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By Eustáquio Vieira Júnior, Welder Gomes Gonçalves

Os altos-fornos podem apresentar ocorrências de arrombamento e/ou avermelhamentos dos algaravizes, e esses têm como conseqüências: alto risco na integridade dos conjuntos joelhos/algaravizes, resultando em baixa segurança operacional; elevação brusca da temperatura interna dos algaravizes, causando avermelhamentos e/ou arrombamentos recorrentes por desgaste acentuado do revestimento refratário; necessidade de paradas emergenciais; necessidade de troca dos conjuntos de algaravizes por desgaste acentuado do perfil refratário. Uma possível causa relacionada com essas ocorrências pode ser a combustão no interior do algaraviz do carvão que foi injetado pelas lanças, causando desgaste do revestimento refratário e conseqüentemente avermelhamento e/ou arrombamento do conjunto. Para evitar esse tipo de ocorrência foi instalado sistema de monitoramento de fenomenos na zona de combustão. Esse sistema trabalha como complemento do diferencial de pressão dos algaravizes e o anel de vento. Nesse trabalho, são mostradas as características do sistema de monitoramento e suas particularidades e os resultados alcançados após a implantação dos sistemas no que se refere aos danos em conjuntos de sopro.

Oct 1, 2019

By Jim Belous

Fluid Dynamic Modeling (FDM) was used to develop solutions how to eliminate the fugitive emissions from the meltshop building and to comply with the EPA “6% opacity from the furnace operations” rule. Secondary Emission Control (SEC) system performance was simulated by an inverted 1:96 scale Plexiglas model of the entire meltshop, utilizing the negative buoyancy effects of saline solution in water. Test results show that with the installation of the internal partition wall which separates furnace aisle from the caster aisle, significant improvement of the SEC system is achievable, thereby avoiding large expenditure for the expanding a fume collection system capacity.

Aug 17, 2017

By Karl Berger, Roman Schneeweis, Dietrich Mathweis

With increasing demands from customers to provide flat strip with tighter tolerances on material properties, particularly flatness of e.g. martensitic steel grades (M1500), it has become necessary to develop strategies to improve flatness without influencing the tensile properties for such hard steel grades. Usual skin pass mills are not capable to apply sufficient tension and roll force for these kinds of material to improve the flatness. Therefore, alternatives had to be searched for. This paper describes skin pass - / temper – rolling methods from the classical one to new alternatives in order to satisfy the demanding market of higher material properties and idle running mills in rolling plants.

Oct 1, 2019

By Ramon Augusto Moretti, Henrique da Rocha Severino, Renato Nascimento de Castro, Fernando Cesar Sousa

Rolling stand 12 (LTx) of long steel, installed in the company A, Piracicaba - SP unit, had presented high levels of vibration, which affected its internal components, such as: shaft, gears and bearings, generating downtime. To evaluate this equipment a study was proposed by the following engineering techniques: Conventional Vibration Analysis, Operational Deflection Shape (ODS) and numerical simulation by the Finite Element Method (FEM). In the Conventional Vibration Analysis, high levels of vibration were observed during manufacturing process, especially when the material reaches the equipment. Impacts generate high values in acceleration, on average 80 m/s² peak to peak. In the moment of impact, misalignment of internal components was observed by ODS. Field results were correlated to those obtained by the Finite Element Method, which allowed to calibrate FEM model. Thus, the most effective structural modification already numerically evaluated was implemented in the system. Afterwards, new measurements by vibration and ODS techniques were performed, and attenuation of vibrational levels and operational mode, which overloaded the internal components rolling stand, were verified.

Oct 1, 2019

By Anthony Garotinho Barros Assed Matheus de Oliveirar, Wagner Anacleto Pinheiro, Andreza Menezes Lima

Óxido de grafeno foi sintetizado e posteriormente reduzido pelo uso de vitamina C. Para comparação entre o óxido de grafeno (GO) e o óxido de grafeno reduzido (rGO) foram utilizadas as técnicas de difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espetroscopia Raman (ER). Na etapa da síntese do óxido de grafeno por DRX confirmou-se a efetiva oxidação do grafite precursor, enquanto por MEV observou-se a esfoliação dos flocos de grafite em folhas de GO. Após a redução, por meio de DRX e ER analisou-se a remoção dos grupos funcionais, enquanto por MEV a morfologia das folhas do material.

