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By Tiago Ramos Ribeiro

A redução do ferro é a etapa da produção de aço que mais consome energia e emite CO2. Os processos de redução direta são uma alternativa ao tradicional alto forno devido ao uso de H2 no gás de redução e consequente menor emissão de CO2. Existem duas tecnologias principais, Midrex e Energiron (ou Hyl) que representam 80% da produção mundial de ferro esponja. Uma revisão das patentes publicadas por estas duas empresas foi realizada e foi possível descrever o funcionamento dos processos, os desenvolvimentos ao longo dos anos e evidenciar as diferenças. Ambos os processos são baseados em fornos de cuba onde os gases de redução fluem em contracorrente ao minério aquecendo-o e reduzindo o ferro. Os gases de redução são gerados pela reforma catalítica de metano. A reforma no processo Midrex é realizada principalmente pela reação com CO2, e no processo Energiron com H2O. Há uma versão sem um reformador separado, o processo Energiron ZR. Neste processo o gás natural é injetado conjuntamente com H2O e CO2 no reator de redução e o ferro recém reduzido funciona como catalizador das reações de reforma.

Aug 16, 2017

By Anderson Azevedo Agra

A geração de resíduos siderúrgicos é um problema que abrange dois cenários: o ambiental, no que diz respeito ao descarte de resíduos no meio ambiente e também tange o econômico, pois trata-se de material não reaproveitado que deve ser destinado a aterros industriais, gerando custos. Tendo isto em vista, a reciclagem desses possíveis coprodutos para a reutilização como matéria-prima do processo torna-se uma alternativa pertinente. Uma das formas de recuperação do pó de aciaria elétrica (PAE), resíduo abordado neste trabalho, é através da pelotização. Para o reaproveitamento de metais de interesse do pó foi utilizado um agente redutor, o coque de petróleo. No entanto, para formação das pelotas um aglomerante se faz necessário. Este, em associação com as partículas do óxido, tem como objetivo conferir resistência mecânica adequada às solicitações que o processo de fabricação do aço exige. Neste trabalho, são feitas considerações acerca do uso de seis composições diferentes de aglomerantes com o objetivo de avaliar o desempenho destes, através de ensaios de resistência a compressão, testes de queda e tamboramento. Como resultado, pode-se verificar o melhor desempenho da combinação da cal com cinza de casca de arroz.

Aug 16, 2017

By Bryan de Barros Soares

O aço carbono é um material amplamente empregado na indústria petrolífera devido sua elevada resistência mecânica e baixo custo. Entretanto, este material não possui boa resistência à corrosão. Neste contexto a predição da taxa de corrosão é de extrema importância para estimar a durabilidade desses materiais. Atualmente isto é feito com base em dados de ensaios de perda de massa em um único tempo de imersão, estimando-se a taxa de corrosão. Contudo, para converter os dados de perda de massa em taxas de corrosão é imprescindível que os ensaios sejam conduzidos em diferentes tempos de imersão e que haja linearidade entre perda de massa e tempo. Neste trabalho a corrosão do aço carbono em meios saturados com CO2 foi investigada através de ensaios de perda de massa em três tempos de imersão diferentes, com o objetivo de avaliar essa linearidade. Dos quatro meios corrosivos estudados, um não apresentou linearidade entre PM e tempo de imersão, sendo portanto incorreto extrapolar os dados para taxa de corrosão. Os resultados comprovaram que a extrapolação de dados de PM para taxas de corrosão não pode ser aplicada sem uma prévia verificação da linearidade entre perda de massa e tempo de imersão.

Aug 16, 2017

By Ana Paola Villalva Braga

O objetivo deste trabalho é apresentar as soluções implementadas para modernização e automação do laminador piloto do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo-IPT, importante ferramenta de pesquisa do seu Centro de Tecnologia em Metalurgia e Materiais. O IPT, em parceria com o Laboratório de Fenômenos de Superfície da EPUSP, tem trabalhado nas duas últimas décadas com o desenvolvimento de ligas resistentes a desgaste, principalmente para uso em cilindros de trabalho para laminação a quente. Com recursos provenientes de projeto co-financiado pelo BNDES e pela Gerdau, o laminador piloto e o forno de indução para aquecimento de placas foram reformados e modernizados, permitindo que a célula de laminação trabalhe de forma autônoma e que os dados de processo sejam continuamente registrados. Nesse projeto estão sendo conduzidos ensaios de laminação de longa duração para caracterizar e quantificar o dano progressivo imposto aos cilindros pela laminação a quente de placas de aço carbono sob condições controladas de temperatura e grau de deformação e de refrigeração dos cilindros. A modernização do laminador envolveu 3 etapas: reforma e automação do laminador e do forno de aquecimento; montagem do sistema de refrigeração dos cilindros e instrumentação dos cilindros de trabalho.

