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In today’s competitive steelmaking environment, the optimization and continuous supervision of the blast furnace process is of major importance. Modern probes and process measurement systems can assess the specific operation of the blast furnace. They provide a better and detailed process understanding and control. The benefits are even more important when they are combined with process models and expert systems. Everyday operation, productivity and even the lifetime of a blast furnace can be significantly improved by collecting, interpreting and acting upon such process data correctly. Only a comprehensive knowledge of the various process phenomena together with measurement of process variables inside the blast furnace enables the operators to optimize coke and fuel rates, to run the blast furnace smooth, reliable, and safe, and to make best use of the available raw materials. While the improvement of the blast furnace process with respect to productivity remains the main task, also, the timely identification of abnormalities and the assessment of process variations is an objective. This paper describes the blast furnace measurement systems that are available for everyday automatic use and provides an understanding for the possibilities of modern probes. The different applications are daily blast furnace supervision, charging process optimization, and observation of the internal state. Finally, the paper gives recommendations on probe configurations for different blast furnaces sizes, considering both a technical and an economical point of view.

Aug 2, 2018

By João Carmo Vendramim

A oxidação da superfície de peças, ferramentas, moldes ou matrizes construídas em ligas ferrosas tem larga utilização na indústria. As aplicações podem ser as mais diversas, tais como simplesmente atender às questões estéticas, proteção da superfície contra a corrosão, ou proteção contra a interação química com outros metais. Dentre as técnicas industriais utilizadas há o processo conhecido como “Oxidação Negra” que é realizado em baixas temperaturas, com imersão do aço da peça em óleo quente, ou banho de sal especial, ou mesmo a frio (soluções especiais). Outros processos utilizam fornos industriais com atmosfera de ar para aquecer a liga ferrosa até temperaturas da ordem de 500ºC e acrescentar (“pingar”) água como fonte de oxigênio. E em outros, aplicação ceras hidrocarbonetadas e ácidos inorgânicos e posterior oxidação [1] com aquecimento a temperaturas da ordem de 500ºC. Nesses processos, o objetivo é formar uma camada de óxidos tipos Magnetita e Hematita cujas características de menor coeficiente de atrito e determinadas propriedades físicas e químicas serviriam de barreira à interação química com outros metais em contato. A camada de óxido obtida nas condições descritas acima é bastante útil para determinadas aplicações industriais, tais como moldes de injeção de alumínio. Esse texto descreve o processo de oxidação desenvolvido utilizando a tecnologia de plasma.

Jul 30, 2018

By Daniela Fátima Gomes

O processo de têmpera é uma das etapas críticas na produção de tubos de aço, possuindo grande importância na determinação da qualidade do produto final. Nesse trabalho foi desenvolvido um modelo matemático para o resfriamento de um tubo submetido a têmpera por anéis. Neste processo, o tubo passa através de um conjunto de anéis com sprays de água. Uma série de variáveis afetam a performance do processo, tais como: temperatura de entrada do material na estrutura de resfriamento e velocidades de rotação e avanço do tubo. Diversas simulações foram desenvolvidas, comparando diferentes abordagens para a modelagem. Constatou-se que o espaçamento entre os anéis causa grandes gradientes de temperatura ao longo da superfície do tubo. Verificou-se que a transferência de calor ao longo do comprimento do tubo não deve ser negligenciada e a velocidade de rotação do tubo uniformiza a temperatura ao longo da direção angular do tubo.

Oct 30, 2017

By Pedro Henrique Vasconcellos Apipe

O objetivo do trabalho consistiu em estudar os modos de transmissão de calor existentes em um conjunto mecânico composto por um rolo de extração e mancais de contato rolante em decorrência do movimento de um tubo laminado sobre o mesmo na planta da Vallourec Brasil. A motivação para o estudo surgiu na avaliação de como os fenômenos térmicos presentes resultariam na distribuição de temperatura através da superfície do conjunto e qual a sua relação com a disponibilidade desse equipamento. Para isso a análise desenvolvida foi baseada no emprego da dinâmica dos fluidos computacionais (CFD), associada a imposições subsidiárias durante a definição das condições de contorno do problema. Como resultado a distribuição de temperatura através da superfície do conjunto foi determinada, sobretudo na pista interna do rolamento e na região na qual se encontra o sistema de refrigeração. Desse modo conclui-se que embora o sistema de refrigeração dissipe uma grande quantidade de calor a sua eficiência não é satisfatória. Fato esse descrito pela presença de temperaturas superiores as necessárias para a ocorrência do fenômeno de ponto de gota.

