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By Felipe da Silva Siqueira, Weslley Luiz da Silva Assis, Camila dos Santos Pinto, André Luiz Moraes Alves, Guilherme Dias da Fonseca, Paulo Rangel Rios

Neste trabalho estudou-se o comportamento cinético das transformações de fases por nucleação e crescimento nas interfaces (faces, arestas e vértices), das matrizes poliedricas de Kelvin, Voronoi e de Monte Carlo, através da simulação computacional. Com o objetivo principal de comparar os resultados obtidos das simulações com os modelos analíticos de Johnson e Mehl, Kolmogorov e Avrami (JMAK), e de John W. Cahn. As matrizes foram geradas por modelos estocásticos e através do método de crescimento do Cone Causal. Em engenharia o entendimento do comportamento das transformações de fases por nucleação e crescimento são importantes para prever os possíveis locais de nucleação, assim como no entendimento do comportamento dos constituintes presentes do diagrama ferro carbono, na decomposição da austenita, no processo de recristalização, entre outros. Desta forma, o modelamento computacional foi utilizado para o estudo das transformações de fases por nucleação e crescimento, obtendo como resultados a fração volumétrica, o caminho microestrutural e a contiguidade, ambos resultados foram importantes para a caracterização microestrutural e para descrever a distribuição dos núcleos no espaço. Com os resultados obtidos observou-se que se os núcleos estão bem distribuídos nas interfaces o impingement será mais fraco, levando as simulações de Voronoi e de Kelvin a corroborarem com o modelo analítico de JMAK, já o Modelo de Monte Carlo, não apresentou o mesmo comportamento, ou seja, ficou evidenciado que nem sempre a aleatoriedade vai ser válida para todos os casos. Foi constatado também que se aumenta consideravelmente a quantidade de núcleos, a distribuição perde a característica de aleatoriedade e passa a se comportar como clusters, corroborando com o modelo analítico de Cahn.

Nov 10, 2019

By Késsius Bortolan Menezes

O complexo Minas-Rio da Anglo American iniciou suas operações em agosto de 2014. A usina de tratamento produziu, em 2016, cerca de 15,5 milhões de toneladas de concentrado. O minério, explorado em Conceição do Mato Dentro (MG), passa pelas etapas de cominuição, classificação, concentração e separação sólido-líquido antes de ser bombeado por 529 km até São João da Barra (RJ), onde é filtrado, estocado e embarcado para exportação. Durante a fase de projeto, a utilização de equipamentos pilotos com capacidade de centenas de quilos por hora foi de fundamental importância para verificação da viabilidade técnica do tratamento do minério. Contudo, a realização de um teste exigia um esforço muito grande, devido aos grandes volumes de minério necessários. Por isso, com o início das operações, os testes em escala de bancada começaram a ser mais explorados. Além deles, testes em mini planta piloto com capacidade de dezenas de quilos por hora são muito utilizados, pois permitem simular de forma simples diferentes circuitos. O trabalho tem por objetivo mostrar essa evolução histórica na utilização de ferramentas para avaliação do desempenho da flotação, com exemplos de resultados práticos obtidos, e como os mesmos influenciaram a tomada de ações que culminaram em melhorias industriais.

Oct 30, 2017

By Artur Augusto Martins

Este trabalho tem como objetivo apresentar o projeto de uma plataforma de cloud computing onde profissionais de diversos segmentos da metrologia, calibração, instrumentação e controle poderão cooperar entre si no desenvolvimento de metodologias de medição, análise numérica e automação. A plataforma permite o modelamento matemático e o estudo analítico e/ou numérico de processos utilizando recursos disponíveis de cloud computing e a apresentação dos resultados e geração de relatórios através de uma interface web. Através do desenvolvimento cooperativo de novos procedimentos para análise de dados, modelos de instrumentos e melhorias operacionais do sistema pretende-se que o mesmo aproxime-se cada vez mais de um LIMS totalmente funcional e que tenha maior aderência à norma ISO/IEC 17025.

