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By Leandro Rocha Lemos, Guilherme Liziero Ruggio da Silva, Iara Patricia Vieira de Oliveira, Paulo Santos Assis, Lorena Cristina Amorim Moura

O coque fica exposto a diferentes solicitações mecânicas do tipo impacto, abrasão e compressão, desde o desenfornamento até o seu consumo no Alto-Forno. Para evitar que o coque sofra uma acentuada degradação, é exigido que o mesmo apresente uma elevada resistência mecânica a frio. Para monitorar tal parâmetro, utiliza-se principalmente o teste de tambor, porém este contempla apenas a degradação por impacto e abrasão. Neste contexto, este trabalho desenvolveu uma metodologia para avaliar a resistência mecânica à compressão, inicialmente em partículas individuais de coque, apontando quais seriam as granulometrias mais resistentes. Os coques foram transformados em corpos de provas e testados em máquina de ensaio universal. Os resultados apontam que a tensão média de ruptura cresce com o aumento da granulometria. Posteriormente, foi avaliado a resistência mecânica à compressão em leito de coque, onde foi possível simular em uma prensa hidráulica, a pressão que a coluna das cargas exerce sobre o leito de coque no Alto-Forno e, posteriormente, correlacionou a compressão com o teste de tambor e se obteve excelentes resultados.

Oct 1, 2019

By Adauto Martins de Assis, Atan de Assunção Cardoso

Devido a sua alta demanda de produção e padrão de qualidade a indústria automotiva tem utilizado ao longo da história robôs nas mais diversas atividades como montagem, soldagem, pintura e inspeção. No intuito de levar esta realidade para a sala de aula de alunos de Engenharia Mecânica, foi desenvolvido um braço robótico didático, apresentando configuração semelhante à um modelo industrial, a ser utilizado como ferramenta de apoio ao ensino de robótica e outras disciplinas correlacionadas. Para isto, fez-se o uso associado da placa eletrônica Arduino e do software Matlab. Inicialmente foram obtidas as equações de cinemática direta e inversa. Os resultados mostraram que a posição teórica obtida apresentou um comportamento esperado conforme a metodologia adotada e o resultado experimental mostrou pequena variação de posição. Para a cinemática inversa, o tempo de resolução do conjunto de equações foi comparado à resolução do problema através de um método numérico. Com base nos resultados experimentais, foram feitas algumas sugestões de melhoria para o braço robótico didático e considerações relacionadas a acurácia de um robô industrial.

Oct 1, 2019

By Carlos Alberto Mourão, Robson Martins, Letícia Madureira Moreira, Hélio Braz Loss, Joilson Moreira Ferreira da Silva, Edilson Simões Cavalieri, Mauricio Ferreira Coelho

O conversor AOD-L é de uso exclusivo para a produção de aços inoxidáveis na Aperam South America. Entre janeiro a julho de 2018, o consumo de FeSi estava acima do orçado, acarretando em perda de gestão para a Aciaria. O aço inoxidável AISI 304 representa 50% da produção da Aciaria na rota duplex (sem uso do VOD), portanto, esse projeto teve como objetivo a redução do consumo da liga de FeSi no AOD-L para o aço AISI 304. Essa redução foi possível através da utilização da metodologia Lean Six Sigma na qual a causa raiz foi identificada e as ações implementadas o que permitiu uma maior estabilidade operacional, além de aumentar a competitividade da Aperam South America frente aos demais produtores mundiais.

Oct 1, 2019

By LJ Aspinall, Paulo Sérgio Soares Santiago

Monitorar adequadamente a qualidade da água em sistemas de resfriamento é fundamental para assegurar um bom condicionamento de seus indicadores chave de desempenho: a corrosão, a incrustação, a formação de depósitos e a atividade microbiológica, de forma que as unidades operacionais possam atingir suas metas com relação aos seus respectivos índices chaves de performance do processo industrial. Enquanto a confiabilidade deste monitoramento em antever problemas assume, então, elevada importância, os métodos utilizados até o presente na indústria não têm efetivamente fornecido resultados realísticos pela ausência de troca térmica nos dispositivos usados. A Knew Value desenvolveu e patenteou uma nova tecnologia, o Sentinel, que permite aplicar métodos inovadores de monitoramento on-line, permitindo realizar simulações em condições críticas de velocidade de escoamento e temperatura de película e atingindo excelência em monitoramento de indicadores chaves de desempenho do tratamento químico aplicado em sistemas de resfriamento. O objetivo deste trabalho é apresentar esta tecnologia e casos históricos de desempenho.

