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By André Luis de Oliveira

O Alto Forno 3 (AF3) da Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) é o equipamento muito importante no processo siderúrgico da Usina Presidente Vargas (UPV), situada em Volta Redonda (RJ), por responder por mais de 70% da produção de gusa da UPV. Na produção de gusa é gerado o Gás de Alto Forno (GAF), subproduto de alta relevância, pois este gás sai do topo do AF3 com grande pressão e cinética, energia essa passível de utilização. Em 2007 a CSN, optou por adquirir um equipamento denominado “Top Pressure Recovery Turbine” (TRT), capaz de aproveitar tal energia para gerar energia elétrica. Em 2013, a equipe de supervisores da KHI – Kawasaki Heavy Industrie, fabricante da turbina, veio para o Brasil para realizar no equipamento os testes a frio e a quente para na seqüência vir a operá-lo. Ocorre que fatores alheios ao objetivo desta apresentação impediram a equipe da KHI de partir o equipamento no tempo previsto, bem como de retornar ao Brasil para dar seqüência nas atividades. Em novembro de 2013 a CSN definiu por partir o equipamento com recursos próprios, sendo este o foco do trabalho. A presente contribuição técnica vem mostrar o trabalho desenvolvido internamente pelo grupo técnico a fim de finalizar o projeto e colocar a Turbina de Topo (TRT) em operação, fato este dado total ênfase pela direção da empresa devido ao cenário nacional de crise energética em que os valores de energia estavam no limite máximo permitido pela legislação e impactando diretamente nos custos da empresa.

Sep 25, 2017

By Ana Maria Guilherme Bailon

A coesão entre os grãos de ferro em pelotas queimadas é afetada por mecanismos difusionais dependentes de tempo e temperatura de sinterização e do tipo de elementos presentes na escória. Óxidos presentes nos insumos e no minério exercem influência significativa no processo de difusão das partículas de ferro e na formação de escória, composta principalmente por CaO, SiO2, Al2O3 e MgO. O estudo da influência da escória na microestrutura de pelotas de minério de ferro permite um maior entendimento das principais características relacionadas às fases formadas, que afetarão diretamente sua resistência física e comportamento metalúrgico. Neste trabalho abordamos a influência da variação nos teores de CaO e SiO2 na estrutura das pelotas com o objetivo de verificar a interferência desses compostos na diminuição da energia livre superficial e crescimento de grão bem como na distribuição de porosidade e formação de fases como hematita, sílicatos, ferritos e, eventualmente, a magnetita. Para tal avaliação, pelotas com diferentes teores de escória passaram por caracterização química, análises em Microscópio Óptico e análises em Microscópio Eletrônico de Varredura.

Aug 1, 2018

By Antonio Lourenço Batista de Souza

A simulação da evolução microestrutural, durante a etapa de acabamento, na laminação de tiras a quente de aços carbono, através do software DEFORMTM3D, foi estudada para prever a carga de laminação, distribuição de temperatura, de deformação e de tamanho de grão. A boa concordância dos valores da carga e temperatura na simulação com os valores da literatura, mostra que o presente modelo é viável para representar o processo de laminação. A deformação acumulada próximo à superfície foi maior quando comparada a da região central da tira laminada, indicando uma distribuição heterogênea da deformação, que diminui com a evolução do processo. O aumento da fração de recristalização dinâmica (DRX) e a diminuição do tamanho de grão foram mais significativos nos primeiros passes. Além disso, houve uma fração de DRX maior e um tamanho de grão menor próximo a superfície da tira, esta diferença no tamanho de grão, no sentido da espessura, também diminuiu com a evolução do processo. Estes resultados sugerem que múltiplos passes podem diminuir a não homogeneidade microestrutural da tira. Assim, este estudo mostra a eficácia do modelo microestrutural em predizer o comportamento do material em um processo de laminação a quente.