Jul 30, 2018

By Alexandre Furtado Ferreira, Fernando Paulucio Quinelato

A solidificação tem papel fundamental nas propriedades finais do material, uma vez que parâmetros como temperatura, composição química e cinética influenciam diretamente na micro e macroestrutura resultante. A solidificação dos aços no lingotamento contínuo ocorre através do crescimento dendrítico em direção ao núcleo da placa. A velocidade de crescimento interfere diretamente sobre a formação da micro e macroestrutura, bem como na formação das dendritas. Tais efeitos influenciam o perfil de microssegregação e macrossegregação finais. O objetivo deste trabalho é avaliar o comportamento dos espaçamentos dendríticos secundários em função da temperatura de lingotamento e da macroestrutura resultante, além de calcular, através do uso de equações empíricas, a taxa de resfriamento local. Os resultados mostraram que para menores superaquecimentos os espaçamentos dendríticos secundários apresentam-se menores. Foi verificada uma elevada correlação entre espaçamento dendrítico secundário e posição ao longo da espessura da placa para o intervalo de superaquecimento de 22°C e 34°C. Com a utilização de uma equação empírica, foram obtidas curvas que mostram o comportamento da taxa de resfriamento local em função dos espaçamentos dendríticos secundários. Os resultados obtidos são importantes para subsidiar estudos futuros e propostas de otimização de processo relacionadas a micro e macrossegregação em placas de aço.

Oct 1, 2019

By Bruno Serafim Parra

O novo laminador de tiras a quente da Usiminas, instalado na usina de Cubatão em 2012, tem como diferencial o alto nível de automatismo para fornecer bobinas com melhor qualidade. Dentre os modelos matemáticos de controle existentes no laminador, apresenta-se o Automatic Profile Flatness Control (APFC), responsável pela medição de planicidade e controle de perfil das bobinas. Através da resposta do medidor de planicidade e do medidor de perfil na saída do trem acabador, o modelo utiliza informações gerais do laminador para gerar uma resposta dinâmica e eficiente da forma do material durante seu processamento. O modelo utiliza ferramentas dedicadas para o controle de forma, como o sistema de pair cross, que é o cruzamento voluntário dos cilindros entre tiras, o sistema de roll shift, responsável pela movimentação longitudinal dos cilindros entre tiras e o roll bender, este dinâmico, trabalhando na deformação dos cilindros. Desde o início da laminação comercial, o desempenho da planicidade do material apresentou evolução significativa na nos índices de qualidade e produtividade do laminador.

Aug 16, 2017

By Julio Cesar Correa de Oliveira

O processo de lingotamento contínuo em uma aciaria elétrica é responsável pela solidificação do aço líquido proveniente das ações de fusão e refino no forno elétrico a arco, e ajuste de composição química no forno panela. Tal processo é crítico, pois, há eclosão de defeitos que estão associados às etapas anteriores como também da própria solidificação. Alguns destes defeitos são: trincas, romboidade, segregações, porosidade, dentre outros. Tais defeitos podem vir a desclassificar o tarugo quanto a sua qualidade, o que prejudica o volume e custos da produção, afeta consideravelmente a distribuição de material para a laminação e diminuindo a produtividade. Dentre os defeitos expostos no texto, porosidade foi classificada como uma das principais causas, na desclassificação do tarugo. O artigo a seguir analisou o fenômeno de nucleação do defeito, de forma a desenvolver ações corretivas, por meio de ferramentas de gerenciamento. O resultado alcançado através das medidas tomadas permitiu a redução de defeitos, na ordem de 50%.

Aug 15, 2017

By Davi Silva Braga

O processo de produção das pelotas é intensivo em consumo energético, tanto em energia térmica como energia elétrica. Considerando apenas o custo de transformação de minério de ferro para pelota, a energia térmica se torna o maior custo na produção destas e, por isso, encontrar fontes alternativas, combustíveis mais acessíveis e aumentar a eficiência energética, tornam-se objetivos claros na definição das metas de trabalho dos produtores de pelotas de minério de ferro. O objetivo, aqui, foi apresentar a alternativa encontrada na Usina de Pelotização de Jeceaba para substituição de gás natural por carvão vegetal pulverizado. Foram empregados equipamentos adquiridos para moagem e injeção de carvão mineral, que foram adaptados e integrados em uma Usina já existente de forma a aproveitar a oferta interna de moinha de carvão vegetal. Após seis meses de implantação, foi atingida taxa de substituição média de 53% no queimador principal, e a mesma proporção na redução das emissões de CO2 de origem fóssil.

