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By Henrique Paier Milanez

À medida que os depósitos minerais de alta qualidade vão se exaurindo e a contínua busca por menores custos operacionais aumentando, as rotas de beneficiamento de minério tornam-se mais complexas, gerando custos de capital cada vez maiores. Dessa forma, surgem desafios não somente para a redução desses custos, mas também para validação do dimensionamento dos equipamentos, teste das lógicas de controle, treinamento operacional e redução do tempo de start-up. No presente trabalho é realizada uma breve revisão bibliográfica sobre o atual cenário de simulação de processos na indústria mineral e é mostrado como essa tecnologia se encaixa em todas as etapas do desenvolvimento de projetos. Especificamente, são apresentados estudos de dimensionamento de linhas de processo e dimensionamento de bombas centrífugas em casos técnicos em que o software IDEAS foi utilizado como ferramenta de simulação dinâmica para validação do processo, reduzindo o impacto financeiro em etapas posteriores. Como exemplo dos resultados das validações, mais de 40 bombas tiveram seu dimensionamento reavaliado e mais de 10 tubulações tiveram seus diâmetros revisados. Os resultados observados corroboram o grande potencial tanto da ferramenta computacional, quanto da simulação de processos de modo geral.

Jul 30, 2018

By Neussias Inocêncio Henrique

O processo de coqueificação em uma Coqueria do tipo Heat Recovery é baseado na queima da matéria volátil presente no carvão, principal combustível para aquecimento dos fornos. A Combustão dos gases tem que ocorre dentro da câmara primaria (interior do forno) e na câmara secundaria (Sole Flue). Devido a algumas interferências no processo de coqueificação não ocorre a queima completa dos gases no forno e com isso a combustão terciária ocorre nos coletores de gases (equipamento destinado apenas para transporte dos gases de combustão). Com a queima dos gases nos coletores temos o aumento de temperatura no interior do duto e como a estrutura refratária não foi projetada para suportar esse limite máximo de temperatura acontece a contração e posteriormente colapso do refratário causando perdas em todo o processo. Os principais benefícios após a aplicação dessa técnica é a redução no tempo de reparo, aumento do rendimento de aplicação da massa refratária e prolongamento na vida útil desse equipamento.

Aug 17, 2017

By Rogério Felício dos Santos

Nitriding of metallic materials using electric discharges generated during electric discharge machining (EDM) is a recently developed technique. The aim of this paper was to correlate mechanical properties of a nitrided layer produced in AISI 4140 steel by EDM nitriding with the type and amount of nitrides. A conventional die-sinking EDM equipment and electrolytic copper electrodes were used to generate the electric discharges. The electrolyte was a solution of urea in deionized water. Knoop microhardness profiles assessed the variation of hardness along the nitrided layer, whereas the elastic modulus of this layer was measured using nanoindentation tests. Optical microscopy and X-ray diffraction (XRD) were used to characterize the nitrided surface. The results showed the formation of a nitrided layer containing iron nitrides with average thickness of around 25 µm. The amount of nitrides reduced from the surface towards the centre and these results correlated well with microhardness profiles obtained.

Jul 31, 2018

By Alex Maia do Nascimento

Durante a produção de aços em fornos elétricos a arco (FEA), o hidrogênio pode ser incorporado ao banho líquido através de diversas formas: umidade das matériasprimas, umidade do ar (no momento de abertura do arco elétrico), umidade dos refratários e etc. A fragilização por hidrogênio (FH) é um fenômeno decorrente da incorporação e retenção de hidrogênio, acima de certo nível tolerável para cada aço em particular, que gera altíssimas tensões internas e diminui, catastroficamente, a capacidade de deformação do material. O objetivo do presente trabalho foi encontrar a quantidade de hidrogênio (ppm) aceitável no aço inicialmente desenvolvido para fabricação de barras CA-50 (6,3 / 8,0 / 10,0 e 12,5 mm), obtidas em rolos por laminação a quente após instalação de uma nova máquina de lingotamento contínuo de tarugos. Para realização do trabalho foram realizados ensaios de dobramento a 180° conforme a norma NBR 7480/2007 e medições dos teores de Hidrogênio no distribuidor da Aciaria através do equipamento Hydris.