Jul 31, 2018

By Bernardo Siqueira

This paper presents a unique stirred milling technology, Outotec HIGmill™, a modern, flexible and energy efficient grinding solution for fine and ultra fine grinding being tested in an industrial scale level. The test was performed at an iron ore pellet producing plant in Sweden (for confidentiality reasons, it will be referred to only as “the client”) where a pilot HIGmill™ unit (HIG25) was installed parallel to a conventional regrind circuit to compare its performance to the existing ball mill. By using a continuous test run procedure and evaluating the parameters of F80, P80, mill shaft rotation speed and power drawn it was determined its grinding capabilities, operational flexibility and energy efficiency. Outotec HIGmill™ outperformed the existing ball mill in the plant proving its capabilities to grinding finer, with steeper particle size distribution (PSD) and much higher energy efficiency. The tests performed showed that, with further refining of its operation, it is capable of consistently deliver the required PSD with up to 30% higher grinding efficiency.

Aug 16, 2017

By Antonio Fabiano de Oliveira

Estudos de laminação com revestimento de cromo e influência nas propriedades foram realizados com o objetivo de aumentar a produtividade dos cilindros. Para tal, foram utilizados cilindros cromados para laminação de chapas de cobre, com amostragem da técnica de réplica epoxy. A compreensão da correlação entre microestrutura e propriedades do material é objeto de grande interesse e, ao mesmo tempo, necessário para aplicação prática na laminação a frio, combinando revestimento e produtividade. O objetivo da pesquisa atual é comparar as propriedades tribológicas do cobre antes e depois da laminação, no cilindro de trabalho e chapa, com e sem revestimento de cromo.

Oct 30, 2017

Os mais importantes processos de redução de minério de ferro em fornos de cuba convivem, com maior ou menor intensidade, o problema de precipitação de carbono no interior de seus reatores. Para melhor conhecer os efeitos dos parâmetros operacionais desses processos sobre as cinéticas simultâneas de redução das pelotas de minério de ferro e de precipitação de carbono, foi definido um programa cooperativo entre a Samarco e o Grupo de Siderurgia da PUC-Rio. O presente trabalho é a parte 1 deste programa, que analisou o comportamento de pelotas RD nas temperaturas de 500, 700 e 900 °C, vazões de 60 e 90 NL/min e pressões de 1,2 e 2,5 atm, quando reagiram com os gases de topo e sopro típicos das regiões superiores (Zona de Redução-ZR) dos fornos de produção de ferro esponja (DRI). O tratamento dos resultados obtidos nos testes programados pelo método estatístico fatorial, permitiu identificar as cinéticas concorrentes e propor um modelo global baseado no principio da superposição. Finalmente, utilizando as curvas “Grau de Reação Global-GR versus tempo”, mostrou correlações plenamente compatíveis com os dados experimentais levantados e plena viabilidade de aplicação a outros processos de produção de ferro primário.

Aug 1, 2018

By Maria José Santos Lima

Neste trabalho a estrutura cristalina do carbeto de tântalo (TaC), que é um material extremamente duro, com elevado ponto de fusão e elevada estabilidade química, foi analisada por difração de raios- X e pelo método Rietiveld.Para isto, o carbeto de tântalo foi obtido a partir do precursor tris(oxalato)oxitantalato de amônio hidratado, através de reação gás-sólido e sólido-sólido a baixa temperatura (1000°C) e curto tempo de reação, e foi caracterizado através de Difração de Raios-X (DRX), Refinamento Rietveld e Micróscopia Eletronica de Varredura (MEV). Através das analises de DRX e do refinamento Reitiveld para o TaC com S= 1,1584, observou-se a formação do carbeto de tântalo puro com estrutura cúbica e tamanho médio de cristalitos na ordem de 12,9 nanômetros.

Aug 16, 2017

By Ariane Neves de Moura

As mudanças microestruturais que ocorrem ao longo do recozimento com o aumento da temperatura de recozimento foram observadas no aço inoxidável ferrítico por microscopia ótica. As amostras foram laminadas a frio e recozidas a temperatura de 700°C a 1.000°C, com variação de 50°C. Foram realizadas medidas de tamanho de grão e dureza. Os resultados indicam que o recozimento efetuado a partir de 850°C proporcionou recristalização completa. A maior diminuição da dureza foi observada para a amostra recozida a 800°C devido ao início da recristalização. O tamanho de grão encontrado para as amostras recozidas a 850°C e 1.000°C foi 12,6 µm e 28 µm, respectivamente.