Oct 30, 2017

By Vitor de Oliveira Campos

Vários resíduos gerados nos processo siderúrgico são fonte de ferro e podem ser reciclados e reintegrados de volta ao ciclo produtivo do ferro. Exemplos incluem pós de coletores e despoeiramento, carepas e lamas. Estes materiais são geralmente classificados como rejeitos e são descartados em aterros a um alto custo, mas adquirem um valor significante quando reciclados e reutilizados apropriadamente. O presente estudo consiste em demostrar a viabilidade da utilização destes resíduos em um processo de mini sinterização, plantas de sinterização produzindo até 1 milhão de toneladas por ano. O produto obtido apresenta propriedades químicas e físicas adequadas para carregamento direto no alto-forno, para utilização como nucleante na sinterização, ou como refrigerante no convertedor. O balanço do zinco e dos álcalis é de extrema importância para viabilizar um sínter final com qualidade requerida e será analisado neste estudo. Conclui-se que a utilização dos resíduos citados é economicamente viável e o estudo de caso apresentado neste trabalho comprova o benefício com retorno significativo.

Aug 1, 2018

By Carlos Roberto Silva Mamede

A flotação é um dos principais processos de concentração, tendo sido empregada há mais de um século, viabilizando a obtenção industrial de diversos bens minerais, como sulfetos, óxidos, fosfatos, carvão, sais, platinas e outros. Na indústria de minérios de ferro, a flotação reversa de quartzo tem sido empregada com sucesso para obtenção de concentrados (pellet feed) com elevados teores de ferro (próximos de 69%) através de células mecânicas e colunas de flotação. Amidos de milho ou mandioca como depressores, aminas como coletores e hidróxido de sódio como modulador de pH são os principais reagentes atualmente empregados nos circuitos de flotação de minérios de ferro. O esgotamento das reservas de elevados teores de ferro, levando a necessidade de concentração por flotação de minérios de baixos teores, a necessidade de otimização de custos operacionais e a maximização da recuperação metálica são os alguns dos desafios da indústria de minérios de ferro. Além disto, a variedade mineralógica e a ampla faixa granulométrica (0,300 mm a 0,010 mm) são outros desafios desta indústria. O estudo de coletores de flotação mais seletivos para os diferentes tipos de minérios de ferro pode contribuir para aumento da seletividade desta operação unitária.

Aug 1, 2018

By André Alexandrino Lotto

A demanda global por energia renovável vem aumentando ao longo dos últimos anos. A energia solar é uma energia limpa e abundante, mas seu uso ainda é limitado por causa dos preços altos e baixa eficiência das células fotovoltaicas. O silício bruto, também chamado de silício de grau metalúrgico, tem sido alvo de muitos estudos visando sua purificação a um nível suficiente para aplicações de energia solar por processos mais baratos do que o processo convencional, chamado Processo Siemens. Neste trabalho, 3 kg de silício de grau metalúrgico foram fundidos por plasma térmico numa atmosfera de vapor de água, hidrogênio e argônio. O teor de boro foi reduzido de 10 ppm para 0,09 ppm em 18.000s (5 horas), mostrando que o processo poderia ser uma alternativa viável ao processo tradicional por via química

Aug 8, 2018

By Eduardo Oliveira Magalhães

Otimizar o consumo dos insumos energéticos e coprodutos é uma tarefa de suma importância na busca de competitividade das usinas siderúrgicas. O gás de alto forno é um importante componente dessa matriz energética e a maximização do seu consumo reduz sensivelmente os custos com a compra de outros combustíveis. Nesse cenário, o controle de nível dos gasômetros, equipamentos existentes nas siderúrgicas que exercem um papel fundamental na distribuição desse gás, não é trivial. Distúrbios e variações entre geração e consumo dificultam o desafio de manter a segurança operacional e ao mesmo tempo otimizar o consumo. Procedimentos operacionais e técnicas convencionais de controle não são suficientes para evitar perdas com a queima desse gás nas tochas de segurança (flares) dos altos fornos. Esse trabalho apresenta um caso real do uso de técnicas de controle preditivo MPC (Model Predictive Control) e regulatório para a distribuição em tempo real do gás de alto forno para os principais consumidores na Vallourec Tubos do Brasil em Belo Horizonte.

