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By Adriana Amaro Diacenco

Neste trabalho, os procedimentos para modelagem de estruturas de compósitos do tipo sanduíche que incorporam materiais viscoelásticos são apresentados. A análise numérica foi desenvolvida utilizando a Teoria de Deformação Cisalhante de Primeira Ordem (FSDT), que é implementada em um elemento Serendipity retangular contendo oito nós e cinco graus de liberdade. A incorporação do amortecimento para os modelos de elementos finitos em compósitos de placas laminadas é feita usando a abordagem de módulo complexo e a resolução numérica das equações resultantes do movimento são aspectos particularmente relevantes dos procedimentos de modelagem. Após as discussões de vários aspectos teóricos, as funções de resposta em frequências (FRF's) são calculadas para placas laminadas de compósitos com camada viscoelástica.

Aug 17, 2017

By Antonio Favia, Carsten Sowa, Spencer Diehl, Maria Carolina Campos, Christian Green, Marco Tulio, Olaf Schulz

Casting fluxes are one of the key factors to guarantee a good performance of the continuous casting process. Fluxes are added over the liquid steel in the mold, where carbon in the flux reacts with any air present, to form a reducing atmosphere of CO (g) to protect molten steel from oxidation. Then the oxide components form the sintered layer and they melt to form a liquid flux pool. Liquid slag from the pool infiltrates into the mold/strand channel and lubricates the newly-formed, steel shell. It was very common in the past that the addition of casting flux in the mold was made manually by the continuous casting strand operator, where the addition uniformity would mainly depend on the attention of the Operator in process and the addition standard would change from one operator to another, may causing variability on the continuous casting quality parameters. This paper presents improvement of continuous casting parameters such as, stability of flux thickness and reduction of dust in the continuous casting process, with the use of flux distribution mechanism in two continuous casting machines from two different steel plants.

Oct 1, 2019

By Mayworm Luiz, Mantovanelli Mauro, Merisio Everaldo, Oliveira Edgar Adrian, Vieira Estéfano Aparecido, Kaneda Kazuyuki

Os filtros da estação de tratamento de água do circuito spray da planta de lingotamento contínuo apresentam problemas de desempenho quanto a vazão, gerando perda de produtividade do processo de produção de placas da ArcelorMittal Tubarão. Na etapa de filtração da água de recirculação utilizada no circuito de spray, ocorre redução da vazão com o tempo de operação não atendo a necessidade do processo. Existe uma divergência de especificação de projeto uma vez que o projeto original visa tratamento de água potável e não água do sistema direto de lingotamento, uma água com alta concentração de sólidos em suspenção e óleos&graxas. Para recuperar a vazão da água filtrada, é necessário aumentar a frequência de contra lavagem, melhorando a passagem da água e limpando os leitos, porém a alta frequência de contra lavagem torna-se uma complicação para operação da ETA, não garantindo a estabilidade da operação. O objetivo deste trabalho foi identificar e propor soluções para os problemas de vazão dos filtros de forma a garantir a especificação nominal de projeto (1380 m³/h / 5 filtros) e consequente estabilidade operacional do sistema. Foram feitas avaliações em laboratório para identificar a composição ideal do leito filtrante assim como sua distribuição granulométrica, além de modificações internas do filtro e das crepinas utilizadas no sistema de contra lavagem. Após as modificações, o filtro está operando por quase um ano conforme especificação, garantindo a vazão de filtração e prolongando o tempo de contra lavagem de 6/6 horas para 15/15 horas.

Oct 1, 2019

By Ricardo Tadeu Meneses Sodré

Laminadores de Tiras a Quente (LTQ) são equipamentos que realizam a transformação de placas de aço em bobinas laminadas de aço. Após a fabricação da bobina é necessário à marcação de todas as bobinas laminadas para possibilitar a identificação e rastreabilidade da bobina. A Arcelormittal Tubarão possui uma máquina de marcar automática robotizada que realiza essa identificação. Ocorrendo falha na máquina de marcar a identificação das bobinas passam a ser realizadas manualmente pelo operador, que não possui a mesma velocidade da marcação robotizada, ou seja, imediatamente ocorre perda de produção e após alguns minutos o gargalo se torna insustentável causando a parada do Laminador de Tiras a Quente. Um estudo minucioso foi desenvolvido através da elaboração de um diagrama de blocos funcionais (DBF), levantamento do histórico de falhas e tempos de manutenção, criação das curvas de confiabilidade e mantenabilidade e dos blocos de confiabilidade (RBD) para realização de simulações. Este estudo permitiu direcionar os esforços para os modos de falhas que mais impactavam na produção, reduzindo significativamente as falhas da máquina de marcar. Para sustentabilidade do resultado os planos de manutenção e inspeção foram revisados utilizando a Manutenção Centrada em Confiabilidade (RCM). O estudo proporcionou um aumento de produção de 15.207 ton/ano.