Jul 30, 2018

By Marina de Menezes Lopes

Sabe-se que a presença de ultrafinos em plantas de beneficiamento de minérios pode comprometer a eficiência dos processos principalmente os de flotação, uma vez que fenômenos como o slime coating e o arraste hidrodinâmico das partículas ocorrem fortemente. Além disso, concentrados contendo uma proporção significativa de ultrafinos terão dificuldade de serem filtrados gerando tortas de alta umidade. Este trabalho teve por objetivo estudar o efeito do dispersante AGLP consumido atualmente na planta de beneficiamento da Votorantim Metais Vazante, na flotação do minério silicatado de zinco e avaliar o efeito da sua dosagem na umidade do concentrado final produzido. Para tanto foi realizada a caracterização granulométrica das amostras e conduzidos testes de bancada de sedimentação, filtração e flotação em diferentes dosagens de AGLP. Como era de se esperar, os resultados identificaram que o concentrado de granulometria mais grosseira obteve melhor sedimentação e umidade. Já os testes de flotação indicaram que a dosagem ótima do dispersante em torno de 400g/t garante um concentrado de qualidade, sem perda de recuperação metalúrgica e com umidade adequada para que seja transportado.

Aug 17, 2017

By Johne Jesus Mol Peixoto

No modelamento matemático do reator RH, a penetração do gás no líquido na perna de subida é o fator chave para determinar a distribuição do gás injetado e obter uma previsão confiável da taxa de circulação do líquido entre a câmara de vácuo e a panela. Neste trabalho, através de simulações numéricas via CFX, investigou-se o efeito das forças de arrasto, de sustentação, de lubrificação da parede, dispersão turbulenta e de massa virtual. A distribuição do gás na perna de subida e os valores de taxa de circulação previstos via CFX foram validados com resultados de modelo físico. A melhor predição da penetração do gás e da taxa de circulação foi obtida na simulação com incorporação da força de massa virtual e da força de sustentação, cujos coeficientes foram iguais a 0,3 e 0,1, respectivamente. A força de lubrificação deve ser utilizada para evitar o acúmulo de gás próximo às paredes da perna, mas possui efeito desprezível sobre a taxa de circulação. Os resultados dos modelos físico e matemático se ajustaram com a equação de Kuwabara para taxa de circulação.

Oct 30, 2017

By Rafael Fagundes Ferreira

Aços Bake Hardening são aços laminados a frio com envelhecimento controlado. Estes aços caracterizam-se pela boa conformação e por apresentarem aumento de resistência mecânica devido ao envelhecimento, que ocorre por tratamento térmico. Nesse trabalho, corpos de prova de tração do material BH220 foram submetidos à pré-deformações que variam de 0 a 9% por tração uniaxial, posteriormente à tratamento de envelhecimento realizado em temperaturas que variam de 140°C a 210°C em tempos de aquecimento entre 5 minutos a 45 minutos. Foi confirmada que as temperaturas de envelhecimento, na faixa estudada de 140°C a 210°, alteram a variação do limite de escoamento devido ao fenômeno de difusão que é termicamente ativado. Nos resultados encontrados verifica-se que o tempo de aquecimento, dentro do intervalo testado, não é significativo.

Aug 16, 2017

By Marcos Felipe Macêdo Cardoso

Com o aumento dos investimentos energéticos na região amazônica, surge a necessidade de recapacitação das linhas de transmissão existentes, a fim de mitigar as interrupções de fornecimento de energia para os grandes centros urbanos. Dentro deste contexto, as ligas termorresistentes possuem alta capacidade de transmissão de eletricidade, propondo-se avaliar a influência do tratamento térmico sobre as propriedades da liga Al-0,05%Cu-[0,35-0,45]%Fe modificada pelo teor de 0,15%Zr. Os lingotes foram obtidos por fundição direta em coquilha metálica, usinados e envelhecidos artificialmente por 04 (quatro) horas a 150ºC e comparado seus resultados para a mesma liga sem tratamento. A influência do tratamento térmico foi avaliada através da caracterização macroestrutural, elétrica (ensaio de resistividade) e mecânica (ensaio de tração). Foi selecionado o diâmetro que apresentou os melhores resultados nos ensaios, para realização dos testes de termorresistividade, segundo o Protocolo COPEL e a Norma ASTM B941-10. O tratamento térmico provocou ligeiro aumento nos valores de condutividade elétrica e limite de resistência à tração (LRT), sem alteração da macroestrutura. Como destaque, o diâmetro 3,0 mm apresentou os melhores resultados de LRT e condutividade, cujos fios foram caracterizados como termorresistentes com e sem tratamento térmico segundo o Protocolo Copel, e somente os fios com tratamento térmico segundo a norma ASTM B941-10.

