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By Adriano de Assunção Rodrigues, Gustavo Henrique Pinto de Oliveira, Wemerson Junio Gandra

O processo de obtenção de coque em uma coqueria convencional Non-Recovery consiste no aquecimento de uma mistura de carvões, provocando sua desvolatilização, gerando o coque que é principal combustível utilizado em altos-fornos. O aquecimento da mistura de carvões se dá de forma indireta. As paredes dos fornos recebem calor da câmara de combustão alimentada por uma mistura de gases de alto-forno, coqueria e aciaria ou, exclusivamente pelo gás de coqueria. O gás de coqueria COG (coke oven gas) é composto basicamente de hidrocarbonetos e recebe tratamento para retirada de impurezas, alcatrão, sulfato de amônia e óleos leves. Os elementos residuais no gás, mesmo após o processo de tratamento são extremamente prejudiciais às tubulações de distribuição, formando compostos corrosivos, podendo ocasionar o colapso de tubulações, gerando acidentes, gastos com reparos e perda de produção. Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo apresentar os fatores que levaram a necessidade de substituição das tubulações principais de distribuição de gás no subsolo da Coqueria 3 da Usiminas Ipatinga, conferindo segurança ao processo e estabilidade operacional.

Oct 1, 2019

By Walisson Silva Gomes

A injeção de carvão pulverizado pelas ventaneiras dos altos-fornos é um dos meios de redução de custos de produção do ferro gusa. Esta injeção deve ser de forma efetiva para evitar possíveis desperdícios de combustível. Esse trabalho teve como objetivo desenvolver uma metodologia de quantificação do teor de carbono na lama e no pó de coletor, gerados na limpeza de gás do alto-forno para auxiliar a avaliação da eficiência de queima do carvão injetado pelas ventaneiras e sua correlação com as variáveis de processo. Nenhuma norma especifica a quantificação de carbono na lama e no pó de coletor. Foram utilizadas duas técnicas de quantificação de carbono em carvão e coque utilizados na Companhia Siderúrgica Nacional, a Análise Imediata, baseadas na norma ASTM D 5142-09, e a Análise Elementar. Um estudo mais detalhado para investigar as possíveis interferências nesses métodos de análise, devido a diferença de resultados entre eles, foi utilizado Difração de Raio-X, associado ao método de Rietveld, e Analise Termogravimétrica de Calorimetria Exploratória Diferencial (TG-DSC). A partir dessas análises foi possível definir o melhor método para quantificação de carbono no pó de coletor e lama de alto-forno.

Aug 17, 2017

By Marcelo Xavier Gonçalves, Rodrigo Jorge dos Santos Arruda, Sergio da Cunha Motta

Em busca de uma solução para a mitigação dos riscos aos quais os empregados da empresa Sepetiba Tecon S/A ficam expostos, redução dos custos, eliminação do consumo de madeira e da utilização do brometo de metila (substância que agride a camada de ozônio, utilizada no processo de tratamento da madeira para exportação), buscou-se inovar o processo de peação de bobinas com eixo horizontal e vertical até 13 toneladas, dando continuidade ao processo iniciado em 2017. Para isso, foi elaborado o projeto que substituiu toda a madeira utilizada na peação (travamento da carga) por cintas com filamentos de poliéster de alta tenacidade e polipropileno homopolímero, tornando o processo sustentável, seguro e mais eficiente.

Oct 1, 2019

By Cristiano Simplício Guimarães de Almeida

Este trabalho teve como objetivo melhorar o baixo desempenho apresentado em classificadores espirais do processo de beneficiamento mineral. Fez-se necessário uma análise das causas das manutenções corretivas nos mancais submersos e espiras para melhorar a disponibilidade física (DF). Foi realizado um brainstorming para relacionar as causas mais prováveis, utilizando o sistema de controle informatizado das manutenções corretivas, locais e duração para sua execução. Após o registro das causas do baixo desempenho, foi elaborado um plano de ação para eliminar as não conformidades do processo, implementando melhorias através da Metodologia de Análise e Solução de Problemas (MASP), verificando uma melhora no desempenho dos mancais submersos e espiras dos classificadores, aumentando a disponibilidade física e vida útil de seus componentes.