Aug 7, 2018

By Francisco Morganti

In order to support hot rolling mill managers in improving the utilization of their plants, SMS group offers well defined Performance Modules. These are technologies, components, automation solutions or services, which can be implemented in existing plants to increase competitiveness in categories of efficiency, productivity, quality and process and product control referred to as “Industry 4.0”. Except the Performance Modules dedicated to the last category, targeting overall process controls, Performance Modules are characterized by quantifiable benefits. Performance Modules related to hot rolling mills are e.g. camber free rolling, modular laminar strip cooling system, new edge masking and intelligent components.

Oct 30, 2017

By André de Almeida Grilo

Correias transportadoras de alta temperatura são ativos críticos para a pelotização devido ao prejuízo que sua falha pode trazer para a produção. Nesse sentido, deve-se avaliar a vida útil da correia em uso, visando, principalmente, auxiliar sua manutenção, e nesse contexto o presente trabalho tem como proposta utilizar a caracterização dos componentes e o estudo da degradação térmica do material da cobertura de correias transportadoras de alta temperatura. As caracterizações foram realizadas de modo comparativo entre três tipos distintos de correias transportadoras de alta temperatura fornecidas para a VALE S.A. Os reforços das correias foram caracterizados por FT-IR para análise qualitativa do polímero. De maneira semelhante, as borrachas foram caracterizadas por meio da análise do produto de pirólise via FT-IR e a densidade de ligações cruzadas por meio da técnica de inchamento do polímero e aplicação da equação de Flory-Rhener, o que ajudou a justificar o comportamento das diferentes marcas de correia perante a degradação térmica, estudada em um trabalho anterior. A partir desses resultados e utilizando dados de variação das propriedades mecânicas do material em função do tempo e temperatura de processo, pôde-se avaliar a taxa de dano causado a cada correia e, aplicando-se dados reais de processo, avaliou-se o desempenho das correias em trabalho.

Aug 8, 2018

By Marcos Felipe Macêdo Cardoso

Com o aumento dos investimentos energéticos na região amazônica, surge a necessidade de recapacitação das linhas de transmissão existentes, a fim de mitigar as interrupções de fornecimento de energia para os grandes centros urbanos. Dentro deste contexto, as ligas termorresistentes possuem alta capacidade de transmissão de eletricidade, propondo-se avaliar a influência do tratamento térmico sobre as propriedades da liga Al-0,05%Cu-[0,35-0,45]%Fe modificada pelo teor de 0,15%Zr. Os lingotes foram obtidos por fundição direta em coquilha metálica, usinados e envelhecidos artificialmente por 04 (quatro) horas a 150ºC e comparado seus resultados para a mesma liga sem tratamento. A influência do tratamento térmico foi avaliada através da caracterização macroestrutural, elétrica (ensaio de resistividade) e mecânica (ensaio de tração). Foi selecionado o diâmetro que apresentou os melhores resultados nos ensaios, para realização dos testes de termorresistividade, segundo o Protocolo COPEL e a Norma ASTM B941-10. O tratamento térmico provocou ligeiro aumento nos valores de condutividade elétrica e limite de resistência à tração (LRT), sem alteração da macroestrutura. Como destaque, o diâmetro 3,0 mm apresentou os melhores resultados de LRT e condutividade, cujos fios foram caracterizados como termorresistentes com e sem tratamento térmico segundo o Protocolo Copel, e somente os fios com tratamento térmico segundo a norma ASTM B941-10.