Aug 17, 2017

By Sérgio de Azevedo Penchel Júnior

A Votorantim Metais possui dois Smelters de Zn situados no estado de Minas Gerais, Brasil, um na cidade de Três Marias e outro na cidade de Juiz de Fora. A unidade de Juiz de Fora tem se caracterizado ao longo dos anos pela mudança de estratégia no que diz respeito a obtenção de matérias-primas, buscando oportunidades em materiais secundários ricos em Zn, em substituição ao concentrado de Zn, tornando-se ao longo do tempo cada vez mais uma unidade recicladora. O cemento é um material gerado na Hidrometalurgia do Zn, mais precisamente na etapa de purificação, e é composto basicamente por Zn, Cu, Cd, Co, Pb e Tl. A solução purificada, produzida após esta etapa é direcionada a eletrólise para produção de zinco eletrolítico. Atualmente em Juiz de Fora, todo cemento gerado é destinado a uma área específica da hidrometalurgia para seu tratamento e recuperação de Zn e Cd. Os demais metais são perdidos e dispostos na barragem de rejeitos. Na planta de Três Marias não existe área específica para tratamento desse material, e dessa forma, todo ele é estocado em depósito especial. O objetivo desse estudo é avaliar e propor uma rota alternativa de processo que permita uma maior recuperação de metais dos cementos de TM e JF, utilizando os ativos da planta de tratamento de cementos de JF levando dessa forma a redução da geração de resíduos enviados para as barragens de uma forma economicamente viável.

Aug 17, 2017

By Aline Aguiar Lopes

A piora na qualidade dos minérios de ferro tem levado as empresas a adaptarem seus processos a novas condições de qualidade das matérias-primas, surgindo assim a necessidade de desenvolver estudos que auxiliem as tomadas de decisão. Esse trabalho avaliou a influência da qualidade do sínter e da composição da carga metálica na zona coesiva do alto-forno através dos parâmetros de amolecimento e fusão. A importância de se obter informações sobre a zona coesiva se deve principalmente ao fato de nessa região ocorrer a maior parte da perda de carga no interior do alto-forno. Cinco amostras de sínter de qualidades químicas distintas, produzidas nas sinterizações da CSN (Companhia Siderúrgica Nacional), foram selecionadas e caracterizadas para esse estudo. Os ensaios de Amolecimento e Fusão foram realizados no Centro de Tecnologia de Ferrosos da Vale através de um acordo de cooperação técnica entre as empresas. Os resultados obtidos mostraram que as técnicas utilizadas são adequadas para avaliação das propriedades em altas temperaturas, fornecendo dados importantes para a interpretação do comportamento da carga metálica no interior do alto-forno, como espessura e posicionamento da zona coesiva, permeabilidade e redutibilidade da carga, indicando assim, a composição da carga metálica de melhor desempenho para o alto-forno.

Aug 17, 2017

By Magda Moreira Pinto

Durante a fabricação do aço as grandes siderúrgicas possuem usinas térmicas integradas aos seus processos industriais. Uma operação bastante comum na indústria siderúrgica é a geração de vapor, normalmente utilizado para a produção de trabalho mecânico em turbinas (vapor superaquecido) ou em processos de aquecimento, nos quais se emprega o vapor saturado. Estes vapores de processos também podem ser utilizados na geração de energia elétrica. Para isto, foi importante assegurar a qualidade da água e do vapor de baixa pressão (VBP) enviado para Termelétrica. Foi com este intuito que a TKCSA se preocupou em padronizar o (VBP) gerado na Caldeira Auxiliar da área de Utilidades e Caldeiras da Aciaria. O desafio era transformar o (VBP) na mesma qualidade do vapor produzido nas caldeiras recuperadoras de calor (HRSG). O procedimento adotado foi á modificação no tratamento químico, a instalação de uma monitoração química contínua e eficiente para assegurar os parâmetros químicos dentro da especificação técnica recomendada pelo EPRI - Electric Power Research Institute, Inc. Com este tratamento foi controlada as dosagens químicas, a operação da caldeira e a geração dos efluentes líquidos para o tratamento químico ambiental. Contudo foi possível tornar um mecanismo dinâmico e econômico para a empresa viabilizando a utilização do vapor na termelétrica.

Jul 31, 2018

By José Ramiro Esteves Ramos

Características microestruturais são determinantes para as propriedades não ôhmicas de materiais varistores, uma vez que elas se relacionam com o coeficiente de não linearidade das curvas U x I, com a capacidade de absorção de energia, e com o seu grau de confiabilidade. O presente trabalho tem por objetivo a análise composicional e microestrutural de um material varistor comercial a base de ZnO dopado com diversos óxidos, além de comparar a eficiência dos ataques químico e térmico para a visualização das imagens em MEV. Os resultados obtidos condizem com a literatura onde foi observada a predominância de grãos majoritariamente compostos por ZnO com a presença de segregações constituídas de diversos elementos e concentradas nos contornos de grão. Quanto aos ataques, foi notável uma melhor qualidade das imagens quando se adotou o ataque térmico do ponto de vista da visualização dos contornos de grão. O ataque químico, por sua vez, demonstrou ser mais eficiente na elucidação das fases segregadas e na revelação da porosidade do material varistor.

