros elementos em ligas Al-Sn, não somente os fenômenos tribológicos são responsáveis pela deterioração gradual das peças, mas também os fenômenos relacionados à corrosão. Dessa forma, o presente estudo objetiva analisar o efeito de características microestruturais formadas durante a solidificação transiente da liga Al-9%Sn-5%Zn na resistência à corrosão em solução 0,06M NaCl investigada por polarização potenciodinâmica e espectroscopia de impedância eletroquímica. Foi observada uma morfologia microestrutural caracterizada por dendritas da fase α-Al com concentrações de Zn tanto na matriz dendrítica quanto em regiões ricas em Sn localizadas nos contornos interdendríticos. A evolução dos espaçamentos dendríticos primários (λ1) também foi correlacionada com parâmetros térmicos de solidificação. Finalmente, constatou-se que a amostra com microestrutura mais grosseira, ou seja, λ1 = 89,6 μm, apresentou comparativamente menor densidade de corrente de corrosão e maior resistência à polarização.

Oct 1, 2019

By Leandro Gusmão da Silva

Neste trabalho, foram estudados os efeitos da irradiação de uma superfície polida do aço inoxidável tipo ASTM F138 com laser de pulsos ultracurtos. As irradiações foram realizadas variando-se a velocidade de varredura do laser, ou seja, a taxa de sobreposição espacial de pulsos. Foi observado que após a irradiação houve uma visível mudança na coloração da amostra. Também foi verificado que com o aumento da taxa de sobreposição de pulsos a superfície tendeu a tornar-se preta, ou seja, absorvedora de luz. Com essa técnica, pode-se realizar marcações com alto contraste sem que haja formação de camadas de óxidos, nitretos ou alterações microestruturais no metal, o que é importante para um material com a precisão que um implante exige.

Aug 17, 2017

By Steven G. Jansto

Nearly one third of the globally produced structural flat and long structural products are in the 0.11 to 0.16% carbon range. By definition, numerous steelmakers globally define this approximate carbon range as peritectic in their melting grade family within their organization. The metallurgical consequence is the result of numerous global structural specifications which allow carbon to wide carbon ranges resulting in quality issues. For example, such specifications as ASTM A588 set no minimum carbon and a 0.15 to 0.19%C maximum depending on the specific grade designated within the specification. This peritectic region is specifically challenging in production compared to less than 0.10%C because of solidification issues and a higher propensity for slab or billet cracking during continuous casting. During hot rolling, rejects and/or deviates are increased as well. The relative steelmaking operational cost of production is compared between peritectic and non-peritectic carbon compositions for a given specification.

Aug 17, 2017

By Leonardo Roberto da Silva

Com o desenvolvimento de novos materiais para ferramentas de corte, os processos de usinagem de aços endurecidos (com remoção de cavacos em aço com dureza superior a 45 HRC) têm estado cada vez mais em evidência, de tal modo que, em alguns casos, substitui-se o processo de retificação por possibilitar a redução do tempo de produção e do custo de fabricação. Além disso, é possível obter peças com elevado acabamento superficial e tolerâncias apertadas. Este trabalho visa analisar o desgaste de ferramenta de metal duro e possíveis danos causados na superfície da peça através das solicitações térmicas e mecânicas originadas do fresamento com alta velocidade de corte no aço AISI H13 endurecido. A avaliação do desempenho das ferramentas de metal duro consistiu na análise dos seguintes parâmetros: vida, desgaste de ferramenta, dureza, rugosidade e microestrutura. Os resultados obtidos neste estudo mostraram que o material da ferramenta e a velocidade de corte influenciaram no desempenho das variáveis de saída citadas. As ferramentas de metal duro apresentaram baixo rendimento na usinagem HSM (High Speed Machining) e rendimento satisfatório com velocidades de corte convencionais.

Aug 7, 2018

By Daniel de Carvalho Silva

O presente trabalho estuda a evolução microestrutural e mecânica ao longo do processo de produção de um aço baixo carbono com micro adição de molibdênio, destinado a produção de chapas de aço dual phase galvanizadas. Para realização do estudo foi feita a caracterização microestrutural e mecânica ao longo do processo produtivo de amostras (placa, chapa laminada a quente, chapa laminada a frio “full hard”, e galvanizada) deste aço via microscopia ótica e eletrônica de varredura das amostras, avaliação da dureza via microdurômetro, do comportamento mecânico via ensaio de tração, este último somente nas amostras de chapa laminada a quente e galvanizada. Os resultados obtidos revelaram um aumento significativo na resistência mecânica do material conjugada uma alta ductilidade, devido principalmente ao refino de grão e a formação de dispersão de martensita.

