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By Wen Xuan

Concentrados ?midos de minério de ferro podem se congelar durante o inverno e ficarem presos nos vagões de transporte, dificultando o descarregamento e a operação. Este problema vem sendo observado nas minas de Kryvyi Rih, Ucrânia e Mont-Wright, Canadá, onde o minério de ferro possui respectivamente 10,5% e 3,5% de umidade e, durante os invernos rigorosos, as temperaturas podem chegar a valores abaixo de -20°C. Nestes locais, uma grande quantidade de energia e tempo tem sido gasta para aquecer e descongelar os vagões. Este artigo mostra que polímeros superabsorventes, como o poliacrilato de sódio, podem evitar o congelamento e facilitar as operações de descarregamento e manuseio, além de possuír fácil aplicação, sendo eficientes quando aplicados apenas no fundo dos vagões, sem a necessidade de se misturar o polímero com o concentrado de minério de ferro.

Aug 17, 2017

By Mariano de Córdova

A operação dos altos-fornos com injeção de carvão pulverizado ou gás natural requer uma alta qualidade do coque. Para um custo mínimo do coque, mantendo a qualidade necessária, a escolha de carvões e a formulação da mistura é um tema muito importante. Uma ferramenta amplamente utilizada para o design de misturas é a modelagem, precedido pela caracterização de carvões e seguido de teste no forno piloto. Neste trabalho, revisa-se o desenvolvimento dos modelos, com base la literatura pública. Três etapas cronológicas são levadas em conta, desde os anos sessenta até a atualidade.

Aug 17, 2017

By Anderson de Farias Pereira

Estudos recentes sugerem que a produção de nanocompósitos de MgH2 com nanomateriais de morfologia 1D baseados em TiO2 produzidos via moagem reativa promovem aumento significativo na cinética de absorção-dessorção de hidrogênio deste material, o que favoreceria sua aplicação em tecnologias de armazenamento de hidrogênio em estado sólido. A proposta deste trabalho é avaliar o efeito da energia de moagem na integridade das nanopartículas e seu desdobramento nas cinéticas de sorção do material. Para tal, amostras de MgH2 com 5%p. de nanobastões de TiO2 (NR-550) foram produzidas em moinho de bolas planetário a 100, 200 e 300 rpm, respectivamente. Difração de Raios X (DRX) foi utilizada para caracterizar a estrutura cristalina e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) associada com EDS para analisar o tamanho e morfologia dos catalisadores em meio ao hidreto. Os resultados até o momento indicam que o processo de moagem a 100 rpm não ocasionou variação significativa na distribuição de tamanho e razão de aspecto comparado ao aditivo puro (com valor médio de 35 nm e 2,70 respectivamente). Ensaios de cinética de sorção de hidrogênio ainda estão em andamento.

Oct 30, 2017

By Rodrigo Alves Ramos

Na produção de aços via forno elétrico a arco (FEA) é gerado um resíduo sólido perigoso Classe I, denominado pó de aciaria elétrica (PAE), que é composto principalmente por óxidos metálicos com composição associada aos tipos de sucata utilizados e à composição do aço fabricado. O presente trabalho tem como objetivos centrais: (i) caracterizar amostras deste resíduo oriundas de uma usina siderúrgica localizada no Estado do Ceará, e (ii) avaliar a viabilidade de processos de reciclagem do PAE. A metodologia consiste na caracterização química e estrutural do PAE por meio de análise por fluorescência de raios-X e difração de raios-X. Constatou-se a presença dos seguintes elementos: Zn, Fe, Cl, Pb, Ca, K, Mn, Si, Al, S, Cu, Ti e Cr, com especial destaque para o Zn (com teores superiores a 40%). As principais fases encontradas no PAE são: franklinita (ZnFe2O4), zincita (ZnO), e magnetita (Fe3O4). Em posse dos resultados, fixa-se no estudo de possibilidades de processos de reciclagem do PAE.

