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By Pedro Cunha Alves

A cada ano a demanda por aços limpos aumenta, tornando o controle de inclusões cada vez mais importante. Durante o refino secundário de aços, ocorrem a eliminação de impurezas, ajuste da composição química e ajuste da temperatura do aço líquido. A remoção de inclusões não-metálicas geralmente ocorre nessa etapa, sendo realizada pela escória. Neste trabalho, foi definido um planejamento de experimentos para que numa segunda etapa, os conhecimentos obtidos possam ser comparados e transferidos para a prática industrial. Inicialmente, foi feita uma revisão da literatura sobre experimentos realizados em fornos de laboratório com amostras de aços e escórias focados na remoção de inclusões. Depois de analisados diferentes arranjos experimentais propostos, alguns trabalhos selecionados foram analisados com respeito às inclusões e às escórias presentes. Finalmente, no planejamento proposto, definiu-se que os experimentos serão realizados em forno resistivo com passagem de argônio. As amostras serão fundidas em cadinhos de MgO na temperatura de 1600ºC e, após 90 minutos nesta temperatura, as mesmas serão resfriadas em água. Alguns parâmetros que poderão ser estudados são a população de inclusões, viscosidade efetiva da escória, teor de oxigênio total e composição de inclusões ao longo do tempo.

Oct 30, 2017

By Frank Schrama

The Steel Plant Model (SPM) is an advanced logistic simulation model for steel plants. With the SPM, bottlenecks can be solved and logistics can be optimized. Both existing plants and greenfield designs can be simulated. All movements and actions simulated, from hot metal to cast products. Not only all major equipment and their relevant components (like a sublance) are simulated, but also ladles, scrap boxes, transfer cars and cranes. The whole plant is simulated in 3D and actual distances and speeds determine transport times. The SPM includes process time deviations and equipment downtimes for maintenance or unexpected breakdowns. This ensures more realistic and reliable results. Logistic optimization is based on comparison of different scenarios. For a new scenario, equipment and practices, etc. can easily be modified, added or removed. At the same time the SPM produces all relevant data for every new scenario, which can be presented conveniently. This makes the SPM the ultimate tool to find bottlenecks or optimize plant logistics. The SPM is validated for several plants world-wide, with different characteristics and layouts. The SPM not only realistically simulates existing plants with all utilizations, crane movements and waiting times, but also to accurately predicts the influence of plant modifications or unexpected events like breakdowns. Given the flexibility of the SPM, any (new) steel plant can be simulated quickly when a layout and the requested data are provided.

Aug 16, 2017

By Claudeir Carvalho Silveira

A necessidade da indústria automobilística de redução de peso, desenvolvimento de designs arrojados e aumento da resistência a corrosão dos automóveis obrigou as indústrias siderúrgicas a produzirem aços galvanizados de alta resistência. Entretanto, para que haja este desenvolvimento é necessário maior conhecimento do comportamento dos revestimentos galvanizados quando submetidos a processos de estampagem. Desgastes da superfície galvanizada, formação de pós, redução da resistência a corrosão e atrito das superfícies são aspectos importantes a considerar no projeto do ferramental de estampagem. Este trabalho teve, portanto, como objetivo a avaliação do efeito dos revestimentos Galvanizing e Galvannealed no coeficiente de atrito de um aço Dual Phase 600. Para avaliação do coeficiente de atrito foi utilizado um tribômetro de ferramenta plana que simula o atrito na estampagem de peças. O trabalho apresenta ainda a caracterização microestrutural do revestimento realizada por microscopia ótica (MO) e eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de energia dispersiva (EDS). Para avaliação das propriedades do substrato e do revestimento foram utilizadas também medidas de Microdureza. Após a realização dos ensaios, foi caracterizada ainda a evolução dos revestimentos após desgaste promovido pelo tribômetro de ferramenta plana e a identificação e caracterização do fenômeno de stick-slip.