Jan 16, 2018

By Izabela Vieira Teixeira Neves

Os aços inoxidáveis ferríticos estabilizados com nióbio apresentam grãos mais refinados e uma recristalização mais homogênea quando comparados aos não estabilizados. Contudo, em seu processamento industrial, mais especificamente na laminação a quente, utiliza-se um recozimento antes da etapa de laminação a frio e do recozimento final, visando a homogeneização da microestrutura de entrada. Objetivando a melhoria das propriedades de estampagem e soldagem em aços com adição de Nb, bem como uma possível redução de custos com a eliminação do recozimento após a laminação a quente, foram realizados testes com o aço inoxidável 430 estabilizado com Nb de forma a acompanhar a evolução de sua microestrutura e textura após ser submetido à laminação a frio com 80% de redução e recozimento a tempo constante (900 s) e diferentes temperaturas, 400°C a 1.000°C, partindo-se de ambas condições iniciais. A quantificação da recristalização foi feita através da fração amaciada em função da temperatura, obtida pela curva de microdureza Vickers. A interpretação da textura foi obtida por exames por microscopia eletrônica de varredura e difração de elétrons retroespalhados (EBSD). Para o encharque de 900 s, a recristalização se inicia a 700°C. A 750°C o aço se encontra completamente recristalizado, alcançando um tamanho de grão da ordem de 8,0 µm. Os resultados mostram que o aço não recozido após a laminação a quente apresentou grãos mais refinados e ligeiramente menores. Além disso, notou-se o aumento da fibra gama e redução da fibra alfa em ambas as condições de processamento à medida que a recristalização progredia.

Aug 8, 2018

By João Victor Gomes Guimarães Ananias, Itavahn Alves da Silva, Thiago Araújo Santos de Oliveira, Salvatore Giuliano Peixoto Tropia de Abreu, Guilherme Santiago Queiroz, Carlos Antônio da Silva

Oct 1, 2019

By Rafael Duclou Rito

Com temperaturas altíssimas atingidas, os fornos são equipamentos responsáveis pelo aquecimento de materiais na produção de tubos sem costura. Assim, o investimento requerido de um forno em bom funcionamento é quase todo em combustível. Este trabalho foi desenvolvido objetivando a qualidade dos produtos e a otimização dos períodos em que o forno não produz. Durante os períodos citados, o forno é desligado ou mantido a uma temperatura menor que a de operação. Estudando a transferência de calor, principalmente no refratário, é possível analisar a melhor prática em situações improdutivas. Portanto, foi desenvolvido um simulador da temperatura dos refratários ao longo do tempo do forno em questão, sendo possível espelhar parâmetros reais para encontrar o controle de temperatura ótimo do forno, em que a temperatura da atmosfera interna é a principal entrada no programa. Termopares foram instalados ao longo das paredes refratárias para que o modelo fosse validado e aprimorado. Paralelamente, pontuou-se a relação dos materiais enfornados com as medições dos termopares, a fim de encontrar uma temperatura ideal de enfornamento. Os resultados foram positivos e permitem o uso de artifícios de refinamento dos resultados.

Oct 30, 2017

By Daniella Gomes Rodriguesr

"As mudanças que ocorrem ao longo do recozimento na microestrutura e textura foram observadas no aço inoxidável ferrítico estabilizado ao nióbio, tipo ASTM 430 por meio de Difração de Elétrons Retroespalhados. As amostras deformadas foram recozidas com uma taxa de aquecimento de 23,5°C/s. O recozimento foi interrompido nas temperaturas de 780, 830 e 880°C para acompanhar a evolução da microestrutura e textura. Os resultados mostraram que a nucleação dos novos grãos ocorre preferencialmente nos contornos de alto ângulo. No estágio inicial da recristalização a fibra g é dominante na fração recristalizada, com as componentes 111121, 1111 ,1 2 mais intensas. Na fração não recristalizada a fibra a foi mais intensa. No progresso da recristalização as componentes 11112 1 e 1111 ,1 2 permanecem predominantes, a fibra g torna-se dominante em detrimento da fibra a."

