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By Cameron Soltys, Hamid Ghorbani, Maher Al-Dojayli

Cooling staves in blast furnaces are used to minimize the process heat loads on steel shell and refractory system. Copper staves are exposed to significant fluctuating thermal loads which may lead to premature stave failures due to cracks, water leakage, bending, abrasion and resultant wear. In this paper, an assessment methodology is presented to evaluate the effect of thermal cycling on copper staves including bending, fatigue and thermal ratcheting. This approach incorporates temperature-dependent copper properties including creep and plasticity to more accurately capture inelastic deformations, damage and fatigue in staves under transient and cyclic thermal loading conditions. Root cause failure assessment and improvements to copper stave design can be assessed using the presented methodology.

Oct 1, 2019

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 Juan Marcelo Rojas Arango

O refino de grão da estrutura bruta de solidificação da liga Cu-8%Sn com a adição de Zr foi estudado através da análise térmica e da observação da macro e microestrutura. Os resultados macro e microestruturais mostram que a adição de Zr causa a diminuição do tamanho médio de grão em até 90%. A diminuição do super-resfriamento da recalescência e do período da recalescência, medidos nas curvas de resfriamento, estão correlacionados com a diminuição do tamanho médio de grão causado pela crescente adição de Zr, indicando uma possibilidade de controle do tamanho de grão a partir da análise térmica. A análise da microestrutura das amostras em conjunto com a técnica de extração de precipitados por réplica mostra evidências de que o mecanismo de inoculação é a nucleação heterogênea da fase Cu-a sobre as partículas de ZrC formadas no banho líquido a partir das adições de Zr.

Aug 17, 2017

By Andrew Salach

Experimento laboratorial avalia desgaste em rodas e trilhos de PR’s. Chegou-se a conclusão de que rodas com elevada dureza economizam desgaste de rodas e de trilhos.

Aug 16, 2017

By Patrícia Mundim Campos Faria

The process of particle size reduction by grinding is inherently inefficient and involves high capital and operating costs. In particular, ball milling is one of the important unit operations in the iron ore pelletizing process. The mill product, due to its physical properties, determines the efficiency of subsequent stages of classification, filtration and pelletizing, thus impacting the quality of iron ore pellets. The work demonstrates the application of the population balance model in the optimization of a full-scale ball mil circuit grinding pellet fines with the aim to evaluate the optimal solids concentration to improve iron ore pellet quality. Initially, detailed experimentation was carried out in a 25.4 cm diameter batch mill and a relationship for mill scale-up using a linear population balance model in wet grinding systems was established. The selection and breakage parameters and the specific selection functions were determined for pellet feed iron ore. It was possible to identify the non-normalizable nature of the breakage functions of the ore studied, which were modeled properly. Afterwards, as a result of incorporating the specific selection functions and breakage functions into the linear population balance model, it was possible to predict product size distributions in the pilot and plant scale mills (0.416 and 5.18 m diameter, respectively) from data obtained in the 25.4 cm diameter mill. Finally, with this scale-up procedure it was possible to appraise the plant scale optimization via laboratory scale grinding mill tests. The effects of changing percent solids were assessed in order to improve the industrial mill performance and the optimal value should be in the range from 76 to 80%.

Aug 1, 2018

By Pablo Bruno Paiva Leão

The present work is based on the characterization of nonmetallic inclusions in Ti stabilized ultra-low carbon steel, produced in a large steel mill. Due to a large incidence of submersed valve clogging in a continuous casting, the study is important in order to know the characteristics of the inclusions which are causing the problem. Total of 24 heats were sampled in the tundish and manually analyzed with a scanning electron microscope. The results revealed that 98.65% of the 3183 inclusions analyzed were solid in steelmaking temperature and 66.54% were alumina. The solid inclusions of alumina have low wettability for the iron bath, showing a high tendency of agglomeration in the submersed valves, affecting the castability. It has been concluded from the results and literature that some alternative measures such as the application of the treatment with calcium, precautions to avoid steel re-oxidation and the total or partial replacement of the pre-deoxidized element; would reduce the obstruction problem.

