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By Matheus Neugebauer Motta

O alto-forno (AF) corresponde à principal rota de produção de ferro-gusa, matéria-prima do aço. O maior desafio para as usinas siderúrgicas, nos dias de hoje, é a redução do consumo de coque, principal combustível utilizado no AF. Diante disso, o processo de injeção de carvão pulverizado (PCI – Pulverized Coal Injection) é largamente empregado para substituir parte do coque utilizado por carvões de menor custo. A fim de estudar a combustibilidade de carvões e outros combustíveis sólidos com potencial para ser utilizado em PCI, o Laboratório de Siderurgia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (LaSid-UFRGS) desenvolveu um simulador capaz de avaliar os fenômenos envolvidos na combustão desses materiais em condições semelhantes às encontradas no AF, permitindo selecionar combustíveis, ou misturas desses, que sejam mais apropriados ao AF. Um dos principais diferenciais do equipamento é a possibilidade de coleta tanto de gases de combustão quanto de char (resíduo da combustão). Portanto, a eficiência de combustão pode ser avaliada dessas duas formas. Este trabalho tem por objetivos apresentar a automação do ensaio de combustão realizado pelo simulador de PCI do LaSid-UFRGS e mostrar alguns resultados de ensaios realizados..

Oct 30, 2017

By Beatriz Lemos Clemente

A maneira com que acontece a nucleação interfere diretamente na forma dos contornos de grão e também nas propriedades do material em questão. Para visualizar melhor, pode-se utilizar uma célula cúbica, na qual é possível notar que em cada eixo há diferença de textura e densidade entre os grãos já desenvolvidos. Neste trabalho, foram empregadas duas vias de estudo a fim de obter os resultados desejados. A primeira delas é a nucleação homogênea dos grãos e a outra, a nucleação não homogênea, ambas com velocidade constante. Esse fenômeno pode ser visto durante a recristalização de grãos. Rios e Villa [6] criaram um método efetivo para analisar a cinética das transformações homogêneas e não homogêneas a partir do método de JMAK[1-5]. Para comparar método analítico foi desenvolvida uma simulação computacional com base no modelo analítico Rios e Villa [6], foi utilizado a metodologia do Cone Causal (método estocástico). Os gráficos gerados confirmam a teoria de Rios e Villa [6] para esses casos particulares e comparam os resultados obtidos com o conceito de JMAK [1-5].

Oct 30, 2017

By Bárbara Dornelas de Assis

Minérios de manganês são uma importante fonte de matéria-prima para a siderurgia. Desse modo, o desenvolvimento de trabalhos de caracterização para melhor compreensão da composição e o comportamento desses minérios é de suma importância. O presente trabalho teve como objetivo a caracterização física, química, mineralógica e a análise do comportamento de crepitação do produto granulado de minério de manganês de uma mina da região de Dom Silvério no estado de Minas Gerais. Cerca de 77% do produto granulado encontra-se entre 50 e 6,3mm. O minério de manganês é composto pelas fases minerais manganita, pirocroita, groutelita, birnessita, siderofilita e calcopirita. Os teores dos elementos majoritários Mn, Fe e SiO2 foram, respectivamente, 24,04%, 8,89% e 15,57%. A densidade estrutural da amostra é de 3,25 g/cm³ e sua área superficial, 6,8 m²/g. O ensaio de crepitação realizado mostrou que o índice desse fenômeno para a amostra com umidade natural é de 8,82% e se encontra próximo dos índices de crepitação de minérios de manganês atualmente comercializados no Brasil. A secagem da amostra não reduziu de forma significativa os índices de crepitação no minério.

Aug 17, 2017

By Wemerson Junio Gandra

Para a redução do minério de ferro no alto-forno é necessária a utilização de uma fonte de carbono, que pode ser encontrada no carvão mineral e/ou carvão vegetal. Diante do cenário atual, a busca constante por maior competitividade, associada ao atendimento da qualidade e aos requisitos ambientais, exige a implementação de várias ações alternativas no processo de fabricação de gusa. Dentre elas, destaca-se a utilização de combustíveis alternativos no sistema de injeção dos altos-fornos, como por exemplo, a substituição parcial do carvão mineral pelo carvão vegetal. Do ponto de vista ambiental, é altamente favorável a utilização de uma fonte renovável de carbono. O objetivo desse trabalho é apresentar a adequação do processo, desde o recebimento do material até sua injeção nos altos-fornos, bem como os resultados já alcançados e os desafios futuros. A utilização do carvão vegetal na mistura de carvão pulverizado resulta em flexibilidade na utilização de matérias primas e contribui para preservação do meio ambiente.