Aug 8, 2018

By Saulo Brinco Diniz

O presente trabalho buscou explorar a aplicação da nanoindentação instrumentada na caracterização microestrutural e mecânica de materiais metálicos. Para isso foi utilizado um ultramicrodurômetro (Shimadzu, modelo DUH–211S) e um microscópio (Olympus, modelo BX51M) a fim de analisar uma chapa laminada a quente de uma liga de alumínio 7475-T7351. De acordo com algumas das possibilidades apresentadas, pode-se concluir que a nanoindentação instrumentada é uma ferramenta poderosa para a caracterização de materiais metálicos.

Aug 16, 2017

By Douglas Glenn Stalheim

Production of structural steel with a minimum yield strength of 700 Mpa produced as hot rolled coil has become increasingly popular due to cost considerations when compared to quench and temper equivalent product. This grade when produced as hot rolled coil requires the use of microalloy precipitation strengthening mechanisms. This is typically a combination of niobium and titanium microalloys. While the metallurgical concept of structural steel precipitation strengthening mechanisms has been well researched and published, actual implementation into the production process can be very challenging. In addition to achieving a minimum yield strength of 700 Mpa, in many applications additional mechanical property attributes of formability as measured by hole expansion testing along with low temperature toughness properties are now required. Achieving a balance of all the mechanical properties in a stable and repeatable performance in production using microalloy precipitation strengthening mechanisms further increases the challenges. This paper will discuss the metallurgical/process strategies required to successfully produce 700 Mpa minimum yield strength hot rolled structural steel coil. In addition, the role and goals of both niobium and titanium in this product design will be presented.

Oct 30, 2017

By Catharina Rebucci Ribeiro Orsoli

Com o crescimento do mercado tecnológico, os modelos de aparelhos eletrônicos sofreram adaptações, principalmente em relação aos tamanhos os quais se tornaram: menores, mais leves e com mais rapidez operacional. Alguns resíduos de equipamentos eletroeletrônicos contem terras raras (TRs) em sua composição. Os elementos que compõem as terras raras de REEEs são compostas por 17 elementos (grupo lantanídios, escândio e ítrio) que conseguem suprir estas novas necessidades do mercado. Este trabalho tem como finalidade a reciclagem destas TRs entendendo primeiramente a individualidade de cada tipo de bateria, já que suas destinações pós-uso não possuem rotas definidas de tratamento. Para a caracterização foram coletadas cerca de 4,5 kg de pilhas e baterias obtidas de uma entidade recicladora da USP. Os materiais foram divididos em 12 grupos com semelhanças especificas como: marca e local de produção. Em seguida as pilhas e baterias passaram pelo britador de mandíbulas, e após 3 dias de secagem à temperatura ambiente, os materiais passaram por um moinho de facas utilizando grelhas de 3 mm. O material moído e dividido em frações de 100 g, sendo uma fração para digestão ácida, uma para perda ao fogo e o restante direcionado para a rota hidrometalúrgica para extração, identificação e quantificação das TRs presentes em pilhas e baterias de Níquel Metal Hidreto, visando à obtenção seletiva das TRs.

Aug 8, 2018

By José Adilson de Castro

In this paper a new technology for a compact iron ore sintering machine is analyzed. The compact sintering process is based on the massive injection of gaseous fuels and the solid fuel is only agglomerated fine charcoal obtained by biomass. The solid fuel used in this study is obtained by agglomeration of fine charcoal produced from elephant glass which has very short period for production and CO2 capture(less than 6 months in tropical climate). To overcome the lower heat supply into the combustion front of the sintering process the simultaneous injection of oxygen and gaseous fuel is proposed. The proposed methodology is to combine the solid fuel (agglomerated fines charcoal) and steelworks gases in a compact machine to enhance heat and mass transfer with high productivity (about 5 times the conventional large machine). A multiphase mathematical model based on transport equations of momentum, energy and chemical species coupled with chemical reaction rates and phase transformations is used to analyze the inner process parameters. A base case representing a possible actual industrial operation of the sintering machine is used in order to compare different scenarios of practicable operations which represents advanced operations techniques. The model was used to predict six cases of combined operation with biomass and fuel gas utilization with oxygen support.

