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By Alexandre Gonçalves Andrade

A Samarco Mineração utiliza combustível sólido para geração de energia térmica nas pelotas de minério de ferro. Este insumo torna possível a redução da utilização de gás natural na etapa de queima nos fornos de endurecimentos e ainda melhora a qualidade física das pelotas. O tamanho das partículas é chave para eficiência do processo e a cominuição destes combustíveis é realizada nas plantas de moagem da empresa, tanto para o antracito quanto para o coque verde de petróleo. Tradicionalmente, um dos principais itens de controle de moabilidade do insumo é o HGI (Hardgrove Grindability Index), que avalia a dureza do combustível sólido no processo de moagem. Porém, este parâmetro não reflete as dificuldades produtivas encontradas nas plantas de moagem da Samarco Mineração. Portanto, foi desenvolvida metodologia através de uma modificação da equação proposta por Bond para avaliação energética de moagem. A lei de Bond tem origem empírica e considera que a energia consumida na cominuição é proporcional ao comprimento das fissuras iniciais que se desencadeiam na quebra das partículas. A metodologia proposta, no presente trabalho, avalia com maior representatividade as dificuldades encontradas na cominuição destes insumos. Ainda, testes em planta piloto de moagem de combustíveis sólidos foram realizados para validação da abordagem.

Aug 1, 2018

By Lucas Teixeira Costa

A crescente demanda por aços ultrabaixo enxofre em usinas integradas a carvão mineral tem levado a esforços para reduzir o teor de enxofre no gusa e no aço. Todavia, a falta de uma visão integrada dos processos acarreta em otimizações isolados que nem sempre contribuem para uma efetiva redução de custos e aumento de produtividade final. No presente trabalho, foi construído e validado um balanço de massa capaz de realizar uma previsão do teor de enxofre de final de sopro a partir das entradas iniciais de enxofre na carga metálica e nas adições de fundentes. Para isso, considera-se que ocorre transferência de enxofre entre as fases, segundo seus teores e o coeficiente de partição de enxofre. A raspagem de escória de tratamento de gusa deve ser feita com muito cuidado para promover a melhor remoção da camada sobrenadante e ao mesmo tempo evitar perdas no rendimento metálico no processamento do aço. Utiliza-se o teor de enxofre do gusa carregado no LD como o principal parâmetro de controle, e recomenda-se que seu teor seja superior a 20ppm, uma vez que o esforço necessário para reduzir para teores abaixo desse limite será totalmente perdido no LD, devido à reversão durante o sopro.

Aug 17, 2017

By Fernanda da Silva Machado

Em um mundo de recursos naturais decrescentes, com a intensificação das indústrias automatizadas de todos os tipos (I4) e contínuo aumento da população, é necessário desenvolver melhores caminhos para a geração e distribuição de riquezas. Uma das alternativas para este objetivo é o conceito da Economia Circular. Este artigo apresenta um exemplo focado na intensificação do uso de resíduos de biomassa na produção integrada de aço exclusivamente baseada na combinação de reatores industriais existentes em um layout que favorece o conceito da economia circular. O ferro também é obtido do processamento tradicional de sucata, reprocessamento de resíduos de ferro e óxidos de ferro, como a escória, pequenos óxidos de ferro, reversos metálicos, resíduos da indústria siderúrgica integrada tradicional. Os resíduos de biomassa são provenientes da demolição de casas de madeira, e outros resíduos de biomassa, como limpeza florestal para evitar-se incêndios, resíduos de moinhos, paletes usados e qualquer outra fonte de biomassa. As combinações dos reatores tornaram-se possíveis devido à nova versão do processo de Carbonização Contínua, Carboval, um reator especialmente projetado da tecnologia Lambiotte tradicional, para produzir, de preferência, o carvão vegetal que possui as mesmas características necessárias para alimentar o Mini Alto Forno tradicional a base de carvão.