Nov 16, 2019

By Mario SINNAEVE, Olivier LEMAIRE, Gisèle WALMAG, Sébastien FLAMENT

Many hot rolling mills worldwide face nowadays bonding zone fatigue problems before reaching scrap diameter of the work rolls. This phenomenon is nowadays known to occur in reversing roughing mills both in stainless steel and in carbon steel rolling. The phenomenon can be explained through longer rolling campaigns, inadequate backup or work roll maintenance, harder steel grades or increased throughput by reduced amount of passes to achieve the same thickness. In order to help users in optimizing the roll use, we developed a numerical tool to evaluate and optimize roll maintenance. This paper will review the influence of roll geometries on stresses generated at the roll surface but also at the bonding zone. We will also show how roll geometries can decrease contact fatigue damages by modifying crowning and chamfering procedures, shell thickness, material design or campaign length

Oct 1, 2019

By Eduardo Vitral

The present study focuses in the simulation of pattern formation by ion beam sputtering on a material surface. This process is responsible for the appearance of unexpectedly organized patterns, such as ripples, nanodots and hexagonal arrays of nanoholes. A numerical analysis of preexisting patterns is proposed to investigate surface dynamics, based on a model derived from a Kuramoto-Sivashinsky anisotropic equation, in a two dimensional surface with periodic boundary conditions. While deterministic, its highly nonlinear character gives a rich range of results, making it possible to describe accurately different patterns. A finite-difference semi-implicit splitting scheme is employed on the discretization of the governing equation. Simulations were conducted with realistic coefficients related to physical parameters (anisotropies, beam orientation, diffusion). The study dealt with a random and a monomode 1D structure initial condition in order to understand how the shape and wavelength of the initial pattern evolve with time. Ripples and hexagonal patterns were observed in the results, being physically consistent with the phenomenon. Moreover, the Method of Manufactured Solution has been used as verification of the developed numerical scheme.

Aug 16, 2017

By Uazir Bezerra de Oliveira, Günther Staudinger, Michael Skorianz, Edo Engel

Oct 1, 2019

By Bernardo de Oliveira Costa

O tempo de mistura em panelas de aciaria foi avaliado em diversos trabalhos através de modelamento físico e matemático. A maioria destes trabalhos está focada em analisar os efeitos da vazão de gás e localização dos plugs porosos usados para injeção. Em artigos recentes, o uso de dois plugs de injeção foi investigado, mas ainda há uma controvérsia significativa sobre a melhor posição para injeção de gás. Nestes artigos, a vazão de gás é distribuída igualmente entre os dois plugs de injeção. Neste trabalho, foi feito modelamento físico para avaliar os tempos de mistura de panelas de aciaria equipadas com dois plugs porosos. O modelo físico foi construído na escala de 1:5 de uma panela de 170 toneladas usada em uma planta brasileira. Os tempos de mistura foram apurados usando a injeção de um traçador. Diferentes combinações de posição dos plugs porosos e distribuição da vazão de gás foram ensaiadas. Experimentos de visualização do escoamento também foram desenvolvidos utilizando tufts e injeção de corante. Estes experimentos foram úteis para análise dos resultados.

Jul 30, 2018

By Antônio Adel dos Santos

O controle da temperatura é fundamental no processo de laminação a quente dos aços, motivando a dedicação de esforços em estudos sobre a transferência de calor e na aplicação de melhorias operacionais. Neste sentido, o objetivo deste trabalho é apresentar o desenvolvimento, os resultados e as aplicações de modelos de cálculo da evolução de temperatura do aço durante a laminação a quente, desde o reaquecimento da placa até o produto laminado e resfriado na forma de chapas. São mostradas formulações matemáticas, métodos numéricos de solução usados, validação dos cálculos e a contribuição dos modelos para o entendimento e melhoria de processo. Todo esse desenvolvimento foi baseado em trabalhos realizados na Usiminas, nos últimos anos, cuja fundamentação teórica, buscada na literatura, foi adaptada e validada de acordo com as especificidades de cada linha. Além disso, os modelos foram implantados como simuladores offline, tornando prática sua aplicação pelos analistas de processo. São mostrados exemplos de cálculo do aquecimento de placas, da evolução térmica das placas nos fornos até a entrada dos laminadores, e da evolução do esboço durante a laminação de chapas grossas.