Aug 1, 2019

By Loyslene Rabelo Fernandes, Tom Depover, Dagoberto Brandão Santos, Davi Silva Alves, Kim Verbeken, Lisa Claeys

Os aços inoxidáveis duplex (AID) possuem boas propriedades mecânicas da ferrita com a resistência a corrosão da austenita. São bastante empregados na indústria petroquímica, de papéis e nuclear. Porém, são suscetíveis à fragilização por hidrogênio (H2). Amostras de AID 2205 foram recebidas na condição de recozimento de homogeneização (1100ºC por 300 s e resfriamento em água). Em seguida, foram laminadas a frio e recozidas a 1100ºC por 2 h e a 850ºC por 24 h. Foram então carregadas com H2. Análises de extração por fusão foram aplicadas para quantificar o hidrogênio no aço. Testes de tração in situ com carregamento de H2 simultâneo foram usados para avaliar a fragilização provocado por esse elemento. Completando as análises de H2, foram construídos espectros de dessorção térmica. A microestrutura foi caracterizada por microscopia eletrônica de varredura, difração de elétrons retroespalhados (EBSD), difração de raios-x e microscopia eletrônica de transmissão. Na condição envelhecida o foram identificadas as fases sigma, chi e carboneto. O AID apresentou uma redução de ductilidade considerável, alcançando 5% de alongamento já no estado envelhecido. O carregamento de hidrogênio não alterou essa condição. A extração por fusão revelou um teor de hidrogênio na microestrutura de até 50 wppm para a condição recozida, enquanto para a amostra envelhecida foi de 10 wppm. Apesar da alta fração volumétrica de fases intermetálicas e carregamento com H2, as superfícies de fratura foram caracterizadas como microcavidades e intergranulares.

Oct 16, 2019

By José Rogério de Oliveira Júnior, Carlos Eduardo dos Santos, Geraldo Lúcio de Faria, Sidney Nicodemos da Silva, Rogério Felício dos Santos, Darlan Vale Bayão, Emiliana Cristina Marques Arthuso, Ivete Peixoto Pinheiro

A fase sigma () é conhecida por afetar negativamente as propriedades mecânicas e a resistência à corrosão dos aços inoxidáveis duplex (AIDs). Dessa forma, a exposição da liga a temperaturas elevadas durante os processos de produção, soldagem ou tratamentos térmicos devem ser realizadas de maneira cautelosa a fim de se evitar a precipitação da mesma. Assim sendo, modelos adequados para predizer a precipitação da fase são ferramentas muito úteis. Entre os numerosos modelos, a relação de Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov (JMAK) é um dos modelos mais comumente utilizadas para descrever a cinética das transformações isotérmicas de fases em muitos sistemas regidos pelos mecanismos de nucleação e crescimento. Diante disso, o presente trabalho teve como objetivo realizar um estudo cinético baseado na aplicação do modelo JMAK, da precipitação da fase em um AID UNS S31803 envelhecido isotermicamente nas temperaturas de 750ºC, 800ºC e 850ºC. Concluiu-se que a cinética de precipitação da fase na liga obedeceu ao modelo JMAK, pois foi obtida uma boa correlação entre dados experimentais e os simulados. Observou-se que o aumento da temperatura de envelhecimento de 750ºC para 850°C acelerou a cinética de precipitação de A energia de ativação determinada (182,4 kJ/mol) para precipitação da fase neste sistema, sugere que a difusão do Cr na ferrita seja o principal mecanismo envolvido na formação dessa fase.

Nov 2, 2019

By Dimas Henrique Barros Andrade, Victor Eric de Souza Moreira, Ana Karolina Menezes de Almeida, Jorge Luiz Baeta, Henrique Guilherme Lucas Bastos, Paulo Santos Assis

O alto-forno é um reator metalúrgico cujo principal produto é o ferro gusa. Práticas operacionais bem ajustadas, como a injeção de carvão mineral e gás natural, possibilitam menor consumo de coque, melhor produtividade e redução de custo. Um parâmetro importante na injeção de tais combustíveis é o potencial de oxidação da chama, chamado de Índice de Excesso de Oxigênio (IEO). Foi desenvolvida uma fórmula capaz de determinar o IEO para um alto-forno com injeção de carvão mineral baixo volátil e gás natural. Foi observado que, em média, o IEO e seu desvio padrão, para períodos com injeção de somente carvão mineral, foi maior que em períodos com co-injeção de carvão e gás natural. A otimização do IEO mostrou-se uma alternativa para melhorar o desempenho do alto-forno.