Oct 30, 2017

By Vinicius Andres Strey

A estruturação organizacional da rotina operacional em processos de gestão já está consolidada no ambiente de Tecnologia da Informação (TI). O ambiente de Tecnologia de Automação (TA) compartilha características semelhantes à TI, porém implantar processos de gestão no ambiente de TA de uma empresa já existente demanda uma série de ações para garantir que este sistema de gestão está alinhado aos objetivos da organização, que este sistema de gestão está sendo realmente utilizado e sustentável e, principalmente, que este sistema de gestão é aderente aos requisitos da rotina da TA. Os principais retornos sobre o investimento neste tipo de projeto são em termos de organização das atividades e produtividade de pessoal, de disponibilidade dos ativos pela resposta planejada e rápida a falhas e de visibilidade da TA dentro da organização. Este trabalho define as diretrizes para o desenho e implantação de processos de gestão. Estas diretrizes foram empregadas em projetos de Metais e Mineração, como no caso específico do Departamento de Automação e Instrumentação da Samarco Mineração.

Aug 16, 2017

By Marcos Vinícios de Souza

Os aços carbono são materiais metálicos muito importantes na fabricação de peças para a indústria metal-mecânica. Parafusos, hastes, eixos, pistões, engrenagens são fabricados a partir desse tipo de aço, mais especificamente do aço SAE1040. O objetivo desse trabalho foi de avaliar a influência da presença de 0,2% em massa de cromo nas propriedades mecânicas e metalúrgicas de um aço com 0,4% em massa de carbono. A liga padrão SAE1040 e esta liga modificada com cromo foram submetidas a tratamentos térmicos de normalização, recozimento, têmpera e revenimento, e comparadas às durezas e microdurezas das diferentes amostras entre si. Os resultados obtidos evidenciaram que a adição de cromo é um método eficiente quando se deseja aumentar a resistência de um material. Observou-se que os valores de dureza e microdureza para o aço com a adição de cromo apresentaram-se maiores em relação ao aço padrão, como consequência das microestruturas obtidas, principalmente após têmpera e revenimento. A adição de 0,2% em massa de cromo no aço carbono influiu na melhora das propriedades mecânicas do aço tornando-o mais interessante na fabricação de peças para a indústria metal-mecânica.

Aug 8, 2018

By Camila Simon Christ

A crescente demanda de aços com composições e propriedades controladas aumenta as exigências do controle de qualidade dos produtos acabados e dos constituintes deletérios, como as inclusões, que são agregados durante os processos de fabricação e acabamento. No presente trabalho foi realizada uma análise qualitativa e quantitativa das inclusões presentes em um aço microligado de partida de máquina, através da observação de imagens obtidas por microscópio ótico. A observação das imagens permitiu verificar uma falta de homogeneidade ou padrão na ocorrência das inclusões nas amostras e que as inclusões presentes eram do tipo óxidos glogulares e alumina.

Oct 30, 2017

By Johne Jesus Mol Peixoto

A complexidade do formato do molde de beam blank aumenta a importância de se compreender o comportamento do fluxo no interior do mesmo. Neste estudo verificou-se a influência da profundidade de imersão e da velocidade de lingotamento sobre as características de fluxo em um molde de beam blank alimentado por duas válvulas tubulares. Os resultados das simulações matemáticas foram coerentes com os resultados do modelamento físico. A velocidade de espalhamento do jato na região do flange é maior que na alma e este fator pode acarretar na solidificação irregular da pele ao longo da seção transversal. A profundidade de penetração do jato variou entre 66cm e 77cm. A intensidade média de flutuação do menisco foi de 0,22mm, sendo a flutuação máxima encontrada de 0,85mm. Com base nos resultados obtidos, os parâmetros de operação sugeridos são: profundidade de imersão igual a 75mm e velocidade de lingotamento máxima de 1m/min.