Jul 30, 2018

By Victor Caso Moreira

As propriedades mecânicas de tubos de cobre ligado ao fósforo (liga UNS C12200 – cobre DHP) são importantes para sua aplicação nos produtos finais, em que processos de expansão e dobra são fundamentais. Três grupos de amostras obtidas por extrusão e trefilação (deformação a frio de 80%) e com diferentes níveis de impurezas (184 ppm a 319 ppm) foram submetidos a tratamento de recozimento e tiveram suas propriedades mecânicas e microestrutura analisadas. Os resultados obtidos nesse trabalho mostram que as propriedades do material variam com o teor de impurezas, devido aos mecanismos de endurecimento por solução sólida e por redução de tamanho de grão. Os resultados são mais pronunciados sobre o limite de escoamento e de resistência à tração. Em termos de alongamento, observa-se que a homogeneidade microestrutural é determinante e tem relação com o teor de impurezas, possivelmente devido à ocorrência de recristalização secundária por flutuações de composição química. O aumento do teor de impurezas parece aumentar a temperatura de recristalização do material, diminuindo o tamanho de grão resultante do recozimento, o que confirma os dados da literatura para o cobre eletrolítico.

Aug 7, 2018

By Marcela Silva Araujo dos Santos

O objetivo deste trabalho é apresentar um método para a reciclagem de embalagens blister, preservando as propriedades de polímeros e também do metal. A metodologia consiste em quatro etapas: moagem, quarteamento de amostras, tratamento com solvente e separação em meio denso. A matéria prima dos ensaios é proveniente de descarte e rebarbas de produção da indústria farmacêutica. Os equipamentos utilizados são um moinho de facas e agitadores mecânicos. Durante o tratamento com solvente, acetato de etila, as placas de alumínio do blister se destacam dos fragmentos poliméricos e, o conjunto forma um emaranhado, que posteriormente é separado em meio denso salino.

Aug 16, 2017

By Dimas de Andrade Pacheco

O estudo do efeito da adição de nióbio em um ferro fundido branco alto cromo tratado termicamente com 25%Cr e 3%C foi estudado neste trabalho por microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura e difração de raios X. Partindo de uma liga hipereutética, a adição de 2% de nióbio foi definida considerando que todo Nb adicionado se encontraria na forma de carbonetos de nióbio, NbC, e com o objetivo de obter uma microestrutura próxima à eutética. A adição promoveu um refinamento da microestrutura, sendo que uma fração volumétrica de 27% de carbonetos M7C3 foi observada. Carbonetos grosseiros, inicialmente formados, não são facilmente observados. Uma microestrutura formada por NbC e eutético, M7C3 + matriz (austenita ou martensita), foi obtida. Os carbonetos de nióbio formados são encontrados principalmente na forma compacta. É esperado, portanto, que, a liga com adição de 2% de nióbio apresente melhor resistência ao desgaste abrasivo que a liga sem nióbio, em razão dos carbonetos primários, frágeis e grosseiros, terem sido praticamente suprimidos após a adição de Nb e uma microestrutura mais refinada tenha sido obtida.

Oct 30, 2017

By Anderson Rosa Pereira

O trabalho visa apresentar dois tipos de equipamentos para medição on-line de camada de óleo em superfícies de chapas e placas. O equipamento é denominado SOLID® (Surface Oil Layer Inline Determination) e tem como aplicação típica laminadores, processadores de tiras e qualquer outro tipo de linha onde algum tipo de óleo ou cera é aplicado na superfície do material. O equipamento realiza medição on-line com o material em produção e determina a camada de óleo ou cera em toda a largura e comprimento do material, permitindo ao cliente monitorar com precisão a aplicação deste produto.