Oct 30, 2017

By Leidy Julieth Hernández Buitrago

Uma grande quantidade de poeiras e fumos contendo óxidos de ferro, zinco, alumínio, cálcio, chumbo, magnésio e cádmio são habitualmente gerados durante a produção do aço em usinas siderúrgicas semiintegradas. Processos hidrometalúrgicos e pirometalúrgicos têm sido desenvolvidos para o tratamento da poeira de aciaria elétrica (PAE). O processo Waelz, que recupera parte destes resíduos por meio de reações metalúrgicas de redução e oxidação em um forno rotativo, é uma tecnologia de destaque empregada para a recuperação dos metais voláteis, e tem sido a mais usada nos últimos 40 anos. Neste trabalho, foi realizado um estudo termodinâmico do processo Waelz, visando à otimização das condições metalúrgicas necessárias para garantir a recuperação dos metais voláteis (em especial zinco), de forma a assegurar a minimização de impactos ambientais e maximização de opções de processamento para a recuperação do zinco contido. As variáveis cinéticas foram estudadas por meio da execução de uma serie de 6 experimentos, englobando os principais fatores do processamento, tais como: tipo de redutor e tempo/temperatura de processamento. Também foi avaliado o comportamento mecânico das pelotas para cada formulação. Caracterizações por meio de microscopia eletrônica com microanálise via EDS, difração de raios X, fluorescência de raios X, análise granulométrica a laser, resistência à compressão, porcentagem de matéria volátil, carbono fixo e cinzas foram empregados.

Aug 17, 2017

By Alexandre de Aparecida Morais

No processo de lingotamento contínuo a secagem e o pré-aquecimento do refratário do distribuidor são de fundamental importância. Estes são realizados visando: reduzir a perda de calor do aço líquido, reduzir as bolhas nas primeiras placas, evitar respingos de aço (reações) ocasionados pela umidade e prevenir a degradação refratário por choque térmico. Para aços planos, os sistemas para promover a secagem e pré-aquecimento podem ser do tipo a "quente" (mais usual) ou a "frio". É denominado "partida a quente" quando se realiza a secagem e o pré-aquecimento; e de “partida a frio”, quando apenas a secagem é realizada. Têm-se como características distintas entre os processos: - A Quente: maior consumo de gás; forte degradação do refratário; temperatura de trabalho do distribuidor mais elevada, deteriorando as condições do ambiente; - A Frio: menor consumo de gás; redução da degradação do refratário; no entanto, exige um controle rigoroso da curva de secagem, o que implica maior investimento inicial no equipamento de secagem. Em 2002, após uma análise de viabilidades a ArcelorMittal Tubarão implementou o sistema de frio. Este artigo mostra a evolução deste sistema após a sua implementação, analisando a correlação com defeitos, a implementação de melhorias e os ganhos obtidos.

Jul 30, 2018

By Alexandre Silva Guimarães

Investigou-se a extração seletiva de Ca e Mg do licor sulfúrico concentrado de Ni visando sua purificação. Observou-se que a mistura sinérgica dos extratantes D2EHPA + ácido naftênico apresenta maior afinidade na extração de Ca em pH = 5. Comportamento oposto foi verificado pelo extratante Cyanex 272, cuja preferência de extração é pelo Mg para 5 = pH = 6. A cinética de extração de Ca e Mg é rápida atingindo o equilíbrio em menos de 6 minutos. A purificação do licor de Ni requer a utilização de 2 circuitos de extração em operações estagiadas. No primeiro circuito, Ca pode ser removido do licor empregando-se o sistema orgânico D2EHPA (10% v/v) + ácido naftênico (20% v/v). O pH ótimo é 3,5, no qual foram extraídos 72% de Ca (ßCa/Ni = 40) em uma contatação. No segundo circuito, o licor deve ser submetido a uma extração de Mg pelo Cyanex 272 (20% v/v). O pH operacional propício é 5,5 com extração de 66% de Mg (ßMg/Ni = 16, uma contatação). O licor purificado de Ni pode ser encaminhado à etapa de eletrorrecuperação almejando-se a obtenção de Ni metálico.