Jul 30, 2018

By Guilherme Liziero Ruggio da Silva

Uma marcha estável do Alto Forno está bastante ligada à consistência das propriedades químicas, físicas e metalúrgicas das suas matérias-primas, especialmente, do coque. O desafio da produção de coque está em projetar misturas de carvões que produzam coque a custo baixo e com elevada qualidade. Neste contexto, este trabalho visa avaliar a utilização de moinha de carvão vegetal na mistura de carvões reduzindo a necessidade da importação de carvões minerais, mantendo a qualidade requerida pelo Alto Forno, além de desenvolver uma rota para minimizar a emissão de CO2 proveniente do processo de obtenção de ferro gusa em Altos Fornos a coque, reduzindo seu impacto ambiental. Foram realizados testes em escala piloto com até 20% de moinha de carvão vegetal. Os resultados das análises realizadas no coque mostraram a viabilidade técnica e comercial para utilização em até 2% na carga.

Aug 17, 2017

By Adelson Goncalves

No processo de extração mineral, a perfuração de rocha é uma atividade essencial. Por isso, a redução de custo com materiais de desgaste é sempre um desafio para todos no campo da mineração. A partir desse desafio, o grupo de melhoria contínua Perfuração desenvolveu um projeto que visa redução de custo com hastes para perfuratrizes de grande porte. A metodologia aplicada para elaboração do projeto foi o PDCA, onde foi desenvolvido uma forma de reaproveitar o corpo da haste, que evita o descarte precoce da peça, otimizando a vida útil e consequentemente reduzindo o custo com materiais de desgaste de perfuração.

Aug 17, 2017

By Afshin Sadri

Uma das principais razões para o reparo de altos-fornos é a perda do revestimento refratário, principalmente nas regiões da soleira e onde são feitos os furos de corrida. A operação intensa dos altos-fornos pode resultar em desgaste e deteorização extensiva do material refratário. Isto pode, então, afetar a continuidade das operações e a vida útil do forno. Novo-Lipetsk (NLMK) e a Hatch desenvolveram uma abordagem sistemática para monitorar a condição do revestimento da soleira dos altos-fornos usando Acousto Ultrasonic-Eco (AU-E), um sistema de ensaios não-destrutivos desenvolvido pela Hatch. Inspeções contínuas e periódicas dos altos-fornos revelaram áreas com deterioração acelerada do material refratário, formação extensa de “elefant foot” e acelerado desgaste do refratário, assim como fissuras e outras anomalias. Para prolongar a vida do forno, mantendo a intensidade de suas operações, algumas modificações, tais como a melhoria da qualidade do coque e da limpeza das placas de resfriamento e adição de óxido de titânio, entre outras medidas, foram recomendadas e aplicadas. Este trabalho demonstra como esforços coordenados entre a NLMK e a Hatch resultaram no prolongamento da vida útil de um alto-forno

Aug 17, 2017

By Felipe da Silva Siqueira, Mariana Sizenando Lyrio, Aline Cristine Lemos Duarte, Weslley Luiz da Silva Assis, Harison da Silva Ventura, André Luiz Moraes Alves, Paulo Rangel Rios

A nucleação nos contornos de grão é um fenômeno muito recorrente em materiais metálicos. Essa situação foi tratada por diversos autores como Cahn e Rios e Villa, usando a abordagem de nucleação em planos e linhas aleatórias. Neste trabalho estudou-se a nucleação nos contornos do polígono de Poisson-Voronoi e de uma matriz hexagonal em 2-d com métodos analíticos e simulação computacional. Utilizou-se uma equação baseada no método de Cahn para nucleação nos contornos de grão. Para nucleação nos contornos do polígono de Voronoi a equação não mostrou adequação total com os resultados simulados para dois tipos diferentes de casos, já para os contornos da matriz hexagonal, notou-se que quanto maior a quantidade de pontos sorteados na matriz, mais os resultados simulados concordaram com a equação proposta.

Nov 13, 2019

By Paula Cristina Petriz Monteiro

O Aço Inoxidável Duplex (AID) possui duas fases com propriedades magnéticas distintas, ferrita e austenita. Quando submetido a elevadas temperaturas, o AID pode apresentar em sua estrutura a fase intermetálica sigma que degrada suas propriedades e limitam a sua utilização. Este trabalho tem como objetivo utilizar a técnica de Ruído Magnético Barkhausen (RMB), para caracterizar amostras de AID SAF2205 com precipitados de fase sigma. Foram realizadas análises metalográficas, detecção do teor de ferrita através do ferritoscópio e difração de raios-x para validação dos resultados. Pode-se verificar que o ensaio de RMB é adequado para avaliar teores elevados de fase sigma neste aço.