Jan 16, 2018

By Antonio Adel dos Santos, Carmos Antonio Gandra, Fabricio Mazola da Silva Paiva, Vicente Tadeu Lopes Buono

Abstract Usiminas Steel Plant in Ipatinga installed an accelerated cooling device named CLC (Continuous On-Line Control) in 2010, enabling it to supply steels produced by TMCP (Thermo Mechanical Control Process) technology. This technology complements the TMCR (Thermo Mechanical Control Rolling), with the inclusion of the accelerated cooling process after controlled rolling. There are various gains in terms of quality and productivity associated to the application of such technology. However, the flatness control for API steel becomes crucial because large thermal stresses may be generated due to thermal heterogeneity during the fast cooling when the austenite phase decomposes mostly into ferrite and bainite. In literature, there is lack of knowledge regarding a full understanding of the relation among cooling conditions and plate flatness. Therefore, this work has focused on the effect of the cooling strategy for API steels, aiming at optimizing flatness and keeping the mechanical properties within the specified ranges. The starting point was dilatometer simulation, where cooling conditions such as start cooling temperature, SCT, finish rolling temperature, FRT, and cooling rate, CR, were changed in order to evaluate their effect on microstructure. Those laboratory conditions supposed to give the best results were transposed to industrial scale, so as to produce experimental lots of plates with five different cooling strategies. It was shown the possibility to find a cooling profile that guarantees the balance between mechanical properties and flatness requirements. The influence of cooling strategy on flatness was explained by the varied heat transfer regimes occurring from hot steel surface to the ambient

Oct 1, 2019

By Luiz Alberto dos Santos, Rayander Martins Pimenta, Gláucia Domingues, Rafael Humberto Mota de Siqueira

Neste trabalho, amostras de NiTi com a composição de 50,9% at. Ni passaram por um tratamento superficial a laser Nd:YAG. O objetivo desde trabalho foi de modificar a superfície das amostras para comparar o parâmetro de rugosidade média (Ra) entre as amostras que sofreram interação do pulso do laser e a amostra que não passou pelo tratamento superficial a laser, já que para algumas aplicações biomédicas a superfície do material precisa ser rugosa. Para tanto, o laser foi utilizado em condições de velocidades de avanço diferentes. A amostra tratada com a menor velocidade de avanço laser, de 12,5 cm.s-1, apresentou uma maior rugosidade (Ra de 210 nm) devido ao maior tempo de contato do feixe com a superfície da amostra e, além disso, observou-se a formação de óxidos na superfície da amostra.

Oct 17, 2019

By Jônatas Targino Araujo

As fibras de bambu são ricas em celulose, hemicelulose e lignina. Devido ás suas ótimas propriedades mecânicas conforme solicitação percebeu a abundância de celulose e sua respectiva orientação nas regiões dos entrenós, indicando elevado teor de celulose. Nosso trabalho tem o objetivo de extrair nanocelulose dessa região do bambu, desenvolvendo uma metodologia eficiente na sua produção. As nanopartículas foram obtidas por hidrólise ácida a 64% após lavagem com NaOH e branqueamento com H2O2 e NaOH. As caracterizações das amostras foram feitas com TG, DTG, IFTR e tamanho de partícula por Potencial Zeta. Foram observados dois eventos na análise DTG: um em 54°C correspondente a perca de água e em 330 °C correspondente a degradação da celulose. Os tamanhos das partículas em Potencial Zeta obtiveram picos em 257,1 nm (79,6%) e 67,9 nm (15,6%).

Oct 30, 2017

By Leiliane Alves de Oliveira

O aço EUROFER (9Cr – 1W), pode ser utilizado em turbinas para geração de energia, vasos de pressão, reatores nuclear ou aplicações, onde o material é submetido a temperaturas de serviço entre 250°C e 450°C. Uma forma de melhorar as propriedades do aço, para que ele trabalhe a temperaturas mais altas ou que se torne mais estável é adicionar partículas de segunda fase na sua matriz. Estas partículas podem estar na forma de óxidos, carbetos, nitretos ou até mesmo em solução sólida quando alguns elementos químicos são adicionados ao material. Neste contexto, este trabalho objetiva estudar o efeito da adição de 3% de carbeto de tântalo na matriz metálica do aço ferrítico/martensítico. Para isto a metalurgia do pó foi a rota empregada para a produção deste compósito de matriz metálica (CMM). Duas moagens distintas foram realizadas. A primeira com o aço EUROFER e a segunda com o aço EUROFER com adição de 3% de carbeto de tântalo (TaC). A moagem de alta energia foi realizada durante 5 horas. Em seguida, os dois pós produzidos foram sinterizados em um forno a vácuo (10-4torr) a temperatura de 1.250°C durante 60 minutos. O produto final foi caracterizado por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (EDS) e ensaio de microdureza. Os estudos iniciais dos sinterizados obteve uma resposta positiva nas propriedades mecânicas independente do processamento. Com valores de microdureza maior que 100% do valor de 333,2 HV obtidos para o aço puro como recebido(barra).