Jul 30, 2018

By Alexandre Keunecke Hardt

A alta competitividade no setor siderúrgico aliada ao dinamismo crescente do mercado internacional tem forçado as empresas a estarem mais preparadas para eventuais necessidades de mudanças em seus processos e produtos. Em muitas situações, o tempo de resposta de uma empresa para adaptar-se a uma nova necessidade, estratégia ou tecnologia determina o sucesso ou fracasso da iniciativa. As soluções MOM, como responsáveis pelo gerenciamento da produção, possuem um papel fundamental no intuito de facilitar a adaptação da empresa a uma nova realidade. Nesse contexto, a adaptabilidade e a flexibilidade das ferramentas MOM tornam-se fatores extremamente relevantes no momento de definição de um produto ou concepção de uma solução. Este trabalho tem como objetivo refletir sobre o papel das soluções MOM como acelerador de mudanças dentro das indústrias. Serão apresentadas as características principais de um sistema MOM preparado para o cenário dinâmico atual, bem como alguns critérios para avaliação da adaptabilidade e flexibilidade de uma solução MOM.

Jul 30, 2018

By Eduardo Oliveira Magalhães

Otimizar o consumo dos insumos energéticos e coprodutos é uma tarefa de suma importância na busca de competitividade das usinas siderúrgicas. O gás de alto forno é um importante componente dessa matriz energética e a maximização do seu consumo reduz sensivelmente os custos com a compra de outros combustíveis. Nesse cenário, o controle de nível dos gasômetros, equipamentos existentes nas siderúrgicas que exercem um papel fundamental na distribuição desse gás, não é trivial. Distúrbios e variações entre geração e consumo dificultam o desafio de manter a segurança operacional e ao mesmo tempo otimizar o consumo. Procedimentos operacionais e técnicas convencionais de controle não são suficientes para evitar perdas com a queima desse gás nas tochas de segurança (flares) dos altos fornos. Esse trabalho apresenta um caso real do uso de técnicas de controle preditivo MPC (Model Predictive Control) e regulatório para a distribuição em tempo real do gás de alto forno para os principais consumidores na Vallourec Tubos do Brasil em Belo Horizonte.

Jul 30, 2018

By Vanessa Moura de Souza

Os avanços tecnológicos e a busca por peças cada vez mais leves tem levado as empresas a fabricarem peças mais complexas e com menor custo. Porém, para conciliar a alta produtividade com peças complexas é necessário ter um ferramental de qualidade. Sendo assim, a tecnologia de construção de matrizes é um fator fundamental para determinação da eficiência de um processo de forjamento, por exemplo. Tanto variáveis relacionadas ao desempenho financeiro como requisitos de qualidade são influenciados pelo desempenho das matrizes. Em função disto, o foco deste estudo é investigar formas de aumentar a durabilidade das matrizes, com o objetivo de diminuir o desgaste das ferramentas, utilizadas no processo de forjamento a quente, através da deposição de um filme sobre as matrizes. Este trabalho apresenta uma avaliação de desempenho de matrizes de forjamento a quente revestidas por aspersão térmica realizado junto a uma linha de produção. O processo utilizado foi o High Velocity Oxy-Fuel com a deposição de um revestimento de Carboneto de Tungstênio. Previamente foi realizada uma caracterização metalúrgica da camada, com o objetivo de obter informações de referência que auxiliem na interpretação dos resultados dos testes práticos. A ferramenta com o revestimento obteve um aumento de produtividade de aproximadamente 37,5% além de melhores resultados de estabilidade dimensional ao longo do processo e no acabamento das gravações de identificação nas peças forjadas.

Aug 17, 2017

By Leonardo Matsumota

Este trabalho aborda um estudo de caso sobre a transferência do conhecimento siderúrgico de colaboradores da empresa para o sistema que realiza o controle de produção da Usina de Cubatão. Este processo de transferência foi realizado em etapas até a implantação do sistema que registra os principais eventos realizados pelas máquinas operacionais. Estes registros são armazenados em banco de dados e com o uso de ferramentas, podem ser apresentados em relatórios e gráficos. Com isso, a empresa possui um sistema de produção muito confiável, por ter condição de analisar e diagnosticar cada etapa do processo de produção e acompanhar com precisão as falhas e acertos operacionais. Quando há estabilidade no processo e todos os eventos acontecem de acordo com a condição normal de operação, o sistema possibilita um controle aprimorado no consumo de gás e da produtividade. O método utilizado é baseado em um projeto de experimentos que examina a influência dos principais parâmetros de controle no processo de produção industrial.

