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By Dimas Henrique Barros Andrade, Victor Eric de Souza Moreira, Ana Karolina Menezes de Almeida, Jorge Luiz Baeta, Henrique Guilherme Lucas Bastos, Paulo Santos Assis

O alto-forno é um reator metalúrgico cujo principal produto é o ferro gusa. Práticas operacionais bem ajustadas, como a injeção de carvão mineral e gás natural, possibilitam menor consumo de coque, melhor produtividade e redução de custo. Um parâmetro importante na injeção de tais combustíveis é o potencial de oxidação da chama, chamado de Índice de Excesso de Oxigênio (IEO). Foi desenvolvida uma fórmula capaz de determinar o IEO para um alto-forno com injeção de carvão mineral baixo volátil e gás natural. Foi observado que, em média, o IEO e seu desvio padrão, para períodos com injeção de somente carvão mineral, foi maior que em períodos com co-injeção de carvão e gás natural. A otimização do IEO mostrou-se uma alternativa para melhorar o desempenho do alto-forno.

Oct 1, 2019

By Natália Cristina Candian Lobato

Questões como a variação no preço dos minérios, a escassez dos minérios de qualidade e a preocupação contínua com a sustentabilidade faz com que a indústria busque matérias-primas alternativas, o que estimula o uso dos resíduos. Dentro da siderurgia, muitos resíduos gerados possuem elevados teores de metais, logo podem retornar ao ciclo produtivo após passar por tratamentos adequados, acarretando, assim, em economia ao processo. A carepa é um resíduo composto de mais de 60% de ferro. Devido à esta característica já é parcialmente reaproveitada pela siderurgia, porém a presença eventual de óleos em sua composição ainda faz com que parte desse resíduo seja destinada a aterros industriais. A carepa também pode ser empregada como matéria-prima em outros processos industriais. Assim, o intuito deste trabalho é apresentar rotas de reaproveitamento da carepa siderúrgica.

Aug 16, 2017

By Kallin de Souza

No âmbito da inspeção de segurança de caldeiras, a norma regulamentadora NR-13 estabelece a necessidade de um sistema de gerenciamento de integridade estrutural (SGI) com requisitos mínimos para atestar a segurança do equipamento. Entretanto, visando estabelecer um SGI que possibilite maior acompanhamento do equipamento e melhor direcionamento dos reparos instaurou-se um sistema de inspeção com procedimentos mais abrangentes. Esse trabalho apresenta as técnicas de ensaio não destrutivo (END) utilizadas usualmente na inspeção de segurança de NR-13 e novas como o ensaio IRIS (Internal Rotary Inspection System) [1]. As condições estruturais foram comparadas com as recomendadas segundo os códigos de projetos internacionais. Além disso, técnicas de estatística de engenharia de manutenção e projeto foram utilizadas, permitindo quantificar a segurança de operação e programar o momento da intervenção para o reparo.

Oct 30, 2017

By Willy Ank de Morais

Historicamente a execução de fundações profundas com perfis metálicos eram prejudicadas pela falta de sincronia entre as atividades de cravação das vigas e suas emendas. O grande problema é a demora na execução das emendas, tipicamente pelo uso de soldagem com talas, que normalmente leva 1 hora para ser completada. Neste trabalho analisou-se o Caminho Critico (MCC) da operação para incrementar a produtividade na execução de fundações profundas pela adoção de dispositivos, equipamentos e processos de alta produtividade, encabeçados por soldadores qualificados e certificados. Com isso, criou-se o processo INO///FAST®, aqui apresentado, que permite obter uma emenda, atendendo plenamente aos preceitos da norma ABNT NBR 6122:1996 (“Projeto e execução de fundações”), em apenas 10 minutos. O processo desenvolvido foi analisado, verificado e comprovado em uso prático por pesquisadores, engenheiros e técnicos.