Aug 17, 2017

By Melânea Almeida Ramalho Medeiros

A liga de níquel 718 encontra aplicações variadas nas indústrias aeronáutica, aeroespacial, óleo e gás e nuclear em função da excelente combinação entre resistência e ductilidade. As diferentes formas de processamento utilizadas para sua elaboração tendem a unir processos de deformação com temperatura, a fim de melhorar as propriedades mecânicas do material. Sendo assim, o presente trabalho tem como objetivo a caracterização e investigação do efeito de rotas de processamento termomecânicos distintas, avaliando a repercussão na fração de contornos especiais, dos carbetos (Nb,Ti)C e nas propriedades mecânicas do material endurecido por precipitação.

Aug 17, 2017

By Paulo César Lemes de Almeida

No projeto da usina da VSB, em Jeceaba – MG estão contemplados dois altos-fornos de 350 m3 de volume útil e uma máquina de lingotar gusa (MLG) com capacidade de 150 t/h. Um destes altos-fornos já está pronto para o início de operação. Visando realizar os testes a quente da MLG a aciaria da VSB tem produzido aço com alto teor de carbono para testar o equipamento. Realizaram-se 07 etapas de testes que possibilitaram a implantação de algumas melhorias na MLG, coletar dados sobre a logística de movimentação de panelas, estimar perdas térmicas do gusa e treinar o pessoal para a operação. Nesta contribuição técnica descrevem-se os testes realizados e as modificações decorrentes.

Aug 1, 2018

By Bruno Alves Resende

Em julho de 2010, a linha de Tiras a Quente da Usiminas, planta de Ipatinga, passou a operar com um novo sistema de controle para o laminador de acabamento. Assim, foi necessário atualizar o simulador offline de set up do Trem Acabador, utilizado frequentemente pelas áreas técnica e operacional. Para isso, toda a lógica de cálculo e formulações matemáticas do sistema online foram assimiladas e empregadas no novo simulador. Os resultados das simulações, quando comparados com os valores gerados pelo modelo online, mostraram-se bastante confiáveis. Sendo assim, conclui-se que o aplicativo desenvolvido está apto para ser utilizado como uma ferramenta de simulação offline do modelo de controle do Trem Acabador. Os benefícios potenciais do uso do simulador são: (i) aumento da produtividade por meio da redução de paradas da linha, (ii) melhoria da qualidade final do produto, (iii) redução do número de experimentos na produção e (iv) ajuste dos parâmetros dos modelos de controle. No presente trabalho são apresentadas e discutidas as características do desenvolvimento, da apresentação e da aplicação desse simulador.

Aug 17, 2017

By Camila Magalhães Gonçalves

O aço inoxidável ferrítico tipo 430 estabilizado com Nb, com e sem recozimento após laminação a quente, foi laminado a frio e submetido a recozimentos isotérmicos em temperaturas de 650, 700, 750 e 800°C por tempos variando entre 10 e 86400 s. A quantificação da fração recristalizada foi realizada pelo modelo de JMAK e pela microdureza ao longo do recozimento. A evolução da textura foi analisada via técnica de EBSD. Ocorreu o refino de grão após a recristalização, resultando em um tamanho médio de 8 mm. A temperatura de recristalização aconteceu a 750°C e esta teve maior efeito na recristalização que o tempo. Os expoentes de Avrami se situaram entre 0.8 e 1.2, significando nucleação em contorno de grão. A taxa de nucleação e de crescimento do grão diminuiu continuamente com o tempo. Em relação à textura, observou-se um aumento da intensidade das componentes (111)[121] e (111)[011] da fibra g e diminuição na intensidade da fibra a de deformação. Um modelo de cinética de recristalização do aço tipo 430 estabilizado com nióbio que leva em conta os processos de nucleação e crescimento foi obtido.

