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By Wainer da Silveira e Silva, Marco Antonio Teixeira, Robisom Damasceno Calado, Carlos Alberto Chaves, Tone Takayama Filho

A preocupação com o adequado tratamento de resíduos industriais surgiu com o conceito de desenvolvimento sustentável criado pelo Clube de Roma e contribuiu para o uso racional dos recursos naturais ao longo dos últimos 50 anos. A preocupação com a produção responsável e uso judicioso de recursos naturais priorizou a reciclagem de materiais na agenda das empresas, tornando-se numa atividade de alta relevância, vital para a sustentabilidade econômica e ambiental. Este trabalho aborda os aspectos técnicos, econômicos e ambientais da reciclagem de resíduos contendo zinco através do estudo de caso de reciclagem de resíduos gerados no processo de fabricação de aço em Forno Elétrico, denominado pó de Aciaria Elétrica (PAE). A indústria ainda está em busca de tecnologias para redução da geração e reciclagem desse resíduo. A relevância do estudo está na utilização da Análise Hierárquica de Processo (AHP) para avaliação e seleção da melhor alternativa, entre várias, para tratamento e reciclagem do PAE. Como resultado, demonstrou-se a eficácia do uso da metodologia no empreendimento de reciclagem de resíduos contendo zinco implantado pela Votorantim, em Juiz de Fora, Minas Gerais.

Nov 12, 2019

By Bráulio Salumão de Oliveira

Este estudo avaliou oportunidades de integração entre requisitos ambientais e econômicos durante etapas iniciais do desenvolvimento de produtos. Como principal ferramenta foi utilizado o Mapeamento de Fluxo de Valor, associando conceitos de manufatura enxuta, Design for Manufacturing and Assembly (DFMA) e Ecodesign, aplicado a um item de mobiliário aeronáutico em material compósito. Os resultados apontam que o tempo total de fabricação poderia ser reduzido em até 43%, além da otimização logística. A forma de construção influencia diretamente os impactos ambientais e oportunidades de utilização de matérias-primas menos agressivas foram apontadas como sugestões. O aspecto visual dos Mapas de Fluxo de Valor facilita a análise das informações e a tomada de decisão na seleção de materiais e processos que minimizem desperdícios e impactos ambientas na manufatura.

Oct 30, 2017

By Claudemir Ribeiro

A lança de injeção de carvão pulverizado (PCI) é um método consolidado na indústria siderúrgica, que possibilita a redução do consumo de carvão vegetal ou de coque de carvão metalúrgico enfornado, além do ganho de produtividade. A seleção de materiais adequados para a lança de injeção é de suma importância para agregar ainda mais valor ao método. A finalidade deste trabalho é nortear a seleção das ligas aplicadas em alta temperatura, visando o melhor custo benefício, por meio das análises da resistência à corrosão, fluência e estabilidade estrutural. Foram realizados testes em uma usina siderúrgica chinesa com as ligas Sandvik 253 MA™ (UNS S30815) e UNS S32109. A experiência demonstrou como as siderúrgicas podem obter ganhos com a seleção adequada da liga. O custo-benefício do 253MA que é ligado ao Cério, Silício e Nitrogênio, mostra-se como uma ótima alternativa para o processo de injeção de carvão, devido a sua alta resistência à oxidação, à fluência e à erosão. Outras ligas como UNS S30403, UNS S31009 e UNS N08810, que são muito utilizadas em alta temperatura nas indústrias em geral, também foram analisadas como comparativo.

Aug 17, 2017

By Michaela Böberl

State of the art sinter coolers are working based on the cross flow cooling principle. Thus, only a part of the thermal energy can be used for heat recovery application. The other part of the cooling air is brought unused to the environment. Furthermore, environmental regulation regarding dust emission and intelligent usage of exergy are getting stronger. Therefore, Primetals Technologies developed sinter coolers based on the counter flow principle. The cooling air passes the sinter bed in counter-flow direction enabling a direct heat transfer from the hot sinter to the air. The exhaust gas temperature can be maximized by using the total heat of the hot sinter. Due to the possible usage of the total exhaust gas amount, diffusive dust emission is reduced to zero. Two types of counter flow coolers are in the portfolio of Primetals Technologies. One type is based on a stationary shaft, in which the hot sinter is charged. The flow of the hot sinter is in vertical direction from top to bottom, in counter direction than the cooling air. The second type is a circular hopper cooler. The hot sinter is charged on top of a moving bed. At the bottom of the bed the sinter is discharged. The cooling air flows also from the bottom to the top, following the counter flow principle. Depending on the requirements, one of the two counter flow cooler types can be chosen for optimized and efficient cooling of hot sinter..

