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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 Luciana Vilarinho Ramos de Carvalho

O objetivo deste estudo foi desenvolver um modelo matemático capaz de prever as propriedades mecânicas de uma barra redonda laminada a quente em aço ao carbono, em termos de limite de escoamento e limite de resistência, considerando equações consagradas na literatura e dados industriais de processo. Foram utilizados os parâmetros de processo da laminação, tais como temperatura, deformação, taxa de deformação e tempo entre passes, e a composição química do aço SAE 1020. Os resultados calculados pelo modelo apresentaram boa concordância com os resultados medidos nas amostras, com diferença percentual de 3,34% para limite de escoamento e 2,14% para limite de resistência, além de mostrar-se adequado para previsão da evolução microestrutural, considerando as equações de recristalização estática e dinâmica. A utilização deste modelo pode levar à redução de custos com ensaios de tração e atender à demanda crescente dos clientes por estas informações nos certificados de qualidade.

Oct 30, 2017

By Jayme Alex Marques da Silva

A utilização de carvão vegetal na fabricação do ferro-gusa tem ganhado destaque devido a suas vantagens ambientais em comparação ao coque. A necessidade de suprir a demanda de consumo de carvão vegetal pelas siderurgias faz com que os produtores busquem maior produtividade e qualidade através da busca constante na redução do tempo de produção do carvão. O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo matemático tri-dimensional transiente, para simulação da secagem, carbonização e resfriamento no interior de um forno retangular de alvenaria. Foi desenvolvido um modelo acoplado baseado na solução das equações de conservação da quantidade de movimento, energia e espécies químicas. As soluções das equações diferenciais que representam os fenômenos são obtidas através da técnica de volumes finitos. Ao longo do processo de carvoejamento, o modelo considera a transferência de massa e calor associada à cinética de reação de cada componente. O modelo é tridimensional e transiente, sendo capaz de prever detalhes dos fenômenos no interior do forno e sua evolução temporal o que possibilita o controle das fases de fabricação do carvão vegetal.

Aug 1, 2018

By Leonardo Neves

No presente trabalho foi feito um estudo do escoamento multifásico do desgaseificador RH através do no sistema água/óleo/ar. A modelagem matemática do escoamento fluidodinâmico foi feito utilizando a abordagem de dois fluidos Euleriana-Euleriana. No estudo foi empregado o modelamento matemático para simular as vazões empregadas na indústria para prever o comportamento da escória. Os experimentos foram feitos utilizando o modelo físico do desgaseificador RH da USIMINAS nas escalas de 1:5. Através de filmagens utilizando câmera comum e cálculos de espessura do óleo pôde-se validar os resultados obtidos no modelamento matemático. Foi determinado que na camada de óleo entre a panela e as pernas de descida e de subida do desgaseificador RH foram as regiões que possuem a menor espessura da camada de óleo. Os resultados apontaram que a espessura do óleo entre a perna de subida e a panela a espessura do óleo são as menores e decrescem à medida que a vazão de gás aumenta.

Aug 16, 2017

By Eduardo Gimenes Jabes, Thiago Pires Nagasima, João Ricardo Filipini da Silveira, João Batista Ferreira Neto, Marcelo de Aquino Martorano

Foi implementado um modelo matemático para simular a solidificação de ligas do sistema Nd-Fe-B no processo de lingotamento de tiras. O modelo foi baseado na aplicação da equação de condução de calor unidimensional através da espessura da tira e da parede do rolo refrigerado da máquina de lingotamento. A resolução numérica dessas equações permitiu o cálculo do perfil de fração de sólido através da espessura da tira e dos perfis de temperatura através da tira e da parede do rolo. A temperatura de um ponto da superfície do rolo oscila em ciclos formados pelo contato com o metal líquido (vazamento) e pelo destacamento de um pedaço da tira. A temperatura média do rolo aumenta continuamente, diminuindo a taxa de resfriamento nas tiras. Mesmo no início do processo, os pedaços de tiras que se destacam ainda não estão completamente sólidos.