Oct 1, 2019

By Davidson Marcos de Oliveira, Antonio Adel dos Santos, Vicente Tadeu Buono

The benefits of using the controlled rolling process followed by accelerated cooling (TMCP), currently used in the main rolling mills in the world are already well known and metallurgically based. The need to obtain mechanical properties with a high degree of homogeneity means that in some situations the ends of the rolled material are discarded, negatively affecting the metallic yield of the process. Therefore, this work focused on the determination of the mechanical properties variation at the ends of thick plates processed by TMCP of steels for application in oil and gas pipelines, in order to map the extent of these differences and to correlate them with the microstructure obtained, the profiles of temperature and cooling rates in these regions. To perform the work, two slabs of the studied material were rolled, and the temperature profile was recorded along the plate in the controlled rolling and accelerated cooling processes. The ends of the material were sampled in sections at every 100 mm and subjected to tensile test, hardness and the Charpy V-notch impact test, as well as dilatometry and microstructure evaluations. For the used process conditions, the results indicated the formation of a banded microstructure, basically consisting of polygonal ferrite and bainite, occasionally containing small fractions of perlite. The mechanical properties in the top and the base were higher than the values found in the plate middle, justified by the microstructure found. The work allowed understanding the relationship between the mechanical properties, microstructures and process conditions at the ends, helping the team to improve the process in order to result in a high degree of homogeneity of the product and, thus, lead to optimization of the metallic yield.

Oct 1, 2019

By Wagner Viana Bielefeldt, Vinicius Cardoso da Rocha, Augusto Lachini Pereira, Antônio Cezar Faria Vilela

A minor change in the chemical composition and temperature affects the slag viscosity, which has a great extent of the physical properties in regarding refining slags. Optimizing those parameters may affect the steel cleanliness. The viscosity measurement process is considered expensive, so the cost-effectiveness does not favor the measures at high-temperatures. Alternatively, it is possible to apply mathematical models or thermodynamic softwares to obtain viscosities for a given range of chemical composition and temperature of slags. The present work contemplates a validation of the experimental data, collected in the literature, with a calculated data and proposes an accurate representation of iso-viscosity curves applied for secondary steelmaking slags, covering the composition ranges: 0–100 wt.% CaO, 0–80 wt.% SiO2, 0–77 wt.% Al2O3 and 0–15 wt.% MgO (CSAM) system at 1500ºC. The viscosity representation fields include fully liquid and a partially liquid slags in the CSAM system and the viscosities were calculated using the FactSage 7.2 (for Liquid Phase) and the Roscoe-Einstein equation (for Phase mixture) for a total of 5976 slags. The preliminary results indicated that there is a great convergence between the calculated and experimental viscosities data, promoting an efficient approximation of the iso-viscosity curves for the CSAM slag system in the high-temperatures.

Nov 1, 2019

By José Hamilton Resende Tavares, Késsius Bortolan Menezes, Mariana Vieira de Moura

Sampling and its representativeness is of significant importance in process control and decision making in the mineral sector. In this way, the present work seeks to compare different methodologies for the sampling of the iron ore from Anglo American. Through a sample of 120 kg, representing the industrial flotation circuit feed, samples obtained by the method of long pile, random sampling and rotary sample divider were analyzed, being the latter adopted by the company. In this case, after sampling, the material obtained through each method was subjected to the same sequence of characterization tests and the difference between the results statistically analyzed. Through such analysis it was observed that the random sampling method showed high values of variability and is therefore considered as unsatisfactory when compared to the other methods tested. In addition, rotary sample divider also showed parameters slightly superior to the long pile method. This study confirms the importance of appropriate sampling systems and procedures systems in the pursuit of reliable results.