Oct 30, 2017

By Fernando Antônio Corrêa

O processo de soldagem híbrido LASER- GMAW, comumente designado por HLAW (Hybrid Laser Arc Welding), foi concebido há bastante tempo, mas só recentemente começou a ser aplicado industrialmente. Nesse trabalho foi feita uma avaliação do seu desempenho na soldagem de chapas de aço C-Mn com 10mm de espessura. As juntas produzidas foram avaliadas por meio de ensaios de impacto Charpy-V e mapeamento de microdureza Vickers, além da caracterização microestrutural. Também foram realizadas, medições dos níveis das tensões residuais introduzidas na junta soldada pelo processo híbrido, comparativamente com o processo GMAW robotizado. Os resultados da avaliação de desempenho do processo híbrido mostraram uma maior produtividade em relação ao GMAW robotizado. As propriedades mecânicas da junta soldada se mostraram compatíveis com os requisitos do material de base.

Oct 30, 2017

By Manuel Enrique Rodriguez Blanc

A média do tempo tap to tap para refino de uma corrida de ferroníquel era 280 minutos. O objetivo do projeto é alcançar média de 240 minutos. Realizado análise das principais perdas de tempo do processo de refino de ferroníquel, análise dos tempos e métodos do processo de amostragem de ferroníquel e brainstorming com os operadores. A partir destas informações foi realizada revisão na receita de refino de ferroníquel com a utilização de cálcio silício ao invés de alumínio para desoxidar a escória e teste com sensores de silício (sem utilização de CAPEX) e proposto para CAPEX utilização de espectrômetro de emissão atómica/óptica para reduzir tempo de espera por resultados de laboratório. A revisão da receita reduziu o tempo tap to tap de corridas sem sucata para 211 minutos.

Oct 30, 2017

By Afonso Rangel Garcez de Azevedo

A crescente preocupação com a qualidade da cerâmica vermelha e com o uso racional dos recursos naturais utilizados por ela, tem motivado a diversas pesquisas em busca de uma otimização de seu uso. Atualmente o setor produtivo em geral faz uso de um método empírico para formulação de massa cerâmica, tendo como principal consequência à perda da qualidade de seus produtos, isso e fruto da insuficiência de estudos dos solos em diferentes pontos das jazidas utilizadas. Este trabalho tem como objetivo a caracterização, através de ensaios de granulometria, Limites de Atterberg e analise química para um conhecimento dos solos a serem utilizados na composição da mistura. Com os resultados encontrados pode-se dar algumas diretrizes iniciais para uma melhor adequação na formulação das misturas, diminuindo o empirismo e aumentando a qualidade dos produtos.

Aug 16, 2017

By Marden Valente de Souza

Com o início da utilização do EPC, modelo matemático de previsibilidade de propriedade mecânica, no laminador de tiras a quentes da ArcelorMittal Tubarão em 2012 como ferramenta de acompanhamento da qualidade, pode-se verificar o comportamento das propriedades mecânicas ao longo do comprimento das bobinas logo após sua laminação. Baseado nestes resultados verificou-se que, principalmente, para material com espessura superior a 9,50 mm ocorria uma queda de propriedade mecânica do topo, região indicada para amostragem conforme norma, para o centro de aproximadamente 30 MPa, apresentando todos os valores aprovados conforme especificação da norma. Após verificação por ensaio físico na região central e comprovação da indicação do modelo, modificou-se o processo para garantir um produto com propriedade mais uniforme mantendo a garantia de atendimento às normas ao longo de todo comprimento.

