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By Adriana de Oliveira Vilela

A produção de carvão vegetal em Forno Container Rima (FCR) consiste em um processo semi-contínuo composto por fornos cilíndricos metálicos móveis, com exaustão forçada dos gases. Cada ciclo se divide em 4 fases: carregamento, carbonização, resfriamento e descarregamento. Após o carregamento com toletes de madeira, 20% de umidade, o forno é deslocado para plataforma de carbonização, onde permanece por 3 a 4 horas. A entrada de oxigênio no interior do forno é regulada para controle das reações de pirólise. Todos os gases gerados são conduzidos a um sistema de queima para aproveitamento da energia e eliminação do metano. O peso, a temperatura e a pressão no interior do forno, bem como a vazão, composição e energia do fluxo de gás, são monitorados continuamente, em tempo real. A carbonização finaliza quando é atingido o rendimento gravimétrico de 35% em carvão e 60% em gás. O carvão ainda quente é transferido para cilindros de resfriamento, permanecendo por 12 horas. O forno então, é novamente carregado e se inicia um novo ciclo. Cada plataforma de carbonização pode gerar 1MWe de potência elétrica, produzir 20t/mês de alcatrão, 450t/mês de carvão vegetal e eliminar 500t/mês de CO2 equivalente. Cada FCR substitui 60 fornos Rabo Quente, reduzindo em mais de 50% a mão-de-obra braçal dos processos tradicionais, pela valorização, humanização e qualificação deste trabalho. O carvão produzido atende aos quesitos necessários para uso como redutor na metalurgia e na siderurgia.

Aug 16, 2017

By Paolo Demetlika

In this paper it is shown how the “Zero Operator” concept on the casting floor has been reached by adoption of a standard 6 axis industrial anthropomorphic robot coupled with the most innovative machine vision technology. This has been achieved by automating all the operations related to the ladle and tundish activities, including shroud manipulation, powder addition, ladle nozzle identification, nozzle opening by lancing, temperature measurement and chemical sampling. Q–Robot CAST family products are the result of the successful alliance between industrial robotics and the most advanced technology in process automation. This led, for each production area, to the introduction of flexible automation in dangerous places, even where some degree of human intervention is still necessary. By using anthropomorphic robots, human operators can be reassigned to safer environments. Furthermore, robots are suited to deal with repetitive and labor intensive tasks thus guaranteeing a high process quality.

Oct 30, 2017

By Daniel Angelo Zattera Milesi

Em determinadas rotas de manufatura de componentes automotivos, principalmente de produtos do segmento rodoviário pesado, são muito comuns processos de desempeno a quente, assim como outros procedimentos como arqueamento e alinhamento de longarinas. O presente trabalho tem por objetivo traçar os principais impactos destes processos sobre o material de alta resistência e baixa liga norma DIN EN 10149 S700MC em uma rota de fabricação de produtos automotivos com interferência de um procedimento a quente. Esse material, quando submetido ao ciclo térmico para alinhamento a quente, através do aquecimento de algumas regiões pontuais e do posterior resfriamento ao ar calmo têm suas propriedades mecânicas alteradas. Para comprovar isso, foram reproduzidas as condições do processo atual para mapeamento de dados de temperatura para os subsequentes ensaios de laboratório. Comparando as amostras submetidas ao ciclo térmico, com as produzidas com a mesma matéria prima sem aquecimento, pode-se verificar o impacto causado pelo processo de alinhamento a quente utilizado sobre as propriedades mecânicas do material. Os resultados mostram que o aço DIN EN 10149 S700MC apresenta alterações expressivas em todos os ciclos realizados. Com isso, ocorrem modificações na microestrutura pelo ciclo térmico ocasionando a diminuição de algumas propriedades mecânicas importantes, como tensão de escoamento, dureza e a tensão limite de fadiga.

Aug 16, 2017

By Bruna Helena Malovini Loiola

O presente trabalho apresenta os resultados de têmpera a partir da temperatura de transformação da austenita para ferrita em um aço microligado seguido de revenido de 200 a 550°C. Foram avaliadas as fases presentes no equilíbrio termodinâmico em função da temperatura de formação para verificar quais fases foram solubilizadas nas condições de tratamento térmico. Após os tratamentos de têmpera e revenido, foram realizadas caracterizações microestruturais e de microdureza. Os resultados indicaram presença de ferrita poligonal em conjunto com constituintes displacivos como ferrita acicular, bainita e martensita em baixa fração volumétrica. Ambos os constituintes apresentaram variação de microdureza com o revenido e apresentaram envelhecimento na temperatura de 550°C. Este envelhecimento foi atribuído à precipitação de carbonetos tipos M7C3 e MC com base nas simulações termodinâmicas.