Oct 30, 2017

By Jakson Mattiello

No panorama mundial da siderurgia, nota-se a crescente necessidade de redução dos custos de produção do aço e uma das formas de chegar a este objetivo se dá por meio da seleção junto aos fornecedores de refratários, de peças de menor custo, por vezes, advindas de insumos menos nobres. Entretanto, é fundamental que esses materiais continuem garantindo a eficiência operacional. Este trabalho teve como objetivo analisar a performance de diferentes tipos de luvas refratárias utilizadas em canal EBT (Eccentric Bottom Tapping) quando em operação no forno elétrico a arco. Para a realização de estudo foram selecionadas amostras de luvas refratárias com diferentes concepções. Essas amostras foram caracterizadas por meio de análises químicas, físico-químicas e microestruturais. Os resultados foram relacionados ao desempenho em operação no forno elétrico a arco. A partir dos dados obtidos foi possível concluir que com o conhecimento adequado das propriedades dos materiais, incluindo-se sua microestrutura, e das condições de operação é possível utilizar luvas refratárias de menor custo garantido a segurança e desempenho operacional dos fornos elétricos a arco.

Jul 30, 2018

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 Bráulio Salumão de Oliveira

Este estudo avaliou oportunidades de integração entre requisitos ambientais e econômicos durante etapas iniciais do desenvolvimento de produtos. Como principal ferramenta foi utilizado o Mapeamento de Fluxo de Valor, associando conceitos de manufatura enxuta, Design for Manufacturing and Assembly (DFMA) e Ecodesign, aplicado a um item de mobiliário aeronáutico em material compósito. Os resultados apontam que o tempo total de fabricação poderia ser reduzido em até 43%, além da otimização logística. A forma de construção influencia diretamente os impactos ambientais e oportunidades de utilização de matérias-primas menos agressivas foram apontadas como sugestões. O aspecto visual dos Mapas de Fluxo de Valor facilita a análise das informações e a tomada de decisão na seleção de materiais e processos que minimizem desperdícios e impactos ambientas na manufatura.

Oct 30, 2017

By Marcos Campos Silveira

A Unidade Niquelândia da Votorantim Metais possui 9 fornos multi andares usados para a redução de minérios lateríticos com o uso de monóxido de carbono e hidrogênio como agentes redutores. Cada forno possui 10 câmaras de combustão para geração destes gases que trabalham em contra-corrente com o minério alimentado pelo topo do forno. Já utilizado como combustível óleo A2 incorporado ao minério bem como sua combustão em câmaras. O trabalho consiste na substituição do óleo por uma emulsão de combustíveis líquidos e sólidos a fim de flexibilizar a matriz energética e promover redução do cash cost sem queda na eficiência operacional. A utilização industrial da emulsão teve início em 2006 através da sua incorporação ao minério alimentado na proporção de 19% de coque de petróleo e 81% de óleo A2 em poder calorífico e em 2014 esta mistura alcançou a proporção de 39% de coque e 61% de óleo A1. Em paralelo e após testes de combustão em planta piloto, foram realizados testes industriais de queima também nas câmaras de combustão em dezembro de 2012. Com o bom desempenho, em dezembro de 2013, 14 das 90 câmaras já estavam nesta condição com previsão de 20 câmaras até junho de 2014 otimizando a capacidade da estação de óleo+coque. Com isto a substituição (%) global dos fornos em poder calorífico avançou de 6,38% em 2011 para 16,12% em 2014 acumulados até abril. Com uma nova estação existe a possibilidade de operar 90 câmaras nesta condição e chegar a um valor de 39% de substituição global.

Jul 31, 2018

By Paulo von Krüger

Nas condições adversas do mercado atual, aliadas à exacerbada competição é uma questão de sobrevivência a otimização de resultados. Para tal é imprescindível que os principais insumos, particularmente os mais gravosos sejam criteriosamente selecionados. Os eletrodos de grafite estão entre os itens principais na operação dos fornos elétricos a arco, tanto do ponto de vista técnico, quanto econômico e a escolha correta deste insumo deve contemplar aqueles dois enfoques. Esta escolha se faz dentre as diversas classes, disponibilizadas no mercado: RP, HP, SHP, UHP. O que se pretende no presente trabalho é sugerir uma metodologia que, contemplando o elenco de parâmetros influentes, permita fazer a escolha correta do eletrodo, dentro daquelas classes, tanto sob o enfoque técnico, quanto econômico.

Aug 17, 2017

By Breno Totti Maia

O presente trabalho teve por objetivo uma análise de parâmetros geométricos de bicos de lança em operação e uma extrapolação para situações futuras. Foram determinadas as principais relações trigonométricas e, a partir disso, verificada a possibilidade de “coalescência”. Os principais resultados mostram que círculo primitivo dos bocais (PCD) não tem qualquer influência nas relações trigonométricas do bocal, limitado pelo ângulo de saída divergente. Bicos com até 04 furos e pequeno ângulo com a vertical podem promover a coalescência e bicos com mais furos afastam essa possibilidade assim como a relação entre número de furos e ângulo entre dois bocais adjacentes. O presente trabalho mostrou uma importante ferramenta para determinação de condições para desenvolvimento de novos bicos de lança.