Oct 30, 2017

By Hervé Thomasson

Siemens VAI has made an important Research & Development effort since 10 years on laser welder field. The last step of this program was in 2010, the evolution of its laser welder range by implementing the solid state technology with laser cutting and welding. Since this step, 8 welders were produced by Siemens VAI. Now after more than 1 year of industrial feedback, the results are showing a high level of performances on very demanding processing lines for a large range of products from Silicon steel to High Strength Steel with DP and TRIP grades. This laser welder concept using laser cutting and welding through solid state laser source is also proposed by Siemens VAI for pickling lines and tandem mills with significant advantages compared to standard solution.

Jul 30, 2018

By Alexandre Rizek Schultz

Silat, Siderúrgica Latino-americana, selected Russula as the main engineering contractor for their 700,000 tpy Greenfield steel plant dedicated to long and flat steel production. The project is currently under construction in the district Guararu in Caucaia in the metropolitan region of Fortaleza. The project will be developed in two phases. First phase: 600,000 tons per year rebar mill and 60,000 tpy steel mesh line; Second phase: 700,000 tpy melt shop (90 ton/hr EAF and 4 strand continuous caster for billets up to 180 mm x 180 mm).

Aug 16, 2017

By Marina Fiore

As otimizações termodinâmicas de sistema ternários ou de maior ordem contendo titânio necessitam que os sistemas binários Ti-X estejam consistentemente definidos e otimizados. O sistema Ti-Si já foi amplamente estudado e otimizado termodinamicamente. Um dos seus compostos intermediários, a fase Ti5Si3, foi inicialmente considerada estequiométrica nas primeiras otimizações termodinâmicas para facilitar os cálculos, embora os resultados experimentais confirmassem a sua não estequiométrica. A otimização mais recente modelou esta fase como sendo não-estequiométrica com 3 sub-redes. A solubilidade foi considerada em duas das três sub-redes, uma na sub-rede do Si e outra na sub-rede do Ti. O problema dessa abordagem é que ela pode aumentar significativamente o número de variáveis a serem otimizadas no cálculo de sistemas ternários Ti-Si-X, dificultando assim a sua convergência durante processamento computacional. O presente trabalho simplifica a otimização do sistema Ti-Si, considerando que o Ti5Si3 é sempre hiper-estequiométrico somente em relação ao Ti. Deste modo, mantêm três sub-redes, mas elimina-se a ocupação do Si na sub-rede do Ti. Os resultados mostram que esta simplificação não afetou significativamente o valor das propriedades termodinâmicas do sistema.

Aug 16, 2017

By Filippo Verlezza

The 3-roll technology is a recognized process applied to SBQ production. The main aim of this paper is to show the latest developments on this technology including other equipment´s that also contributes for a better performance on SBQ coils production.

Jul 30, 2018

By Moacir Alves dos Reis

O objetivo deste trabalho foi criar um projeto de um simulador do sistema de carregamento do Alto Forno 2, voltado para o treinamento de operadores e técnicos em manutenção. O principal objetivo está em produzir uma ferramenta que auxilie no processo de ensino dos operadores e técnicos de forma mais rápida e segura, reduzindo os custos do treinamento e ao mesmo tempo simulando situações de operação, alarmes de processos sem interferência no sistema de carregamento real. São apresentadas as etapas previstas para o desenvolvimento do projeto e as ações já realizadas até o presente momento. O simulador será equipado com equipamentos reais do sistema de carregamento do Alto Forno, sendo apenas simulado as entradas e saídas físicas (I/O) dos equipamentos externos (motores, limites, válvulas, etc.) e utilizará um ambiente virtual modelado a partir do PLC, SDCD e Monitores para que os operadores possam visualizar e simular todos os alarmes deste processo.

Jul 30, 2018

By Jackson Teixeira de Oliveira, Douglas Batista Mazzinghy, Vanderson Eney de Matos, Alexandre Camilo Leles de Figueiredo

This work studied the effect of different ball sizes in the secondary grinding stage of Samarco. The Moly-Cop Tools 3.01 spreadsheet was used for models calibration and simulations, considering grinding balls topsize of 15, 20, 25, 30 and 35mm diameters. A normal specific selection function up to the largest fed ore particle size (840μm) was obtained. The higher generation of fines and compliance with particle size specifications (+ 74μm and -44μm) proved to be more favorable for smaller ball sizes. The specific energy consumption was lower for the 15mm ball (10.7kWh/t), increasing up to the 35mm ball (13.0kWh/t). Although smaller diameter balls seem to be the best option for the size specifications, some factors may limit their use, such as: the higher generation of specific surface area; and the amount of ball purge in the discharge of the mills.

Oct 3, 2019

By Allison de Sá Barreto Ferreira

O objetivo deste trabalho consiste em estudar o perfil térmico da carcaça metálica inferior do Forno Elétrico a Arco (FEA) durante o processo de produção de aço, sugerindo adição de aletas na geometria a fim de obter maior troca de calor e diminuição na temperatura de trabalho da carcaça metálica inferior do FEA. Assim, analisou-se a influência do ciclo térmico do processo por meio de acompanhamento termográfico e simulações computacionais via Método de Elementos Finitos. Posto isto, as modificações propostas, depois de testadas e analisadas por meio de um acompanhamento termográfico, denotaram eficiência de tal maneira que resultou em uma diminuição de aproximadamente 60ºC da temperatura na carcaça metálica inferior do FEA.