Jan 16, 2018

By Rudineli Demarque

Este artigo apresenta um estudo das características metalúrgicas, geométricas e microestruturais da soldagem TIG autógena aplicada em chapas de um aço AISI 304, o processo autógeno tipo cordão sobre chapa foi utilizado com a finalidade avaliar o comportamento deste aço quando submetido a ciclos térmicos distintos. A soldagem foi automatizada, na posição plana, e realizada com controle de velocidade com a finalidade de regular a energia adicionada ao material soldado. As variáveis de entrada foram a velocidade da tocha de soldagem TIG, e a corrente setada na máquina de solda. Foram avaliados os efeitos da variação da energia de soldagem sobre as características metalúrgicas do processo, sobre as características geométricas (penetração e largura) do cordão se solda, microestrutura, espaçamento dendrítico e microdureza da seção transversal da junta soldada. Os resultados indicaram uma forte influência sobre a geometria da junta soldadas, aumento de 28,5% na largura, 59,6% na profundidade e 44,6% na área, além de alterações microestruturais, aumento de 100% na quantidade de ferrita d, 12% na microdureza e 51,69% no espaçamento das dendritas no metal de solda, Além disso observaram-se ausência de defeitos nos passes isolados sobre as chapas.

Oct 30, 2017

By Fabio Da Costa Garcia Filho

Durante os processos de beneficiamento de alumina, no processo Bayer, é gerado um resíduo insolúvel denominado lama vermelha. A incorporação de resíduos industriais em cerâmica vem sendo utilizada atualmente na busca de matérias-primas alternativas, e também buscando uma destinação ambientalmente correta aos resíduos que poluem. O objetivo deste trabalho foi utilizar planejamento experimental para estudar a absorção de água em cerâmica incorporada com lama vermelha. Foram tomados pontos experimentais, cujos teores dos materiais utilizados variaram de 0 a 100%, e as formulações queimadas a 950°C. A argila verde e as misturas contendo maiores percentuais da mesma apresentaram menores valores de absorção de água e retração linear de queima. O modelo matemático que mais se ajustou foi o cúbico especial. Os resultados obtidos no planejamento de misturas mostram que para as três regiões experimentais propostas, o modelo cúbico especial foi o que mais se ajustou aos resultados reais, e que este é estatisticamente o melhor modelo matemático e deve ser usado para avaliar a absorção de água.

Oct 30, 2017

By Juan Garcia de Blas, Allan Ribeiro de Souza

uso do método dos elementos finitos (MEF) para uma determinação mais realística da resistência estrutural de aços estruturais sob a ação do incêndio vem crescendo à medida que um número maior de países vem adotando os códigos baseados em desempenho no lugar dos tradicionais códigos prescritivos. O algoritmo MEF interpreta o comportamento termomecânico do aço através do emprego de modelos constitutivos. Os modelos constitutivos convencionais usados na engenharia de incêndio são de natureza empírica e abordam de forma dissociada os fenômenos do encruamento plástico e da fluência. Este trabalho apresenta em linhas gerais um modelo constitutivo unificado baseado fisicamente na cinética de deformação plástica resultante do deslizamento de discordâncias, encruamento e recuperação dinâmica inspirado nas contribuições de Kocks, Mecking e Estrin. O modelo proposto tem a sua estrutura matemática modificada para condições de temperatura variável, isto é, para cenários de incêndios.

Oct 1, 2019

By Rosiane Mary Rezende Faleiro

O GMC intensivo, apoiado na evolução da metodologia do GMC atual, é um grupo de trabalho no qual os desempenhos dos processos são analisados e melhorados expressivamente em um curto espaço de tempo. Surgiu na indústria automobilística japonesa e consiste na melhoria contínua dos processos com base no envolvimento das pessoas e o trabalho em pequenos grupos. As principais diferenças estão na velocidade de condução da análise e da implementação das ações, além da maior disponibilidade e dedicação dos integrantes do grupo e do gestor. Foi formado um grupo de 9 pessoas para reduzir a queda de carvão vegetal nas correias transportadoras e em seus entroncamentos, com integrantes da produção e da manutenção. Durante a “semana de execução”, o grupo ficou 100% disponível para planejar e executar ações levantadas para solução dos problemas de queda do carvão vegetal. Após essa semana, o grupo teve mais quatro meses para fechamento e sustentação das ações. O resultado do grupo foi uma redução da queda de carvão vegetal em 49%, para uma meta inicial de 20%, o qual representa cerca de 183t de carvão vegetal por mês.