Aug 8, 2018

By Josué Mesquita de Souza Junior

A concentração gravítica corresponde a uma das mais antigas e importantes formas de processamento mineral, sendo utilizada para beneficiar uma grande variedade de minérios. Neste contexto, a melhor maneira de investigar e prever resultados de processos gravíticos é a chamada “curva de lavabilidade”. Estas curvas apresentam a distribuição das partículas de um dado um material segundo as suas densidades e são construídas a partir de dados experimentais obtidos nos denominados testes de flutua-afunda. Para a realização destes testes são utilizados líquidos com diferentes densidades, os quais correspondem a substâncias muito tóxicas, voláteis, de difícil manuseio e, na maioria dos casos, muito caras. Além disto, por não existirem líquidos com densidades muito elevadas, os mesmos não podem ser usados no fracionamento de sulfetos ou óxidos metálicos, o que restringe o uso das curvas de lavabilidade a materiais leves. Pensando nisto, procedeu-se ao desenvolvimento do presente trabalho, cujo objetivo é apresentar uma nova metodologia para a construção das curvas de lavabilidade a partir da análise de imagens digitais. Com esta metodologia será possível construir curvas de lavabilidade de uma maneira mais rápida e segura, além de tornar possível a aplicação desta ferramenta para minérios que possuam partículas com densidades mais elevadas.

Aug 17, 2017

By Felipe da Silva Siqueira, Weslley Luiz da Silva Assis, Camila dos Santos Pinto, André Luiz Moraes Alves, Guilherme Dias da Fonseca, Paulo Rangel Rios

Neste trabalho estudou-se o comportamento cinético das transformações de fases por nucleação e crescimento nas interfaces (faces, arestas e vértices), das matrizes poliedricas de Kelvin, Voronoi e de Monte Carlo, através da simulação computacional. Com o objetivo principal de comparar os resultados obtidos das simulações com os modelos analíticos de Johnson e Mehl, Kolmogorov e Avrami (JMAK), e de John W. Cahn. As matrizes foram geradas por modelos estocásticos e através do método de crescimento do Cone Causal. Em engenharia o entendimento do comportamento das transformações de fases por nucleação e crescimento são importantes para prever os possíveis locais de nucleação, assim como no entendimento do comportamento dos constituintes presentes do diagrama ferro carbono, na decomposição da austenita, no processo de recristalização, entre outros. Desta forma, o modelamento computacional foi utilizado para o estudo das transformações de fases por nucleação e crescimento, obtendo como resultados a fração volumétrica, o caminho microestrutural e a contiguidade, ambos resultados foram importantes para a caracterização microestrutural e para descrever a distribuição dos núcleos no espaço. Com os resultados obtidos observou-se que se os núcleos estão bem distribuídos nas interfaces o impingement será mais fraco, levando as simulações de Voronoi e de Kelvin a corroborarem com o modelo analítico de JMAK, já o Modelo de Monte Carlo, não apresentou o mesmo comportamento, ou seja, ficou evidenciado que nem sempre a aleatoriedade vai ser válida para todos os casos. Foi constatado também que se aumenta consideravelmente a quantidade de núcleos, a distribuição perde a característica de aleatoriedade e passa a se comportar como clusters, corroborando com o modelo analítico de Cahn.

Nov 10, 2019

By Pedro Forastieri de Almeida Prado

A fim de recuperar-se todos os materiais presentes em painéis fotovoltaicos, o emprego de solventes orgânicos para promover a dissolução da fração polimérica e liberação dos componentes é uma alternativa ao tratamento térmico tradicional. Com o objetivo de verificar-se o impacto dessa etapa na recuperação de prata, o metal de maior valor presente nos painéis de silício cristalino, comparou-se taxas de recuperação de prata para rotas distintas de separação de materiais e cominuição: uma rota por dissolução do encapsulante através de solventes e uma rota por tratamento térmico e destruição do encapsulante. Utilizando-se o isopropanol como solvente, ainda foi analisada a contribuição da cominuição para a liberação da prata. Os ensaios de lixiviação foram realizados com soluções de 5M HNO3, analisando-se as concentrações de prata por ICP-MS. O processo de calcinação foi realizado em forno a 480°C, a dissolução do encapsulante realizada com isopropanol e a cominuição realizada em moinho de facas. Foi concluído que a separação com isopropanol não afetou a quantidade de prata lixiviada na etapa de recuperação de metais. Além disso identificou-se que a cominuição não seria necessária sob as condições de lixiviação utilizadas, já que poderia potencialmente contribuir para perda de prata no processo.