Oct 30, 2017

By Luciana Pirone de Oliveira

O cobre é encontrado na natureza na forma de óxidos ou sulfetos e sua obtenção na forma metálica é usualmente alcançada através da pirometalurgia e eletrólise. Em ambos os processos há, além do gasto com energia, a geração de grande quantidade de passivos ambientais. Neste contexto a redução via plasma de hidrogênio se apresenta como uma alternativa promissora, pois valores significativos de carga metálica podem ser obtidos em temperaturas inferiores aos processos usuais e tendo como resíduo apenas vapor de água. Neste trabalho procurou-se investigar a influência do fluxo de hidrogênio na eficiência da redução do Cu2O por plasma de hidrogênio em baixa temperatura. Os experimentos foram realizados em reator de plasma pulsado CC nas vazões de 100, 200, 300 e 400 cm3/min, com temperatura constante de 300°C por 1h e pressão de 4Torr. A eficiência da redução foi determinada através de um balanço de massa e as análises dos produtos da redução foram feitas por difração de raios-x (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados parciais ratificam a redução a plasma como nova rota para a produção de cobre metálico e demonstram que as variações do fluxo de hidrogênio têm pouca influência na eficiência da redução.

Aug 8, 2018

By Lays Augusta Leal Carvalho, Alex Milton Albergaria Campos, Paulo Santos Assis

A presente pesquisa dedica-se a analisar a adição de biomassa de serragem, que é uma matéria-prima carbonosa que pode ser utilizada nas misturas de carvão para produção do coque metalúrgico, preservando a qualidade exigida, com menor custo. A qualidade do coque metalúrgico pode ser determinada por meio da efetividade das suas funções químicas, físicas e térmicas no interior do alto-forno. Para produção de ferro gusa, qualquer modificação nos constituintes das matérias-primas pode ter influência direta na produtividade do alto-forno e na qualidade final do aço. A partir das análises de degradação térmica como reatividade do coque (CRI) e resistência do coque após reação (CSR), resistência a frio (DI) e análises imediatas, pode-se definir a qualidade do coque metalúrgico produzido com serragem. Assim sendo, o objetivo é relacionar estes parâmetros com as particularidades do material e suas funções no alto-forno. Os resultados mostram que tecnicamente é viável a utilização de até 2% de serragem de eucalipto na mistura de carvões.

Oct 1, 2019

By Ruy José Feijó Alves

O policarbonato é um polímero quimicamente neutro, 100% reciclável, resistente a altas temperaturas, impermeável, durável que oferece uma combinação fantástica das suas propriedades físicas, químicas, mecânicas, térmicas e eléctricas (isolante eléctrico). O policarbonato é um dos plásticos de maior venda e que mostra a maior taxa de crescimento anual no mundo, devido às suas excepcionais propriedades e versatilidade de aplicação e uso. Devido à grande utilização de polímeros nas mais diversas aplicações ao ar livre, surgiu a necessidade de estudar sua resistência às intempéries, não somente por aspectos estéticos, como descoloração ou perda de brilho, mas também por mudanças nas suas propriedades. Os polímeros quando expostos a luz solar na presença de oxigênio são degradados, no entanto as taxas de degradação foto-oxidativa dependem fortemente da natureza química do polímero. Durante o processo de degradação ocorrem mudanças físicas e químicas no polímero que levam à descoloração, fissuramento, perda de brilho e queda de resistência mecânica. Tais fenômenos estão quase sempre associados a processos de cisão de cadeia e, em alguns casos, ocorrem também reticulações. Para se avaliar a estabilidade, ou mesmo avaliar a eficiência de um polímero, é necessário submetê-los a ensaios que simulem as condições às quais ele estaria exposto durante a sua vida útil. Nesse contexto será apresentada uma avaliação sobre a degradação do polipropileno exposto a radiação ultravioleta.