Aug 17, 2017

By Thinnie Hahn dos Santos

O aço API 5L X60 é empregado na fabricação de dutos submarinos para a produção de óleo e gás. Com a ajuda de métodos de inspeção e estudos de mecânica da fratura é possível avaliar a severidade dos defeitos existentes, prever a falha dos componentes e tomar as devidas providências para evitar acidentes que podem levar a danos ambientais, perda de vidas e prejuízos financeiros. Com foco na redução do efeito do histórico de carregamento, avalia-se uma técnica alternativa de pré-trincamento por fadiga para a obtenção das curvas de crescimento de trinca por fadiga. Esta técnica permite a nucleação de trincas em carregamento cíclico compressivo, isentas de tensões residuais compressivas, que mascaram os resultados na determinação do limiar de propagação de trincas. Neste trabalho, foram utilizados corpos de prova do tipo C(T) para a nucleação das pré-trincas de fadiga. Foi avaliada a influência das características do carregamento, como o nível da força aplicada e a razão de carregamento no comprimento de saturação das trincas produzidas, a fim de se obter avanços no estabelecimento dessa metodologia. Com um carregamento mais intenso, o comprimento de saturação de trinca foi maior. Além disso, a diferença de comprimento entre o centro e as superfícies do corpo de prova se torna mais acentuada. O comprimento de saturação de trinca é menor que o raio da zona plástica e maior que a região máxima governada por tensões residuais trativas. Para carregamentos menos severos, a trinca cresce de maneira mais uniforme e alcança comprimentos de saturação de trinca menores. A razão de carregamento não interfere significativamente no comprimento de saturação de trinca.

Oct 30, 2017

By Léo Daiki Shinomiya

O planejamento de cenários é uma ferramenta empregada como um mecanismo competitivo que entrega uma visão para um futuro passível de acontecer, baseado em fatos atuais e históricos. Adaptado para ser aplicado a resíduos industriais, este método de planejamento de cenários pode ser descrito em oito etapas. Neste trabalho é apresentada a 1ª etapa, que mostra o uso de pesos e critérios para definir as aplicações mais adequadas para a Lama Vermelha a partir de uma infraestrutura disponível localmente. A Lama Vermelha é gerada em larga escala pela indústria do Alumínio, somente no estado do Pará são gerados 5,4 milhões de toneladas anualmente, que impacta diretamente nos custos desta indústria em função de seu tratamento e estocagem. Os resultados guiam definições para as aplicações mais adequadas para a Lama vermelha, sendo destacado o emprego na fabricação de cerâmica vermelha e na produção do cimento.

Aug 17, 2017

By Juliana Cecília Costa Ribeiro Vieira

As operações de amostragem de qualquer atividade que necessite de controle de qualidade são fundamentais tanto para fins de garantia da qualidade quanto para efeito comercial dos produtos. Na mineração de ferro não é diferente. Uma amostragem que carregue um vício de 0,20% no teor de Fe (%) pode representar uma perda de faturamento de aproximadamente US$226 mil para cada milhão de toneladas comercializadas aos preços atuais. Para fazer um bom plano de amostragem é necessário conhecer o grau de heterogeneidade ou variação de qualidade (sW) do minério a ser amostrado. Segundo Pierre Maurice Gy, um dos mais renomados especialistas em amostragem de minérios em geral, a forma mais indicada para estimar a sW é o método do variograma. Neste trabalho usamos a metodologia do variograma, com base na Norma Técnica ABNT ISO 3084:2003, para estimar a sW do minério tipo Sinter Feed produzido na Mina de Serra Azul da ArcelorMittal.