Aug 17, 2017

By Thiago Pama Lopes

O presente trabalho teve como objetivo estudar a formação de fases em um aço inoxidável superduplex 2507, com adição de diferentes teores de boro, por meio do software termodinâmico Thermo-Calc, versão 4.0, avaliando a formação de boretos, considerando condições de equílibrio e segundo o modelo de Scheil na solidificação. Os resultados foram comparados com experimentos realizados utilizando-se um aço inoxidável superduplex de uma classe ligeiramente inferior (menor PREn) ao utilizado neste trabalho, com 3,7% em massa de boro. Verificou-se a formação de boretos primários do tipo (Fe,Cr)2B tanto nos cálculos termodinâmicos quanto na microestrutura do aço fundido. Conforme se aumenta o teor de boro, de um modo geral, a temperatura Liquidus aumenta, assim como também a fração da fase (Fe,Cr)2B. Por conta da presença de um teor mais elevado de nitrogênio no AISD 2507, foram formadas duas novas fases, identificadas como BN e Cr2N. Portanto, verificou-se que o software termodinâmico proporcionou uma boa previsibilidade, pois os resultados apresentaram-se em boa conformidade com experimentos.

Aug 16, 2017

By Cristian Deiner Dutra

O desgaste dos metais afetam diretamente os componentes de um eixo de transmissão cardan. Este estudo analisou o desgaste apresentado pelo eixo cardan em contato com a luva interna e externa, até o momento da fratura. A análise da região fraturada se deu por imagens metalográfica geradas pelo Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV); e a análise química pelo sistema Espectrometria de Energia Dispersiva de Raios-X (EDS), contida também no MEV. Observou-se pela micrografia, uma fratura caracterizada pelo desgaste, agravada pelo esforço em fadiga. A análise química detectou ausência de importantes elementos químicos em aços com aplicações em desgaste.

Oct 30, 2017

By Larissa Rodrigues de Carvalho Rocha, Mauro Vivaldino Fernandes, José Eduardo da Silva Moreli, Beatriz Fausta Gandra, Adriano Cesar Carvalhido

No atual cenário siderúrgico, o prolongamento da campanha de um alto-forno tem sido prática usual em diversas empresas. Nesse contexto, a Usiminas tem realizado diversas ações de preservação dos altos-fornos, conciliando com a manutenção da competitividade. Particularmente, o Alto-Forno 3 da Usina de Ipatinga passou por duas trocas de staves, em 2015 e 2018, totalizando a substituição de 68 peças. No presente trabalho é apresentado o planejamento e a execução do retorno operacional após a 2ª troca de staves, destacando as contingências adotadas e lições aprendidas face às ocorrências que impactaram o cumprimento do cronograma previsto. Essa intervenção possibilitará a postergação da reforma para 2021, em alinhamento com as diretrizes da empresa e garantindo uma estabilidade operacional, fundamental para os cumprimentos e superação das metas.

Oct 1, 2019

By Francisco de Assis Altera

Os custos com reparos e substituições de peças, que são submetidas a trabalhos que proporcionam desgastes dos mesmos significam elevadíssimos gastos para as empresas. Os testes de campo geralmente são caros, além de necessitarem de um longo tempo para serem completados. A partir do momento que se notou a necessidade do desenvolvimento de materiais com maiores resistências ao desgaste começou a ser feitas várias pesquisas na área de desgaste abrasivo. De acordo com trabalhos realizados, pode-se concluir que existe uma grande variedade de parâmetros que influenciam os mecanismos de desgaste de maneira geral. Neste trabalho estudou-se o coeficiente de atrito bem como a resistência ao desgaste por abrasão em dois tipos de materiais, sendo uma amostra com revestimento de níquel e uma amostra revestida com liga binária de níquel com 7,3% de cobalto. O enfoque principal foi centrado na taxa de desgaste por abrasão, caracterizado pelo atrito de partículas entre dois corpos em contato. Como material abrasivo foi utilizado uma suspensão de diamante com diferentes granulometrias e foram aplicadas cargas diferentes, totalizando oito ensaios. Nestes, foi possível observar que maiores desgastes estão diretamente relacionados com material de maior dureza, abrasivo de maior granulometria e menor carga aplicada.

Aug 16, 2017

By Sara Silva Ferreira de Dafé

Os aços com um alto teor de Mn (15-30%) e os elementos de liga, Si e Al, apresentam plasticidade excepcional devido à geração de maclas de deformação (efeito TWIP) ou múltiplas transformações martensíticas (efeito TRIP). Este trabalho avaliou a evolução microestrutural, a formação da textura e sua influência sobre o comportamento mecânico de um aço contendo 17%Mn-0,06%C laminado a frio com reduções de 45% e 90%, e recozimentos a 700°C durante tempos diferentes. A microestrutura foi analisada por microscopia óptica e eletrônica de varredura, EBSD e difração de raios X. A redução um frio favorece a formação da martensita a'. No aço recozido estão presentes as fases martensita a? e e e austenita. O limite de escoamento e de resistência à tração alcançaram 750 e 950 MPa, respectivamente, com o alongamento total de 45%, confirmando sua alta capacidade de encruamento. A reversão da martensita para austenita ocorre simultaneamente com a recristalização desta.