Oct 30, 2017

By ALESSANDRA SAVAZZINI REIS

A crescente preocupação em relação à sustentabilidade ambiental no setor de cerâmica vermelha associada ao alto consumo de argila, leva à busca de alternativas de incorporação de resíduos na massa argilosa. Com isso, vê-se a necessidade de caracterizar resíduos usados em cerâmica vermelha. As olarias brasileiras consomem cerca de 10 milhões de toneladas de argila ao mês para produção de telhas e blocos. O resíduo da indústria de rocha ornamental e a lama de alto forno podem se tornar passivos ambientais caso não sejam reaproveitados. O objetivo deste trabalho visa caracterizar e avaliar as propriedades cerâmicas em massas argilosas contendo resíduo de rocha e lama de alto forno. Os resíduos foram caracterizados por meio de ensaios de FRX, DRX, limites de Atterberg e granulometria. Massas argilosas com resíduos em teores variando de 5% a 50% (massa) foram conformadas, queimadas em forno industrial na olaria à 850ºC para verificação de: absorção de água, porosidade, massa específica aparente, e resistência mecânica. Os resultados mostram que a massa argilosa com o resíduo de rocha no teor de 50% apresentou os melhores valores das propriedades cerâmicas analisadas e maior resistência mecânica, tais melhorias também foram verificadas na massa argilosa com lama de alto forno no teor de 5%.

Oct 30, 2017

By José Ricardo Nunes de Macedor

Com o crescente zelo ambiental, os polímeros biodegradáveis ganharam importante papel no mercado mundial. Em especial, o amido é um destaque por apresentar preço baixo e alta demanda, contudo possui grande fragilidade mecânica e os seus filmes são muitos hidrofílicos. Outro importante polímero biodegradável é o poli(ácido lático) que possui, alta resistência mecânica e transparência, quando comparado com o amido termoplástico, permitindo sua aplicação em embalagens alimentícias. Contudo, o PLA ainda possui custo elevado, quando comparado ao amido e até commodities, como o PET, PP e PE. Estudos com algodão, material em grande produção e baixo custo, retratam ganhos nas propriedades mecânicas sem perda da biodegradabilidade em compósitos. Assim, este trabalho objetivou preparar, por meio de homogeneizador termocinético KMixer e prensa térmica, placas de compósitos de PLA contendo amido (0, 3 e 5% m/m) e fibras de algodão in natura processadas (0, 10 e 20% m/m). As amostras foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), ângulo de contato estático e ensaios mecânicos (módulo de Young, resistência à tração e alongamento na ruptura). As análises mostraram que a adição de fibra de algodão compensa a perda de resistencia à tração ocasionada pela adição de TPS. Tanto a fibra como o amido aumentaram a molhabilidade do compósito.

Aug 8, 2018

By Pedro Henrique Teshima Shioga

Quando processos de engenharia de superfícies multifuncionais que combinam fases de propósito orientadas são aplicados a substratos moles, uma combinação de alta resistência ao desgaste, suporte de alta carga e baixos coeficientes de atrito podem ser obtidos. Neste estudo, os efeitos de diferentes camadas nitretadas no comportamento tribológico de revestimento Diamond-Like-Carbon (DLC) depositado sobre aço SAE 1040 são investigados. A nitretação foi conduzida sob diferentes temperaturas e misturas de gases para criar três camadas de nitretos distintas: duas camadas de compostos com predominância de fases e e ?’ e uma camada de difusão. Todas as superfícies foram então revestidas com DLC, depositado via Plasma-Enhanced-Chemical-Vapour-Deposition (PACVD). As fases de nitreto foram analisadas utilizando difração de raios-X e a topografia da superfície foi analisada por interferometria de luz branca e microscopia eletrônica de varredura. O comportamento tribológico foi investigado utilizando esfera e plano com movimento alternado com carregamento incremental até a falha do filme DLC. Os testes tribológicos indicaram que o melhor desempenho foi alcançado por uma específica combinação de dureza, rugosidade superficial e tipo de nitreto. A melhor capacidade de mancalização entre o revestimento DLC e o substrato mole foi alcançada quando a camada de nitretos constitui-se apenas de uma camada de difusão.