Oct 30, 2017

By Sayonara Soares de Freitas Carneiror

A extração de alumina por digestão ocorre em meio reacional entre a pasta de bauxita e licor cáustico aquecido. Este aquecimento ocorre em uma série de trocadores de calor, que utilizam vapor saturado produzido em caldeiras de gás natural. Aproximadamente vinte minutos após a passagem pelos trocadores, o licor alimenta o reator e a mistura entre este fluido quente e a pasta fria deve atingir uma temperatura pré-definida de digestão. O controlador tradicional não era capaz de integrar o circuito entre os produtores e consumidores de vapor, por causa do deadtime do processo que gera a necessidade de um modelo robusto para ser acoplado à lógica de PID, mais a questão da não-linearidade do processo de transferência de calor. Este artigo apresenta a metodologia e os resultados de uma aplicação de tecnologia baseada em lógica Fuzzy em trocadores de calor para controle da temperatura reacional. A ferramenta do projeto é uma plataforma de controle avançado que não necessita de modelos fenomenológicos e é capaz de lidar com sistemas não-lineares. A média da temperatura de digestão ficou 0,4°C mais próxima do setpoint e a variabilidade reduziu em 61%, o que permitiu a redução em 3,2% no consumo específico de vapor.

Aug 17, 2017

By Flávio Beneduce

O conhecimento das características termodinâmicas do sistema NiO-CaO é de fundamental importância no modelamento do equilíbrio metal-escória-refratário para a elaboração de ligas à base de níquel em fornos elétricos a arco assim como para o desenvolvimento de base de dados consistente para a extração de níquel de minérios lateríticos. O modelamento existente para a escória líquida, baseado no modelo quase-químico modificado por Pelton e Blander, não pode ser utilizado diretamente na base de dados SLAG usada pelo programa Thermo-Calc pois utiliza um outro modelo termodinâmico para a fase escória. O presente trabalho apresenta o modelamento do sistema NiO-CaO usando o modelo quase-químico de células de Kapoor-Frohberg-Gaye para a fase escória líquida. Os dados utilizados neste modelamento foram atividades das espécies químicas nas fases sólidas, composições solvus em várias temperaturas e parâmetros magnéticos da fase NiO. A otimização foi feita com o módulo PARROT® do programa Thermo-Calc®. Os resultados obtidos da otimização ajustaram-se bem aos dados experimentais apresentados na literatura.

Aug 17, 2017

By Marcus Vinicius Dias Garcia

O presente trabalho tem por objetivo contribuir para a preservação refratária de baterias de coque, apresentando uma metodologia de planejamento e controle. A condição dos refratários de baterias de coque é crucial para sua produtividade e para o cumprimento de diretrizes ambientais. São desafios (i) a identificação precoce de danos e previsão de seu efeito no desgaste global da bateria, para hierarquia de reparos; (ii) a seleção da técnica apropriada a cada reparo. No presente trabalho, os autores compilam o estudo da progressão de danos sob diferentes tipos de reparo ao longo de mais de 30 anos em baterias heat-recovery e convencionais, de diversos modelos construtivos, e o combinam a tecnologias de inspeção para consolidar uma metodologia de gestão da preservação refratária. A metodologia foi aplicada em baterias localizadas no Brasil, avaliando a condição de mais de 400 fornos em 90 dias. Para a bateria mais crítica, foi identificado um potencial de prorrogação de vida útil em torno de 10 anos.

Aug 17, 2017

By Victor Caso Moreira

Neste trabalho é estudado o efeito do ferro no tamanho de grão e nas propriedades mecânicas do latão UNS C26000, também comercialmente conhecido como latão 70/30. Foram avaliados dois teores residuais: 0,0069% e 0,0592%. As amostras foram inicialmente laminadas até a espessura de 2,30 mm, submetidas a tratamento térmico de recozimento objetivando tamanho de grão de 0,030 mm. Posteriormente as amostras foram laminadas para outras três espessuras e submetidas a um novo recozimento. As amostras recozidas passaram por análise de tamanho de grão e foram submetidas a ensaios de tração, sendo obtidos resultados de limite de resistência à tração. Os comportamentos apresentados pelos materiais foram distintos entre si, sendo que o material com maior teor de ferro apresentou aumento das propriedades mecânicas em função do aumento da redução de espessura e o material com menor teor ferro apresentou redução do limite de resistência à tração. Quanto ao tamanho de grão, o material com menor teor de ferro apresentou pequena variação de tamanho de grão após o recozimento, enquanto o material com maior teor de ferro apresentou redução do tamanho de grão em função do aumento da redução de espessura, demonstrando inibição do crescimento de grão e estrutura heterogênea.

