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By ALESSANDRA SAVAZZINI REIS

A crescente preocupação em relação à sustentabilidade ambiental no setor de cerâmica vermelha associada ao alto consumo de argila, leva à busca de alternativas de incorporação de resíduos na massa argilosa. Com isso, vê-se a necessidade de caracterizar resíduos usados em cerâmica vermelha. As olarias brasileiras consomem cerca de 10 milhões de toneladas de argila ao mês para produção de telhas e blocos. O resíduo da indústria de rocha ornamental e a lama de alto forno podem se tornar passivos ambientais caso não sejam reaproveitados. O objetivo deste trabalho visa caracterizar e avaliar as propriedades cerâmicas em massas argilosas contendo resíduo de rocha e lama de alto forno. Os resíduos foram caracterizados por meio de ensaios de FRX, DRX, limites de Atterberg e granulometria. Massas argilosas com resíduos em teores variando de 5% a 50% (massa) foram conformadas, queimadas em forno industrial na olaria à 850ºC para verificação de: absorção de água, porosidade, massa específica aparente, e resistência mecânica. Os resultados mostram que a massa argilosa com o resíduo de rocha no teor de 50% apresentou os melhores valores das propriedades cerâmicas analisadas e maior resistência mecânica, tais melhorias também foram verificadas na massa argilosa com lama de alto forno no teor de 5%.

Oct 30, 2017

By André Luis de Oliveira

O Alto Forno 3 (AF3) da Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) é o equipamento muito importante no processo siderúrgico da Usina Presidente Vargas (UPV), situada em Volta Redonda (RJ), por responder por mais de 70% da produção de gusa da UPV. Na produção de gusa é gerado o Gás de Alto Forno (GAF), subproduto de alta relevância, pois este gás sai do topo do AF3 com grande pressão e cinética, energia essa passível de utilização. Em 2007 a CSN, optou por adquirir um equipamento denominado “Top Pressure Recovery Turbine” (TRT), capaz de aproveitar tal energia para gerar energia elétrica. Em 2013, a equipe de supervisores da KHI – Kawasaki Heavy Industrie, fabricante da turbina, veio para o Brasil para realizar no equipamento os testes a frio e a quente para na seqüência vir a operá-lo. Ocorre que fatores alheios ao objetivo desta apresentação impediram a equipe da KHI de partir o equipamento no tempo previsto, bem como de retornar ao Brasil para dar seqüência nas atividades. Em novembro de 2013 a CSN definiu por partir o equipamento com recursos próprios, sendo este o foco do trabalho. A presente contribuição técnica vem mostrar o trabalho desenvolvido internamente pelo grupo técnico a fim de finalizar o projeto e colocar a Turbina de Topo (TRT) em operação, fato este dado total ênfase pela direção da empresa devido ao cenário nacional de crise energética em que os valores de energia estavam no limite máximo permitido pela legislação e impactando diretamente nos custos da empresa.

Sep 25, 2017

By Gustavo Henrique Bolognesi Donato

Ensaios de curva R (J vs. ?a – crescimento dúctil de defeitos) e de propagação de trincas por fadiga (da/dN vs. ?K) são balizados por normas como a ASTM E1820, ISO 12135 e E647, as quais exigem dimensões mínimas para as amostras C(T) ou SE(B) a fim de garantir condições SSY e portanto a validade de K e J. Entretanto, tais exigências usualmente conduzem a dimensões expressivas que dificultam a retirada de amostras de chapas finas ou mesmo de muitas estruturas reais. Como alternativa, estudos de Koppenhoefer e Dodds (1998) e mais recentemente de Shin e Lin (2012) indicaram a possibilidade de uso de amostras em miniatura (inclusive Charpy contendo pré-trinca) para determinação de curvas R e da/dN vs. ?K. As grandes questões são a viabilidade de ensaio de amostras pequenas com repetibilidade e a adequada avaliação dos limites de validade das forças motrizes nestas geometrias, a fim de garantir condições de similitude. Como um passo nesta direção, este trabalho investiga o potencial de amostras Charpy pré-trincadas (10x10x70mm) na determinação de curvas R e da/dN vs. ?K. Inicialmente, ensaios de ambos os tipos foram realizados em amostras de um aço estrutural ferrítico empregando uma máquina universal MTS 810. Apesar das dimensões reduzidas dos espécimes, os ensaios se mostraram viáveis e apresentaram boa repetibilidade e estabilidade dos resultados experimentais. Ainda, boas práticas de ensaio puderam ser estabelecidas para suportar os trabalhos futuros com tais geometrias.