Oct 3, 2019

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 Anna Paula Littig Berger, Caio Vaccari Silva, Victor Bridi Telles, Felipe Fardin Grillo, José Roberto de Oliveira

No presente trabalho foi proposto uma análise da eficiência de desfosforação de uma mistura padrão M1 e outras três misturas, onde foi realizado um aumento progressivo da %FeO em sua composição química (5%,10% e 15%). Além disso, esta mistura padrão M1 foi testada utilizando-se CaO em duas granulometrias diferentes, uma mais fina (M1A) e uma mais grosseira (M1). Os testes experimentais foram realizados a uma temperatura de 1400°C, com agitação de 450 RPM, em um forno de resistência. Para a análise das propriedades da escória, foram realizadas simulações através do software de termodinâmica computacional FactSage 7.2 e análises de imagens obtidas da superfície do cadinho ao final dos experimentos no software Quantikov. A mistura M1 apresentou melhor desempenho do que as misturas onde foi adicionada uma maior quantidade de FeO, visto que foi observado que à medida que a %FeO nas misturas é aumentada, a eficiência de desfosforação diminui. Além disso, a utilização de uma granulometria grosseira mostrou-se mais eficiente do que a granulometria fina, devido a maior aglomeração causada por essa. Esses resultados corroboraram as equações utilizadas para calcular o Fator de Desfosforação (FDeP), calculado para correlacionar as propriedades termodinâmicas das misturas desfosforantes e a eficiência de desfosforação.

Oct 1, 2019

By Carlos Guimaraes, Jefferson Klug, Raquel Verona, Pablo Leão, Miguel Arcanjo Almeida, Carlos André Ruy Carneiro, Marcos Daniel Gouveia

O cenário de perda de produção devido a quebras de sequência por obstrução em aços acalmados ao alumínio com tratamento com cálcio apresentava-se crítico para a Aciaria. Foram realizados ajustes técnicos nos processos de refino primário e secundário através da implementação de ações para redução do consumo de alumínio, ajuste da composição química da escória de panela e ajuste do procedimento de adição de cálcio. A mensuração dos indicadores que suportaram o resultado final foi através de gráficos ternários de escória, contagem de inclusões, analise de oxigênio total, analise da distribuição química de inclusões via MEV/EDS, janela de lingotabilidade e alumínio dissolvido. O desenvolvimento do projeto alcançou uma consistente redução do índice de obstruções aliados ao aumento da limpidez e qualidade dos

Oct 1, 2019

By Robson Luís da Silva Nascimento

O mercado do aço no mundo está muito competitivo, e as indústrias siderúrgicas têm desenvolvidos projetos com foco na melhoria da qualidade dos aços e na redução dos custos dos processos de fabricação. Este trabalho descreve os avanços nos processos de lingotamento contínuo, com foco na redução do sucatamento de placas por “bolsa”. Esta melhoria consistiu na modificação na taxa de refrigeração aplicada na placa de cauda durante o processo de descarga da máquina (final de lingotamento). A implementação dessa ação propiciou uma homogeneidade na solidificação das placas de cauda aumentando assim sua temperatura de extração reduzindo significativamente o sucatamento das mesmas. Outras melhorias obtidas com o trabalho foram a redução das ocorrências de placa parada no interior da máquina, redução das ocorrências de restrição de velocidade por Baumann, redução das ocorrências de intervenção para regularização de GAP e melhoria na qualidade superficial. O trabalho foi realizado sem investimento contribuindo na redução do custo de transformação do aço em placa.

Jul 30, 2018

By Gabriel Filipe Barrelas Marques Gamito Cardos

O aço em estudo (SAE8620MOD) é um material utilizado na aplicação de estruturas de óleo e gás. Essa liga modificada é utilizada em estruturas off-shore para produção de amarras. Para garantir a qualidade do produto são realizadas uma série de ensaios, dentre eles propriedades mecânicas (RT, LE, Alongamento e redução de área) bem como resultados de dureza e impacto. O ensaio de impacto está relacionado diretamente com a microestrutura obtida durante o processo de solidificação do aço e com o tratamento térmico realizado. Microestruturas com alto grau de bandeamento podem comprometer a variabilidade dos resultados de impacto. A redução ou até mesmo a eliminação do bandeamento é um caso de amplo estudo, principalmente em aços com processo de lingotamento contínuo. Muitas soluções já foram propostas para a redução do bandeamento, o de agitação eletromagnética tem se mostrado bastante efetivo na redução dos níveis de bandeamento e segregação dos produtos lingotados. O ensaio consiste em avaliar a intensidade do campo eletromagnético (FEMS) para o comportamento do nível de bandeamento do material. Foi utilizada uma corrida para teste via lingotamento contínuo, onde a velocidade de lingotamento permaneceu constante e variou-se a corrente dos agitadores em três condições: tarugos com baixa agitação (FEMs com corrente baixa), tarugos com alta agitação (FEMS com corrente alta) e tarugos sem agitação (FEMS desligado). Com baixa agitação no FEMS conseguimos obter um nível de bandeamento menor se comparado com os outros resultados. Como consequência a variação dos valores de impacto apresentaram-se menores que as demais condições, devido a homogeneidade do material. Dessa forma podemos dizer que a redução do nível de bandeamento no material reduziu também a variação dos resultados de impacto, tornando o processo mais estável.