Oct 30, 2017

By Roney Eduardo Lino

Melhorar a qualidade dos aços e dos processos tem sido uma rotina dos engenheiros metalurgistas e das siderúrgicas em um mercado que exige produtos com qualidade e preço competitivos. No processo de refino dos aços são feitos os ajustes de composição química e temperatura, além das modificações inclusionárias necessárias às características de qualidade dos produtos e as exigências para uma perfeita lingotabilidade. O processo de solidificação mais comum é o lingotamento contínuo, onde a continuidade de fluxo de aço líquido através das válvulas é assegurada através da temperatura adequada e presença de inclusões no estado líquido nas temperaturas de lingotamento. Neste trabalho foram utilizados os softwares Thermocalc e CEQCSI com o objetivo de avaliar o efeito dos elementos químicos carbono, silício e enxofre na janela de lingotabilidade de diagramas de fases alumínio vs cálcio. Os softwares se mostraram bastante apropriados e eficazes neste estudo, e os resultados indicam que os elementos estudados afetam diretamente a posição da janela de lingotabilidade dos aços carbono. A análise de amostra de tarugo de um aço 0,2%C via MEV mostrou que há grande heterogenidade de inclusões no aço acalmado ao alumínio e tratado com cálcio.

Aug 8, 2018

By Kengo Usui

The energy consumption of Iron-making, especially Blast Furnace (BF), is very large. In order to maximize the utilization of limited resource, it is essential to reduce energy consumption and recovering waste energy in BF. This paper introduces energy saving equipment based on NSENGI’s over 80 BF construction experiences since 1963. The first is the technology for the Top Charging System for low fuel-rate operation. One of the important factors to achieve such operation, the burden should be charged uniformly. Since 1974, NSENGI have developed and delivered over 80 Top Charging equipments for such purpose and nowadays, developed new type Top Charging equipment with improvement of charging precision. The second is the technology for Solely BFG Operation in Hot Stove, which means no use of other fuel gas such as LDG, COG. It is realized by high combustibility of NSENGI’s Top-Combustion Hot Stove with Metallic Burners, and large amount of heat recovery of Waste gas Heat Recovery system with heat medium. The third is the technology for effective energy recovery in TRT. With NSENGI’s latest Gas Cleaning System “Multi-Vessel Electrostatic Precipitator" (MVEP), TRT will be able to generate higher electrical energy by approx. 30% than that of wet-type. In comparison with dry bag-type, MVEP allows temperature fluctuation which lead to generate higher electrical energy by approx. 10% NSENGI therefore, will be able to accept and meet your request widely.

Aug 1, 2018

By Adriana Amaro Diacenco

Neste trabalho, os procedimentos para modelagem de estruturas de compósitos do tipo sanduíche que incorporam materiais viscoelásticos são apresentados. A análise numérica foi desenvolvida utilizando a Teoria de Deformação Cisalhante de Primeira Ordem (FSDT), que é implementada em um elemento Serendipity retangular contendo oito nós e cinco graus de liberdade. A incorporação do amortecimento para os modelos de elementos finitos em compósitos de placas laminadas é feita usando a abordagem de módulo complexo e a resolução numérica das equações resultantes do movimento são aspectos particularmente relevantes dos procedimentos de modelagem. Após as discussões de vários aspectos teóricos, as funções de resposta em frequências (FRF's) são calculadas para placas laminadas de compósitos com camada viscoelástica.

Aug 17, 2017

By Izabelle Lannes Salgueiro Ferreira

O presente trabalho teve como objetivo garantir a estabilidade no processo de conformação mecânica das barras redondas laminadas, visando reduzir a geração de produtos não conformes e o número de reclamações de clientes pelo motivo de ovalização. As barras redondas laminadas são utilizadas nas indústrias de trefilação, metal mecânico, agroindústria e em outros componentes industriais. A metodologia utilizada neste trabalho foi DMAIC, (definir, medir, analisar, melhorar e controlar). Esta ferramenta é utilizada para melhoria de processos. Através desta ferramenta foi possível identificar os parâmetros mais influentes na geração de defeitos por ovalização, o que possibilitou a elaboração de um plano de ação direcionado às causas raízes. Após a conclusão do plano de ação, houve redução de 36% em média na geração de produtos não conformes e nenhuma reclamação de cliente foi recebida até o mês de março de 2016, além de uma maior estabilidade do processo durante a laminação deste produto.

