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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 Elenice Cavichioli Borba

A dissolução de precipitados ricos em Nb durante o reaquecimento de placas é uma das etapas mais importantes no processamento dos aços microligados. O conhecimento do teor de nióbio em solução ao fim dessa etapa é essencial no projeto termomecânico do aço. Neste estudo, aplicou-se a termodinâmica computacional para avaliar os efeitos do ciclo de reaquecimento de placas sobre o teor de nióbio dissolvido na austenita. Os resultados mostraram que, para determinado ciclo, há um limite máximo de tamanho de precipitado que pode ser dissolvido e que a homogeneidade da distribuição do nióbio em solução na austenita é dependente do ciclo empregado. Os resultados indicam que é possível aplicar ferramentas de termodinâmica computacional para otimizar os ciclos de processamento dos aços microligados.

Oct 30, 2017

By Rafaela Pereira Batista

Aliar baixo custo à qualidade do aço é um desafio vital na siderurgia. Neste cenário, o conhecimento do efeito das variáveis de processo sobre o produto é uma ferramenta essencial. O vazamento do aço dos conversores LD é tradicionalmente dividido em vazamento acalmado e efervescente. Neste estudo avaliou-se o efeito de algumas das variáveis das práticas de vazamento de aços ABNT 1006 sobre composição química, rendimento de adições e limpeza interna. Esta classe de aço representou cerca de 35% da produção da CSN em 2012. Através da comparação dos resultados industriais e avaliações teóricas, o estudo busca orientar os aciaristas sobre o efeito da escolha da pratica de vazamento e desoxidação na qualidade final e no custo de produção do aço em questão.

Jul 30, 2018

By Bruna Brito Freitas

O lingotamento contínuo de tarugos é um processo extremamente complexo dependente de uma série de variáveis. Todas essas influenciam diretamente na qualidade do aço lingotado e na produtividade, quase sempre de maneira conflituosa. Para compreender o efeito dos parâmetros de processo, é necessário conhecê-los melhor e avaliar sua influência naquilo que é a base do lingotamento contínuo: a transferência de calor na interface metal/molde. Neste estudo foram levantados dados de temperatura durante o lingotamento de diversas corridas de aços em uma planta de aços longos especiais. As medidas de temperatura das paredes do molde da máquina LC foram obtidas, utilizando-se termopares estrategicamente posicionados ao longo do comprimento do molde e nas suas faces. Através da obtenção dos valores de temperatura desses termopares e do levantamento dos dados de processo de cada corrida monitorada, foi possível correlacionar o efeito da composição química com a transferência de calor na interface metal/molde. Por fim, os resultados mostram que aumentando o carbono equivalente observa-se um aumento na transferência de calor.

Aug 7, 2018

By João Domingos Guimarães de Athayde Júnior

A prática de desoxidação dos aços durante o vazamento, na qual se utiliza o alumínio como desoxidante é bastante difundida entre os aciaristas. Entretanto, gera-se como produto da desoxidação a alumina 2 Al + 3 O = Al2O3(s). Na maioria das vezes, a alumina compromete a qualidade interna do produto, assim como a lingotabilidade do aço líquido elaborado. Estas inclusões não metálicas contribuem para a obstrução da válvula submersa durante o lingotamento. Visou-se neste trabalho avaliar o potencial da substituição de parte do alumínio pelo coque na desoxidação parcial dos aços baixo carbono acalmados ao alumínio durante o vazamento do metal dos convertedores para a panela. Após o desenvolvimento da metodologia e do procedimento operacional, utilizou-se o coque como pré desoxidante em 868 corridas, no período de 09/2014 a 02/2015, sem a ocorrência de reações durante a adição de coque no vazamento e sem o comprometimento do acerto da composição química.

Aug 16, 2017

By Luiz Gabriel da Silva Nascimento

Foi fabricada uma matriz hipoeutética de Al-2%Ni e adicionado nela concentrações de 0,5; 1,0; e 1,5 % de nanotubos de carbono de paredes múltiplas (NTCPM). A fabricação do material estudado aconteceu por fundição e resfriamento unidirecional brusco originado grãos predominantemente colunares. Os ensaios mecânicos mostram que concentrações maiores de nanotubo na matriz provocam acréscimo na propriedade mecânica e que em áreas mais distante da base extratora de calor a microdureza aumenta. Na amostra que contém 1,5% de nanotubos o valor da microdureza em áreas da posição P1 distante 5 mm da interface metal/molde é aproximadamente de 120 HV, já em áreas da posição P5 distante 45 mm, se aproxima de 210 HV. A resistência a tração é influenciada pela adição de NTC. A matriz possui uma resistência a tração de 64 Mpa, enquanto que a adição de 1,5% de NTC eleva esse valor para 135 MPa.