Aug 8, 2018

By Bruno Deves Flores, Guilherme Liziero Ruggio da Silva, Eduardo Osório, Anderson Azevedo Agra, Antônio Cezar Faria Vilella, Anderson Nicolodi

A microestrutura porosa do coque pode ser definida como a relação espacial entre a matriz carbonosa e seus poros. A formação da microestrutura ocorre durante o processo de carbonização dos carvões coqueificáveis. Portanto, o conhecimento das propriedades que governam a formação da microestrutura torna-se atrativa como uma ferramenta na escolha estratégica de carvões na composição de misturas para produção de coque. Neste trabalho coques laboratoriais foram produzidos por carvões com diferentes propriedades, visando a formação de coques com microestrutura com propriedades microestruturais distintas. A caracterização microestrutural foi realizada a partir de uma ferramenta de microscopia ótica associada a análise de imagens. A partir dos parâmetros obtidos na análise, foi estudado a influência das propriedades dos carvões nos parâmetros analisados. Além disso a convergência com outros modelos (MOF e CBI) foi estudada. Os resultados obtidos mostraram que carvões com estágio plástico desenvolvido e elevado teor de matéria volátil geram coques de alta porosidade e com poros de tamanho excessivo. Carvões ricos em componentes inertes apresentam microestrutura de baixa porosidade, composta de poros pequenos, no entanto, com poros de baixa circularidade. Os carvões com as melhores propriedades (critérios dos modelos MOF e CBI) resultaram nos coques com as microestruturas mais regulares, de baixa porosidade, com pequenos poros e com formatos adequado.

Oct 1, 2019

By Jorge Luiz Soares do Couto

O presente trabalho tem como objetivo realizar uma análise comparativa do comportamento de quatro metais de solda obtidos pelo processo arame tubular de forma a avaliar o efeito da relação Ni-Mn nas propriedades mecânicas. Foram soldadas juntas multipasse, com consumíveis da classe 110ksi de resistência mecânica, preaquecimento de 200°C, corrente contínua e posição plana e aporte térmico nominal de 1,2 kJ/mm. Após a soldagem, realizaram-se ensaios mecânicos e metalográficos em corpos-de-prova retirados integralmente do metal depositado, na condição de como soldado e após tratamento térmico pós-soldagem. Os resultados mostraram que as melhores propriedades mecânicas foram obtidas para uma composição contendo 1,35%Mn e 2,50%Ni. Adicionalmente, verificou-se que o tratamento térmico pós-soldagem propiciou uma redução da tenacidade ao impacto dos metais de solda de maior resistência devido à precipitação de carbetos nos contornos de grão.

Aug 7, 2018

By Kleidon Rodrigues de Almeida

O presente projeto descreve um trabalho de otimização dos ensaios laboratoriais de liberação do produto para fins elétricos na CSN (Companhia Siderúrgica Nacional), sendo tema de um projeto Lean Six Sigma. O foco do projeto foi otimizar os ensaios de epstein, tração e dureza, reduzindo o Lead Time de liberação dos produtos para fins elétricos e a quantidade de ensaios realizados. Para a realização deste trabalho, fez-se o uso de ferramentas e métodos Lean Six Sigma, permitindo a busca dos resultados de maneira sistêmica, superando as metas estabelecidas, gerando uma maior competitividade à empresa no mercado. Obteve-se com este projeto uma forte redução do Lead Time e da quantidade dos ensaios laboratoriais dentro de um prazo estabelecido, permitindo uma liberação para faturamento no mesmo dia de produção em 80% da produção deste produto.

Aug 7, 2018

By Lucas Ladeira Lau

A legislação ambiental vem se tornando mais restritiva em diversos setores industriais. Isto não tem sido diferente para o setor siderúrgico. Com a inclusão de limites de emissão de elementos traços nas legislações ambientais mundo afora, este tema vem ganhando importância. É conhecido que a qualidade das matérias-primas utilizadas nos processos siderúrgicos pode interferir nos impactos ambientais de seus processos. No caso do processo de sinterização, a presença de elementos traços está ligada a composição de sua carga. Com o objetivo de determinar quais elementos irão compor as emissões atmosféricas, resíduos, efluentes e produtos faz necessário estudar o modo de ocorrência dos elementos traços em cada insumo. A interação entre as propriedades de cada elemento e as condições de massa e termodinâmicas permitem o estudo de seu comportamento e partição. Assim, o objetivo deste trabalho é levantar o estado da arte da sinterização de minério de ferro e suas emissões, estudando a origem, o comportamento e a partição de elementos traços e radionuclídeos, quando submetidos às condições do referido processo.