Jul 30, 2018

By Arlindo Lopes Faria

O Drop Weight Tear Test (DWTT) é comumente empregado para avaliar a capacidade de um material impedir a propagação de fratura frágil na temperatura de projeto. Esse ensaio quando aplicado a aços modernos de elevada tenacidade, produzidos via resfriamento acelerado, para aplicação em dutos, pode não exibir o mesmo comportamento à fratura dos aços convencionais, por apresentar um tipo de fratura anormal, denominada fratura inversa. Esse tipo de fratura, por sua vez, invalida os resultados de DWTT segundo os critérios estabelecidos pela API RP 5L3. Neste trabalho, são apresentados os resultados obtidos em ensaio de DWTT, utilizando corpos de prova full-size e sub-size, de um aço de elevada tenacidade, produzido com distintas condições de processamento termomecânicas evidenciando o fenômeno de fratura inversa. De uma forma geral, observou-se uma correlação entre os resultados de DWTT e as propriedades mecânicas em tração. Os testes também apontaram que a geometria do corpo-de-prova (full-size ou sub-size) possui uma influência direta no resultado do ensaio de DWTT.

Aug 16, 2017

By Odair Mauricio Machado

A implantação do LIMS (Sistemas de Gerenciamento de Informações de Laboratório) surgiu da necessidade do Laboratório ArcelorMittal Vega se atualizar tecnologicamente afim de melhorar rastreabilidade de informações e sistematizar a execução de atividades dentro do Laboratório. Os colaboradores destinavam muito tempo à manipulação de planilhas utilizadas no armazenamento e controle das análises, deixando o negócio vulnerável aos requisitos da Norma ISO / TS 16949 em todo o Laboratório. Anterior ao sistema, todo o cadastro, controle e gestão dos ensaios eram realizados em planilhas, que são mantidos pela equipe do Laboratório. Os maiores impactos no uso das planilhas são caracterizados pelos erros de transcrição de dados e cálculo manual de resultados nas diversas etapas do processo, potencializando assim a incidência de erros e muito tempo dos colaboradores envolvidos na gestão dos documentos. O trabalho demonstra o processo de implantação do LIMS no Laboratório, sua integração com equipamentos de analise e sistema de Nível 3, além de benefícios alcançados em termos de confiabilidade, redução de tempo para análises e benefícios para sistema de qualidade.

Oct 30, 2017

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 Leonardo Barboza Trindade, José Ernesto de Azevedo Nadalon, Eduardo Netto de Souza, Bruno Pessoa Ramos

O agitador eletromagnético no processo de lingotamento contínuo tem se mostrado útil na melhoria de qualidade das estruturas de solidificação, inibindo a formação de estruturas colunares, aumentando desta forma, a fração de estruturas equiaxiais, promovendo redistribuição de soluto e atenuações de defeitos através de movimentos induzidos no líquido pelo campo magnético. Baseado nas características do agitador eletromagnético do molde (M-EMS) de uma máquina de lingotamento de tarugos, foram realizadas simulações fluidodinâmicas (CFD) sob influência do campo eletromagnético, visando analisar o comportamento do escoamento e da temperatura. Um segundo objetivo foi avaliar o efeito do agitador sobre a trajetória das inclusões e como poderia promover a melhoria da qualidade subsuperficial das estruturas de solidificação. Foram testadas diferentes frequências e correntes de operação do M-EMS, bem como o posicionamento das válvulas submersas com diferentes configurações de furos de saída. Os resultados mostraram a percentagem de partículas sólidas removidas do domínio e a influência do agitador na extração de calor do molde, de forma a tornar mais homogênea a distribuição de temperatura durante o processo de solidificação.

Oct 1, 2019

By Rossana Bezerra de Azevedo Vasconcelos Seabra de Melo

O presente estudo apresenta um método de avaliação de desempenho de operadores nas análises químicas que caracterizam o minério de ferro. São eles: Ferro total (Fe), sílica (SiO2), alumina (Al2O3), manganês (Mn), fósforo (P) e perda por calcinação (PPC). O desempenho é avaliado em termos de precisão e veracidade. Estes dois indicadores primários são combinados num secundário denominado de indicador de “confiabilidade metrológica”. O método foi aplicado nos laboratórios da Mina (no estado do Pará) e do Porto (no estado do Maranhão) de uma empresa mineradora onde foi possível: 1) conhecer o desempenho de cada laboratório assim como conhecer o desempenho de cada operador; 2) identificar os pontos fortes (identificar o procedimento que leva a melhores desempenhos) e oportunidades de melhorias (atuar nas causas, capacitar); 3) equalizar a forma de executar cada uma das tarefas com as melhores práticas identificadas; 4) proporcionar oportunidade de desenvolvimento técnico dos profissionais envolvidos no processo. O desempenho neste indicador tornou-se critério avaliação de aptidão para executar análises.