Jul 30, 2018

By Filipe Sathler

O projeto CR298 se iniciou no final do segundo semestre de 2014 quando o Coque Rate (CR) médio era de 351,0 kg/t. A meta definida foi de atingir média mensal de CR de 298 kg/t em dezembro de 2016, permitindo aumento de produção com alta taxa de injeção de carvão PCI, porém, com baixo Fuel Rate, garantindo competitividade de mercado. Sendo assim, foi desenvolvido e divulgado um novo modelo mental de operação, processo, manutenção e gestão, envolvendo toda a área de Redução, Utilidades e Aciaria. Várias premissas técnicas foram estabelecidas com um plano de ação detalhado para garantir estabilidade no processo dos altos fornos de forma a obter este resultado. A meta foi atingida antes mesmo do planejado: CR 291,3 kg/t em Maio de 2016 e em 2016 a média anual foi de 297,0 kg/t, com Fuel Rate de 484,4 kg/t.

Oct 30, 2017

By Michelle Cardinale Souza Silva Macedo

Neste trabalho, o comportamento eletroquímico das ligas Ti-35Nb-xTa (x = 0; 2,5; 5,0; 7,5)Ta (% em peso), solubilizadas e resfriadas em água, foi investigado em meio de NaCl a 0,9% mol/L através de testes de polarização anódica e medidas de impedância, micrografias e DRX. Os ensaios eletroquímicos mostraram que as ligas contendo tântalo apresentam uma maior resistência à corrosão que a liga sem tântalo. Além disso, os ensaios eletroquímicos em conjunto com as micrografias e DRX indicam que a composição Ti-35Nb-5Ta é a que apresenta maior resistência à corrosão no meio estudado, pois além de ocorrer uma estabilização da fase ?, o refino do grão foi menos pronunciado e por esse motivo minimizou o surgimento de microcélulas eletroquímicas.

Aug 16, 2017

By Renato Ferreira Lima e Corrêa Pereira

Na manufatura de produtos metálicos, o forjamento é o processo de transformação a quente de materiais dúcteis, como aços e ligas, através de conformação mecânica efetuada com esforço de compressão por uma prensa, de modo que eles assumam os formatos desejados. Este processo normalmente é utilizado para produzir peças de formas complexas e com uma maior precisão dimensional de acordo com a especificidade exigida pelo cliente final. Para obter resultados de qualidade, foi necessária a implantação de técnicas de medição indireta de última geração, que proporcionam ganho de tempo e a redução de desperdício de energia e material, além de aumentar a segurança, reduzindo a presença de pessoas próximas aos materiais para medições manuais. O presente trabalho trata da criação de um sistema de visão que, por meio de análise de imagem, é capaz de coletar a medida do perfil de barras em uma Forjaria em tempo real, podendo ser utilizado durante a operação da prensa, para garantir que o material está em conformidade com o especificado. A execução do sistema em produção aponta que as medidas realizadas apresentam desvio máximo de 2mm em relação àquelas realizadas pelos operadores.