Oct 30, 2017

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

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

Nov 13, 2019

By 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 Eneias Pacheco Moreira Junior

A partir do advento computacional, foram possíveis novas formas de análises comportamentais de fenômenos físicos via simulação computacional. Este trabalho visa utilizar de técnicas de visão computacional e processamento de imagens digital, aliado ao método do cone causal para simular evolução microestrutural em aços. A partir de uma micrografia, um domínio real em 2d foi obtido computacionalmente por visão computacional. Os contornos da microestrutura foram detectados por processamento de imagem digital. Nestes contornos foram simulados nucleação e crescimento de novos núcleos, pelo método do cone causal. Ao fim do trabalho foram apresentados, dados da evolução microestrutural do sistema estudado na forma de fração volumétrica versus tempo, área superficial por unidade de volume versus tempo e uma microestrutura discreta simulada. Apresenta-se neste trabalho uma nova ferramenta computacional para estudar reações de nucleação e crescimento em 2d a partir de microestruturas reais.

Oct 30, 2017

By Mariana Sizenando Lyrio, Weslley Luiz da Silva Assis, Harison da Silva Ventura, Gabriella Maria Silveira de Sá, Paulo Rangel Rios

Nesse trabalho, simulações computacionais de transformações de fase são realizadas para analisar situações em que a nucleação e a velocidade de crescimento não são homogêneas no material. Os resultados foram comparados com modelos analíticos de Rios e Villa. A microestrutura e a cinética microestrutural das transformações são obtidas e analisadas para casos em que há um mesmo gradiente de velocidade e diferentes gradientes de núcleos. O principal resultado é que a cinética de transformação e a microestrutura são afetadas da mesma maneira para as diferentes quantidades de núcleos, embora o gradiente de velocidade seja o mesmo. Na microestrutura foi observado que na parte inferior os grãos são maiores enquanto que na parte superior os grãos são menores, como consequência da densidade de núcleos e da velocidade de crescimento. Todas as simulações computacionais apresentaram um bom acordo com os modelos analíticos.

Nov 4, 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 Antônio Carlos Simões de Santana Filho

Este trabalho propõe a utilização de simulação computacional adotando princípios de volumes finitos para avaliação do escoamento gasoso em torre de apagamento de coque. Tal simulação poderá fornecer dados, favorecendo a aplicação de tecnologias para redução e controle de emissões de material particulado no período do banho do coque, assim como estimar as variações e características da pluma emitida com a instalação de dispositivos de controle ambiental. Neste estudo são destacados os principais fatores para aplicação da simulação computacional, considerando as condições de contorno; modelos de evaporação; propriedades termofísicas e previsão de saída. Como variáveis de entrada para o modelo apresentado, foram selecionadas a concentração e granulometria do material particulado de vapor d’água da torre de apagamento de coque, através de ensaio de isocinética; as características físico-químicas da água de apagamento; as condições estruturais da torre de apagamento de coque e ciclos de apagamento de coque. Para validar a proposta apresentada, são mostrados resultados baseados nas simulações com o modelo computacional proposto.

Oct 30, 2017

By Rafael Paini Pavlak

A trefilação a frio para produção de barras de aço é realizada em função da sua precisão dimensional e modificação das propriedades mecânicas do material. O processo consiste na conformação de um fio-máquina que, guiado por um puxador, passa através de uma ferramenta (fieira de trefilação). Tal procedimento irá inserir tensões internas na barra chamadas tensões residuais, as quais, dependendo da sua distribuição e intensidade, podem causar distorções do produto final e possivelmente seu descarte. A fim de prever o comportamento destas tensões foram desenvolvidas simulações tridimensionais no software DeformTM. Este trabalho teve por objetivo explorar os efeitos do desalinhamento angular da fieira combinado com uma heterogeneidade na distribuição do atrito, avaliando a influência na distribuição de tensões residuais na barra trefilada. Observou-se certa influência na distribuição das tensões finais, atingindo diferenças em torno de 300MPa entre superfícies, o que caracteriza um potencial de distorções no produto final.

Aug 8, 2018

By André Palmiro Storch

O objetivo do presente trabalho é investigar o escoamento de oxigênio no bocal convergente-divergente da lança utilizada nos convertedores BOF da ArcelorMittal Tubarão. As condições de sopros macio, normal e duro são analisadas através de ferramentas analíticas e computacional (CFD). Os resultados evidenciam que o contorno do bocal não promove uma expansão apropriada do escoamento, ocorrendo ondas de choque fortes no interior do mesmo e ocasionando perdas de energia cinética em todas as condições de sopro. Adicionalmente, as condições dos sopros macio e normal tornam a saída do bocal vulnerável ao desgaste térmico, devido à pressão de saída do bocal ser menor que a do ambiente.

Oct 30, 2017

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