Aug 8, 2018

By Beatriz Araújo Batista

A soldagem é um processo de união que envolve muitos fenômenos metalúrgicos que podem causar problemas práticos se não forem aplicados os princípios operacionais apropriados ao processo. O aço inoxidável ferrítico AISI 410S é uma liga de Fe-Cr que contêm em média 12,5% de cromo, isto melhora a resistência à corrosão, mas em parte sacrifica outras propriedades como a sua soldabilidade. Este estudo foi realizado através da deposição de um cordão de solda em duas chapas de aço AISI 410S pelo processo de eletrodo revestido, variando a energia de soldagem entre eles, onde se calculou a diluição de cada cordão depositado e a composição química da zona fundida de cada chapa. Além disso, foi avaliado através do diagrama de Shaeffler, as microestruturas formadas e os possíveis defeitos susceptíveis mediante os parâmetros utilizados nas chapas. Verificou-se que na chapa onde se aplicou baixa energia de soldagem não ocorreu o risco de defeitos. E na chapa que se aplicou alta energia houve a possibilidade de ocorrer fragilização e fissuração por formação de martensita. Salienta-se que a diluição foi maior nessa condição, mostrando que o controle da diluição em soldas é de grande importância por influenciar na qualidade do cordão de solda.

Aug 17, 2017

By Thales Renó Grilo

O presente trabalho teve como objetivo analisar as diferentes microestruturas do aço inoxidável duplex UNS S32304 obtidas pelo processo de soldagem Gas Metal Arc Welding (GMAW). As regiões do metal base, zona fundida e zona afetada pelo calor foram investigadas nos corpos de prova com diferentes aportes térmicos. As microestruturas obtidas foram caracterizadas utilizando-se a microscopia óptica (MO). As imagens de Mo obtidas na zona afetada pelo calor mostram que a fração de austenita aumentou com o aumento do aporte térmico. Este aumento está relacionado ao alto teor de cromo e molibdênio presentes no metal de adição utilizado na soldagem. Na zona fundida, a fração de austenita de widmansttaten foi observada com maior frequência na microestrutura do corpo de prova soldado com o aporte térmico de 1,87KJ/mm. Essa maior fração de austenita de widmansttaten observada para o aporte térmico de 1,87KJ/mm está relacionada com o maior tempo de permanência em altas temperaturas deste corpo de prova em relação aos outros corpos de prova investigados. Vale ressaltar que a adição de nitrogênio também promove a formação desta fase. De modo geral, os resultados da metalografia quantitativa mostram que a porcentagem de ferrita foi superior a 65% nas zonas termicamente afetadas e fundidas.

Aug 17, 2017

By Sayonara Soares de Freitas Carneiror

A extração de alumina por digestão ocorre em meio reacional entre a pasta de bauxita e licor cáustico aquecido. Este aquecimento ocorre em uma série de trocadores de calor, que utilizam vapor saturado produzido em caldeiras de gás natural. Aproximadamente vinte minutos após a passagem pelos trocadores, o licor alimenta o reator e a mistura entre este fluido quente e a pasta fria deve atingir uma temperatura pré-definida de digestão. O controlador tradicional não era capaz de integrar o circuito entre os produtores e consumidores de vapor, por causa do deadtime do processo que gera a necessidade de um modelo robusto para ser acoplado à lógica de PID, mais a questão da não-linearidade do processo de transferência de calor. Este artigo apresenta a metodologia e os resultados de uma aplicação de tecnologia baseada em lógica Fuzzy em trocadores de calor para controle da temperatura reacional. A ferramenta do projeto é uma plataforma de controle avançado que não necessita de modelos fenomenológicos e é capaz de lidar com sistemas não-lineares. A média da temperatura de digestão ficou 0,4°C mais próxima do setpoint e a variabilidade reduziu em 61%, o que permitiu a redução em 3,2% no consumo específico de vapor.

Aug 17, 2017

By Bernardo Martins Braga

O desgaseificador RH é um reator de refino secundário bem estabelecido. Nesse equipamento, gás inerte é usado para promover a circulação de aço entre a panela de aciaria e uma câmara de vácuo. A predição correta da dispersão de gás na perna de subida do RH é importante para a modelagem confiável do processo. O presente trabalho estudou a penetração de gás na perna de subida do RH por meio de modelos físico e matemático. No estudo, foram considerados apenas um ou dois bicos injetores e vazões de gás, por bico, entre 5l/min e 50l/min. Para as condições com um bico injetor, os resultados das duas abordagens mostraram boa concordância qualitativa. Já para as condições com dois bicos injetores, a concordância só foi satisfatória para vazões de até 30l/min por bico. Adicionalmente, os resultados obtidos indicaram que o problema de penetração de gás em modelos matemáticos de desgaseificador RH identificado na literatura está relacionado com erros numéricos e não com falhas na modelagem da física do problema.