Aug 8, 2018

By Jheison Lopes dos Santos

Sistemas de blindagens multicamada têm sido estudadas pela sua ótima capacidade de proteção, devido à combinação de diferentes materiais que constituem seus componentes. A primeira camada é constituída por um componente cerâmico, cujo objetivo principal é fragmentar o projétil, dissipando grande parte de sua energia. A camada intermediária compreende tecido de aramida ou matriz polimérica com fibras naturais, que também dissipa energia tanto do projétil quanto do cerâmico e opera retendo os fragmentos cerâmicos. Neste trabalho, pela primeira vez, o sistema cerâmico Al2O3-Nb2O5-LiF tem seu comportamento dinâmico avaliado balisticamente. Este composto cerâmico foi submetido a impactos balísticos de projéteis 7,62 mm, para testar este cerâmico do primeiro componente de um sistema de blindagens multicamadas. Os resultados obtidos mostraram que a adição de LiF ao composto cerâmico Al2O3-4%p. Nb2O5, sinterizado a 1.300 ºC, obteve desempenho comparável ao obtido por Al2O3-4%p. Nb2O5 sem LiF, sinterizado a 1.400 ºC. Os resultados revelaram que, ao serem submetidos a esses impactos balísticos, apresentaram valores comparáveis aos esperados de pressão e de velocidade de partícula na interface de impacto projétil-cerâmico. Dessa forma, a adição de fluoreto de lítio ao composto cerâmico alumina-nióbia possibilitou a redução em 100 ºC na temperatura de sinterização, sem comprometer o desempenho balístico e exibindo parâmetros de choque comparáveis, e redução de custo.

Oct 30, 2017

By Sábata Marla Reis Durães Oliveira

Este trabalho tem como objetivo o uso de modelos termodinâmicos da literatura e termodinâmica computacional no estudo de dessulfuração de ferro-gusa através de misturas CaO-Fluorita e CaO-Sodalita. As experiências foram realizadas com a adição de diferentes misturas destes sistemas em ferro-gusa a uma temperatura de 1400°C. Os resultados dos testes foram analisados e comparados com os obtidos pelos modelos termodinâmicos da literatura e o software de termodinâmica computacional ThermoCalc. Através dos modelos da literatura foram calculados basicidade óptica, capacidade de sulfeto (Cs) e partição de enxofre (Ls). Pelo software ThermoCalc foram calculados o teor de enxofre de equilíbrio no metal, fases sólidas, e a quantidade de líquido em cada uma das misturas dessulfurantes utilizadas no processo a uma temperatura de 1.400ºC. O ThermoCalc mostrou-se mais preciso que os modelo da literatura na análise da capacidade de dessulfuração das misturas utilizadas neste trabalho.

Aug 16, 2017

By Virgínia Cruz Rangel Albuquerque e Lima

Nas últimas décadas, o silício grau solar (~99,9999% de pureza) tornou-se um importante material devido à sua aplicação na construção de células fotovoltaicas. O comportamento frágil do silício a temperatura ambiente dificulta a obtenção de formatos convenientes para as etapas posteriores de processamento. O presente trabalho tem o objetivo de analisar a fratura de lingotes de silício ocorrida durante o processo de lingotamento contínuo após fusão em forno de feixe de elétrons. A análise do silício obtido no lingotamento contínuo mostrou a ocorrência de fratura por clivagem. A fratura observada após o lingotamento de iniciadores de silício ocorreu na mesma região do lingote obtido no lingotamento contínuo, indicando que a força aplicada para extração do silício durante o lingotamento contínuo não causa a fratura, que, portanto resulta das tensões térmicas durante a solidificação e resfriamento posterior. A modelagem matemática através do método dos elementos finitos da transferência de calor combinada com a formação de tensões térmicas mostrou que as tensões térmicas resultantes do processo de resfriamento, após a solidificação, poderiam ser suficientes para causar as fraturas observadas.