Jul 30, 2018

By Duberney Hincapié-Ladino

O presente trabalho estuda os parâmetros de permeabilidade de hidrogênio de um tubo API 5L X80, e uma chapa de aço grau X80, onde a principal diferença está na composição química, o primeiro contém 0,07%C e 0,04%Nb e o segundo 0,04%C e 0,102%Nb. As amostras foram cortadas com espessura de aproximadamente 1 mm, lixadas e recobertas com um filme de níquel, em uma das faces. Nos ensaios de permeabilidade foi utilizada uma célula modificada tipo Devanathan-Stachurski, com a solução A da norma NACE TM0284, com injeção de H2S no lado de geração e 0,2M NaOH no lado de detecção. As curvas de corrente em função do tempo obtidas passaram por tratamentos matemáticos (método tlag), permitindo a obtenção dos parâmetros de difusividade aparente, concentração máxima de hidrogênio e número de traps (sítios de ancoramento). Tais parâmetros mostraram-se iguais para os dois materiais. As curvas foram normalizadas e modificadas de maneira a eliminar o efeito da espessura das amostras. Estas novas curvas foram comparadas com o modelo teórico da segunda lei de Fick. A comparação evidenciou que o procedimento inicial para a obtenção dos parâmetros de permeabilidade mostra-se eficiente e vantajoso por apresentar maior praticidade. Pôde-se concluir que a semelhança no comportamento dos parâmetros de permeabilidade foi devida às similaridades nas suas microestruturas. Os resultados obtidos no presente trabalho evidenciam que o tipo e quantidade de traps nestes materiais são determinados pela microestrutura.

Aug 17, 2017

By Fernando de Oliveira Boechat

Dentre as etapas de pelotização de minério de ferro, a fase de mistura tem grande importância devido ser responsável por dar homogeneidade a aos insumos e minério que serão processados nas etapas seguintes. Desta forma ela ajuda a garantir a boa formação das pelotas verdes e seu posterior endurecimento na etapa de queima. No desenvolvimento de misturadores, o auxílio de ferramentas de simulação são uteis para o correto dimensionamento destes equipamentos. Nos últimos anos a utilização do método dos elementos discretos (DEM) tem sido implementada para este fim e por isto vários cuidados têm sido tomados para ter-se resultados compatíveis com o comportamento real das partículas. Entre os fatores que podem inviabilizar o uso do método dos elementos discretos, o tempo e capacidade de processamento computacional tem sido um dos mais impactantes. Assim, este trabalho foi desenvolvido de forma a avaliar a influência do tamanho das partículas no resultado de capacidade de mistura de um misturador horizontal. Para isto, foi feito o escalonamento do modelo de um misturador e testado dois tamanhos de partícula avaliando o comportamento da mistura ao longo do tempo e o seu índice de mistura Lacey. Como resultado, pode-se verificar que o tamanho da partícula tem influência direta no resultado da simulação e que cuidados devem ser tomados no escalonamento destas para que haja compatibilidade entre as simulações e o comportamento real do sistema.

Aug 17, 2017

By Natália Caixeta Rocha

O Terminal Integrador de Santa Luzia (TISL) recebe materiais de origem siderúrgica (fio máquina, bobinas, fardos e chapas grossas) dos clientes Arcelor Mittal Monlevade, Aperam e Usiminas por via ferroviária e os armazena até que sejam despachados para os clientes finais, por via rodoviária. O fluxo inverso (recebimento rodoviário e escoamento ferroviário) é realizado para o cliente Gerdau (tarugos e vergalhões) e para o minério da Usiminas. Os fluxos ferroviários são realizados por vagões Gôndolas, GDE e Plataformas, os quais possuem um ciclo dimensionado para o atendimento ao volume orçado anual, sendo um importante indicador de performance para o TISL, assim como o ciclo de permanência rodoviária. Inicialmente, o tempo de permanência de vagões e carretas estava muito acima da meta determinada e, com o objetivo de reduzir o tempo destes ciclos, foi desenvolvido um projeto de aumento produtividade no terminal. O projeto teve como base a implantação da cultura TPS na busca pela melhoria contínua dos processos, juntamente com a estruturação apresentada na metodologia do PCDA, resultando em grandes ganhos em produtividade.