Aug 17, 2017

By Antonio Adel dos Santos

Em agosto/2014 foi introduzido o gás natural, GN, na matriz de combustíveis dos fornos de reaquecimento de placas da Linha de Tiras a Quente, em Ipatinga, eliminando o óleo combustível deste processo. Isto demandou o ajuste dos parâmetros do modelo matemático de controle automático do reaquecimento, que estava ajustado para a queima de mistura de gases siderúrgicos e óleo combustível. O ajuste foi realizado com base em resultados de experiências de medição das curvas de aquecimento com placas especialmente instrumentadas. Verificou-se que os gases da combustão na presença do GN ficam mais quentes na região do início do forno, próximo do canal de fumaça, elevando com isso o perfil térmico do forno. Em consequência, as temperaturas de desenfornamento da placa ficam mais elevadas em relação ao aquecimento na ausência do GN, comparando-se condições de processo e de material similares. Os ajustes do modelo foram implantados dentro do escopo de uma melhoria geral introduzida no sistema de controle automático dos Fornos, permitindo a determinação correta da temperatura de desenfornamento e a operação otimizada dos fornos do ponto de vista de aquecimento da placa.

Aug 16, 2017

By Maria Cristina Adami Gatti

Este trabalho tem por objetivo aplicar o conceito teórico e experimental fornecido pela mecânica da fratura dependente do tempo, para avaliar por meio do parâmetro de fratura C* suscetibilidade do aço ASTM A297 Gr HP-Nb, para resistir à propagação de trincas por fluência. Este aço é utilizado na fabricação de colunas de suporte de tubos radiantes de Unidades de Coqueamento Retardado, que operam por longos períodos de tempo em temperaturas elevadas. Os ensaios de fluência convencional e de propagação de trinca por fluência foram realizados na temperatura de 927°C, de acordo com as recomendações das normas ASTM E139-11 e ASTM E1457-13. Dos resultados das curvas de fluência obtida para diferentes valores de tensões aplicadas foram determinadas as constantes, A e n, da relação de Norton. Com os resultados obtidos da taxa de propagação de trinca por fluência, da/dt, em função do parâmetro C*, foi possível ser modelada a equação da/dt = 1,1x10-3(C*)0,78. A morfologia da fratura observada na região de crescimento de trinca por fluência no estado estacionário apresentou modo de propagação interdentrítica, típica de aços com estrutura austenítica bruta de fusão.

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 Alexandre de Freitas Gomes de Mendonça

São crescentes as exigências por confiabilidade nos processos siderúrgicos. Nesse contexto, a Usiminas tem direcionado esforços em suas aciarias na busca da melhoria contínua dos processos garantindo a maior estabilidade operacional. O lingotamento contínuo é responsável pela solidificação controlada do aço líquido. A solidificação inicia-se no molde pela formação de uma pele que sustenta o núcleo líquido ao longo da máquina. O rompimento dessa pele representa um dos maiores problemas no processo de lingotamento contínuo por vazar o aço líquido no interior do veio e atingir as partes eletromecânicas da máquina. Essa ocorrência oferece risco de dano às pessoas, promove a interrupção do lingotamento no veio, sucateamento de produtos e indisponibilidade momentânea do equipamento. Visando reduzir a frequência de rompimentos, a Usiminas repotencializou o sistema de exaustão de vapor, adequou o sistema de detecção de rompimento de pele e criou uma equipe multidisciplinar para análise de cada evento. Essas ações reduziram significativamente a frequência dos rompimentos de pele na Aciaria 2 da Usina de Ipatinga, a ponto de registrar 539 dias sem esse evento.