Aug 17, 2017

By Virgínia Morete Barbosa Bertolo

Ligas a base de zircônio são utilizadas na indústria nuclear devido à baixa absorção de nêutrons e alta resistência à corrosão em ambientes de alta temperatura e pressão. Nas condições de operação essas ligas estão sujeitas à fragilização pelo hidrogênio. Este trabalho visa avaliar o efeito do hidrogênio na liga ZirBrasil-1, produzida em forno elétrico a arco VAR (Vacuum Arc Remelting) nas condições: encruada e tratada termicamente. As análises de difração de raios-X indicam a existência de uma matriz Zr-a, hexagonal compacto, para todas as condições de tratamentos térmicos. Após a hidrogenação, ocorreu a formação de ZrH e ZrH2. Os hidretos formados são de pequeno volume e não conectados para as amostras laminada e tratada a 700°C/1 h e 800°C/2 h, sendo que a condição de 800°C por 6 h obteve a maior quantidade de hidretos por área e alguns hidretos conectados. Em todas as condições os hidretos se encontram espaçados ao longo da espessura das amostras. Os resultados de microdureza Vickers indicam a ocorrência de precipitação para tratamentos a 800°C e confirmam o efeito fragilizador do hidrogênio. A liga encruada absorve maior quantidade de hidrogênio, com início do processo de absorção ocorrendo após 12 horas, já a amostra tratada a 800°C por 6 h absorveu apenas 0,5%H e iniciou a absorção após 26 h. O conjunto de resultados permite concluir que a amostra recristalizada é a indicada para o desenvolvimento do processamento termomecânico, quando comparada a condição encruada devido ao maior tempo para início do processo de absorção e menor quantidade absorvida de hidrogênio.

Aug 8, 2018

By Ricardo Wilson Nastari Denigres Filho

Durante estudos de síntese hidrotérmica (realizada em presença de ácido acético e em autoclave à temperatura de 160oC) com o propósito de obter-se boemita a partir de uma gibsita comercial, observou-se uma morfologia diferenciada nos cristais de boemita obtidos: os mesmos apresentaram-se na forma de placas finas de perfil pseudohexagonal. No entanto, quando a síntese é conduzida nas mesmas condições de temperatura somente em água destilada, a morfologia da boemita formada é a de cristais cúbicos. No intuito de tentar entender o mecanismo do crescimento dos cristais de boemita na presença de íons acetato, foram realizadas novas sínteses, envolvendo o mesmo procedimento de preparação, porém variando os meios nos quais a reação ocorre. A partir de novas sínteses realizadas com acetato de potássio em meio aquoso neutro (pH=7) ou ácido (pH=2), foi observado que a presença do íon acetato no meio reacional é determinante para a obtenção da morfologia lamelar. A estrutura cristalina dos cristais obtidos foi caracterizada por DRX e a sua morfologia foi examinada por MEV.

Aug 8, 2018

By Rodrigo Camargos Barroso

Os fenômenos de solidificação no lingotamento contínuo são altamente dependentes da velocidade de lingotamento e das condições de extração de calor do molde. Por sua vez, equipamentos como os agitadores eletromagnéticos, alteram significativamente o escoamento na região do molde, influenciando o perfil térmico e ajudando na redução do calor de superheat. Simular simultaneamente o escoamento, o transporte de energia e a solidificação é um dos objetivos deste trabalho. O modelo emprega o software Ansys/Fluent e é aplicado ao lingotamento contínuo de moldes redondos. Como resultado, obteve-se os mapas de temperatura e a espessura de casca na saída do molde para diferentes velocidades de lingotamento e correntes de agitação. Experimentos realizados em planta buscam comprovar as previsões do modelo. Espera-se, por fim, criar um padrão operacional no lingotamento contínuo buscando otimizar o uso do agitador eletromagnético em função da velocidade de lingotamento e da temperatura de superheat.