Oct 30, 2017

By Francis Welington Moraes da Cruz

O sistema de despoeiramento primário da Aciaria da thyssenkrupp CSA é um equipamento complexo utilizado durante o sopro no conversor para captação, limpeza e resfriamento dos gases. Estes gases são indiretamente resfriados em uma caldeira de recuperação de calor quase vertical de grande altura. Em seguida passa por resfriamento direto (resfriador evaporativo) com injeção de água e vapor, onde há uma decantação das partículas maiores. Em seguida os gases penetram no precipitador eletrostático, onde é retirada quase a totalidade do pó restante. Um ventilador de grande potência faz a exaustão destes gases, através da caldeira, resfriador evaporativo e precipitador eletrostático, para em seguida comprimi-los para a chaminé ou para o último resfriamento dos gases antes do envio para o gasômetro. A chaminé possui um queimador piloto que queima o monóxido de carbono (CO) transformando-o em dióxido de carbono (CO2). Do gasômetro, os gases podem ser fornecidos para outras unidades da usina onde é consumido como combustível. O objetivo deste trabalho foi aumentar a energia do gás BOF (Basic Oxygen Furnace), através de um conjunto de ações, visando à redução de emissão de gás CO2, redução de consumos de gás natural e aumento da geração de energia.

Jan 16, 2018

By Stefan Stein, Jorge Davo, Adrian Villanueva, Abhay Kulkarni, Shane Hoff

Pellet sizing plays a key role in the productivity of the entire pelletization and subsequent induration processes, whereas uneven pellet sizing can increase the circulating load of the balling circuit inducing operational instability leading to production loses. The present work focuses in comparing the agglomeration kinetics, expressed as the number of pellets produced in a determined target size range, of different organic binder-bentonite binder systems. The batch experimental results show that the binder system has a great influence in the resulting pellet sizing, which could lead to advantages in terms of balling circuit efficiency and eventually operational de-bottlenecking.

Oct 1, 2019

By Antônio Augusto de Morais Piau, Miguel Araujo de Vasconcelos Filho, Bruno Mynelly Galdino de Sousa

Sludges and dusts generated by steel mills usually cause environmental problems and has a high cost solution. This presentation offers a different aproach to the problem with a solution that not only solves the enviromental issue but also brings great savings to the mill. This technology, reuses dusts and sludges in the sintering process, after they are mixed to the right composition.

Oct 1, 2019

By Marjorie Benegra

This study aims to compare the wear resistance assessed in rubber wheel abrasion test of nickel aluminide coatings deposited by for Plasma Transferred Arc (PTA) and High Velocity Oxigen Fuel (HVOF) manufacturing, using the same raw material. A nickel aluminide powder was atomized and deposited on 316L steel plate substrate. After deposition, some specimens were submitted to a heat treating (1200 °C for 24 h followed by 760°C for 24 h). The coatings deposited using PTA developed different microstructures due to the incorporation of substrate elements, its performance was better than the HVOF coatings, although their Vickers hardness was similar. After heat treating, a significant variation in hardness and wear resistance was observed. For PTA specimens, there were decrease in hardness of 35%, while for HVOF ones this drop was approximately 20%. Nonetheless, the effect of thermal exposure in wear resistance was quite different: an increase of 21% was observed for HVOF coatings, while a reduction of 20% occurred in PTA ones. Microstructures modifications in PTA coatings were significant for their wear resistance. On the other hand, the reduction of porosity and sintering were responsible for a better performance of heat-treated HVOF coatings.