Aug 1, 2018

By Leticia Costa Macêdo

Esse trabalho tem como objetivo analisar por meio da termodinâmica computacional a influência do K2O na dissolução das fases sólidas formadas durante o processo de dessulfuração de ferro gusa. Para isso, foi utilizada a cal como agente dessulfurante e a Sodalita (Fonólio) como fundente, realizando uma adição de K2O no fluxante de 1% a 10%, com uma temperatura de trabalho de 1400ºC. Por meio do uso de software de termodinâmica computacional FactSage, foi possível simular e avaliar as fases sólidas e líquidas formadas na temperatura determinada e comparar com os resultados obtidos com outras análises. Os resultados obtidos mostraram que o aumento gradativo de K2O levam a um aumento do potencial termodinâmico de dessulfuração e melhores condições cinéticas, sendo a mistura que apresentou os melhores resultados a que continha 10% de sodalita com adição de 10% de K2O na fonte.

Oct 30, 2017

By José Roberto de Olveira, 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 cinco misturas, onde foi realizada variação da massa de mistura adicionada ao sistema (60,70 e 80g), temperatura de trabalho (1350ºC e 1350ºC ajustada) e metodologia de adição. 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 em todas as situações estudadas, sendo observado que melhores condições experimentais foram a utilização de 70g de mistura, a uma temperatura de 1400ºC, com a metodologia padrão de adição de toda a massa da mistura no início do experimento.

Oct 1, 2019

By João Vitor Mokan

O presente trabalho avalia o efeito das camadas de conversão a base de CrVI e CrIII aplicadas na superfície de arames galvanizados por imersão a quente. As bitolas testadas foram 1,24mm, 1,65mm e 3,00mm, utilizando os ensaios de Névoa Salina e Câmara Úmida, avaliando o aspecto superficial dos arames após 1, 3, 6, 24 e 28 horas de exposição ao ambiente agressivo. Pode ser observado que o ensaio de Névoa Salina é pouco indicado para avaliar a oxidação superficial do arame em função de sua agressividade. Os resultados foram melhor interpretados utilizando o ensaio de Câmara Úmida. Inicialmente os arames recobertos por uma camada de conversão a base de CrIII apresentaram desempenho levemente superior àqueles recobertos por CrVI, considerando os mesmos tempos de exposição. Após seis horas os arames galvanizados apresentaram comportamentos semelhantes. O arame galvanizado com maior resistência a oxidação foi aquele protegido com CrIII, porém com o passar do tempo os dois tipos de revestimento se equivalem.

Oct 30, 2017

By Adolfo Pillihuaman Zambrano

Neste trabalho estudou-se a influência dos diversos aglomerantes nas propiedades mecânicas e no processo de redu?ão das pelotas auto-redutoras de cromita com o objetivo de obter uma boa resistência mecânica a quente, medidas após serem submetidas às temperaturas de 1173, 1273, 1373, 1473 e 1573K. Os aglomerantes ensaiados foram: bentonita, cal hidratada, melaço, carboxi-metil-celulose (CMC) e silicato de sódio. Inicialmente os materiais (cromita, ferro-silício, coque de petróleo e aglomerantes), foram caracterizados por análise química e granulométrica. Após isto, os materiais, foram aglomerados na forma de pelotas (P1 a P15), contendo teores variáveis de aglomerantes. Após a fabricação das pelotas, procedeu-se aos ensaios de laboratório; medindo-se a resistência a compressão da pelota verde, ao longo do tempo (por 28 dias), da pelota seca e após os ensaios de ciclos térmicos. Foram realizados também ensaios de crepitação e avaliação da redução à temperatura de 1773K. Após os ensaios ciclos térmicos e de redução, os produtos obtidos (escória e metal) foram analisados por MEV e EDS. A pelota P15 (4% de silicato de sódio como aglomerante) apresentou uma resistência a compressão, de pelota seca, de 5 kg-f/pelota, e após tratamento térmico às temperaturas de 1173 e 1273K, apresentou uma resistência a compressão de 15 e 15,5 kg-f/pelota, respectivamente. Nenhuma das pelotas ensaiadas apresentaram crepitação. A pelota P15 atingiu fração de reação unitária aos 10 minutos, a 1773K. Verificou-se também para estas condições a formação de escória, aos 3,5 minutos, prejudicando a reação CO/cromita.