Jul 30, 2018

By Geovane Viturino da Silva, Diogo Costa, Paulo Eduardo Marcelino, Alan José Santos De Almeida, Marco Antônio dos Reis, Deilton de Oliveira

A utilização de coque como combustível em Altos Fornos é necessária, apesar das restrições ambientais e dos custos envolvidos. Para diminuir a quantidade de coque utilizado no processo, são adotadas medidas como a injeção de hidrocarbonetos, dentre os quais, o carvão pulverizado, que é comprovadamente um bom substituinte parcial do coque carregado nos Altos Fornos. A injeção de carvão pulverizado (pulverized coal injection - PCI) propicia um maior retorno econômico, quando utilizado no processo de fabricação do ferro-gusa, pois permite uma maior capacidade da taxa de injeção ao se comparar com o emprego de óleos, gases e outros substituintes. No processo da injeção de carvão, conforme o objetivo do presente trabalho, se faz necessária uma baixa variabilidade (relação da taxa de carvão real com o set point pedido). A utilização da metodologia (Six Sigma) foi de fundamental importância para as principais ações adotadas, e trouxeram como principais resultados, estabilidade nos processos de moagem e injeção, bem como a redução do desvio da taxa de injeção de 16% para 10%, gerando uma economia para a Ternium BR.

Oct 1, 2019

By Luana De Lucca de Costa

O forjamento a quente em matriz aberta é, atualmente, o processo mais utilizado para a fabricação de peças de grande porte. Neste estudo, a simulação numérica foi utilizada, através do método de elementos finitos, para análise do processo de forjamento em matriz aberta de um eixo vazado e escalonado aplicável em aerogeradores. A partir de um billet cilíndrico vazado de aço AISI 4140, pesando 1 kg, é simulado o processo de forjamento objetivando a obtenção de geometria final apresentada. Utiliza-se matrizes superior e inferior em formato côncavo, e um mandril de manipulação com inclinação de 1,15°. A cinemática da simulação numérica, que inclui 4 passes com um número total de 30 cursos, é avaliada. Ao comparar a geometria apresentada com a obtida observa-se que o alongamento longitudinal da forma final é obtido. A partir da análise da temperatura, pode-se concluir que o reaquecimento deve ser realizado após cerca de 45 s, no final de cada série de 5 cursos.

Aug 8, 2018

By Renzon Daniel Cosme Pecho

O consumo do carvão mineral no mundo se encontra em aumento nos últimos anos, devido ao aumento dos preços dos combustíveis fósseis. No caso do Brasil, o carvão mineral é de baixa qualidade contendo, por exemplo, elevado teor de cinzas. Desta forma, o beneficiamento do carvão mineral gera uma quantidade grande de rejeito (RJ) que em contato com a água da chuva é responsável pela conhecida formação da drenagem acido. Alguns trabalhos vêm sendo propostos para contornar este inconveniente, alguns voltados para o aproveitamento do enxofre contido, outros pensando na geração de um possível condicionador de solos ou ainda na obtenção de absorventes para tratamento de efluentes. Dentro deste contexto, o presente trabalho estuda uma possível utilização do rejeito de carvão mineral do sul de Brasil através da extração de Ácido Húmico (AH) e a subsequente utilização deste no tratamento de efluentes. O trabalho reporta o uso da eletrooxidação do RJ seguido da caracterização do AH obtido por analise elementar e espectroscopia de 13C RMN CP/MAS. A etapa de aplicação do AH foi conduzida através de uma avaliação sobre a remoção de Pb+2 contido em uma solução sintética. A extração do AH consumiu cerca dos 12% da massa do RJ e a sua caracterização indicou um componente aromático de 54%, seguido pelos grupos alifáticos (34%). A proporção de grupos contendo oxigênio foi relativamente da ordem de 6% de O-alquilo, 3% de COO- e 3% de C=O.

Aug 8, 2018

By Alan Alves Vieira

Uma das maneiras mais eficientes de aumentar a campanha dos refratários de conversores é o uso de técnicas de slag splashing e slag coating. Nestes processos, antes de sua execução, a escória de fim de sopro é modificada pela adição de materiais contendo, principalmente, MgO. Escórias de conversor contendo alto teor de FeO tem, como fase de equilíbrio mais provável a magnesiowustita (MW). Este estudo visa determinar se, nos curtos tempos de processo em conversor, e sempre a temperaturas bastante inferiores ao ponto de fusão do MgO, ocorre a dissolução do MgO e a saturação da escória em MW ou se a escória se mantém fora de equilíbrio. Os resultados indicam que a MW é formada e, em muitos casos, sua composição pode ser prevista com razoável precisão através de cálculos de equilíbrio por termodinâmica computacional.