Jul 31, 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 Paula Maria Gomes Cunha Leão, Flávio de Castro Dutra, Fabrício Vilela Parreira, Silvio Maranha

In the iron ore beneficiation, tailings are inherent in the concentration processes to which the ores are subjected for the production of commercial products. The large generation of tailings has been motivating the study of technological alternatives for its reuse, with the development of processes that contemplate the concentration of fine ore particles present in the tailings, such as the reintroduction of these particles in the process of manufacture of the iron and steel itself, through the agglomeration techniques such as briquetting. The aim of this article is to study the technical feasibility of the production of iron ore tailings and coking coal briquettes for use in reduction reactors, through a systematic review of the literature on agglomeration, briquetting and self-reduction processes, covering the main variables that influence the production of high quality briquettes, such as binders use, binder behavior of coking coal, coal granulometry, iron ore and coal proportion, compacting pressure and temperature of thermal treatment and the effects of these variables on briquettes final properties.

Oct 1, 2019

By Marcos Paulo da Silveira, Carolina Conter Elgert, Messias Prado de Almeida, Rafael Stella Galdino

Microalloyed steels have been intensely studied as an alternative to increase strength by grain refinement and/or precipitation hardening. Long steel products have a wide range of opportunities to apply well-defined principles of controlled rolling (CR) in order to increase strength and toughness with reduced costs. To evaluate the effect of microalloying elements as Nb and Ti with thermomechanical treatment, three conditions were tested: DIN 16MnCrS5 with hot rolling (HR), DIN 16MnCrS5 with Nb and CR and DIN 16MnCrS5 with Nb+Ti and CR. Austenitic grain size, obtained by direct quenching after rolling, has shown a decrease 32% with Nb addition, and 29% when Nb and Ti was added. Controlled rolling generated higher grain refinement and pancacked grains near the surface. When comparing ferritic grain size, controlled rolling plus niobium and titanium additions resulted in significant reduction of 35%. Yield strength increased 15% with microalloying and CR and more than 270% in impact toughness, even at -40°C.

Oct 1, 2019

By Fernando de Oliveira Boechat

Dentre as etapas de pelotização de minério de ferro, a fase de mistura tem grande importância devido ser responsável por dar homogeneidade a aos insumos e minério que serão processados nas etapas seguintes. Desta forma ela ajuda a garantir a boa formação das pelotas verdes e seu posterior endurecimento na etapa de queima. No desenvolvimento de misturadores, o auxílio de ferramentas de simulação são uteis para o correto dimensionamento destes equipamentos. Nos últimos anos a utilização do método dos elementos discretos (DEM) tem sido implementada para este fim e por isto vários cuidados têm sido tomados para ter-se resultados compatíveis com o comportamento real das partículas. Entre os fatores que podem inviabilizar o uso do método dos elementos discretos, o tempo e capacidade de processamento computacional tem sido um dos mais impactantes. Assim, este trabalho foi desenvolvido de forma a avaliar a influência do tamanho das partículas no resultado de capacidade de mistura de um misturador horizontal. Para isto, foi feito o escalonamento do modelo de um misturador e testado dois tamanhos de partícula avaliando o comportamento da mistura ao longo do tempo e o seu índice de mistura Lacey. Como resultado, pode-se verificar que o tamanho da partícula tem influência direta no resultado da simulação e que cuidados devem ser tomados no escalonamento destas para que haja compatibilidade entre as simulações e o comportamento real do sistema.

Aug 17, 2017

By Leandro Nakamura Alves Vieira

O acirramento da competição no mercado de aço tem exigido esforços de inovação e redução de custos. Por sua vez, as técnicas agrupadas como ICME - Integrated Computational Materials Engineering vêm acelerando o desenvolvimento e a otimização de materiais e processos de fabricação. O emprego destas técnicas tem sido uma ferramenta extra para assegurar a competitividade na indústria. Neste trabalho o uso da termodinâmica computacional no desenvolvimento e processamento de aços elétricos é revisado através da discussão de exemplos. Cálculos de equilíbrios mais relevantes para o processo de fabricação destes aços (tanto de grão não orientado-GNO como orientado-GO) permitem obter informações sobre as transformações de fases, solubilização de precipitados (sulfetos e nitretos) essenciais para a obtenção de texturas cristalográficas ideais. Os cálculos são discutidos e comparados com resultados reais. Discutem-se ainda, cálculos no sistema aço-gás, e os efeitos da composição da atmosfera na formação de óxidos na superfície do aço. Tais cálculos são importantes para descrever previamente as transformações que ocorrem durante as várias etapas de fabricação, assim como os efeitos dos parâmetros de processo sob os aços elétricos. A aplicação da técnica permite otimizar o processamento e o desenvolvimento dos aços elétricos em diversos aspectos. As vantagens e limitações do método, assim como o potencial de outras técnicas de ICME, na área, são discutidas.