Oct 1, 2019

By Ygor Amadeo Sartori Regados

Um modelo para prever a formação da macrossegregação em ligas metálicas binárias foi proposto e implantado a partir das equações macroscópicas de conservação de massa e espécies químicas, resolvidas numericamente em forma adimensionalizada através do Método dos Volumes Finitos para a realização de uma análise paramétrica, na qual se verificou o efeito de parâmetros de processo como o gradiente e a velocidade de solidificação, além de parâmetros do material como o coeficiente de partição de soluto. A análise paramétrica indicou condições nas quais a macrossegregação induzida pela macrodifusão se torna considerável, convergindo para sistemas com interface plana, enquanto altas velocidades de solidificação tornam esse efeito desprezível, aproximando o sistema do perfil de solidificação de Scheil para a fração de sólido. O efeito da reação eutética também foi avaliado, indicando sua influência na formação da segregação de soluto e na estabilidade da interface sólido-líquido planar.

Aug 16, 2017

By Rafaela Pacheco Malvão dos Santos, Rafaela Pereira Batista Carvalho, Flávio Monteiro de Souza, Bruno Moura de Jesus, Rodrigo da Silva Magalhães

Dentre as impurezas do gusa, o fósforo se destaca por promover fragilidade a frio ao aço, uma propriedade normalmente indesejada. A sua adequação a teores aceitáveis ocorre no Conversor LD, através da oxidação do banho e adição de fundentes. O modelo proposto objetiva determinar a adição de fundentes de forma dinâmica: com base na termodinâmica e ajustes com dados históricos visando promover uma escória adequada a proteção do revestimento refratário e a desfosforação. O modelo está em uso nos Conversores LD da Aciaria da Companhia Siderúrgica Nacional e demonstrou resultados satisfatórios.

Oct 1, 2019

By Bruno Henrique Reis

O pó de aciaria elétrica (PAE) é um importante subproduto da indústria siderúrgica devido ao seu alto teor de Zn. Assim, tecnologias vêm sendo desenvolvidas visando seu aproveitamento, sendo o forno Waelz a mais difundida delas atualmente. Sua operação, por contar com um forno rotativo de grandes dimensões, que abriga uma infinidade de fenômenos físico-químicos, apresenta difícil previsibilidade ab initio. Por essa razão, este trabalho faz uso de uma ferramenta avançada da termodinâmica computacional, destinada à modelagem de processos, chamada SimuSage, a fim de modelar o seu comportamento. Para a criação do modelo utilizou-se também uma base de dados termodinâmicos advinda do software FactSage e a plataforma Lazarus. Com base em dados e resultados operacionais da literatura, foi possível realizar simulações no modo adiabático e comparar os resultados com os da prática industrial. Constatou-se uma grande sensibilidade do modelo com relação à quantidade de ar de entrada considerada no sistema, mas, também, boa aproximação dos resultados com relação à composição química dos produtos Óxido Waelz e Escória Waelz.

Aug 16, 2017

By Altemar Dettogne do Nascimento

O colamento de aço no molde (sticker) é uma anomalia de processo de lingotamento, que quando não detectado pelos modelos de prevenção de sticker, pode gerar breakout, o que significa perdas de produção significativas e aumentos de custos de manutenção para recuperação de componentes de segmentos e moldes, além dos riscos de segurança durante a limpeza do aço dentro da máquina e reprocessamento das placas para eliminação de defeitos superficiais. Outro aspecto a ser considerado é a ocorrência de falso alarme de sticker que também gera custos adicionais de produção, aumento de defeitos superficiais nas placas e powder slivers em laminado a quente devido a redução brusca da velocidade de lingotamento. Visando reduzir as ocorrências citadas acima e otimizar o processo de lingotamento, um novo sistema de detecção de sticker foi implantando, em AM Tubarão, nas 03 máquinas de lingotamento contínuo de placas, com uma configuração diferente da que que habitualmente é encontrada no mercado. O sistema é baseado em dois eixos: uma imagem termográfica do molde e um sistema de cálculo bastante avançado. Este trabalho apresenta os resultados deste processo e os ganhos obtidos quanto à redução de alarme falso de sticker.