Oct 30, 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 Fernando Andrade Amorim

O processo de micro soldagem se mostra eficiente para a união de Ligas com Memória de Forma (LMF) do sistema NiTi devido a alta precisão e localização do calor, diminuindo os tamanhos da zona fundida (ZF) e da zona termicamente afetada (ZTA), promovendo melhorias nas propriedades mecânicas destes tipos de juntas. Este estudo teve como objetivo geral determinar as variações das propriedades termomecânicas em juntas soldadas de fios de NiTi. Para o trabalho, fios superelásticos de uma LMF NiTi (ASTM F2063) com 0,9 mm de diâmetro, foram divididos em dois grupos: (a) fios sem tratamento térmico (NiTiA) e (b) fios com tratamento térmico a 400°C durante 20 minutos (NiTi400). Em seguida estes fios foram soldados pelo processo TIG, utilizando a microsoldadora Micromelt (EDG Equipamentos e Controles). A caracterização termomecânica dos fios íntegros e microsoldados foi realizada utilizando ensaios de calorimetria diferencial de varredura (DSC), análise dinâmico-mecânica (DMA), ensaios de tração uniaxial, microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microindentação Vickers. Os resultados mostraram a eficiência do processo TIG ao soldar os fios NiTi de ambos os grupos. As juntas soldadas apresentaram propriedades de superelasticidade semelhante aos fios íntegros e a análise da fratura dos fios com solda mostra características dúcteis.

Aug 7, 2018

By Leandro Scheffer Cipriani

A microestrutura e as propriedades mecânicas de um aço de alta resistência submetido a resfriamento rápido empregando equipamentos (Roller Quench e CLC - Continuous On-Line Control), presentes na linha de laminação a quente da Usina de Ipatinga – Usiminas, foram avaliadas nesse estudo. A microestrutura obtida foi composta por bainita e ferrita, com frações desses constituintes variando em função do equipamento utilizado. Devido a essa diferença, os valores de limite de escoamento e de resistência foram maiores no aço submetido a resfriamento via CLC. O resfriamento imposto via Roller Quench propiciou ao aço uma maior tenacidade, medida pela energia absorvida em ensaio de impacto Charpy.

Oct 30, 2017

By Anand Kumar Agrawal, Kinzel Klaus Peter, Lorenzo Micheletti, Cristiano Castagnola, Horst Kappes, Andre Oliveira, Björn Rösner, Philippe Bermes

Blast furnaces are widely employed today for iron production all around the world, with a total production of around 1.2 billion tons per year. Its operating principle, which relies on usage of coke to reduce the ore, to ensure the permeability in the reaction vessel, to maintain its flexibility of operation and acceptability for varying qualities of iron ores. The blast furnace route is widely considered as the most economic and efficient route of iron production, however it is based on fossil energy carriers. The blast furnace route has undergone significant developments in terms of energy efficiency in the last decades, which led to a substantial reduction in the use of fossil reduction materials. Being an energy intensive process, competitiveness and cost saving in the blast furnace plant was always strongly related to the saving of energy and hence reduction of CO2 emissions. In addition to this, EU emissions trading system (EU ETS) as a cornerstone of the EU's policy in response to climate change has set new “challenges” for iron production in Europe. Paul Wurth has always been deeply involved in the development of energy saving technologies for blast furnaces. In the following a review of energy saving achievements developed in the last decades will be presented and the potential of available CO2 saving technologies will be summarized. Additionally, an outlook about the potential of future technologies, concepts and their impact on the blast furnace and the steel plant’s energy balance will be discussed. Finally, the replacement of carbon by hydrogen as reduction agent in the steel plant will be reviewed, with special focus on a comparison of costs and incentives.