Aug 7, 2018

By Darlene Souza da Silva Almeida

Superduplex são aços inoxidáveis bifásicos de alta liga que, para alcançar suas excelentes propriedades mecânicas e de resistência à corrosão necessitam de um rígido controle sobre sua microestrutura, em especial sobre dois aspectos: relação ferrita/austenita e precipitação de fases deletérias. As transformações metalúrgicas que ocorrem durante o ciclo térmico de soldagem podem modificar tais aspectos e, consequentemente, causar grave degradação das propriedades destes materiais. Buscando contribuir na investigação de parâmetros adequados para a soldagem destes aços, o presente estudo tem como objetivo avaliar a influência do aporte térmico e do gás de proteção sobre tais transformações por meio da avaliação da microestrutural final de juntas soldadas. Para isto seis chapas do SAF2507 foram soldadas via processo GMAW utilizando três aportes diferentes (0,5; 1,5 e 2,2 kJ/mm) e dois gases de proteção distintos. Após a soldagem, a microestrutura das juntas foi caracterizada via microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura e os resultados mostraram que o aumento do aporte térmico elevou significativamente a quantidade de austenita tanto na ZTA quanto na ZF e que a utilização de gás de proteção contendo 2% de N causou aumento de até 17,9 pontos percentuais na quantidade média de austenita na ZF. Adicionalmente, observou-se que os dois menores aportes provocaram a precipitação de fases secundárias na ZTA, com morfologia semelhante à nitreto de cromo.

Jan 16, 2018

By Jocemir da Silva Santos, Alberto Vicente Belezia, Matheus Neves Lana

A regulação ambiental de processos industriais que geram efluentes contendo fluoretos é mundialmente restrita devido à alta toxicidade do íon. Na Ternium, a água de resfriamento recirculada no spray do Lingotamento Contínuo (WTP#2) dissolve parte do pó fluxante, resultando em concentrações de 20 a 30 mg/L de fluoreto. Para desenvolvimento do processo de tratamento de fluoreto que atendesse a legislação, mantendo no efluente tratado concentração de Fluoreto menor que 10mg/L e Alumínio menor que 3,0mg/L, foi realizada uma pesquisa utilizando um equipamento de Jar Teste convencional totalizando 165 ensaios. Os ensaios foram planejados segundo revisões bibliográficas descrevendo o método da precipitação química de fluoreto de cálcio, auxiliado por Cátions de Alumínio. Na conclusão da pesquisa, foi desenvolvida uma Rota Tecnológica para tratamento do efluente gerado na purga do sistema WTP#2 atendendo a legislação, atingindo uma remoção de 70% a 80% de Fluoreto. Ao final foi realizada uma etapa de otimização das dosagens, cujo resultado foi a redução do número de etapas de tratamento e uma redução na quantidade de produtos químicos utilizados, consequentemente reduzindo o custo de tratamento. A redução do custo de tratamento foi da ordem de 3 milhões de reais anuais, mantendo o efluente tratado com as concentrações dos contaminantes abaixo dos limites da regulação ambiental.