Aug 17, 2017

By Jetson Lemos Ferreira

O presente estudo teve por objetivo verificar a independência tanto da Curva Limite de Tensão (CLT), quanto da Curva Limite de Deformação Plástica Efetiva (CLDPE) em relação à trajetória de deformação. Para tal, foram utilizadas Curvas Limite de Conformação (CLC) de aço livre de intersticiais (Interstitial Free - IF), determinadas, primeiramente, por meio de trajetórias lineares e, posteriormente, por trajetórias bi-lineares estabelecidas por níveis de pré-deformação nos modos de tração uniaxial e estiramento biaxial simétrico. As previsões da CLT e da CLDPE, calculadas a partir das deformações limites da CLC convencional em trajetórias lineares e bi-lineares, mostraram-se independentes em relação à trajetória de deformação. Entretanto, verificou-se que o critério de escoamento adotado tem grande influência na forma e posição destas curvas limites.

Aug 17, 2017

By Jan Krull

A high productive coke making process in connection with stringent emission control has clearly become a demand of plant operators and stakeholders. Further to this, availability, quality and coal costs are key concerns for the iron and steel industry in its efforts to optimize raw material cost. Today, the optimization of raw material cost in integrated steel works has further gained priority. Coking coal reflects up to 20% of the cost of steel. In top charged batteries coal preparation and blending is one of the concerns to lower coal cost by maximizing the percentage of non-coking coals in the blend. Stamp charging technology is technologically and economically an effective solution in the process of pre-carbonisation. Paul Wurth’s jumbo top charged oven as well as proven stamp charging technology have recently set new benchmarks in Europe, India and Brazil in terms of productivity, stability and emission control.

Aug 1, 2018

By Rafael César de Souza

A distribuição de gás de Aciaria, gerado no processo de produção de aço, tem como finalidade que a energia térmica recuperada seja utilizada nos seguintes processos da TKCSA: - Aquecimento dos regeneradores dos Altos Fornos e Planta de PCI através do fornecimento de um Mix Gas composto de gás de Alto Forno, gás de Aciaria e gás natural; - Fornecimento de gás combustível associado ao gás de Alto Forno para as turbinas a gás da Termoelétrica, para que a energia térmica seja convertida em energia mecânica e finalmente em energia elétrica; - Fornecimento de gás combustível para o forno de ignição da Sinterização e os fornos de aquecimento de panelas da Aciaria. - Fornecimento de gás combustível associado ao gás natural para uma caldeira que tem como finalidade a produção de vapor de processo. Sendo um processo extremamente importante dentro do sistema de distribuição de Utilidades e termos como diretriz a redução de custos operacionais e obtenção de benefícios ambientais, foram desenvolvidas várias ações para aumentar a capacidade de distribuição do gás de Aciaria, sendo que tais ações proporcionaram um incremento de 20% na capacidade de distribuição do gás de Aciaria.

Aug 17, 2017

By Arnaud-Guilhem de Loze

Este artigo apresenta um modelo matemático desenvolvido para o estudo das temperaturas dos refratários dos fornos de tratamento térmico de tubos de aço em períodos sem produção. Nesses períodos, o forno é desligado ou conservado em temperatura reduzida, visando economia de energia. O modelo matemático desenvolvido utiliza equações discretizadas para o cálculo da evolução das temperaturas em pontos internos do revestimento refratário em função da evolução da temperatura da atmosfera interna do forno. O modelo foi validado em campanhas de medições experimentais. Vários termopares foram instalados em diferentes profundidades do material refratário, e a evolução de temperaturas nestes pontos foi coletada durante duas semanas. A comparação entre modelo e medidas apresentou erro relativo considerado pequeno para todos os diferentes cenários. O modelo permitiu definir a condição de regime quase permanente do forno para garantir retomada do estado produtivo sem problemas de qualidade do produto. E auxiliou também o desenvolvimento de melhores práticas de controle do forno considerando a melhoria da qualidade dos produtos e economia de energia. O estudo foi considerado bem sucedido, e sua aplicação em outros fornos está sendo estudada.

Aug 17, 2017

By André de Cabral Oliveira

With the onset of the global economic crisis in 2008, and more precisely from 2009, production routes in iron making as blast furnace, sinter and coke oven, indicated a significant increase in frequency as well as intensity of undesirable incidents. The cost impact of such deteriorations of the production chain cause significant losses ranging up to several hundred million dollars annually. On the other hand, opportunities for processes improvement are contributing to enhance process efficiency and results, and also reduce or even avoid losses from unexpected incidents. The use of specialized services for processes has gained projection along the plants and emerged as an attractive alternative to increase results by increasing the performance and reducing costs and expenses. Process Services are formatted to achieve cooperative and customized solution during planned or urgent interventions, conducting feasibility studies, process improvement, training, among others, providing knowledge, information and crucial actions to preserve and optimize processes and plant facilities.

Aug 2, 2018