Oct 1, 2019

By João Luiz do Vale

In standard wear tests, such as pin on disk (ASTM-G99) or block on ring (ASTM-G77), the apparatus simulates conditions that are often different from a machine element real application. Therefore, for an accurate investigation of a tribological application, it is essential to test the real condition in which there are similarities as: geometry, contact details, force application mode, materials, among others. It emphasizes that for studies involving polymeric materials it becomes extremely relevant. Thus, the Laboratory of Surfaces and Contact (LASC) at UTFPR developed an apparatus for sliding bearing on shaft test. In that equipment, loads are applied by a dead-weight system and the frictional force is measured on a load cell. The apparatus operating ranges for load added to the dead weight system and rotation shaft are from 0.2 to 5.0 kgf and from 260 to 3500 rpm, respectively. This paper presents a detailed evaluation of such apparatus, which includes free-body diagrams analysis and a deduction to obtain an equation for the kinetic friction coefficient. Also, the standard measurement uncertainties of a caliper, an electronic scale, and a cell load were determined. It was verified that the kinetic friction coefficient equation is dependent on the apparatus geometry, the applied load, and the frictional force value. Additionally, through the statistical significance analysis it was concluded that some terms in the equation were not significant. Finally, through the application of the error propagation theory in the kinetic friction coefficient equation, the standard measurement uncertainty of the apparatus which showed a value nearby 0.002 along the operating range of the apparatus was obtained.

Jul 31, 2018

By Mariano de Córdova

In this paper, the coke oven life prolongation technology is reviewed from different points of view: blend design; battery heating; operational control; refractory maintenance. A summary of major inspections in critical areas, for the evaluation of the battery conservation situation is presented. A discussion on tools for the diagnostics of the degree of damage is carried out.

Aug 16, 2017

By Sebastien Flament

More and more Hot Strip Mills are facing defects on their products that lead to a rejection of complete product batches by their customers. Several of those defects are induced by excessive work roll degradation. This paper is focussed on the understanding of work roll corrosion and oxidation mechanisms in a hot strip mill. Several laboratory trials (Hot rolling simulator, cyclic oxidation) have highlighted important factors influencing corrosion of work rolls as well as helping the understandings of oxidation of a work roll in the roll bite and along the roll circumference in a stand. The attention is focussed on several elements present in water used in HSM for direct roll cooling (e.g. chloride, bactericides, sulphates, phosphates) and their effect on roll surface degradation. The second part of this paper is focused on the understanding of work roll oxidation along the roll circumference. The effects of roll composition, roll temperature, water composition and water temperature have been studied in order to understand the oxidation/corrosion mechanisms in a HSM.

Aug 16, 2017

By Douglas Glenn Stalheim

The demands for improved mechanical properties in hot rolled long products are increasing as the expectations of global Standards and construction designer’s increase. Cost constraints limit the excessive use of expensive alloys to meet these expectations. In addition, depending on the mill, equipment can limit what can be realized to meet the increasing expectations. The most effective way to meet the increasing expectations for improved mechanical properties of optimum strength and ductility is through producing steel with as fine as possible uniform cross sectional grain size in the “as-rolled” condition. The best solution to the development of this fine and uniform cross sectional grain size is to develop a cost effective alloy design coupled with proper metallurgical process control implemented into an existing mill’s equipment capability and layout. In other words, properly bringing together alloy, metallurgy, process control and existing equipment capabilities to develop an optimum product that can meet the increasing demands of the construction designer. This paper is designed to give a solid understanding of the production and metallurgical requirements to achieve a grain size in “as-rolled” long products that is as fine as possible within the limitations of the process and production parameters of the individual plant.

Jul 30, 2018

By Mühlböck Marlene

Increasingly stringent global environmental regulations are forcing steel producers to continually improve the efficiency of sinter waste gas treatment. With the Selective Waste Gas Recirculation (SWGR) system from Primetals Technologies, lower production costs can be achieved and the size of downstream waste gas cleaning units can be reduced for investment savings. SWGR features the extraction and reuse of hot sinter off gas from selected wind boxes along the sinter strand, which contributes to improved energy efficiency and off gas treatment in the sintering process. With the next generation of SWGR, Primetals Technologies can provide an energy optimized, emission optimized and environmentally friendly solution that meet customer requirements and country specific regulations. This paper demonstrates the latest developments in selective waste gas recirculation, especially results from pot grate tests and comparison from lab to real plant data. Furthermore theoretical finding and mathematical modelling is presented.