Aug 2, 2018

By Heidy de Oliveira Simões

Visando entender os impactos causados pela formação de trincas e deformação das pelotas na qualidade física do material, foi desenvolvido um algoritmo que, através de análise automática de imagens, é capaz de medir o tamanho da trinca, sua largura e comprimento, bem como efetuar as medições de tamanho e morfologia da pelota queimada. Foram analisadas pelotas produzidas com minério hidratado (elevado teor de goethita) com 2 perfis térmicos distintos. Os dados obtidos na análise de imagem foram correlacionados com a resistência à compressão das pelotas e evidenciaram o tamanho das trincas denota notória correlação com a sua resistência física. A medição das trincas formadas pela deformação da pelota no leito (denominadas resiliência) permite evidenciar o quanto a pressão no leito de pelotas impacta na qualidade após a queima, bem como indica o ponto ótimo para que não acarretem em perda da resistência. A medição do tamanho das trincas térmicas mostra-se essencial, pois mesmo em perfis mais suaves de queima pode haver a formação de tais trincas, sendo que o tamanho e a abertura da trinca é que definem a melhor ou pior resistência. O conhecimento, e possível aplicação prática, da avaliação das trincas poderá auxiliar na otimização de perfis térmicos de fornos de pelotização.

Aug 16, 2017

By Foluke Salgado de Assis

O presente trabalho tem como objetivo analisar as propriedades em blocos de cerâmica vermelha. O diferencial e originalidade em relação ao que já existe em termos científicos são as evidencias de que gradientes de umidade são mais significativos em secagem rápida o que provoca a presença de tensões residuais, como também em termos da porosidade em temperaturas de queima diferentes e conformação sob condições de presença e ausência de vácuo na produção dos blocos. Nestes casos, danos estruturais como trincas, deformações e fraturas podem surgir no produto final ou durante o carregamento de serviço devido à diminuição dos valores de resistência mecânica. Os resultados evidenciam que corpos de prova submetidos à secagem rápida em comparação a secagem lenta, bem como a diminuição da temperatura de queima e ausência de vácuo durante o processo produtivo, decrescem a propriedade mecânica citada..

Oct 30, 2017

By Romulo Camata

O objetivo deste trabalho é estudar as reações de dessiliciação, envolvidas no processo de pré-tratamento de ferro-gusa. A princípio, as misturas utilizadas foram caracterizadas e estudadas através do software de termodinâmica computacional (FactSage). Em seguida, os resultados obtidos através do estudo termodinâmico computacional foram comparados com aqueles obtidos mediante os testes experimentais a 1400 °C. As misturas dessiliciantes tiveram como base fontes de CaO e FeO. Os testes experimentais permitiram identificar que a agitação do sistema, maior quantidade de massa de mistura adicionada e misturas com adição de 20% de fonte de CaO mostraram-se mais eficazes no processo de dessiliciação do ferro-gusa. Com os resultados pode-se afirmar que a termodinâmica computacional mostrou-se eficaz em prever o processo. Além disso, a termodinâmica computacional também contribui, em alguns casos, para a análise de compostos sólidos que podem se formar na escória e limitar as reações de dessiliciação.

Oct 30, 2017

By Adelson Dias de Sousa

O objetivo deste trabalho é mostrar os estudos para remoção de sulfatos no efluentes industrial da Votorantim Metais Zinco, unidade Três Marias.Um dos maiores desafios na indústria que trabalha com meio sulfúrico em seus processos, é a remoção de sulfato de seus efluentes. Neste sentido a Votorantim avaliou vários processos distintos a fim de atingir uma concentração máxima de 250mg/L de sulfatos, dentre eles, precipitação química, redução biológica e resina de troca iônica.Dentre os processos avaliados, o que apresentou os melhores resultados foi a precipitação química através da formação de etringita, composto de fácil separação sólido-líquido, atingindo resultados de concentração de sulfato inferiores a meta máxima de concentração.