Aug 17, 2017

By Renata Cristina Teixeira

The lubricant oil is a complex mixture of different basestocks and additives. Engine oils evolved from the use of pure mineral basestocks back in the early years of automotive industry to the advent of synthetic, fully formulated, low ash lubricants. This evolution was driven by a number of factors, such as new engine designs, extended durability needs, increased fuel economy needs, environmental concerns, feedstock prices and availability and legal issues. This paper uses technology prospecting on literature and patents databases to allow an investigation on the historical evolution of engine oils. Main basestocks (mineral, hydrotreated, polyalphaolefins, esters) and additives (antioxidants, antiwear, friction modifiers, detergents and dispersants) are characterized according to their research effort. Technology prospecting data is crosschecked against the evolution of engine oil classes, allowing an analysis of how the main drivers push the development of lubricant oil quality. A research effort was identified in late 1990’s until mid-2000’s and related to the adoption of chemical limits for lubricants. Different patterns for the articles and patents publication account for the high value technological knowledge has in this industry. Technology prospecting is seen as a useful methodology for the understanding and forecast of lubricant technology movements.

Jul 31, 2018

By Maria Fernanda Gonçalves de Oliveira

O objetivo do trabalho é estudar a viabilidade da realização do tratamento superficial via implantação iônica por imersão em plasma (3IP) de nitrogênio de chapas de nióbio soldadas previamente com feixe de laser, para formação de camadas de nitretos sobre superfície do material base, zona termicamente afetada (ZTA) e do cordão de solda. Os resultados obtidos são discutidos levando-se em consideração a influência do tratamento nas alterações apresentadas pelo material tratado. Os resultados mostram uma significativa alteração na superfície do material, em termos de composição química, evidenciando a formação de nitretos de nióbio sobre esta superfície. Em geral, os nitretos de materiais refratários apresentam propriedades desejáveis para aplicações que envolvem temperatura elevadas de trabalho como: estabilidade térmica, elevado ponto de fusão, boa resistência à oxidação; além de apresentarem elevada dureza e baixas taxas de desgaste e corrosão. Em virtude do aquecimento do substrato, durante o tratamento, observam-se mudanças microestruturais no material tratado. Tais alterações microestruturais, nas diferentes regiões analisadas, mostram-se benéficas na homogeneidade dos valores de dureza apresentados, especialmente na região do cordão de solda e material de base. A redução da dispersão dos valores de dureza entre o cordão de solda, a zona termicamente afetada (ZAC) e o material de base podem minimizar a presença de regiões com concentrações de tensões, melhorando a resistência mecânica do material quando submetidos a esforços mecânicos, como tração uniaxial.

Aug 8, 2018

By Gustavo Henrique Bolognesi Donato

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de critérios objetivos para a garantia de validade da mecânica da fratura elasto-plástica monoparamétrica, utilizando o parâmetro integral J como descritor dos campos de tensões, deformações e deslocamentos à frente de um defeito do tipo trinca. O mais importante na vertente monoparamétrica da mecânica da fratura é garantir que os campos de tensões no corpo de prova laboratorial sejam comparáveis com os existentes em uma estrutura real para cujo projeto as propriedades retiradas do corpo de prova serão utilizadas (conceito este denominado similitude). Para estabelecer critérios objetivos para a existência de similitude, esse trabalho comparou os campos de tensões obtidos de estruturas de referência sob alta triaxialidade de tensões (MBL) com aqueles obtidos de corpos de provas de mecânica da fratura em escala de laboratório. A matriz de análise permitiu a determinação dos limites de deformação M para geometrias C(T), SE(B) e SE(T) de diversas configurações e para uma faixa de propriedades de material característica de aços estruturais aplicáveis a vasos de pressão e dutos. Os resultados demonstram a baixa restrição à plasticidade de corpos de prova SE(B) e SE(T) com trincas rasas e os efeitos de profundidade de trinca e espessura nos resultados de M. Ainda, alguns comportamentos inesperados foram evidenciados, como no caso em que (para condições particulares de profundidade de trincas) corpos de prova mais finos apresentaram maior restrição a plasticidade do que amostras mais espessas. Sendo assim, o trabalho oferece uma base objetiva para que a similitude seja garantida nas avaliações de integridade estrutural baseadas na mecânica da fratura elasto-plástica suportada pela integral J, seja com seus valores críticos (Jc) ou curvas J-R.