Aug 2, 2018

By Pedro Henrique Vasconcellos Apipe

O objetivo do trabalho consistiu em estudar os modos de transmissão de calor existentes em um conjunto mecânico composto por um rolo de extração e mancais de contato rolante em decorrência do movimento de um tubo laminado sobre o mesmo na planta da Vallourec Brasil. A motivação para o estudo surgiu na avaliação de como os fenômenos térmicos presentes resultariam na distribuição de temperatura através da superfície do conjunto e qual a sua relação com a disponibilidade desse equipamento. Para isso a análise desenvolvida foi baseada no emprego da dinâmica dos fluidos computacionais (CFD), associada a imposições subsidiárias durante a definição das condições de contorno do problema. Como resultado a distribuição de temperatura através da superfície do conjunto foi determinada, sobretudo na pista interna do rolamento e na região na qual se encontra o sistema de refrigeração. Desse modo conclui-se que embora o sistema de refrigeração dissipe uma grande quantidade de calor a sua eficiência não é satisfatória. Fato esse descrito pela presença de temperaturas superiores as necessárias para a ocorrência do fenômeno de ponto de gota.

Jul 31, 2018

By Lidong Teng

ArcSaveTM is a new generation of electromagnetic stirrer (EMS) from ABB for electric arc furnace (EAF) operation. Its goal is to improve the safety, increase the productivity and reduce costs. Electromagnetic stirring in the melt bath during arc furnace operation will affect the scrap smelting, bath temperature distribution, refining reactions, and also the tapping practice. This paper has summarized the investigation results obtained from the first ArcSaveTM system installed in a 90 ton EBT arc furnace in USA. The hot test results show that ArcSaveTM has enhanced the heat and mass transfer in the arc furnace process. This results in a faster scrap melting rate, lower slag superheat during arcing, more homogenous melt bath, higher decarburization rate and higher EBT free opening frequency. ArcSaveTM has also reduced the tapping temperature and tapping oxygen in the steel. This brings a higher scrap yield and saves ferroalloy consumption in the downstream ladle furnace operation. The lower energy consumption, short tap-to-tap time, and consistent furnace operation bring increased productivity and safety.

Aug 16, 2017

By Wilton Pacheco de Araújo

A siderurgia gera grandes volumes de escória de aciaria como coproduto e precisa incrementar o aproveitamento desse material em novos processos para evitar a disposição em aterros, aumentando a competitividade do setor. Este estudo tem como objetivo caracterizar a escória de aciaria LD da Usiminas em Ipatinga-MG, buscando avaliar o seu potencial para uso como corretivo agrícola e fonte de nutrientes para agricultura. Foram utilizadas técnicas analíticas tradicionais e microscopia para determinar suas principais características. Os resultados mostraram que uma etapa a mais de separação por peneira (2 mm) no processo rotineiro de remoção de metálicos é possível produzir um produto com características químicas e granulométricas estáveis para se constituir um corretivo agrícola comercial. O material apresenta características superiores aos corretivos tradicionais, pois além de corrigir o pH, fornece nutrientes importantes para a agricultura. O processo mais lento de hidratação dos silicatos e de liberação dos nutrientes pode ser interessante para o fornecimento progressivo desses compostos dando longevidade ao corretivo, reduzindo potencialmente o custo de aplicação.

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 Rossana Bezerra de Azevedo Vasconcelos Seabra de Melo

O presente estudo apresenta um método de avaliação de desempenho de operadores na análise de ferro via úmida baseada na Norma ISO 2597-2, utilizando dados de carta de controle do processo como fonte de informação. A partir do Processo Analítico Hierárquico (AHP), definiram-se pesos que refletem o desempenho dos operadores quanto à produtividade, precisão e veracidade, indicadores estes que são combinados posteriormente num indicador geral de desempenho (IGD). Dados da carta de controle do Laboratório Químico do Terminal Marítimo de Ponta da Madeira (TMPM) foram utilizados para alimentar o IGD e gerar uma classificação dos operadores, possibilitando tomadas de decisão, tais como a dedicação exclusiva dos melhores operadores na análise de ferro e a realocação dos demais para outras atividades, e a identificação dos pontos fracos de cada operador com inferior desempenho, de forma a direcionar capacitações. Além destas melhorias diretas, verificou-se a possibilidade de utilizar o desempenho no IGD como critério para promoções dos operadores, servindo estas como incentivo para a equipe na busca contínua de melhoria em sua habilidade analítica, assim como o aumento da produtividade.

Aug 2, 2018