Aug 8, 2018

By Adriano Gonçalves dos Reis

In the development of the structural materials for the advanced applications, as in the aerospace industry, there is a constant strive to increase both strength and toughness. Maraging steels are iron-nickel alloys designed to combine both properties that are achieved through the age-hardening of low carbon martensite. This alloy have a metastable martensitic structure that can revert to austenite when heated in temperatures close to the aging temperature, and this effect can be enhanced with the temperature increasing and time of treatment. Therefore, the study of creep behavior in elevated temperatures has technological importance to the development of this material. In this work the creep behavior of a maraging 300 steel solution annealed is evaluated by carrying out creep tests at 650ºC and in a stress of 200, 300 and 500 MPa. Creep parameters, such as steady state creep rate (?????), final creep time (tf), and stress exponent from secondary creep (n) are determined, considering that they are important to evaluate the creep resistance of the material.

Aug 7, 2018

By Leszek Maldzinski

The present concept assumes carrying out the process of controlled nitriding with NH3 alone. This is a simpler process than that using two-component mixes of ammonia diluted with N2 or NH3diss. The regulation of the chemical composition of the atmosphere in the retort, and therefore the regulation of the nitriding potential KN, is obtained through the variation of the inflow rate of NH3 into the retort. What is a completely new things in a relevant process, the inflow of NH3 into the furnace is at times reduced to zero, which widens the range of the gas composition in the retort (and by the same token, of KN). The amount of NH3 introduced into the furnace is regulated (controlled) with the aid of a gas analyzer (for example an infrared analyzer). The gas analyzer opens and closes periodically the NH3 inlet valve with a frequency maintaining a desired gas composition (a desired KN) in the retort. The concept was based on experimental and theoretical investigations in term of thermodynamic and kinetic of gas nitriding. Investigations were carried out in a laboratory furnace with a quartz tube and also in an industrial furnace with a steel retort and a circulating fan. Nitriding was performed using NH3, NH3+H2, NH3+NH3diss. mixtures. In an industrial furnace the supply of NH3 into the retort was periodically closed, though with an operating circulation fan. The studies demonstrated that the growth rate of nitrided layer depends only on the composition of the atmosphere, (or KN), in the retort. It depends neither on a type of atmosphere introduced into furnace (NH3, NH3+NH3diss. or NH3+H2) nor a type of furnace (laboratory with a quartz tube or industrial with steel retort and fan). The results proved also that entirely closing of NH3 supply to the retort does not affect the growth rate of nitrided layer. A detailed analyses of the results was performed in a paper.

Aug 16, 2017

By Anna Carolina Cerqueira Neves

Synthetic fibers have been gradually replaced by lignocellulosic fibers. Compared to the synthetic fiber, natural fiber showed economic and environmental advantages presenting interfacial characteristics with polymer matrices that favor the impact energy absorption by the composite structure. However, so far little has been reported about the hemp fiber embedded in polymer matrices, such as tensile properties. This study aims to evaluate the resistance in tensile tests of epoxies composites reinforced with different percentages of hemp fiber. Tensile tests were submitted with percentage of 0%, 10%, 20% and 30% incorporated hemp fiber in epoxy matrix. The tensile strength and deformation substantially increased the relative amount of hemp fibers incorporated into the polymeric matrix.

Aug 16, 2017

By Luis Henrique Torres Dantas, Maycon Athayde, Rossano Augusto Pilon Nunes

The objective of this work is to evaluate the physical quality achieved in the iron ore pellets and the temperature profile in the pellet bed by applying an inversion in the flow during the cooling. The firing of pellets requires a minimum residence time in the sintering temperatures of the hematite grains [1]. The applied concept aims at raising this time to pellets located at the bottom of the bed which would provide an improvement in the physical quality of the product. The tests were carried out in a pot-grate type oven and the samples of fired pellets were divided into three aliquots according to the loading position of the pot termed top, middle and bottom, the pellets were sieved and subjected to physical tests and the compared to conventional indurating flow with the same ores and inputs. It was possible to show an increase of 7 to 8% in the compressive strength of the medium and bottom layers, maintaining the top layer results. The objectives of the research were achieved and the tests will be extended to assess the impacts on the mass and energy balance of the indurating machine and its components.