Aug 17, 2017

By Davi Alves Marques

Este trabalho visa analisar a temperabilidade dos aços ABNT 1045 e ABNT 4140 através do ensaio Jominy e correlacionar suas propriedades com a variação microestrutural devido ao gradiente de transferência de calor através dos corpos de prova, também como analisar o efeito dos elementos de liga presentes. O ensaio Jominy foi realizado segundo a norma ABNT A255-10. Foi observado que o aço ABNT 4140 apresenta maior temperabilidade que o ABNT 1045 devido à maior profundidade de têmpera e, por conseguinte, apresentou produtos de transformação martensítica em profundidades maiores do corpo de prova. Visto que o teor de carbono em ambos os aços é aproximadamente igual, a maior temperabilidade do ABNT 4140 se dá devido aos elementos de liga presentes. Os elementos de liga do ABNT 4140 contribuem para uma maior percentagem de carbono equivalente, quando comparado ao ABNT 1045, deslocando assim o diagrama de transformação isotérmica para a direita, reduzindo então a taxa de resfriamento crítico.

Oct 30, 2017

By Gustavo Henrique Bolognesi Donato

Frente ao crescente número de falhas por fadiga, o projeto considerando cargas cíclicas passou a ser uma fase natural da concepção e otimização de componentes, em especial de setores de responsabilidade, como aeronáutico, automobilístico e de óleo e gás. Em geral, as avaliações se baseiam em resultados de ensaios uniaxiais que empregam máquinas universais servo-controladas de tração-compressão ou tração-tração. Entretanto, embora precisos, tais equipamentos custam centenas de milhares de dólares, apresentam elevado custo operacional e de manutenção e exigem expressivo tempo para a realização dos ensaios. Como alternativas simples e baratas existem as máquinas do tipo flexão alternada (biela-manivela), as quais podem apresentar curvas de vida à fadiga comparáveis ao caso uniaxial se os campos de deformações e tensões nas amostras forem bem conhecidos. Dessa forma, buscando avançar nesse tópico e fazendo uso de refinados modelos não lineares de elementos finitos, este artigo apresenta uma metodologia de ensaios de flexão alternada controlada por deformação (curvas e-N), assim como uma análise crítica dos resultados experimentais. Foram ensaiados um aço SAE 1008 e um alumínio 1200 H14 e, além da geometria recomendada pela ASTM B593, uma nova geometria é proposta para menor dispersão dos resultados experimentais. A metodologia desenvolvida obteve sucesso na condução dos ensaios e a geometria proposta reduziu a dispersão dos resultados para o aço SAE 1008 que apresenta elevado encruamento. As curvas e-N obtidas, além de diretamente úteis para projetos mecânicos, apoiarão comparações futuras com resultados de fadiga uniaxial dos mesmos materiais.

Aug 17, 2017

By Aline Aguiar Lopes

A piora na qualidade dos minérios de ferro tem levado as empresas a adaptarem seus processos a novas condições de qualidade das matérias-primas, surgindo assim a necessidade de desenvolver estudos que auxiliem as tomadas de decisão. Esse trabalho avaliou a influência da qualidade do sínter e da composição da carga metálica na zona coesiva do alto-forno através dos parâmetros de amolecimento e fusão. A importância de se obter informações sobre a zona coesiva se deve principalmente ao fato de nessa região ocorrer a maior parte da perda de carga no interior do alto-forno. Cinco amostras de sínter de qualidades químicas distintas, produzidas nas sinterizações da CSN (Companhia Siderúrgica Nacional), foram selecionadas e caracterizadas para esse estudo. Os ensaios de Amolecimento e Fusão foram realizados no Centro de Tecnologia de Ferrosos da Vale através de um acordo de cooperação técnica entre as empresas. Os resultados obtidos mostraram que as técnicas utilizadas são adequadas para avaliação das propriedades em altas temperaturas, fornecendo dados importantes para a interpretação do comportamento da carga metálica no interior do alto-forno, como espessura e posicionamento da zona coesiva, permeabilidade e redutibilidade da carga, indicando assim, a composição da carga metálica de melhor desempenho para o alto-forno.

Aug 17, 2017