Oct 30, 2017

By Pedro Augusto Silva de Lima

As ligas do sistema Cu-Al-Ni sofrem Transformações Martensíticas Reversíveis (TMR) e podem apresentar Efeitos Não Elásticos, incluindo o Efeito de Memória de Forma (EMF). Elas podem ser utilizadas nas diversas áreas e são promissoras para substituir ligas do sistema Ni-Ti. Neste trabalho foram estudadas três ligas distintas: monocristalina e policristalina Cu-Al-Ni e policristalina Cu-Al-Ni-Mn-Ti, dando atenção a análise da estrutura e comportamento mecânico, em seu estado inicial e após tratamento de betatização. Nas três ligas foram identificadas as fases martensitas ß1 e Y1e as fases R e ß1. A liga Cu-Al-Ni-Mn-Ti ainda apresentou o composto Cu2AlTi. Durante a deformação, as três ligas sofreram TMR, induzidas por tensão, com reorientação das fases envolvidas. O tratamento de betatização aumentou a plasticidade, sendo mais notável na liga policristalina Cu-Al-Ni. A liga Cu-Al-Ni-Mn-Ti se mostrou como a mais frágil, sofrendo a fratura antes de alcançar 10% de deformação. A liga monocristalina se mostrou a mais promissora para realizar EMF, revelando maior deformação armazenada no patamar de pseudoescoamento.

Aug 17, 2017

By Luiz Alberto dos Santos, Rayander Martins Pimenta, Gláucia Domingues, Rafael Humberto Mota de Siqueira

Neste trabalho, amostras de NiTi com a composição de 50,9% at. Ni passaram por um tratamento superficial a laser Nd:YAG. O objetivo desde trabalho foi de modificar a superfície das amostras para comparar o parâmetro de rugosidade média (Ra) entre as amostras que sofreram interação do pulso do laser e a amostra que não passou pelo tratamento superficial a laser, já que para algumas aplicações biomédicas a superfície do material precisa ser rugosa. Para tanto, o laser foi utilizado em condições de velocidades de avanço diferentes. A amostra tratada com a menor velocidade de avanço laser, de 12,5 cm.s-1, apresentou uma maior rugosidade (Ra de 210 nm) devido ao maior tempo de contato do feixe com a superfície da amostra e, além disso, observou-se a formação de óxidos na superfície da amostra.

Oct 17, 2019

By Gilson Neves da Silva, Luciana Sgarbi Rossino, Adriel de Brito Maciel Trindade

O objetivo deste trabalho foi de analisar a influência da variação de manganês e cromo na resistência ao desgaste abrasivode aços austeníticos ao manganês aplicados em britadores de minério e verificar mecanismos de encruamento. Este material possui grande importânciatanto para o setor de mineração quantopara a economia do país. Para tanto, produziram-se ligascom teor de manganês (Mn) variando entre 12 e 21%, contendo cromo (Cr) entre 0,31 a 2,06 %. A resistência ao desgaste foi determinada através da realização de ensaios de micro-abrasão por esfera fixa. Para a análise dos mecanismos de encruamento, realizaram-se ensaios de impacto por martelamento seguido de metalografia ótica e perfil de dureza. Os resultados evidenciaram que o aço com percentual mais elevado de manganês com adição de cromo possui maior resistência ao desgaste abrasivo. Observou-se que o mecanismo atuante no encruamento dessas ligas é maclação de deformação, podendo elevar a dureza destes aços em valores quatro vezes maiores que sua dureza inicial. Conclui-se que o teor de Mn e Cr presente nesses aços influenciam na resistência ao desgaste abrasivo, sendo o Mn de maior influência.

Mar 1, 2019

By Gustavo Nucci Franco

A indústria do aço passa por seu pior período no Brasil e as empresas vêm buscando soluções para minimizar custos e garantir as operações com menos recursos. Ponto importante nessa busca de ganhos potenciais, a Logística vem, assim, merecendo uma atenção especial. Este trabalho apresenta esforços da AM Juiz de Fora, em parceria com a Franco Arbeit Engenharia, para reduzir o tempo de permanência de veículos em sua unidade e, com isso, evitar custos com o pagamento dos novos valores de permanência. Para isso, foram utilizadas modernas ferramentas de Simulação em Computador para que as soluções mais adequadas pudessem ser implementadas com sucesso.