Aug 1, 2018

By Cláudio Antunes de Oliveira

O objetivo deste trabalho é utilizar o vasto banco de dados de informações de processo armazenadas pelo InfoPlus.21, que é um exemplo de sistema PIMS - Plant Information Managment System, para implementar um sensor virtual a partir de um modelo neural visando obter a tendência de resposta da variável consumo específico de uma caldeira. Propõe-se também, extrair diagnósticos do processo através do emprego da Lógica Fuzzy. As etapas de treinamento da rede neural e o desenvolvimento do diagnóstico envolveram simulações no software Matlab. Os resultados obtidos demonstraram-se bastante satisfatórios. Destaca-se a tendência de resposta do sensor virtual que apontou 97% de confiabilidade. Por fim entende-se que as propostas deste trabalho foram alcançadas, principalmente pela implementação inovadora do sensor virtual no InfoPlus.21 por meio da ferramenta SQLPlus, a qual possibilitará novas aplicações no meio industrial.

Jul 30, 2018

By Lucas Gonçalves Generoso, Larissa Rodrigues de Carvalho Rocha, Mauro Vivaldino Fernandes, Gustavo Serrano dos Santos, Gustavo Alexandre da Costa Manso

O Alto-Forno 3 da Usiminas iniciou sua atual campanha em 1999. Projetada para durar 15 anos de operação, previa-se uma produção de 41 Mt de gusa. A partir de 2008, iniciaram as avarias mais significativas no sistema de refrigeração, possibilitando a entrada de água e os consequentes distúrbios operacionais. Buscando estender a atual campanha até 2021, a Usiminas realizou, dentre outras atividades de preservação, duas trocas de staves, em 2015 e 2018. Neste trabalho, são apresentados o planejamento e os principais procedimentos relacionados à parada operacional do alto-forno para a segunda troca de staves, com foco nas atividades operacionais que permitiram a redução do nível da carga até 25,1 metros em relação ao stock line. Destacam-se os cuidados e o êxito no abaixamento de carga até o nível das ventaneiras e a metodologia de troca de staves adotada. Por fim, a previsão de extensão da campanha em 7 anos, possibilitará atingir uma produção acumulada de 53,5 Mt, superando em 12,5 Mt o valor projetado.

Oct 1, 2019

By Kioshy Santos de Assis

O desenvolvimento de aços baixa liga e alta resistência (ARBL) tornou-se um desafio constante para a indústria. Enfoques como o aumento de resistência mecânica para espessuras menores tem um forte apelo técnico-científico. Modificações na composição química bem como o refino de grão são ações que apresentam um benéfico sinergismo neste sentido. Um elemento que atua nos dois sentidos supracitados é o nióbio (Nb), pois sua presença na composição química durante o processamento termomecânico promove o refino de grão e possibilita a obtenção de chapas de menores espessuras e com excelentes propriedades mecânicas. Entretanto, a adição do Nb como elemento de liga ficou restrita a percentuais em peso abaixo de 0.05%, devido à redução na soldabilidade encontrada em aços desenvolvidos com técnicas ineficientes de redução do carbono. Contudo, com técnicas mais efetivas de redução utilizadas na aciaria, torna uma alternativa o desenvolvimento de aços com maiores percentuais em peso de Nb, visando a produção de aços com maior resistência mecânica, menores espessuras e com boa soldabilidade. O objetivo do trabalho é apresentar resultados acerca da influência do Nb soldabilidade de um aço API 5L X70.

Aug 16, 2017

By Breno Totti Maia

Para uma boa operação das lanças de oxigênio para convertedores BOF é necessário existir uma boa condição de refrigeração, devido à agressividade existente no ambiente, onde ela fica exposta a condições de alta radiação, gases a alta temperatura e, algumas vezes, com o aço líquido. Para uma boa refrigeração, basicamente são necessários uma boa qualidade de água e condições adequadas de vazão e pressão. Mas somente esses fatores podem não garantir o desempenho adequado às condições de escoamento da água, devido à complexidade geométrica do bico da lança. Esse artigo tem como objetivo apresentar um estudo comparativo de escoamento da água, na parte crítica de uma lança que é o bico, destacando a importância da geometria interna do bico na troca térmica do equipamento. Serão apresentados os resultados comparativos, onde se observa que otimização do escoamento interno no bico da lança aumenta a vida útil do equipamento.

Jul 29, 2018