Aug 17, 2017

By Gabriel Oliveira Glória

A sociedade cada vez mais está buscando por materiais ecologicamente corretos em detrimento de materiais nocivos ao meio ambiente. Nesse novo contexto as fibras naturais estão, cada vez mais substituindo as fibras sintéticas, por exemplo, a fibra de vidro. Além das vantagens ambientais, as fibras naturais são mais baratas do que os sintéticos. O ensaio de pullout estuda a adesão da fibra na matriz de poliéster e a interação das fibras com a matriz de poliéster, também chamados de biocompósitos. Portanto, o presente estudo analisou a fibra de PALF por meio de ensaio de pullout. O ensaio verificou que o comprimento de embutimento crítico da fibra de PALF em matriz de poliéster é de 1,20 mm e a tensão cisalhante na interface fibra/matriz é de 11,66 Mpa.

Oct 30, 2017

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 Alexandre Aparecida Morais

O rompimento de pele (breakout) é considerado uma das anomalias mais danosas ao processo de lingotamento contínuo de placas de aço. Esta ocorrência, além dos riscos de segurança durante a limpeza do aço derramado, resulta em pesadas perdas de produção e danos aos equipamentos. Estima-se que o custo potencial de um rompimento de média intensidade possa atingir a cifra de US$270.000,00, considerando a perda potencial de produção, o custo de reprocessamento do material e a recomposição dos equipamentos como segmentos, moldes, etc. Portanto, tão importante quanto evitar o breakout é também reduzir as suas consequências. Dentro deste contexto visando mitigar os danos de um rompimento quando o vazamento não é imediatamente reconhecido, desenvolveu-se um sistema pneumático de detecção de vazamento na saída do molde, envolvendo os edge e foot rolls. Basicamente, o sistema é um circuito fechado constituído de tubos de pequeno diametro com gás nitrogenio pressurizado. Se ocorrer um vazamento de aço, este funde o tubo (provocando perda de pressão ou excesso de vazão) ativando o sistema de alarme de indicação de vazamento, que fecha automaticamente a válvula gaveta do distribuidor para o veio e coloca a placa em extração. Atualmente todos os moldes da ArcelorMittal Tubarão possuem este sistema visando mitigar as consequencias de um vazamento.

Aug 17, 2017

By Natália Cristina Candian Lobato

A fim de se evitar os danos causados pela corrosão, cresce cada vez mais o uso do aço galvanizado. Durante o processo de galvanização a quente ou por eletrodeposição é gerado um resíduo sólido perigoso conhecido por lama galvânica cujo descarte se trata de um processo oneroso. Sendo assim, as principais rotas de gerenciamento desse resíduo foram levantadas no presente trabalho, visando contribuir com a economia e aumento da sustentabilidade desse setor industrial. Ultimamente a lama galvânica é considerada uma matéria-prima potencial por conter metais com valor comercial presentes em concentrações elevadas, e isso tem estimulado pesquisas de rotas de recuperação desses teores metálicos. Paralelamente, a fim de resolver o problema de gestão do resíduo, estudos buscam rotas alternativas de descarte que visem estabilizar os elementos tóxicos e reutilizar a lama como matéria-prima em outro processo industrial.

Aug 7, 2018

By Janaina Goncalves Maria Da Silva Machado, Francisco Carlos Gomes da Silva Junior, Stephany Aparecida Santos da Mata, Walney Silva Araújo, Matheus Souza Rodrigues

O aço inoxidável duplex (AID) ASTM 890 de grau 3A tem grande utilização na indústria de tubulações de petróleo no Brasil e no mundo. O estudo da variação do tempo necessário para solubilizar um material é importante, pois, diminuindo esse tempo, pode ser reduzido gastos com forno. O objetivo desse trabalho é comparar diferentes resultados para três tempos distintos de solubilização do aço inoxidável duplex fundido ASTM 890 de grau 3A. A literatura indica que a solubilização desse aço deve ocorrer na temperatura de 1120°C, no período de 4 horas. Entretanto, não existem trabalhos que mostrem a influência da diminuição do tempo do tratamento térmico na resistência á corrosão desse material. A fim de analisar isso, foram feitos trés tratamentos térmicos a 1120°C, em tempos 30 minutos, 2 horas e 4 horas. O grau 3A tem como característica, por exemplo, não conter cobre em sua composição, ter 1%p Mn e ter também 25%p Cr. Para tal estudo foi feito uma análise microestrutural em microscópio ótico para observar diferenças nas fases do material. Em seguida, foi usado ensaios eletroquímicos de monitoramento de potencial de circuito aberto, espectroscopia de impedância e polarização pontenciodinâmica anódica, utilizando um eletrólito de NaCl 1M, para ver o desempenho contra a corrosão nessa liga. Também foi feita uma avaliação mecânica do aço sendo exposto a testes de microdureza. Por fim, foi obtido, com esses resultados, pouca mudança significativa no comportamento do material após diferentes tempos.