Aug 16, 2017

By Gabriel Grasselli Lorençon

Com a crescente utilização de aços inoxidáveis duplex na indústria petroquímica, química, de celulose e entre outras, motivada em grande parte pelas propriedades mecânicas e de resistência à corrosão apresentadas por estes materiais. Por se tratar de um material com altos teores de elementos de liga e ser composto por duas fases, ferrita e austenita, se faz necessário grandes cuidados na sua soldagem e um aprimoramento dos conhecimentos deste material quando submetido a este processo. Para tal, o presente trabalho denota um estudo da microestrutura de um aço inoxidável duplex após a sua soldagem pelo processo MIG pulsado, sendo aplicada uma energia durante a soldagem de 1,0kJ e adotada uma temperatura entre os passes de soldagem de 150oC. Também foram analisados os percentuais de ferrita e austenita, foi efetuada a contagem de fases do metal base e também da zona afetada pelo calor (ZAC). Foram encontrados na ZAC além da fase austenita secundária, uma fase intermetálica que possivelmente se trata de nitretos de cromo. Apesar do metal base estar com uma proporção ferrita/austenita aproximadamente igual, na ZAC houve um desbalanceamento entre as fases, onde a predominância foi de grãos de ferrita.

Aug 17, 2017

By Heitor Cristo Clem de Oliveira

O objetivo deste trabalho é estudar a reação de dessulfuração, envolvidas no processo de pré-tratamento de ferro-gusa. A princípio, as misturas utilizadas foram caracterizadas e estudadas através do software de termodinâmica computacional (FactSage 7.1). Em seguida, os resultados obtidos através do estudo termodinâmico computacional foram comparados com aqueles obtidos mediante os testes experimentais a 1400°C. As misturas dessulfurantes tiveram como base a CaO com três tipos de fundentes, fluorita, sodalita e barrilha, além da utilização de alumínio como elemento desoxidante. Os testes experimentais permitiram identificar que a adição de 0,1% em massa de alumínio no gusa, eleva a taxa de remoção de enxofre principalmente no instantes iniciais do processo. Com a utilização da termodinâmica computacional pode-se mostrar que a reação de dessulfuração no ferro-gusa é exotérmica para os teores de silício encontrados no processo. Além disso, a termodinâmica computacional também contribui, em alguns casos, para a análise de compostos sólidos que podem se formar na escória e limitar as reações de dessulfuração.

Oct 30, 2017

By Alexandre Dolabella Resende

O estudo do padrão de fluxo do aço no molde de lingotamento contínuo é de grande importância para a siderurgia, uma vez que permite compreender como as variáveis de processo afetam a qualidade do aço produzido. Existem diversas técnicas, numéricas ou experimentais, utilizadas para realizar esses estudos. Este trabalho apresenta um estudo de simulação numérica, que tem como objetivo avaliar a influência da fração de argônio injetada no sistema no padrão de fluxo do aço no molde de lingotamento de placas. As condições de processo simuladas foram obtidas de diversas máquinas de lingotamento, com diferentes vazões de aço e argônio injetado. Os resultados numéricos foram validados através de um método experimental denominado “Nail Board”. Após a realização do estudo, foram constatadas consideráveis alterações do padrão de fluxo devido à variação da fração volumétrica do argônio injetado no sistema.

Aug 17, 2017

By Douglas Glenn Stalheim

The uniformity of the final cross sectional microstructure and subsequent final mechanical properties and shape of structural steels is dependent on the type or types of recrystallization behaviors that are created. There are three main recrystallization behaviors that are the foundation of the metallurgy created during production. Alloy design and subsequent processing design strategy drive how much of each recrystallization behavior is created through the cross section of the product. Carbon manganese steels create only one basic behavior while the addition of microalloys, in particular niobium, can add two additional behaviors. The behaviors are intertwined with each other and build upon each other. The three behaviors are Type I, static recrystallization, Type II, no-recrystallization, and Type III, metadynamic/dynamic recrystallization. How much of each behavior is generated through the cross section through the production influences the final transformed microstructure and corresponding mechanical properties and shape performance. This paper will discuss the three behaviors, how they are generated, how to identify which behavior is occurring through modeling or actual mill data. Actual examples from production will be discussed.