Aug 16, 2017

By Beatriz Fausta Gandra

A preservação do refratário do cadinho é fator determinante para o prolongamento da vida útil de altos-fornos. Assim, o presente estudo teve por objetivo avaliar o efeito da variação da composição química do gusa (silício, manganês e enxofre) sobre o bloco de carbono do cadinho, com foco na obtenção de informações que permitiram inferir sobre a viscosidade e a tensão superficial do gusa. Isto foi realizado por meio de análises via microscopia de aquecimento e ensaios para determinar a penetração de gusa em bloco de carbono a altas temperaturas. Os resultados indicaram a tendência de elevação do ângulo de contato entre o gusa e o bloco de carbono a partir do aumento do silício e do enxofre no gusa. Por outro lado, verificou-se que o ângulo de contato reduz com o aumento do manganês no gusa. Dessa forma, o gusa contendo maiores teores de silício e enxofre penetrou de forma menos significativa no bloco de carbono, enquanto que o gusa com altos teores de manganês penetrou de forma mais intensa no bloco de carbono. Esses resultados permitem estabelecer faixas de controle da composição química do gusa, em consonância com as necessidades de preservação dos altos-fornos e de sua estabilidade operacional.

Oct 30, 2017

By Késsius Bortolan Menezes

O complexo Minas-Rio da Anglo American iniciou suas operações em agosto de 2014. A usina de tratamento produziu, em 2016, cerca de 15,5 milhões de toneladas de concentrado. O minério, explorado em Conceição do Mato Dentro (MG), passa pelas etapas de cominuição, classificação, concentração e separação sólido-líquido antes de ser bombeado por 529 km até São João da Barra (RJ), onde é filtrado, estocado e embarcado para exportação. Durante a fase de projeto, a utilização de equipamentos pilotos com capacidade de centenas de quilos por hora foi de fundamental importância para verificação da viabilidade técnica do tratamento do minério. Contudo, a realização de um teste exigia um esforço muito grande, devido aos grandes volumes de minério necessários. Por isso, com o início das operações, os testes em escala de bancada começaram a ser mais explorados. Além deles, testes em mini planta piloto com capacidade de dezenas de quilos por hora são muito utilizados, pois permitem simular de forma simples diferentes circuitos. O trabalho tem por objetivo mostrar essa evolução histórica na utilização de ferramentas para avaliação do desempenho da flotação, com exemplos de resultados práticos obtidos, e como os mesmos influenciaram a tomada de ações que culminaram em melhorias industriais.

Oct 30, 2017

By Jorge Luiz Soares do Couto

O presente trabalho tem como objetivo realizar uma análise comparativa do comportamento de quatro metais de solda obtidos pelo processo arame tubular de forma a avaliar o efeito da relação Ni-Mn nas propriedades mecânicas. Foram soldadas juntas multipasse, com consumíveis da classe 110ksi de resistência mecânica, preaquecimento de 200°C, corrente contínua e posição plana e aporte térmico nominal de 1,2 kJ/mm. Após a soldagem, realizaram-se ensaios mecânicos e metalográficos em corpos-de-prova retirados integralmente do metal depositado, na condição de como soldado e após tratamento térmico pós-soldagem. Os resultados mostraram que as melhores propriedades mecânicas foram obtidas para uma composição contendo 1,35%Mn e 2,50%Ni. Adicionalmente, verificou-se que o tratamento térmico pós-soldagem propiciou uma redução da tenacidade ao impacto dos metais de solda de maior resistência devido à precipitação de carbetos nos contornos de grão.