Oct 30, 2017

By Wolfgang Kern

The implementation of the Gas Treatment Plant (GTP) for CSPECEM, Ceara-Brazil is a result of the closed partnership between Paul Wurth Italia S.p.A. and DMT, the German leading company in Coke Oven Gas Treatment Plants. In addition to technical issues reducing emissions, avoiding of waste and saving environment and energy were technical challenges during the engineering phase. Below mentioned three descriptions of technical solutions represents examples of a number other innovations based on DMT’s know-how and experience in the field of by-product plants. Generally the design of the complete GTP is based on the consideration of modern features and design upgrading, with the aim of a safe operation with stable conditions and a long-living cycle of the whole of the plant.

Aug 16, 2017

By Gajraj Rathore

With the advent of modern HRM ( Hot rolling mills) with capacities beyond 5 Million tons with corresponding enriched CRM (Cold Rolling Mill) capacities, the throughput per hour exceeds invariably beyond 50 coils per hour making it possible to manage, track, handle, transport, store and dispatch inevitably with an automation system supplemented by corresponding software and hardware. This is true with respect to the production of Cold rolled Annealed, Galvanized, Continuously Annealed, Galvalume, CRGO, CRNGO and Colour coated coils which need total care in handling, tracking and dispatch. Understanding the above needs precisely JSW, Vijayanagar, India, has rightly gone in for a total automatic Yard management system and ASRS wherein the coils are handled as much as possible automatically in cradles without any damage insuring the receipt of coils to the customer as was produced. This CRM 2 has been commissioned and is operating with maximum automation with least manpower and max productivity with assured quality and safety. Pesmel OY Finland had the opportunity to Design, Supply and Commission this system which is first in the country and this technical paper analyses the above project as a case study enlisting the sound technical aspects as well as emphasis on the techno economics with assured ROI (Return on investment) and enhanced efficiency.

Aug 16, 2017

By Edo Engel

Whereas only a handful of decades ago, typical blast furnace working volumes were below 1000 m³, such furnaces are currently designated compact or even mini blast furnaces. For certain business cases, however, small furnace sizes remain an attractive option. Decades ago, this size blast furnace would have produced a maximum of 0.3 Mtpa with its 600 m³ working volume over a campaign of up to four years. The current state of technology and operational know–how will allow a similarly sized furnace to produce over 0.7 Mtpa while achieving the multiple decade campaigns that have become familiar to steel producers in full sized operations. This level of productivity, but especially the reliability and supply security associated with mature technology, allows for integration into minimills or taking a first step towards a full scale BF–BOF integrated mill. Steel producers considering such scenarios, which are typically attractive for emerging economies, are confronted with fundamental decisions, one of which is for the technological basis for the compact or mini blast furnace to be included in the plant. This article addresses some of these decisions from an operations–based perspective. A small number of case studies is included.

Aug 16, 2017

By Evandro Moraes da Gama

A aglomeração a frio de minérios, rejeitos de mineração, resíduos sólidos, combustíveis, fertilizantes, produtos químicos, farelos de alimentação animal, etc. é um tema de grande relevância para o setor industrial dentro do contexto de crescimento sustentável. Neste trabalho é feita uma descrição da moderna planta piloto de aglomeração a frio de finos de minérios de ferro empregando o disco pelotizador SC-1000 (Haver). Essa unidade piloto pertence ao Centro de Sustentabilidade da UFMG, que está localizado na cidade de Pedro Leopoldo (Minas Gerais, Brasil). Esse tipo de equipamento difere dos discos tradicionais no mercado por agir de forma dinâmica na formação da pelota crua durante o processo de aglomeração a frio. A tecnologia Scarabeus permite o ajuste automático da altura da borda do disco, assim como da inclinação e da velocidade de rotação, mesmo durante a etapa de operação. É também feita uma abordagem sobre a inovadora tecnologia Scarabaeus de discos pelotizadores para plantas industriais de aglomeração de minérios. Ademais, são apresentadas as principais linhas de pesquisa referentes a aglomeração a frio de materiais finos.