Oct 30, 2017

By Pedro Henrique Coutinho

Este trabalho teve como objetivo a redução do custo de transformação da Aciaria de Resende (Votorantim Siderurgia), visando à redução do Cash Cost do tarugo, ponto fundamental no atual cenário econômico da siderurgia brasileira. Para priorizar as ações, otimizar recursos e tratar o tema de forma estruturada foi utilizada a metodologia DMAIC na execução deste projeto. Como resultado houve redução no custo de transformação, alcançado por melhorias nas linhas de Energia Elétrica, Ligas, Escorificantes, Eletrodos e Outras Variáveis.

Aug 16, 2017

By Saulo Brinco Diniz

O presente trabalho estuda as características microestruturais e mecânicas de 3 ligas de alumínio (1100, 3104 e 8011) na condição laminada a quente e submetidas a um tratamento térmico de solubilização em diferentes tempos de encharque (1, 2 e 3 horas). As ligas em estudo apresentam um percentual de soluto ligeiramente acima do limite máximo de solubilidade nas mesmas. Assim os tratamentos térmicos de solubilização permitiriam controlar a dimensão, dispersão e natureza dos precipitados presentes modificando a condição laminada a quente, sem atingir a completa dissolução dos mesmos. A avaliação microestrutural/ composicional e mecânica foi feita por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)/ Espectroscopia de Raios-X de Dispersão de Energia (EDS), Difração de Raios-X (DRX) e ensaios de dureza. De acordo com os resultados apresentados para as ligas 1100 e 8011 o tempo para ocorrer à solubilização está entre 1 e 2 horas enquanto que para a liga 3104 está entre os tempos de 2 e 3 horas.

Aug 7, 2018

By Karina Aparecida Martins Barcelos Gonçalves

A evolução da microestrutura e propriedades mecânicas de dois aços inoxidáveis duplex foram estudadas via microscopia óptica e de varredura, ensaios de dureza e tração. As amostras dos aços inoxidáveis duplex foram laminadas a frio com percentual de 18,50 e 62% para o aço S32304 e 21,52 e 64% para o aço S31803. As amostras com 62 e 64% de redução foram recozidas a uma temperatura de 1055ºC com 20 s de encharque. Os resultados mostraram o efeito da deformação a frio na espessura das lamelas de ferrita e austenita, sendo este mais pronunciado na austenita. O aço inoxidável duplex S31803 apresentou maiores valores para o limite de escoamento e dureza devido ao maior percentual de molibdênio e nitrogênio, elementos que atuam como endurecedores por solução sólida.

Aug 17, 2017

By Victor Freire de Oliveira

A exaustão das reservas mundiais de minérios de ferro de qualidade, bem como o progressivo avanço das legislações ambientais, são tendências que têm motivado pesquisas acerca do uso de resíduos ricos em ferro e carbono para a fabricação de sínter metalúrgico para uso em alto-forno. Para tal, é necessário que se verifique o comportamento desses materiais nas condições termodinâmicas e cinéticas do processo de sinterização, bem como o seu efeito sobre a qualidade do sínter e sobre os parâmetros de processo da sinterização. Com esse objetivo, em uma primeira etapa do presente projeto de pesquisa, misturas representativas da prática operacional das usinas brasileiras, bem como misturas visando à maximização da reciclagem de resíduos foram testadas em laboratório em condições próximas às da sinterização. Os resultados de análises químicas e mineralógicas obtidos experimentalmente foram comparados com predições termodinâmicas de um modelo de equilíbrio multicomponente, havendo concordância satisfatória.

Oct 30, 2017

By Claudio Pereira Diogo

A lot of galvalume/aluzinc steel sheet was furnished to a metallic roof manufacturer intended for tile fabrication. But, according with the roof manufacturer, that coils develops a different superficial aspect during processing. The purpose of this work was to provide an explanation for the appearance of the observed surface on one side of the coils. In order to find out the origin of the problem, mechanical and microstructural characterization tests were done at INSPEBRAS with the support of a partner laboratory. The results are described in this paper with their analysis and conclusions.

Aug 16, 2017