Oct 1, 2019

By Guilherme Corrêa Soares

Deeper understanding about the strain hardening behavior of steels has become necessary due to its importance in industrial processes such as mechanical cold forming, rolling and drawing. In this work, the strain hardening behavior of AISI 304, non-grain oriented electrical (NGO) and dual phase steels was investigated. Tensile tests were performed and the strain hardening behavior of each steel was studied by the Hollomon’s equation. X-ray diffraction measurements and hardness tests were also carried out in order to characterize the specimens. Different work hardening stages were observed in each steel during the deformation process. The results obtained are discussed in terms of the relationship among the instantaneous strain hardening coefficient, hardness and eventual phase transformations. The instantaneous strain hardening coefficient of dual phase and NGO increases after the yield point, rapidly reaching its maximum and then steadily decreases until tensile strength is reached. In AISI 304’s case, the strain hardening coefficient keeps raising to high values in response to a large strain and then rapidly decreases before reaching the tensile strength. In comparison to the other steels, AISI 304 shows higher instantaneous strain hardening coefficient value, which persists even in large strains. This is a consequence of its strain hardening mechanism based on stress-induced martensite transformation.

Aug 16, 2017

By Samuel F. Rodrigues, Clodualdo Aranas Jr., Fulvio Siciliano

The application of thermo-mechanical control processing (TMCP) in hot rolling of steels has become a common routine since the last 60 years. The understanding of the physical metallurgy behind TMCP played a major role in the early developments. Physical and numerical simulation works are performed firstly to derive the fundamental metallurgical knowledge and secondly to conceive existing TMCP practices. In this paper, a summary TMCP techniques is presented. The occurrence of dynamic transformation of ferrite in the austenite region is shown by means of synchrotron light diffraction methods. This phase transformation mechanism is taken into consideration and its effects on TMCP are proposed in an exploratory way.

Oct 1, 2019

By Patrick Hansert

Safety was always in the focus of Badische Stahlwerke, however at the same time productivity has to increase as well in order to compete in a tough world market. In 2015 BSW produced over 2.2 Mio tons with two EAFs, leading to tap-to-tap times in average of under 40 minutes. Our philosophy has always been, that our most important success factor are the people: therefore we have to improve the working conditions as much as we can. Starting in 2012 Badische developed a robot that can support this goal. The first step was to use it for temp/sample taking, but the unit had to become a multi-tasker. Only 2 years later the first automated cartridge changer was installed at a customer site in Scandinavia, in late 2015 then the next tool was implement: tool changer allows now to use also a camera to check the condition inside of the heat after tapping. More tools are designed currently and will be implemented shortly. This paper describes the current installations and experiences as future applications.

Aug 17, 2017

By Roman Vaynshteyn

In places where Blast Furnaces are usually located, climatic factors may be unfavorable. Raw materials may be exposed to e.g. rain during transport/storage, bringing moisture into the process with consequences for stability and hot metal cost. This paper describes a technology for drying and pre-heating pellets and coke in the stockhouse. It does not require additional handling or logistical equipment and does not introduce extra transfer steps and degradation. Not only can moisture content be reduced, it can be controlled to a stable level by the operator.

Aug 16, 2017

By Oliver Schulz

This paper presents the latest references of the Siemens VAI slab casting technology. Following the connect & cast philosophy Siemens VAI has developed technological packages suitable for installation in existing casters of any original supplier, as well as for complete new machines. A major demand on new machines is to adapt quickly to different market demands. This requirement for flexibility can be divided into two actual trends. Firstly into casting a broad range of steel grades, thicknesses and width on the same machine and secondly having installed slab, bloom and billet caster in one steel plant to deliver all different types of needs on the market. Depending on the condition of the existing machine the focus of modernization ranges from the substitution of single components featuring state-ofthe-art technology to complete caster revamping projects. In this paper concepts and references for short machine outages and fast caster ramp-ups at moderate investment costs are presented.

Jul 30, 2018