Aug 1, 2018

By Bruce V. Kiefer

A modernization project was undertaken by Kroman Celik Sanayii A.S. in order to improve their product quality, consistency and shape of the coil package, reduce maintenance and delays in rod mill, thereby increasing utilization and productivity. The project involved installation of a new Morgan Intelligent Pinch Roll and High Speed Laying Head, modifications to the existing controlled cooling conveyor, plus replacing the coil reforming station. The new pinch roll and laying head were to provide better control of the ring formation and consistency of the coil on the conveyor, while reducing delays on the conveyor. Changes to the controlled cooling conveyor included installation of new nozzle decks and Optimesh air distribution system along with re-arrangement of existing fans in order to improve both cooling rates and uniformity of cooling. This paper explains details and features of the newly-installed equipment technology. Resulting product and process improvements are presented, including increased tensile strength and uniformity, reduction in delays on the conveyor and reform tub, plus improvements in coil quality.

Oct 30, 2017

By Milson de Andrade Júnior

A central termoelétrica número 1 (CTE#1) da Companhia Siderúrgica Nacional possui duas caldeiras em operação denominadas 8 e 9 com capacidade total de produção de vapor de 200 Toneladas por hora. Estas caldeiras fornecem vapor para os turbo geradores e turbo sopradores da CTE#1, além de vapor de processo para a Usina Presidente Vargas (UPV). As caldeiras entraram em operação em 1982/83 e seus sistemas de controle e instrumentação eram totalmente pneumáticos. Ao longo do tempo foi surgindo dificuldades para reposição e manutenção dos componentes pneumáticos, motivo pelo qual se iniciaram os estudos para substituição deste sistema. Em 2009 teve início um projeto para substituição do controle pneumático por um controle microprocessado feito por PLC redundante trabalhando com um supervisório scada e para substituição das malhas de instrumentação pneumática por instrumentação em rede fieldbus. A substituição completa dos componentes pneumáticos foi concluída em 2012. O novo sistema implantado trouxe diversas melhorias na performance, confiabilidade, segurança operacional e ergonomia. Este trabalho apresenta as causas que motivaram o projeto em questão, a metodologia utilizada para a sua implantação e os resultados alcançados com a aplicação de tecnologia moderna para controle e instrumentação de caldeiras.

Jul 31, 2018

By Douglas Leal Lemos

Na Aciaria-LD CSN obtém duas estações de gusa, chamadas de Estação Leste e Oeste. A logística de transporte do gusa produzido no Alto Forno até a Aciaria é feita através dos Carros Torpedos. Nas estações são feitos cambamentos dos carros para abastecer panelas de gusa, que levarão até os Conversores. Para efetuar este movimento de cambagem é necessário controlar dois motores de corrente continua e freios que obtém nos carros. Na UPV obtém vinte e sete carros torpedos em operação, assim o controle deve estar preparado para controlar todos. Antes da modernização o painel funcionava sem nenhuma tecnologia de controle e obtinha alto custo de manutenção. Em virtude destes aspectos novo sistema obtém conversores estáticos que controlam motores e controlador responsável para efetuar balanceamento de carga do gusa. Este projeto tem como objetivo garantir continuidade operacional do sistema além de gerar maior confiabilidade no equipamento e uma alta tecnologia para efetuar melhorias, analise de defeitos entre outros. O rendimento após a implantação é fantástica devido ao controle preciso obtido além da rastreabilidade de todas as variáveis do sistema e um custo de manutenção baixíssimo, tornando-se um equipamento no estado da arte.