Aug 17, 2017

By Gilson Neves da Silva, Luciana Sgarbi Rossino, Adriel de Brito Maciel Trindade

O objetivo deste trabalho foi de analisar a influência da variação de manganês e cromo na resistência ao desgaste abrasivode aços austeníticos ao manganês aplicados em britadores de minério e verificar mecanismos de encruamento. Este material possui grande importânciatanto para o setor de mineração quantopara a economia do país. Para tanto, produziram-se ligascom teor de manganês (Mn) variando entre 12 e 21%, contendo cromo (Cr) entre 0,31 a 2,06 %. A resistência ao desgaste foi determinada através da realização de ensaios de micro-abrasão por esfera fixa. Para a análise dos mecanismos de encruamento, realizaram-se ensaios de impacto por martelamento seguido de metalografia ótica e perfil de dureza. Os resultados evidenciaram que o aço com percentual mais elevado de manganês com adição de cromo possui maior resistência ao desgaste abrasivo. Observou-se que o mecanismo atuante no encruamento dessas ligas é maclação de deformação, podendo elevar a dureza destes aços em valores quatro vezes maiores que sua dureza inicial. Conclui-se que o teor de Mn e Cr presente nesses aços influenciam na resistência ao desgaste abrasivo, sendo o Mn de maior influência.

Mar 1, 2019

By José Ricardo Nunes de Macedor

Com o crescente zelo ambiental, os polímeros biodegradáveis ganharam importante papel no mercado mundial. Em especial, o amido é um destaque por apresentar preço baixo e alta demanda, contudo possui grande fragilidade mecânica e os seus filmes são muitos hidrofílicos. Outro importante polímero biodegradável é o poli(ácido lático) que possui, alta resistência mecânica e transparência, quando comparado com o amido termoplástico, permitindo sua aplicação em embalagens alimentícias. Contudo, o PLA ainda possui custo elevado, quando comparado ao amido e até commodities, como o PET, PP e PE. Estudos com algodão, material em grande produção e baixo custo, retratam ganhos nas propriedades mecânicas sem perda da biodegradabilidade em compósitos. Assim, este trabalho objetivou preparar, por meio de homogeneizador termocinético KMixer e prensa térmica, placas de compósitos de PLA contendo amido (0, 3 e 5% m/m) e fibras de algodão in natura processadas (0, 10 e 20% m/m). As amostras foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), ângulo de contato estático e ensaios mecânicos (módulo de Young, resistência à tração e alongamento na ruptura). As análises mostraram que a adição de fibra de algodão compensa a perda de resistencia à tração ocasionada pela adição de TPS. Tanto a fibra como o amido aumentaram a molhabilidade do compósito.

Aug 8, 2018

By Bruno Santos Malaquias, Carlos Eduardo Pessoa Gomes, Diego Canez Fernandes, Henriquison Magela Bottrel Reis

A formação de depósito de carbono é inerente ao processo de coqueificação, com tendência a se acumular nas regiões da zona livre do forno (teto, boca de carregamento e paredes) e no tubo de ascensão dos gases. Contudo, o depósito quando em excesso, se não for removido a tempo, pode causar queda na produtividade, além de impactos ambientais e redução da vida útil da coqueria. Neste contexto, foram avaliados os mecanismos de formação de depósito de carbono, bem como os fatores relacionados ao processo de coqueificação e da mistura de carvões. Foi realizada uma análise estatística dos dados da coqueria, para identificar as principais variáveis que influenciam a formação do depósito de carbono. Em paralelo, foram avaliadas amostras coletadas nas regiões da boca de carregamento, no tubo de ascensão dos gases e do MIQ de alcatrão. Verificou-se que as amostras são formadas por partículas de carbono pirolítico (craqueamento do gás) e majoritariamente pelas partículas carreadas, correspondendo a 60%, 54% e 72%, respectivamente para as regiões da boca de carregamento, da base do tubo de ascensão e superior do tubo. Foram identificadas e sugeridas ações visando minimizar a formação de depósito de carbono, tais como: redução da temperatura da zona livre; aumento da densidade da carga; controle da fração superfina (< 0,105 mm); redução do teor de matéria volátil da mistura de carvões e uso de técnicas de descarbonização.