Aug 8, 2018

By Lucas Batista de Almeida

Durante o processo de redução das cargas ferrosas em altos-fornos, observa-se a formação de uma região responsável por cerca de 70% da perda de carga do alto-forno, denominada zona coesiva ou zona de amolecimento e fusão, estruturada com camadas alternadas de coque metalúrgico e óxidos ferrosos pastosos e impermeáveis. Foram desenvolvidos ensaios para determinar as propriedades a altas temperaturas das cargas ferrosas, pela sua majoritária influência nas características da zona coesiva. Esse trabalho apresenta os parâmetros de ensaio e os equipamentos envolvidos e a metodologia de atualização de um equipamento para a avaliação das características de amolecimento e fusão das cargas ferrosas. Foram analisados ensaios de validação em diferentes amostras objetivando verificar a padronização, reprodutividade e repetibilidade do ensaio de amolecimento e fusão.

Oct 30, 2017

By Tiago Ramos Ribeiro

Os processos de redução direta utilizam-se de gases redutores (CO e H2) para redução do ferro e produção do DRI. A geração deste gás se dá através de reforma de metano que pode ser feita em um reformador, ou dentro do reator de redução com o DRI como catalizador. O último caso ocorre nos processos auto reformadores. A cinética da reforma de metano com H2O catalisada por DRI foi estudada em temperaturas entre 875°C e 1050°C. Os resultados mostraram que até conversão de metano de 0,50, a reforma é controlada por reação química catalítica conforme mecanismo proposto por Münster e Grabke(3,4). Acima desta conversão, o mecanismo não foi determinado. O uso de gás com potencial abaixo do limite para carburação (CH4/H2O < 1) resultou em DRI sem carbono. Com gás de potencial igual ou acima do limite, a carburação do DRI ocorreu e no caso do gás similar ao do processo industrial a carburação impediu a reação catalítica de reforma.

Oct 30, 2017

By William Naville

Produtos de consumo em massa causam um grande impacto ambiental, destaca-se que as empresas podem se beneficiar com ações, como a inclusão de objetivos de redução de impacto ambiental e sustentabilidade, nas etapas de desenvolvimento, projeto e seleção de materiais sem aumento nos aspectos econômicos. Três produtos de consumo em massa foram estudados: escova de dentes, embalagem de marmita e blister de medicamentos. Por meio de estimativas e simulações, utilizando-se a ferramenta de energia incorporada do software Eco Audit ®, determinou-se o consumo de energia incorporada e as emissões de CO2 para o uso de alguns materiais em potencial. Simultaneamente, considerou-se nos requisitos funcionais e geométricos a preocupação com o meio ambiente na etapa de projeto. O resultado foi que estes produtos de consumo em massa geram um grande impacto ambiental e a seleção de materiais em conjunto com os requisitos funcionais e geométricos, tendo como objetivo adicional uma redução do impacto ambiental, gera redução do gasto de energia incorporada e consequentemente a redução nas emissões de CO2.

Oct 30, 2017

By Nestor Cezar Heck, Aline Lima da Silva

Na produção de vários tipos de aço o controle da composição, tamanho e distribuição das inclusões não-metálicas é de fundamental importância, não só para a qualidade dos produtos siderúrgicos, como também para a garantia da continuidade do processo de fabricação do aço. O controle da composição das inclusões é uma questão que pode ser adequadamente analisada com o uso da ferramenta ‘termodinâmica computacional’, proporcionando ao aciarista informações vitais para ajustes no processo. Neste estudo, com base em cálculos termodinâmicos, foram construídos diagramas de fases especiais com a utilização do software FactSage e seus bancos de dados. Especialmente as influências do Al e do Ti sobre a composição das inclusões foram analisadas, levando-se em conta o teor de oxigênio total. Duas metodologias (estática e dinâmica) foram usadas para se compreender o importante fenômeno da reoxidação. Os resultados deste trabalho, além de auxiliar engenheiros aciaristas a compreender este tipo de análise, deverão estimular estudantes desta área da engenharia a se engajar na assim chamada ‘termodinâmica computacional’.

Nov 19, 2019