Mar 1, 2019

By Paula Aliprandini

Os minérios limoníticos de níquel apresentam na sua composição metais como ferro, níquel e cobalto, sendo o primeiro o elemento majoritário. A presença majoritária de ferro prejudica a separação dos demais metais que possuem interesse comercial. Para remoção do ferro, técnicas hidrometalúrgicas são usadas. A extração por solventes é uma técnica com foco na separação seletiva de metais. Neste trabalho, foi preparada uma solução sintética baseada nas concentrações dos metais presentes na lixiviação de um minério limonítico de níquel. A solução foi colocada em contato com o extratante Cyanex 272. Este extratante é conhecido pela sua seletividade ao ferro em valores de pH próximos a 2,0. As amostras foram analisadas utilizando a técnica de Espectroscopia de Fluorescência de Raios X por Energia Dispersiva (EDX). Após concluídos os ensaios foi encontrado que durante a extração do ferro, o cobalto foi coextraído junto, mesmo em pHs entre 0,5 e 2,0, indicando que a presença do ferro altera o comportamento do cobalto.

Aug 17, 2017

By Rodrigo Abreu, Nilson Luiz Biccas, André Luiz Bonelar dos Santos, Odilon José da Silva

A Coqueria no contexto siderúrgico é a área responsável pela produção de coque metalúrgico para os Altos-Fornos. O coque geralmente é obtido em fornos verticais, que tem a finalidade de aquecer a mistura dos carvões minerais até a temperatura de pirolise, através da queima controlada de um combustível. O objetivo deste trabalho é apresentar as alterações realizadas no Controle de Combustão das Baterias de Coque da ArcelorMittal Tubarão para garantir a estabilidade operacional e o maior controle do tempo líquido de coqueificação. O aprimoramento do modelo matemático ajustado as condições atuais do processo, trouxe benefícios tais como a obtenção de uma melhor distribuição de calor ao longo das paredes de aquecimento e consequentemente a redução das resistências aos desenfornamentos, consumo de calor e emissões de poluentes, preservando a estabilidade operacional das baterias de coque e contribuindo para o prolongamento da vida útil.

Oct 1, 2019

By Alexandre de Freitas Gomes de Mendonça

São crescentes as exigências por confiabilidade nos processos siderúrgicos. Nesse contexto, a Usiminas tem direcionado esforços em suas aciarias na busca da melhoria contínua dos processos garantindo a maior estabilidade operacional. O lingotamento contínuo é responsável pela solidificação controlada do aço líquido. A solidificação inicia-se no molde pela formação de uma pele que sustenta o núcleo líquido ao longo da máquina. O rompimento dessa pele representa um dos maiores problemas no processo de lingotamento contínuo por vazar o aço líquido no interior do veio e atingir as partes eletromecânicas da máquina. Essa ocorrência oferece risco de dano às pessoas, promove a interrupção do lingotamento no veio, sucateamento de produtos e indisponibilidade momentânea do equipamento. Visando reduzir a frequência de rompimentos, a Usiminas repotencializou o sistema de exaustão de vapor, adequou o sistema de detecção de rompimento de pele e criou uma equipe multidisciplinar para análise de cada evento. Essas ações reduziram significativamente a frequência dos rompimentos de pele na Aciaria 2 da Usina de Ipatinga, a ponto de registrar 539 dias sem esse evento.

Aug 17, 2017

By Bruno Pinheiro da Silva

Controlar a distribuição de carga do Alto Forno é fundamental para o controle de processo, e através de sua otimização, dentre as mais variadas configurações operacionais, busca-se lograr da estabilidade do processo e aproveitamento do gás no interior do reator. Para tal, utiliza-se um sistema de carregamento, sendo o mais usado na atualidade o do tipo Bell Less Top com calha rotativa. Durante o carregamento do forno as partículas passam pela calha rotativa, resultando em abrasão dos elementos de desgaste que por sua vez, altera a geometria da mesma, gerando alterações na trajetória das partículas carregadas e a mudança de trajetória pode perturbar a marcha do Alto Forno. Nesse contexto, a boa condição da calha passa a ser um fator essencial para a manutenção da estabilidade operacional. O presente trabalho, aplica o método dos elementos discretos (DEM) para caracterizar os efeitos do desgaste da calha na trajetória do material descarregado, podendo assim avaliar melhor os distúrbios na estabilidade do Alto Forno, e com isso a indicar o melhor momento para troca da calha.

Oct 30, 2017