Aug 16, 2017

By Ivan Kwei Liu Kam

O presente trabalho propõe a carbonetação a laser de ferro puro para a formação de uma camada endurecida na superfície. A formação de uma camada dura permite obter peças com melhores propriedades tribológicas, mas sem alterar as propriedades volumétricas do sólido. Foram realizados experimentos em quatro condições de tratamento a laser, com uso de uma fonte do tipo fibra de Yb:vidro. Análises microestruturais e de dureza mostraram a formação de camada ledeburítica e martensítica, dependendo das condições experimentais, até cerca de 50 µm de profundidade. Análises por calorimetria permitiram, também, verificar que a absortividade do laser na peça variou entre 30 e 46%. Estes resultados mostram que o uso de laser para a carbonetação de peças ferrosas, com a metodologia proposta, permite um alto rendimento, alta dureza da superfície e baixo aporte térmico ao material.

Aug 7, 2018

By Stefano Baf

This paper describes the main technical and process solutions applied to the extrathick and wide slab caster built at Yingkou (Liaoning, P.R. of China), as well as all the features required to achieve the surface and internal quality targets.

Aug 16, 2017

By Fábio Yamada, Ruano Araujo, Marcelo Fugihara, Matheus Sousa Reis

A evolução internacional do mercado de alumínio requer capacidade das empresas de atender uma demanda crescente e para isso se faz necessária uma gestão logística eficiente. O presente trabalho tem como objetivo avaliar o fluxo de veículos em uma fábrica de processamento de alumínio através da simulação dinâmica de processos e tecnologia de modelagem. Com isto, propõe-se avaliar a gestão de recursos (equipamentos e operadores), capacidade de estoques, fluxos internos e movimentações de carga na fábrica; assim, pode-se avaliar a necessidade de novos investimentos nestes quesitos. A análise envolve o cenário atual bem como a demanda futura projetada com o acréscimo de um modal logístico anexo à fábrica, que aumentará o fluxo de produtos na empresa. Em síntese, este artigo relaciona-se com os temas: logística, modelagem matemática de processos e melhorias em produtividade.

Oct 1, 2019

By Gustavo Estrela da Silva

O presente trabalho tem por objetivo avaliar a influência da taxa de resfriamento durante a solidificação na formação de diferentes microestruturas de ferros fundidos. Para tal, uma liga de ferro fundido com pequena adição de Si foi fundida em forno de indução e vazada em molde de areia, gerando um corpo de prova dotado de regiões com diferentes espessuras de parede, impondo ao metal líquido vazado diferentes taxas de resfriamento. Foi possível constatar que o aumento da taxa de resfriamento aumenta a tendência de formação de ferro fundido branco, respeitando-se o equilíbrio metaestável Fe-cementita, e que menores taxas de resfriamento priorizam a formação de ferro fundido cinzento (respeitando o equilíbrio estável Fe-grafita). Estudos macrográfico e micrográfico detalham as regiões de ferro fundido branco, mesclado e cinzento, e relacionam as diferentes morfologias obtidas com as taxas de resfriamento impostas.

Aug 8, 2018

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 Leandro de Arruda Santos

O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento mecânico sob flexão de um instrumento endodôntico constituído de Ni-Ti M-Wire e comparar suas respostas com aquelas obtidas de um instrumento de Ni-Ti superelástico convencional com a mesma geometria, utilizando-se simulação por elementos finitos. Um instrumento ProTaper Universal F1 foi selecionado para este estudo. O modelo geométrico para a simulação numérica foi gerado através de micro-tomografia computadorizada e os dados para os modelos constitutivos foram obtidos por meio de ensaios de tração realizados em laboratório. A simulação numérica foi realizada em ABAQUS, com condições de contorno baseadas na especificação ISO 3630-1. Os resultados mostram que instrumentos de Ni-Ti M-Wire apresentam maior flexibilidade e menores valores de tensão quando submetidos à flexão, o que indica que estes instrumentos são mais resistentes à fadiga por flexão.

Aug 8, 2018

By Rodrigo Martins, Mauro Trindade

I Reduction of energy consumption in air compressors by the implementation of individualized load control. Reduction of 3,5% from Jun / 18.

Oct 3, 2019