Aug 7, 2018

By Thales Botelho

Em função das condições desejadas no processamento do aço no Forno Elétrico a Arco (FEA), a escória final tem teor elevado de FeO, contém fósforo e pode ter, ainda, alto teor de alumina. Para controlar o consumo de desoxidantes, formar uma escória adequada no forno panela (FP) e evitar a reversão de fósforo, é importante minimizar a passagem da escória do FEA para a panela, no vazamento. Assim, é essencial conhecer a quantidade de escória passante para o controle e previsão adequados do processamento no FP. Neste trabalho é apresentada uma metodologia para, através de um balanço de massa levando em conta medidas de composição realizadas durante o processo, determinar a quantidade de escória passante e o volume de escória no final do processamento no FP. É empregado um método numérico simples e demonstra-se que os resultados obtidos são suficientemente adequados para melhor conhecimento e controle do processo por parte do engenheiro responsável, possibilitando gerar informações precisas para cálculos de correções (exemplo: formulação de uma nova escória sintética, correção de desgaste de refratários, ajuste de basicidade, etc.).

Aug 17, 2017

By Caio Oliveira Biondi

A lixiviação de zinco é um processo contínuo que ocorre através da adição de ácido em uma série de tanques, com objetivo de extrair o zinco do material de origem. O ácido deve ser adicionado de forma progressiva para evitar a formação de compostos indesejados e também a formação de espuma decorrente da reação do ácido com o carbonato. O grande desafio do processo é acertar os pontos corretos de adição de ácido para que a lixiviação ocorra com o maior rendimento possível, pois tanto o excesso quanto a falta de ácido prejudicam essa etapa. Com o objetivo de aumentar o rendimento global do processo, a solução de controle avançado baseada em lógica Fuzzy da I.Systems, o Leaf, foi aplicado para substituir o controle tradicional PID e/ou manual. O Leaf foi capaz de reduzir a variabilidade do pH nos tanques em até 25%, fazendo com que fosse possível operar mais tempo no ponto ótimo. Isso permitiu que o rendimento global da etapa de lixiviação aumentasse 0,24%, além de melhoria qualitativa na etapa seguinte de sedimentação. O ganho financeiro proporcionado pela economia de concentrado silicatado foi de 375.000 reais por ano para a Votorantim Metais.

Oct 30, 2017

By Gustavo Coelho Feijoo

Técnicas de separação por membranas têm sido consideradas alternativas para recuperação de metais valiosos. Uma destas técnicas é a eletrodiálise, em que o fenômeno da polarização por concentração causa alterações indesejáveis para o mecanismo de transporte iônico. Para evitar este problema, a densidade de corrente limite deve ser analisada. Para tanto, a influência da concentração de Co+2 e do pH na densidade de corrente limite foi estudada por meio de curvas corrente-voltagem. Pulsos de corrente elétrica foram aplicados entre dois eletrodos separados por membranas de troca iônica catiônica (HDX100) e aniônica (HDX200), e a diferença de potencial entre a membrana analisada foi medida em função do tempo. De acordo com os resultados, o aumento da concentração causa um aumento na densidade de corrente limite e menor efeito da polarização por concentração. Por outro lado, o aumento do pH causa uma queda na densidade de corrente limite devido à menor quantidade de íons H+. Os resultados indicaram também a deposição de compostos de cobalto no eletrodo de trabalho.

Oct 30, 2017

By Roberto Seno Júnior

O Processo Bayer para a produção de Óxido de Alumínio consiste em dissolver o alumínio presente na minério de alumínio (Bauxita) com soda cáustica à quente. Os resíduos insolúveis são separados por decantação e filtração. Após lavagem deste resíduo para a recuperação da alumina e soda cáustica ele é transferido para áreas de disposição. A Companhia Brasileira de Alumínio produz 420 mil toneladas de alumínio por ano gerando cerca de 2.400 toneladas de resíduo de bauxita por dia. Este resíduo é transferido para uma área de disposição, denominada Palmital, com capacidade de estocagem para mais 9 anos. Atualmente, o Palmital contém cerca de 2 milhões de metros cúbicos de água sobrenadante. Esta água contém alumínio e soda cáustica dissolvidos que podem ser reutilizados na Refinaria de Alumina. Este trabalho estuda formas de reutilização desta água sobrenadante visando aumentar a vida útil do Palmital, ou seja, aumentar o volume disponível para disposição de resíduo de bauxita.

Jul 31, 2018