Aug 17, 2017

By Joaquim Luiz Monteiro de Barros

Com base na atual situação de restrição de disponibilidade e do custo da energia no Brasil, sistemas tipo Heat Pipe (tubos de calor) tendem a ser cada vez mais utilizados na recuperação do calor dos gases de exaustão nos processos de produção de gusa, para o pré-aquecimento de ar/gás, aumentando a eficiência energética global do sistema e reduzindo o consumo de combustível. Esta tecnologia agrega uma série de vantagens, quando comparada com os trocadores de calor tradicionais, pois possui um design compacto, transferência de calor uniforme em toda a área de troca térmica, alto grau de vedação, de forma a evitar o risco de vazamento e mistura/contaminação entre os fluidos quente e frio.

Sep 25, 2017

By Túlio Moreira Campos

A tecnologia da Prensa de Rolos se encontra cada vez mais presente em circuitos de cominuição na indústria mineral. No caso de minérios de ferro itabiríticos, essa tecnologia está sendo aplicada de forma pioneira no projeto Minas-Rio, atualmente em fase de ramp-up. O trabalho compara o desempenho das Prensas de Rolos do circuito Minas-Rio sob diferentes condições de operação em relação às previsões obtidas pelos três principais modelos matemáticos disponíveis na literatura: Morrell / Lim / Shi / Tondo (1997), Torres & Casali (2009) e Dundar et al. (2013). A comparação foi realizada considerando o ajuste dos modelos a um caso base, sendo os demais testes simulados a partir dos parâmetros ajustados para esse. A comparação entre os modelos foi realizada com base nas previsões de potência consumida, capacidade e distribuição granulométrica do produto. Em geral, foram obtidas boas previsões da distribuição granulométrica do produto com os diferentes modelos, embora o modelo de Morrell / Lim / Shi / Tondo tenha superestimado a finura do produto em alguns dos testes. Além disso, foi observada uma boa correspondência entre a potência experimental e a simulada para os três modelos na maioria dos testes industriais. Entretanto, a capacidade prevista pelos modelos de Morrell / Lim / Shi / Tondo e Torres & Casali foi subestimada em todos os casos em relação aos valores experimentais.

Aug 17, 2017

By Ricardo dos Santos Oliveira

Devido ao grande aumento da concentração de gases do efeito estufa, a criação de uma energia limpa tem sido um desafio para a ciência e as indústrias. Após identificar possíveis soluções para este problema uma alternativa seria a utilização de biomassa vegetal com capacidade térmica como fonte energética redutora no processo de redução do minério de ferro em altos-fornos. Este trabalho teve como objetivo utilizar capim elefante (Pennisetum purpureum) e carvão mineral na injeção de finos pulverizados pelas ventaneiras de altos-fornos nas siderúrgicas a fim de reduzir custos da produção de ferro gusa e reduzir a dependência de combustíveis fósseis no processo. O capim elefante é uma fonte renovável e de rápido crescimento que através da fotossíntese captura o CO2 da atmosfera, reduzindo a poluição causada pelos altos-fornos. Para simular a injeção dos materiais estudados foi construído na Escola de Minas - UFOP um modelo de partículas de combustão para analisar as amostras. Outras técnicas são utilizadas para caracterização como combustão, calorimetria, análise de gás, análise química imediata e elementar. Assim, em teoria, esta pesquisa mostra que o capim elefante misturado com carvão mineral através de sua injeção em altos-fornos mostrou-se viável em termos metalúrgicos e ambientais.

Aug 17, 2017

By Cássio Santos de Carvalho

Os pós fluxantes consistem de uma mistura de minerais que em contato com o aço líquido, devem fundir e gerar uma escória líquida com características específicas para cada condição de lingotamento. Possuem, como base, o sistema CaO-SiO2- Al2O3-Na2O-CaF2 e podem conter MgO, Li2O, K2O e B2O3. Este trabalho propõe caracterizar os pós fluxantes comerciais baixo carbono e peritético através da microscopia ótica de luz transmitida usando os mesmos procedimentos de descrição de lâminas delgadas para rochas e minerais. Os resultados mostraram a formação de grãos e fase cristalina bem definidas para o peritético e a fase amorfa para o baixo carbono. Em trabalhos futuros esta técnica melhor desenvolvida poderá servir para quantificar o nível de cristalinidade dos fluxantes com maior precisão.