Aug 1, 2019

By Marcella Gautê Cavalcante Xavier

As ligas livres de chumbo (Lead-free solder alloys) potencialmente utilizáveis em processos de soldagem branda, tais como as ligas à base de Sn, vêm sendo estudadas como alternativas para substituir as ligas do sistema Sn-Pb. Em vista disto, o presente trabalho, aborda tanto a análise das características microestruturais formadas durante a solidificação transitória das ligas eutética Sn-0,2%Ni e hipereutética Sn-0,5%Ni, quanto a determinação das suas respectivas correlações com os parâmetros térmicos de solidificação: velocidade da isoterma eutética (VE) e taxa de resfriamento (?E). Para tanto, as ligas foram solidificadas unidirecionalmente no sentido vertical ascendente e em regime transiente, e caracterizadas por técnicas de microscopias ótica e eletrônica de varredura. Na liga hipereutética Sn-0,5%Ni, o aumento da quantidade de Ni na liga influenciou tanto o comportamento térmico quanto o espaçamento celular (λC), proporcionando maiores valores de ?E, porém, λC mais grosseiros.O intermetálico NiSn4 formou-se na região eutética de ambas as ligas, enquanto que na liga Sn-0,5%Ni, as fases primárias identificadas por EDS-MEV foram NiSn4 e Ni3Sn4. A transição morfológica celular/dendrítica(?E> 1,2ºC/s) ocorreu apenas para a liga eutética, enquanto que as células regulares da liga hipereutética deram origem as células do tipo placas(?E> 1,4ºC/s).

Oct 30, 2017

By João Antonio Tavares Gouveia da Silva

Em outubro de 2012 a Gerencia de Sinterizações – GSR, da Companhia Siderúrgica Nacional – CSN, identificou a presença de material com granulometria maior que cinco mm na rota da coleta de pó da Máquina de Sinterização 2 (MS#2), rota essa que direcionada diretamente para o silo de retorno quente. Essa representava uma oportunidade de melhoria, visto que apenas o material menor que 5 mm deveria retornar para o silo. Após amostragens de material foi possível identificar que, em média, 55 % do material coletado poderia ser classificado como sinter produto ao invés de retorno quente, o que aumentaria o rendimento e produtividade da MS#2. Utilizando a metodologia DMAIC e visando aperfeiçoar o processo a equipe da GSR avaliou todas as possíveis causas da geração do material grosseiro na coleta de pó. Em seguida projetou uma nova correia transportadora que desviasse o material da coleta de pó para o resfriador de sinter, ao invés de seguir para o silo de retorno quente, modificação essa que permitiu a classificação correta do material. Como resultado, a modificação feita pela equipe da GSR propiciou a redução da geração de retorno quente e, consequentemente, o consumo do mesmo. Desde o final de setembro de 2013 a máquina de sinterização número 2 consome em média 2 % a menos de retorno quente, o que contribuiu para o aumento do rendimento do sínter e produção.

Aug 8, 2018

By Paulo Sérgio Moreirar

A caracterização do tamanho de grão austenítico prévio dos aços é importante, pois a partir desta investigação é possível estimar parâmetros metalúrgicos que repercutirão na qualidade final do produto. Desenvolver métodos para a revelação do contorno de grão prévio se faz necessário, porém, muitas pesquisas apontam para a complexidade destes métodos. Este trabalho se propõe a avaliar diferentes técnicas de contraste para revelar o contorno de grão austenítico prévio dos aços ABNT 1045 e ABNT 4340. Foram utilizadas três técnicas para revelar o contorno de grão austenítico prévio, sendo: ataque químico, ataque térmico e têmpera superficial. Destacam-se o ataque térmico e a têmpera superficial como métodos inovadores. O ataque químico foi realizado em três condições, variando-se a composição de ácido clorídrico adicionado ao reativo a base de ácido pícrico. O ataque térmico foi realizado em duas condições, em atmosfera inerte e em atmosfera oxidante/inerte. A técnica de têmpera superficial consistiu em austenitizar e promover um tratamento térmico de têmpera com restrições na taxa de resfriamento, promovendo um efeito de transformação bainitica nos contornos de grãos austeníticos prévios. Pôde-se concluir que a técnica mais eficiente para os aços estudados foi o ataque químico a base de ácido pícrico. As técnicas de ataque térmico e têmpera superficial se mostraram eficientes para o aço ABNT 1045, apresentando potencial de melhoria metodológica para outros tipos de aços.

Aug 16, 2017