Aug 8, 2018

By Antônio Adel dos Santos

O controle da temperatura é fundamental no processo de laminação a quente dos aços, motivando a dedicação de esforços em estudos sobre a transferência de calor e na aplicação de melhorias operacionais. Neste sentido, o objetivo deste trabalho é apresentar o desenvolvimento, os resultados e as aplicações de modelos de cálculo da evolução de temperatura do aço durante a laminação a quente, desde o reaquecimento da placa até o produto laminado e resfriado na forma de chapas. São mostradas formulações matemáticas, métodos numéricos de solução usados, validação dos cálculos e a contribuição dos modelos para o entendimento e melhoria de processo. Todo esse desenvolvimento foi baseado em trabalhos realizados na Usiminas, nos últimos anos, cuja fundamentação teórica, buscada na literatura, foi adaptada e validada de acordo com as especificidades de cada linha. Além disso, os modelos foram implantados como simuladores offline, tornando prática sua aplicação pelos analistas de processo. São mostrados exemplos de cálculo do aquecimento de placas, da evolução térmica das placas nos fornos até a entrada dos laminadores, e da evolução do esboço durante a laminação de chapas grossas.

Jul 30, 2018

By Renardir Peixoto Maciel Júnior

A extração de nanocelulose de fibras vegetais é um exemplo da crescente busca por materiais mais sustentáveis com bom desempenho e qualidade. Neste trabalho, foi extraído nanocelulose de fibras de bambu que são ricas em celulose, hemicelulose e lignina. Após alguns testes, percebeu-se elevada abundância de celulose, além de sua respectiva orientação nas regiões dos entrenós do bambu. Portanto, o principal objetivo é extrair nanocelulose dessa região, desenvolvendo uma metodologia eficiente na sua produção, haja vista que a extração de nanocelulose é bastante investigada, e adaptações foram feitas a partir de investigações apresentadas na literatura. As nanopartículas foram obtidas por hidrólise ácida a 64% após a mercerização e o branqueamento com NaClO. Para obtenção de resultados, as caracterizações das amostras foram feitas com Termogravimetria (TG), Termogravimetria Derivada (DTG), Infravermelho com Transformada de Fourier (IFTR) e tamanho de partícula por Potencial Zeta.Tendo como resultado,a observação de dois eventos na análise DTG: um em 54°C correspondente a perda de água e em 330°C correspondente a degradação da celulose. Os tamanhos das partículas em Potencial Zeta obtiveram picos em 257,1 nm (79,6%) e 67,9 nm (15,6%).

Aug 16, 2017

By Kássio Nogueira Cançado

O objetivo desse trabalho é analisar a eficiência de um forno de aquecimento de barras quantificando o impacto de paradas não programadas na linha de produção. Para isso foram realizados 3 balanços energéticos durante um período de 7 horas. O primeiro balanço foi realizado em um intervalo com registro de paradas, o segundo no período subsequente sem ocorrência de paradas e o terceiro englobando o período total produção analisado (balanço 1 + balanço 2). Tomando-se como referência o resultado do balanço energético sem ocorrência de paradas temos duas situações: a eficiência do forno no período com ocorrência de paradas apresentou uma queda de 27% em relação ao período sem paradas, em relação ao período total de produção a redução foi de 20%. Esses resultados permitiram fazer a projeção, que se a produção ocorresse sem paradas, o potencial de redução seria aproximadamente 15% no tempo total de produção com uma redução de aproximadamente 23% no consumo de combustível. Portanto, destaca-se a importância de um plano de manutenção eficiente, com o objetivo de minimizar o tempo de linha de produção parada e o consumo de combustível, além de aumentar à qualidade aquecimento a vida útil do equipamento térmico.

Oct 30, 2017