Aug 17, 2017

By Carlos Alberto Perim

Durante o lingotamento contínuo de placas de aço, muitas vezes ocorre uma queda acentuada de temperatura ao longo do processo. Fatores como o tempo de lingotamento, o superaquecimento inicial da panela de aço, a presença de cascão na panela, entre outros, podem alterar significativamente a taxa de queda de temperatura, levando muitas vezes à interrupção prematura do lingotamento. Neste trabalho, será mostrado o desenvolvimento de um modelo de predição de temperatura ao final do lingotamento de uma panela de aço. Este modelo permite antecipar, com razoável nível de incerteza, a temperatura final do aço no distribuidor durante trocas de panela, de forma que forneça subsídios para a tomada de decisão sobre a interrupção do lingotamento, ou a antecipação de abertura de panela com retorno de aço. Desta forma, o índice de trabalho das Máquinas de Lingotamento Contínuo (MLC’s) da ArcelorMittal Aços Planos América do Sul seria maximizado, e com possível melhoria no Rendimento de Aço. O modelo se encontra em fase de implantação e validação na MLC#3, onde foram definidos parâmetros com critérios de decisão de interrupção/antecipação de troca de panela.

Aug 17, 2017

By Rayane Sonda Cassel Bielefeldt

As TRC (tensões residuais compressivas) induzidas por shot-peening (SP) podem ser relaxadas e redistribuídas sob cargas cíclicas mecânicas, térmicas e termomecânicas. O objetivo desta pesquisa é avaliar a redução da TRC por SP através da difração de raios-X fast in-situ (DRXin-situ) na superfície do aço SAE 4140 durante tempo (t) de patamar de t [s] = 54000 em três diferentes temperaturas (T) de T [K] = 423,16; 523,16 e 623,16. É investigada a relaxação de TRC por cargas térmicas, mantendo as amostras, previamente tratadas por SP, em um forno com diferentes temperaturas de patamar, enquanto são medidos os valores de TR ao longo do t. Foi construída uma câmara de vácuo acoplada a um difratômetro de raios-X. Obteve-se 100 % cobertura por SP, as TRC aliviaram com o aumento da temperatura de patamar e o tempo. A maior variação de TRC ocorreu nos primeiros minutos de ensaio, no restante do tempo a TR permaneceu constante. A macrodureza superficial e FWHM das amostras diminuíram com o aumento da temperatura de patamar ao longo do tempo. A macrodureza superficial das amostras e FWHM são maiores após o tratamento de SP, antes do aquecimento. O FWHM reduziu ao longo do tempo com mesmo comportamento da queda da TRC, correspondente e proporcional à redução da TRC. A energia de ativação do processo, calculado pela função Zener-Wert-Avrami não foi coerente com a autodifusão do Fe-a. Logo, é recomendada a repetição para verificar o resultado. Com base nos dados obtidos, se pode concluir que esta pesquisa possui relevância industrial.

Oct 30, 2017

By Maísa Villela Freire

Refratários MgO-C encontram-se entre os mais adequados para o uso na linha de escória de panelas para aço líquido. Seu comportamento, nesta aplicação, depende de fatores termodinâmicos e cinéticos. Métodos de cálculo termodinâmico para avaliar o potencial de degradação de refratários MgO-C por escórias e pela atmosfera são revistos brevemente. Tais métodos envolvem, em geral, premissas importantes sobre a quantidade de materiais envolvidos. Para avaliar um método mais simples, foram escolhidos dois tijolos MgO-C e duas escórias típicas do processo da CSN. Estes tijolos e escórias foram caraterizados, neste trabalho. O método apresentado consiste na realização de cálculos de equilíbrio em que a principal variável é a fração de escória em uma mistura hipotética com o refratário. Para a composição do refratário foram empregadas (a) composição média e (b) composição da matriz do tijolo. Os resultados indicam que é possível realizar previsões iniciais quanto à reatividade do refratário e determinada escória de forma simples. Os cálculos, evidentemente, não substituem testes cinéticos e testes em escala industrial, em vista da complexidade dos sistemas em questão.