Oct 30, 2017

By Carolina Person Maschio

Pelotas compostas de minério de ferro, aglomerante e coque foram analisadas quanto à resistência à compressão (a frio e após aqueciemento) e porosidade. Para isso, três lotes de pelotas foram confeccionados, com diferentes teores de redutor, até a quantidade necessária para reação completa com os óxidos de ferro. Após seu preparo, as pelotas passaram por diferentes tempos de cura ao ar. Ensaios de resistência à compressão à frio e porosidade foram realizados em pelotas verdes e com 3, 7, 14, 21 e 28 dias de cura. Após 28 dias, uma série de pelotas foram secas e submetidas a testes de resistência à compressão após serem aquecidas a temperaturas entre 200ºC a 900º. Analisou-se, também, a perda de massa em cada patamar de temperatura. Entre os principais resultados, verificou-se que o comportamento mecânico de pelotas autorredutoras é melhorado com o aumento do tempo de cura e prejudicado pelo aumento do teor de coque e aumento da temperatura. Após 600ºC, a resistência das pelotas cai potencialmente. Além disso, lotes com maiores teores de coque apresentaram maiores valores de porosidade, sendo que este aumento foi mais significativo nos primeiros dias de cura.

Oct 30, 2017

By Anna Paula Littig Berger, Caio Vaccari Silva, Victor Bridi Telles, Felipe Fardin Grillo, José Roberto de Oliveira

No presente trabalho foi proposto uma análise da eficiência de desfosforação de uma mistura padrão M1 e outras três misturas, onde foi realizado um aumento progressivo da %FeO em sua composição química (5%,10% e 15%). Além disso, esta mistura padrão M1 foi testada utilizando-se CaO em duas granulometrias diferentes, uma mais fina (M1A) e uma mais grosseira (M1). Os testes experimentais foram realizados a uma temperatura de 1400°C, com agitação de 450 RPM, em um forno de resistência. Para a análise das propriedades da escória, foram realizadas simulações através do software de termodinâmica computacional FactSage 7.2 e análises de imagens obtidas da superfície do cadinho ao final dos experimentos no software Quantikov. A mistura M1 apresentou melhor desempenho do que as misturas onde foi adicionada uma maior quantidade de FeO, visto que foi observado que à medida que a %FeO nas misturas é aumentada, a eficiência de desfosforação diminui. Além disso, a utilização de uma granulometria grosseira mostrou-se mais eficiente do que a granulometria fina, devido a maior aglomeração causada por essa. Esses resultados corroboraram as equações utilizadas para calcular o Fator de Desfosforação (FDeP), calculado para correlacionar as propriedades termodinâmicas das misturas desfosforantes e a eficiência de desfosforação.

Oct 1, 2019

By Eduardo Macedo Junior

O presente trabalho descreve o desenvolvimento de uma nova especificação para a Linha de zincagem numero 3 (LZC#3) da Companhia siderúrgica nacional (CSN), de grande demanda e aceitação, alta produtividade e foco nos requisitos do cliente que tangem qualidade superficial e características metalúrgicas (resistência mecânica) em aços para atendimento do mercado Norte-americano. Este novo produto tem como característica o ciclo de recozimento com velocidade alta para obtenção de microestrutura 100% encruada na saída do equipamento e limites de escoamento e resistência acima de 500 MPa. A combinação dessas características do produto junto com as características do processo tornou a especificação “ASTM-A653MSS80CL1” um grande desafio para garantir qualidade superficial sem comprometer as propriedades mecânicas especificadas assim como a integridade do equipamento. O baixo custo de produção associado a alta produtividade desse produto fazem da especificação “ASTM-A653M-SS80CL1” um produto de extrema importância para a estratégia adotada pela CSN, mantendo dessa maneira sua competitividade no mercado Norte-americano e garantindo capacidade máxima de produção do seu equipamento em tempos de retração do mercado interno.

Aug 17, 2017

By Luiz Gabriel da Silva Nascimento

Um material que vem sendo muito estudado quando imerso na matriz de outros materiais, são os nanotubos de carbono, uma forma alotrópica do carbono, que são milhares de vezes mais finos que um fio de cabelo, mas que apesar disso, possuem uma extraordinária resistência mecânica. O alumínio por apresentar um baixo peso específico e ter a facilidade de se unir a outros materiais pode nos fornecer excelentes propriedades e muitas aplicações tecnológicas. Através de ensaios metalográficos e mecânico, esse trabalho avaliou o comportamento microestrutural e de microdureza do alumínio depois da adição nanotubo de carbono e nanotubo mais níquel em sua estrutura. Foi usado um processo de fabricação por fusão com agitação mecânica por um pequeno motor elétrico e resfriamento brusco por água. Depois das análises nesses diversos materiais, com composição diferenciada, o que melhor apresentou propriedade mecânica foi o Al-3%Ni+nanotubo de carbono.