Aug 7, 2018

By Marcela dos Passos Galluzzi Baltazar

Catalisador monolítico comercial de níquel foi selecionado com o objetivo de se determinar o regime cinético da reação de oxidação parcial do metano (OPM). As estruturas cristalinas deste catalisador foram identificadas por DRX. A composição química superficial e o estado químico dos elementos presentes na superfície da amostra foram determinados por EDX. A técnica de microscopia (MEV) com emissão de campo foi utilizada neste trabalho com as finalidades de análise morfológica do catalisador antes de sua utilização nas reações de oxidação parcial. Análises de TG-DTA foram realizadas com o objetivo de se estudar o comportamento térmico do catalisador. A área superficial e a área metálica foram determinadas por BET e Quimissorção, respectivamente. A temperatura de redução do catalisador foi determinada através de TPR. Foi utilizada uma unidade experimental para realização de testes catalíticos. Antes das reações, os catalisadores pulverizados na faixa granulométrica < 0,150 mm foram submetidos a uma etapa de redução para ativar os sítios de níquel metálico. As análises dos produtos de saída do reator e das cargas reagentes foram realizadas por cromatografia gasosa, utilizando-se um Cromatógrafo VARIAN CP3800. Foi determinado o regime cinético na OPM utilizando as massas de catalisador 65, 80 e 95 mg.

Oct 30, 2017

By Rafael Amboss Pinto

O objetivo do SHTPN (Solution Heat Treatment after Plasma Nitriding) é a adição de nitrogênio em solução sólida na superfície, formando austenita durante o tratamento térmico de solubilização, possibilitando a obtenção de martensita de nitrogênio após o resfriamento. Foram ensaiadas amostras nas condições: de fornecimento (microestrutura ferrítica); nitretada (com camada de compostos); após SHTPN (martensita não revenida); e SHTPN seguido de quatro temperaturas de revenimento (martensita revenida). Os ensaios tribológicos foram realizados em placa contra esfera de metal duro, movimento recíproco. Os mecanismos de desgaste foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e as profundidades das pistas foram medidas em rugosímetro 3D. A condição de maior resistência ao desgaste foi a nitretada. Entretanto, a superfície desgastada destas amostras apresentou microtrincas. O comportamento tribológico da amostra revenida a 600°C foi similar ao observado para amostra no estado de fornecimento, pois apresentaram predominância do mecanismo de adesão, com grandes deformações plásticas na superfície. Todas as outras condições apresentaram menores profundidades de desgaste do que o estado de fornecimento, com mecanismos predominantes transitando de abrasão para adesão com o aumento da temperatura de revenimento. Na amostra após SHTPN, a baixa capacidade de deformação plástica da camada martensítica não revenida causou fratura do material nas laterais da pista, o que não ocorreu para as condições revenidas.

Aug 8, 2018

By Irajá Bernardino Ribeiro Juniorr

O presente trabalho tem por objetivo apresentar alguns exemplos de aplicações na Indústria Siderúrgica e de Mineração (Prensa de Rolos e Torre de Resfriamento) mostrando que com o emprego de uma confiável metodologia para determinação dos benefícios energéticos é possível a implantação das medidas de conservação de energia em sistemas de força motriz instalados nestas indústrias com o simples uso de Lubrificantes Sintéticos Especiais em substituição ao largo emprego de óleos minerais. Esta solução também proporciona ganhos energéticos e financeiros expressivos e mais atrativos do que as já consagradas soluções de eficiência energética como troca de lâmpadas e /ou motores de alto rendimento. Além do mais, a troca de lubrificante já é rotina implementada nas indústrias e seus profissionais da área de manutenção, não sendo preciso treinamento adicional para implementação, tornando esta ação com o propósito de economizar energia simples e fácil de ser implementada. Este trabalho é uma parte dos resultados do projeto inovador desenvolvido pela Klüber Lubrication desde 2010, onde o principal objetivo é disponibilizar aos usuários de sua linha de produtos este recurso, internacionalmente reconhecido, de Medição & Verificação para a comprovação de ganhos de energia em prensas de rolos com alcance de redução de cerca de 10% de consumo de energia.

Aug 17, 2017