Oct 30, 2017

By Matheus Teixeira Fraga

É comum o uso de modelos matemáticos no intuito de prever a qualidade do coque, sendo a maioria dos modelos atualmente disponíveis baseada nas propriedades dos carvões. Para este trabalho foram feitas misturas binárias e ternárias de carvões com variados teores de matéria volátil, a fim de se produzir coque em escala laboratorial. A reatividade ao CO2 em termobalança e resistência mecânica em tambores foi avaliada. Dois modelos para previsão de indicadores de qualidade do coque foram avaliados, o modelo aditivo e o modelo de interação. A partir da metodologia desenvolvida em laboratório foi possível produzir, avaliar e comparar coques feitos a partir de diferentes carvões e misturas. O modelo aditivo mostrou uma boa capacidade de prever a reatividade dos coques. No entanto, para os índices derivados dos testes de tambores os valores calculados mostram uma diferença importante em relação aos experimentais, indicando interação dos carvões no processo de carbonização. Nos resultados do modelo de interações, os valores calculados para reatividade e resistência mecânica, se comparados com os resultados do modelo aditivo, mostraram uma melhora na capacidade de previsão da qualidade do coque. O modelo de interações se apresenta como uma ferramenta interessante na seleção e mistura de carvões.

Aug 17, 2017

By Morgana Cristina Arnold

O Pó de aciaria elétrica (PAE) é um resíduo siderúrgico, produzido pela volatilização de metais pesados durante a fusão da sucata no forno elétrico a arco. Os metais volatilizados, entre eles Zn, Pb, Cd, Ni e Cr, são oxidados e subsequentemente solidificados na forma de um pó fino com partículas de dimensão inferior a 10 micrômetros. Este resíduo é classificado como Classe I – perigoso, segundo a norma NBR 10.004/2004, devido às concentrações de chumbo e cádmio acima do limite estabelecido no ensaio de lixiviação. Neste sentido, uma das alternativas para um possível uso deste resíduo seria a tecnologia de Solidificação/Estabilização (S/S) para a imobilização dos metais tóxicos. O PAE atrasa as reações de hidratação do cimento Portland, o que inviabiliza este cimento na tecnologia de S/S. Portanto, este trabalho tem como objetivo avaliar o efeito do PAE nas características mecânicas e ambientais de argamassas à base de cinzas volantes (CV) e cinzas de casca de arroz (CCA) álcali-ativadas. Foram preparadas argamassas com traço de 1:3 (CV+CCA: areia, 4 granulometrias) e adicionados teores de PAE de 0, 10, 15 e 20% em relação à massa de CV+CCA. Ensaios de resistência à compressão foram realizados nas idades de 7 e 28 dias. Para avaliar a periculosidade do material, análises de lixiviação foram realizadas na idade de 7 dias. Os maiores resultados de resistência à compressão, entre as argamassas contendo o resíduo, foram encontrados para o teor de 20% de PAE.

Aug 16, 2017

By Ricardo Thomé da Cruz

Na produção de aços é essencial garantir maior durabilidade do material refratário em panelas siderúrgicas. A formação de um revestimento protetor (“coating”) de silicato dicálcico (C2S) em tijolos dolomíticos em contato com escórias básicas é fundamental ao aumento da vida útil dos mesmos. As temperaturas solidus e liquidus do C2S alfa puro são de aproximadamente 1.464°C e 2.154°C. Assim sendo, é esperada uma alta fração de sólido nas temperaturas de refino do aço. No entanto, a presença de óxidos como Al2O3, FeO e a fluorita (CaF2) na escória podem acelerar a dissolução do coating pela formação de fases de menor temperatura de fusão. A fim de melhor compreender esse processo, foram preparadas amostras de diferentes composições de fluorita + C2S na temperatura de 1.600°C. Os resultados foram analisados com o auxilio do software FactSage (simulação termodinâmica). Especificamente, foi estudada a influência da formação de fases e da temperatura de formação das mesmas, as quais levam a fusão do coating. Os dados de simulação foram validados através de ensaios em forno de laboratório.

Jul 30, 2018

By José Rogério de Oliveira Júnior, Carlos Eduardo dos Santos, Geraldo Lúcio de Faria, Sidney Nicodemos da Silva, Rogério Felício dos Santos, Darlan Vale Bayão, Emiliana Cristina Marques Arthuso, Ivete Peixoto Pinheiro