Aug 7, 2018

By Rodrigo Rangel Porcaro

Desenvolveu-se um dispositivo para soldagem por gravidade com eletrodos revestidos e investigou-se o comportamento do dispositivo em função de variações nas condições operacionais. Ciclos térmicos durante a deposição de cordões em tubos de aço API X65Q foram avaliados por meio de medidas experimentais, utilizando-se termopares inseridos na poça de fusão durante a soldagem por gravidade. Amostras do metal base e do cordão depositado em diferentes condições de aporte térmico passaram por análise química, microestrutural e metalográfica. Observou-se boa repetibilidade na velocidade de deposição do dispositivo e aspecto visual adequado de cordões de solda depositados. Os resultados dos ciclos térmicos mostram que as variações nos valores de ?t800/500, utilizando eletrodos AWS E7018 e correntes de soldagem de 70A e 150A, causaram redução de 21% na proporção de ferrita acicular e, consequente, redução de 22% nos valores de microdureza do metal de solda com maior aporte térmico.

Oct 30, 2017

By Miguel Lahr da Silva

Este estudo foca na análise do comportamento do módulo para cálculo da viscosidade de escórias fundidas do software FactSage 6.4. Foram utilizados dados da literatura e calculada a viscosidade de 972 escórias, no sistema CaO-SiO2-Al2O3-MgO, variando composição dentro da faixa de 2-58% de CaO, 7,4-70% de SiO2, 0-40% de Al2O3 e 0-38% de MgO, e temperatura na faixa de 1050-1750ºC. Foi encontrada uma tendência do software de produzir resultados com valores de viscosidades menores que os encontrados na literatura. O desvio médio entre os valores da literatura e calculados foi de 32,06%, segundo estudos da literatura é considerado adequado para viscosidades de escórias siderúrgicas fundidas.

Aug 16, 2017

By Marise Keller Santos

Este trabalho apresenta os resultados parciais de uma tese de doutorado desenvolvida no PPGE3M da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), com as Empresas Produtoras de Resíduos perigosos (EPRs) do setor metal mecânico da região de São Leopoldo/RS e suas Empresas Prestadoras de Serviços Ambientais (PSAs). A maioria das empresas PSAs iniciaram suas atividades com o apoio de grandes EPRs, principalmente, em função das suas necessidades de atender às exigências legais do órgão ambiental estadual, a Fundação Estadual de Proteção Ambiental (FEPAM), para a adequada disposição de resíduos perigosos. É importante salientar que não existe um diagnóstico sobre o setor de prestação de serviços ambientais no RS para resíduos industriais perigosos. Desta maneira, o objetivo deste trabalho foi o de identificar e priorizar as características da qualidade dos serviços ambientais de nove PSAs selecionados pelas próprias EPRs, durante o ano de 2013, por meio da adoção do Quality Function Deployment (QFD). O resultado piloto aponta a proatividade do setor nas características de empreendedorismo e inovação e no atendimento à legislação ambiental.

Aug 7, 2018

By Raquel Dei Agnoli

Membranas a base de polímeros perfluorosulfonados, como o Nafion® (DuPont), vêm sendo extensivamente usadas como membrana de troca protônica em células a combustível. Contudo, o elevado custo e a baixa condutividade em temperaturas superiores a 80oC restringem o uso destes dispositivos. Em opção ao uso da membrana Nafion®, membranas a base da blenda polindeno sulfonado/polifluoreto de vinilideno (SPInd/PVDF) foram desenvolvidas, investigando o efeito da composição na performance das membranas. As membranas foram produzidas por evaporação de solvente da solução dos polímeros precursores. As blendas foram caracterizadas por termogravimetria e calorimetria exploratória diferencial. A caracterização das membranas eletrólito envolveu medidas de grau de inchamento, capacidade de troca iônica e condutividade protônica. Foi possível observar que o PVDF confere boa resistência mecânica e aumento da estabilidade térmica das membranas. Membrana com 50% em peso de PVDF apresentou a maior condutividade protônica (1,89.10-3S.cm-1). Membranas de SPInd reforçadas com PVDF mostraram resultados promissores para uso como eletrólito em células a combustível.