Aug 16, 2017

By Carlos Cristiano Carvalho Teixeira

No carregamento volumétrico de vagões, onde a variância de pesos carregados é relevante, ocorrem grandes limitações operacionais, que vão desde a percepção do volume em carregamento até a capacidade real de controle. Neste contexto, a diversidade de cenários é enorme: velocidades variadas (25% a 80% da capacidade), variação do minério, diferentes tipos de vagões, etc. Maximizar ou atingir o ponto ótimo com repetibilidade leva tempo e experiência. A solução considerou a aplicação intensa e avançada de instrumentação e recursos de automação, obtendo um resultado favorável de elevação da capacidade de controle sobre o peso em carregamento, nas diversas condições operacionais. A metodologia utilizada partiu de uma engenharia conceitual destacando o tratamento de riscos considerando as imprecisões e as técnicas avançadas de controle necessárias. Instrumentos e equipamentos também foram tratados dentro desses riscos, entre eles: balanças, radares 2D, identificação dos tipos de vagões, níveis dos silos, lasers para medições de precisão e para redundâncias, e ainda a simulação para testes do processo. Conclusão: 1. Maior capacidade de controle de peso carregado e menor variabilidade. 2. A imprevisibilidade na variação do material como desafio adicional para os automatismos. 3. Simuladores como diferencial na implantação da solução.

Aug 16, 2017

By Saul Garcia Hernandez

The research work objective is to study a new ladle shroud internal design to reduce the slag emulsification in the tundish during ladle transient periods. A 3D mathematical model of the tundish was created to solve the fundamental equations, a turbulence model, and a multiphase model. The results show that using a conventional ladle shroud, the fluid is delivered with an excessive amount of kinetic energy being dissipated inside the tundish bath, generating strong mixing flow patterns and entrapping a massive amount of slag. In the other hand, the proposed ladle shroud dissipates the kinetic energy before the fluid enters the tundish promoting less intense mixing patterns; thus, the amount of slag emulsification is reduced significantly. Consequently, if the internal design of the ladle shroud is able to dissipate the kinetic energy before the fluid enters the tundish, it shall be possible to reduce considerable the slag emulsification and the slag opening area.

Aug 17, 2017

By Martim Hideki Nakayama Kurauchi

One of the main issues regarding the use of charcoal in metallurgical processes is its mechanical strength, which is much lower than coke. There is no defined standard to determine charcoal compression strength, and the methods described in the literature consist in using a prepared specimen and applying compressing load in the same direction of the charcoal fibres. As charcoal is highly anisotropic, it is proposed a procedure that does not use a specimen and with load applied on a specific direction. Instead, it intends to simulate industrial conditions by randomly dumping charcoal inside a tube, without preferential directional arrangement. This is an attempt to determine charcoal mechanical strength and predict the behaviour of bulk charcoal under a static load, as in a blast furnace. Experiments with controlled loads have been carried out on randomly distributed bulk charcoal with controlled initial size and their effect on the size distribution has been analysed. After compression, charcoal is screened and each size is weighed, determining the particle size distribution of the experiment. This method can therefore be used to evaluate charcoal mechanical strength.

Aug 1, 2018

By Flavia de Paula Vitoretti

Pelletizing of iron ore fines is an important process used to produce high quality of raw materials for the subsequent reduction processes in the ironmaking industries. The process involves the production of green pellets and subsequent induration on a traveling grate furnace to promote inner partial melt and agglomeration which confer physical and metallurgical proprieties appropriated to the subsequent reduction processes. The pellets are produced with addition of charcoal to improve efficiency in the reduction processes. The lignin coal from sugarcane straw is an alternative source to replace the charcoal or coke in the self reduction of pellets. This work focused on the influence of biomass on the chemical kinetics parameters inner agglomerate pellet structure under industrial process conditions of the travelling grate furnace due hot gas flows within the pellets.

Aug 1, 2018

By Marco A. Ramírez-Argáez

A 2D mathematical model was developed for the plasma arc welding process. Computational simulations based on mass and momentum conservation equations as well as Maxwell equations were performed by using the commercial software PHOENICS. The model predicts the electric characteristics of the arc column, flow patterns, temperature contours and electrical potential, by varying the composition of the cover gas, in this case, argon and nitrogen. It was found that an arc of nitrogen with respect to one of argon generates more intense jets, greater voltages, and lower temperatures in the arc column for welding arcs current of 150 A and 10 mm arc length.

Oct 30, 2017