A fase sigma () é conhecida por afetar negativamente as propriedades mecânicas e a resistência à corrosão dos aços inoxidáveis duplex (AIDs). Dessa forma, a exposição da liga a temperaturas elevadas durante os processos de produção, soldagem ou tratamentos térmicos devem ser realizadas de maneira cautelosa a fim de se evitar a precipitação da mesma. Assim sendo, modelos adequados para predizer a precipitação da fase são ferramentas muito úteis. Entre os numerosos modelos, a relação de Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov (JMAK) é um dos modelos mais comumente utilizadas para descrever a cinética das transformações isotérmicas de fases em muitos sistemas regidos pelos mecanismos de nucleação e crescimento. Diante disso, o presente trabalho teve como objetivo realizar um estudo cinético baseado na aplicação do modelo JMAK, da precipitação da fase em um AID UNS S31803 envelhecido isotermicamente nas temperaturas de 750ºC, 800ºC e 850ºC. Concluiu-se que a cinética de precipitação da fase na liga obedeceu ao modelo JMAK, pois foi obtida uma boa correlação entre dados experimentais e os simulados. Observou-se que o aumento da temperatura de envelhecimento de 750ºC para 850°C acelerou a cinética de precipitação de A energia de ativação determinada (182,4 kJ/mol) para precipitação da fase neste sistema, sugere que a difusão do Cr na ferrita seja o principal mecanismo envolvido na formação dessa fase.

Nov 2, 2019

By Geraldo Lúcio de Faria

O parafuso Tirefond é um importante componente da via permanente ferroviária. Ele é um componente de fixação responsável por fixar a placa de apoio que, por sua vez, garante a estabilidade dos trilhos. Este componente é comumente fabricado no Brasil por processos de conformação mecânica a quente de aços baixo carbono. Entretanto, com o aumento da carga transportada por eixo de locomotiva nos últimos anos, este componente tem falhado de forma recorrente em serviço. Com o objetivo de entender os efeitos dos filetes do parafuso sobre o comportamento mecânico do componente, este trabalho apresenta um estudo sobre a susceptibilidade do parafuso à concentração de tensões sob carregamento estático. Análises químicas por espectrometria de emissão óptica, análises microestruturais por microscopia óptica, ensaios de tração e dureza foram realizados. Por meio da aplicação de modelos computacionais, foi possível determinar a distribuição de tensões ao longo do parafuso, assim como entender as principais causas destas falhas recorrentes. Fazendo-se uso de modelos matemáticos de mecânica de fratura, associados a simulações computacionais de carregamento estático, foram propostas modificações no projeto original do parafuso que prometem melhorar o seu desempenho em serviço.

Aug 16, 2017

By Mayworm Luiz, Mantovanelli Mauro, Merisio Everaldo, Oliveira Edgar Adrian, Vieira Estéfano Aparecido, Kaneda Kazuyuki

Os filtros da estação de tratamento de água do circuito spray da planta de lingotamento contínuo apresentam problemas de desempenho quanto a vazão, gerando perda de produtividade do processo de produção de placas da ArcelorMittal Tubarão. Na etapa de filtração da água de recirculação utilizada no circuito de spray, ocorre redução da vazão com o tempo de operação não atendo a necessidade do processo. Existe uma divergência de especificação de projeto uma vez que o projeto original visa tratamento de água potável e não água do sistema direto de lingotamento, uma água com alta concentração de sólidos em suspenção e óleos&graxas. Para recuperar a vazão da água filtrada, é necessário aumentar a frequência de contra lavagem, melhorando a passagem da água e limpando os leitos, porém a alta frequência de contra lavagem torna-se uma complicação para operação da ETA, não garantindo a estabilidade da operação. O objetivo deste trabalho foi identificar e propor soluções para os problemas de vazão dos filtros de forma a garantir a especificação nominal de projeto (1380 m³/h / 5 filtros) e consequente estabilidade operacional do sistema. Foram feitas avaliações em laboratório para identificar a composição ideal do leito filtrante assim como sua distribuição granulométrica, além de modificações internas do filtro e das crepinas utilizadas no sistema de contra lavagem. Após as modificações, o filtro está operando por quase um ano conforme especificação, garantindo a vazão de filtração e prolongando o tempo de contra lavagem de 6/6 horas para 15/15 horas.

Oct 1, 2019

By Afonso Rangel Garcez de Azevedo

O polo produtor de cerâmica vermelha localizado no Norte Fluminense, mais precisamente no município de Campos dos Goytacazes é considerado um dos maiores do pais. O objetivo deste trabalho é analisar a influência da temperatura de queima em nas propriedades de retração linear, absorção de água e resistência mecânica em artefatos cerâmicos. Para isto foram confeccionados corpos de provas prismáticos pelo processo de extrusão, utilizado para produção dos blocos cerâmicos da região, e submetidos a temperaturas de queima de 700, 800 e 900 oC. Os resultados mostraram que com o aumento da temperatura de queima a resistência mecânica e absorção de água melhoram substancialmente melhorando a qualidade do produto final, enquanto a retração também aumenta mas está propriedade não é benéfica ao produto. Em baixas temperaturas (700 oC) o produto não apresentou características aceitáveis segundo a norma técnica brasileira.

Oct 30, 2017