Aug 16, 2017

By Silvio de Carvalho Sabença

Um forno a arco elétrico é um tipo de forno industrial que usa uma corrente elétrica alternada para produzir calor. Estes equipamentos servem como uma alternativa para os altos fornos tradicionais, e desempenham um papel importante na produção de aço. Em um forno de arco elétrico, a corrente elétrica passa através dos eletrodos de grafite, do aço e de outros metais, o que resulta na produção de aço de modo mais rápido e eficiente. A queda de tensão no arco é, praticamente, proporcional à distância entre o eletrodo e a carga. O eletrodo corresponde ao polo positivo (+) e a carga o negativo (-). Em corrente alternada os pólos, positivo e negativo, trocam de posição a cada meio ciclo da tensão de rede. Sob condições de arco, forma-se, no eletrodo e na carga, uma finíssima camada altamente ionizada devida a uma altíssima concentração do campo elétrico nestas zonas. No forno o arco se extingue quando a corrente se anula e reacende, quando a tensão volta a crescer. Devido a constantes quebra de eletrodo foi montado o grupo de trabalho com objetivo de reduzir o consumo dos eletrodos, otimização do consumo de energia, redução do Power On, aumento da potência média e redução nas quebras de eletrodos. Esta implantação foi extremamente importante pois o mesmo está garantindo a continuidade operacional, de forma segura e confiável, de um dos equipamentos mais importantes para a produção de aço na Usina.

Aug 17, 2017

By Ana Paola Villalva Braga

O objetivo deste trabalho é apresentar as soluções implementadas para modernização e automação do laminador piloto do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo-IPT, importante ferramenta de pesquisa do seu Centro de Tecnologia em Metalurgia e Materiais. O IPT, em parceria com o Laboratório de Fenômenos de Superfície da EPUSP, tem trabalhado nas duas últimas décadas com o desenvolvimento de ligas resistentes a desgaste, principalmente para uso em cilindros de trabalho para laminação a quente. Com recursos provenientes de projeto co-financiado pelo BNDES e pela Gerdau, o laminador piloto e o forno de indução para aquecimento de placas foram reformados e modernizados, permitindo que a célula de laminação trabalhe de forma autônoma e que os dados de processo sejam continuamente registrados. Nesse projeto estão sendo conduzidos ensaios de laminação de longa duração para caracterizar e quantificar o dano progressivo imposto aos cilindros pela laminação a quente de placas de aço carbono sob condições controladas de temperatura e grau de deformação e de refrigeração dos cilindros. A modernização do laminador envolveu 3 etapas: reforma e automação do laminador e do forno de aquecimento; montagem do sistema de refrigeração dos cilindros e instrumentação dos cilindros de trabalho.

Jul 30, 2018

By Alexandre Carvalho Martins

Este trabalho tem por objetivo apresentar o projeto de modernização do sistema de supervisão da Mina, Britagem e Concentrador I da unidade de Germano da Samarco Mineração. A principal motivação que levou a Samarco a modernização do sistema de supervisão foi o fato da aplicação atual já estar saturada, dificultando novas implementações, além de já apresentar limitações no diagnóstico de defeitos e intertravamentos. Na solução implementada, destaca-se a estratégia de virtualização adotada, o sistema para cadastramento e modificação em tempo real das entidades do CLP e as funcionalidades para gestão de alarmes.

Jul 30, 2018

By Mauro Martins Machado

As misturadoras da UPG têm como finalidade produzir uma mistura de gases denominada HN, combinando proporcionalmente o Hidrogênio e Nitrogênio (75/25 e 5/95) para gerar a atmosfera de proteção para os fornos das linhas de zincagem, linhas de recozimento de chapas, forno de caixa e linha de recozimento contínuo de chapas. Os antigos analisadores Hidros 100 (Fisher Rosemount) e Thermomat (Fuji) que operavam nas misturadoras foram fabricados na década de 90 e apresentava baixa confiabilidade operacional, dificuldades de ajustes, falhas intermitentes de difícil diagnóstico e risco de misturas não controladas de Hidrogênio com Nitrogênio. Além disso, não possuíam mais suporte técnico do fabricante e nem sobressalentes para manutenção. Nesse cenário, este trabalho tem como objetivo apresentar a modernização desses equipamentos por analisadores atuais de fácil operação e configuração, manutenção simples e diagnóstico de falhas integrado e com maior confiabilidade, fator imprescindível para garantir a disponibilidade de produção. Os novos analisadores implantados fornecem análises mais precisas e confiáveis em tempo real, para o sistema de controle de correção da mistura do HN. Os resultados obtidos foram significativos para as atuais condições de funcionamento. Representando aumento da segurança operacional, redução dos custos de manutenção com o equipamento e gerando ganhos de produtividade e de competitividade para as áreas consumidoras na UPV.

Sep 25, 2017