Aug 17, 2017

By Luiz Alberto dos Santos

Neste trabalho foram usinados CDPs da liga com composição de 50,9 % at de Ni e, em seguida, as amostras foram envelhecidas em temperaturas entre 350-550 ºC, tensões aplicadas de 60 MPa e tempos de 45 e 180 minutos. Além disso, foram realizados também envelhecimento sem aplicação de carga nas mesmas condições de temperatura e tempos para comparação das propriedades, porém acrescentando uma amostra solubilizada a 850ºC durante 1 hora. Posteriormente as amostras foram caracterizadas por DSC para determinação das temperaturas de transformação de fases. Observa-se neste trabalho que o DSC de algumas amostras apresentou tanto no aquecimento quanto no resfriamento dois picos de transformação que pode estar relacionado ao aparecimento da fase R. Além disso, pode ter ocorrido a formação da fase Ni3Ti4, pois ligas com teores acima de 50,6 %at. de Ni são caracterizados pela formação de precipitados ricos em Ni, que pode acarreta na diminuição da concentração de Ni na matriz e aumento da temperatura de transformação. Este trabalho é importante, pois há poucos estudos relacionados com o efeito do envelhecimento sob carga nas propriedades de efeito de memória de forma e superelasticidade da liga NiTi.

Aug 16, 2017

By Fábio Rogério do Carmo

O ar soprado é uma das principais utilidades responsáveis pelo processo de transformação do minério de ferro em gusa no Auto Forno. Para que ocorra o processo de redução o ar soprado é superaquecido nos regeneradores dos autos fornos a uma temperatura de 1.300°C. Este energético é fornecido na CSN-UPV pelos turbos sopradores da Central Termoelétrica nº 2 (CTE#2), área dos Motos Sopradores 1 e 2 e os turbos sopradores n°1 e 3 da CTE#1 que operam com a velocidade reduzida 24 horas soprando para atmosfera e consumindo vapor de 30Bar. Devido à obsolescência do sistema de ar soprado da CTE#1, alto custo de operação e risco para a segurança operacional, este trabalho apresenta o estudo do problema em questão, a metodologia utilizada para desativação do ar soprado da CTE-1 e a redução de custo.

Sep 25, 2017

By Milson de Andrade Júnior

A Central Termoelétrica número 2 (CTE#2) possui três caldeiras de alta pressão que utilizam principalmente os combustíveis residuais dos processos siderúrgicos, com destaque para o gás de alto-forno (GAF), o qual está disponível em grande volume e com baixo custo. Como o GAF possui baixo valor calorífico, ele é enriquecido em duas misturadoras com gás de aciaria (GLD) e na ausência ou limitação deste, com gás natural (GN). A partir de 2014, devido a problemas com o gasômetro de GLD, passou-se a utilizar o GN com frequência para fazer o enriquecimento do GAF, o que gerava significativo impacto no custo do vapor devido o alto custo do GN. O sistema de injeção de GN nas misturadoras era controlado de forma manual e praticamente não acompanhava as variações no poder calorífico (PCI) do GAF. Percebeu-se que seria possível implementar um sistema de controle para as injeções que levasse em consideração o PCI do GAF, reduzindo o consumo de GN quando o PCI estivesse mais alto e aumentando o consumo quando o PCI estivesse mais baixo. Após a implementação deste sistema houve uma significativa redução no consumo médio de gás natural para enriquecimento do gás de alto-forno na CTE#2.

Aug 17, 2017

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 Diógenes Albert Gomes

Neste trabalho são apresentados os impactos físicos e mecânicos da reciclagem de insumos refratários compostos por óxidos de magnésio ligado ao carbono, visando à reutilização destes como matéria prima para a confecção de novos tijolos. Os resíduos refratários substituíram, na formulação proposta, 100% massa de MgO utilizado nestes tijolos. O estudo envolveu a confecção dos novos tijolos e a realização de ensaios de caracterização dos tijolos produzidos, através de ensaios físicos. Os resultados mostraram uma porosidade final elevada na condição sem cura, resultando em valores de densidade e resistência inferiores aos dos tijolos produzidos com matérias-primas virgens.

Aug 16, 2017