Oct 1, 2019

By Vitor Luiz Sordi, Gustavo Henrique Pelissari

O AISI201LN é um aço inoxidável austenítico com teor reduzido de Ni em relação aos tradicionais da série 300 e com adições de Mn e N como estabilizadores da austenita. Os aços da série 200 se propõem a substituir outros inoxidáveis em algumas aplicações com vantagem econômica pela redução do Ni, porém há pouca informação sobre o seu comportamento em temperaturas elevadas. Este trabalho avalia a resistência à tração do AISI 201LN na temperatura ambiente e na faixa de 500ºC a 800ºC e a resistência à fluência na temperatura de 700ºC. Observou-se que, comparado a outros inoxidáveis austeníticos, o material estudado tem resistência à tração comparável em temperatura ambiente e mantem boa relação ductilidade – resistência no intervalo de 500ºC a 800ºC. O aço AISI201LN apresentou desempenho em testes de fluência na temperatura de 700oC comparável ao de outros aços inoxidáveis austeníticos largamente utilizados para aplicações em altas temperatura, incentivando assim a ampliação dos estudos em outros intervalos de tensões e temperaturas.

Oct 21, 2019

By Kenneth Williams

Economic drives dictate the exploitation of formerly less attractive ore bodies located close to or even beneath the water table. These ores can cause handling problems and expensive downtime of processing equipment due to their increased adhesive characteristics and are colloquially termed as “wet and sticky” ores. In order to gain a better understanding of the causes of poor handleability, experimental test methods for wall and inter-particle adhesion within bulk solids samples were developed and validated. The results confirmed that adhesion of bulk solid to equipment surfaces is mainly governed by capillary pressure. It can therefore be described using the Young-Laplace equation, which implies that adhesion is primarily dependent on the interfacial water between bulk material and the adhesion partner. Accordingly, the governing material parameters of adhesion are its capillarity and permeability, as these two characterize water transport to or from the interface of the adhesion partners. Furthermore a threshold for the classification of a material as wet and sticky based on the measurements of adhesion has been proposed.

Aug 17, 2017

By Ronaldo Adriano Alvarenga Borges

A produção de aço com baixo teor de enxofre é de extrema importância para a indústria naval e de tubos para a indústria de petróleo. Porém, a fabricação destes aços acarreta um maior desgaste do revestimento refratário das panelas de transporte/tratamento de aço das aciarias devido às condições operacionais mais severas (maiores tempos de processo, maiores temperaturas, adições de fluxantes de escória, etc.) exigidas durante o processamento destes aços. Neste trabalho é apresentado o modelamento estatístico do impacto da fabricação deste tipo de aço, via rota de tratamento metalúrgico de dessulfuração de aço, na campanha refrataria (vida) das panelas conjuntamente com a análise post-mortem de tijolos refratários da linha de escória de uma das panelas. O modelamento levou em consideração os dados de 6 meses de operação da aciaria de uma usina integrada com capacidade de 4,5 Mt/ano. A análise dos resultados revelou que os altos tempos de tratamento no refino secundário, especialmente utilizando o forno panela como equipamento de dessulfuração, a adição de compostos fluxantes de escórias contendo sódio, como nefelina, são os principais fatores que degradam a vida do refratário de tais panelas. Palavras-chave: Refratários; Dessulfuração de aço; Desgaste de panela; Nefelina.

Aug 17, 2017

By Thiago de Souza Amaral

Os aços de alta resistência microligados ao nióbio têm mostrado ser uma boa opção para fabricação de perfis estruturais, utilizando os conceitos já desenvolvidos para a indústria de gás e óleo. Entretanto, a definição das reais necessidades em termos de soldagem desta família de aços não está bem descrita nas normas de soldagem mais utilizadas pelo setor. Este trabalho demonstra uma metodologia de avaliação destes aços, através de simulações térmicas físicas (Gleeble e dilatometria) e ensaios mecânicos de amostras simuladas, de forma a elaborar um atlas de soldagem orientativo para melhor definição das faixas de parâmetros para soldagem deste material. A metodologia proposta foi aplicada a um aço BLAR bainítico da classe 65 ksi. Foi possível determinar com mais segurança a faixa de energia de soldagem recomendada, inclusive quanto à necessidade ou não do uso de pré-aquecimento, e evidenciar que as simulações são comparáveis a soldas reais. Esta abordagem mostrou trazer benefícios, como redução de custos com processo de pré-aquecimento desnecessário.

Aug 17, 2017