Aug 17, 2017

By Ana Maria Pérez Ceballos

Os aços inoxidáveis duplex e superduplex são caracterizados por uma estrutura bifásica contendo ilhas de austenita precipitadas numa matriz de ferrita. Estes aços possuem boas propriedades mecânicas e boa resistência à corrosão. No entanto, estes aços podem apresentar fragilização por hidrogênio. No desenvolvimento deste trabalho se estudou a difusão e fragilização por hidrogênio de um aço inoxidável superduplex SAF 2507 nos estados como recebido e tratado térmicamente. Para avaliar a influência da microestrutura sobre a difusão do hidrogênio foram realizados ensaios de permeação electroquímica de hidrogênio. Observou-se que o coeficiente de difusão aparente aumenta em função da temperatura de recozimento. A influência de hidrogênio na resistência à fratura do material recozido a 1300°C foi estudada a partir de ensaios de tenacidade à fratura (CTOD). Determinou-se que a resistência à fratura do material diminui consideravelmente quando o mesmo é submetido a uma carga de hidrogênio. A presença de hidrogênio também modificou o mecanismo de fratura do material, observou-se uma fratura completamente dúctil no material que foi testado em ausência de hidrogênio e uma fratura frágil, caracterizada por clivagem, foi observada no material hidrogenado. Determinou-se que a fase austenítica pode ser fragilizada sob certas condições de carga de hidrogênio.

Aug 17, 2017

By Edwan Anderson Ariza Echeverri

O aumento das exigências para reduzir o consumo de combustível e aumentar a segurança dos passageiros tem estimulado o desenvolvimento da nova geração de aços de alta resistência. Esses objetivos tornam-se atingíveis com a redução do peso dos componentes de aço do veiculo, pelo uso de chapas mais finas e resistentes, mas não menos dúcteis. Com esse propósito, no presente trabalho pretendeu-se analisar os efeitos de diferentes rotas de processamento: estampagem a quente, têmpera e partição e o inovador processo que combina a deformação a quente com a têmpera e partição. Os ciclos térmicos foram projetados para obter a maior fração de austenita retida, além de ferrita e martensita. Para cada amostra tratada, amostras de tração de tamanho reduzido foram extraídas de amostras previamente tratadas em simulador termomecânico avançado Gleeble 3S50. A microestrutura foi analisada por microscopia óptica e eletrônica de varredura. Com o novo processo combinado acredita-se que seja possível atingir uma boa associação de propriedades para a nova geração de aços de alta resistência pela transformação da austenita retida metaestável em martensita induzida por deformação, contribuindo para a absorção de energia durante impacto.

Aug 16, 2017

By Camila Magalhães Gonçalves

O aço inoxidável ferrítico tipo 430 estabilizado com Nb, com e sem recozimento após laminação a quente, foi laminado a frio e submetido a recozimentos isotérmicos em temperaturas de 650, 700, 750 e 800°C por tempos variando entre 10 e 86400 s. A quantificação da fração recristalizada foi realizada pelo modelo de JMAK e pela microdureza ao longo do recozimento. A evolução da textura foi analisada via técnica de EBSD. Ocorreu o refino de grão após a recristalização, resultando em um tamanho médio de 8 mm. A temperatura de recristalização aconteceu a 750°C e esta teve maior efeito na recristalização que o tempo. Os expoentes de Avrami se situaram entre 0.8 e 1.2, significando nucleação em contorno de grão. A taxa de nucleação e de crescimento do grão diminuiu continuamente com o tempo. Em relação à textura, observou-se um aumento da intensidade das componentes (111)[121] e (111)[011] da fibra g e diminuição na intensidade da fibra a de deformação. Um modelo de cinética de recristalização do aço tipo 430 estabilizado com nióbio que leva em conta os processos de nucleação e crescimento foi obtido.

Jan 16, 2018