Aug 17, 2017

By Jackson de Brito Simões

As ligas com memória de forma (LMF) apresentam características funcionais de recuperação de deformações plásticas aparentes e mudança de suas propriedades mecânicas quando submetidas a variações de temperatura, proporcionando um crescente interesse para aplicações de engenharia e originando uma nova maneira de projetar sistemas mecânicos. Nesse contexto, é importante desenvolver novos métodos de fabricação de componentes e dispositivos a partir de LMF. Infelizmente essa fabricação pode ser ainda extremamente complexa e dispendiosa, principalmente para LMF do sistema Níquel-Titânio (Ni-Ti). No final do século XX, a fundição de precisão se tornou uma alternativa eficaz para a conformação de componentes de titânio e suas ligas em aplicações de alta tecnologia. Entretanto, não existem informações da utilização desse processo para fabricação de componentes mecânicos de LMF. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar o processo de fundição de precisão para o desenvolvimento de novos, produtos principalmente miniatuadores ativos de LMF Ni-Ti. Para isso, foi realizada a fabricação de diferentes formatos de miniatuadores de LMF Ni-Ti (de composição nominal em peso de 54,9Ni-45,1Ti) pelo processo de fundição de precisão com molde sólido, e ainda sua caracterização térmica e por ensaios não destrutivos. Foram obtidos quatro miniatuadores distintos, nos formatos de minitubo duplo, arruela Belleville, mola e parafuso, com bom acabamento superficial. A presença da transformação de fase característica das LMF foi avaliada por técnicas de calorimetria diferencial exploratória (DSC) e resistência elétrica em função da temperatura (RET) nos quatros tipos de miniatuadores. As técnicas não destrutivas de raios X e tomografia computadorizada foram empregadas para avaliar a qualidade dos miniatuadores produzidos, sendo importantes na detecção da presença de defeitos de processo. Ficou evidente a eficiência do novo processo proposto, porém ainda se faz necessário mais investigações principalmente com relação ao comportamento termomecânico dos miniatuadores obtidos por esse processo.

Aug 16, 2017

By Hormando Leocadio Júnior

A otimização operacional no setor de desbaste da Linha de Tiras a Quente da Usiminas, Ipatinga, proporcionou redução do tempo de processamento dessa etapa, criando-se condições para aumento das temperaturas dos esboços na entrada do Trem Acabador (TA). Desse modo, para manutenção das temperaturas de acabamento dos laminados dentro da faixa de controle desejada, seriam necessárias menores velocidades de laminação no TA. Com a finalidade de garantir temperaturas desejadas na entrada do TA, que possibilitem adequadas velocidades, foi desenvolvido um sistema de controle de temperatura de esboço, que é acionado e desligado automaticamente na região inicial (topo), na extensão necessária do esboço. Esse sistema permitirá uma ampla exploração da nova condição de desbaste em menor tempo, com menor variabilidade da temperatura de entrada no TA, prevenindo ocorrências de estiramentos e de carepa, por temperatura alta nos topos e baixas nas bases dos laminados, maior uniformidade de propriedades mecânicas dos produtos, assim como aumento na capacidade produtiva.

Jul 30, 2018

By Eduardo de Paula Silveira, Carlos Vinícius Domingos de Carvalho, Roberto Parreiras Tavares, André Afonso Nascimento, Honicássio de Souza Ferreira, Afrânio Márcio Costa

Modelos de transferência de calor possibilitam o conhecimento de espessura da camada solidificada e temperatura da placa, essenciais para alterações no processo visando melhoria de qualidade. Neste estudo foi desenvolvido um modelo pelo método 2½ D, que consiste em acompanhar em toda extensão da máquina uma secção transversal da placa, ajustando as condições de contorno para cada região. Medições de temperaturas superficiais e de espessura da camada de aço solidificada da placa foram utilizadas para validação do modelo. O modelo foi adequado para as condições de contorno e parâmetros da máquina de lingotamento contínuo de placas da Gerdau Ouro Branco visando fornecer subsídios para a melhoria da qualidade superficial e interna das placas.

Oct 1, 2019

By Lucas Kling e Silva

A deformação plástica de aços acompanha mudanças irreversíveis da microestrutura, que podem ser consideradas como o estágio inicial do processo de fratura. No entanto, detectar, monitorar e avaliar previamente, estados de dano e pequenos defeitos, de forma não destrutiva, ainda se mostra desafiador. Dubov reportou o fenômeno do surgimento espontâneo de fracos campos magnéticos em aços estruturais ferríticos em oleodutos, que são originados devido a tensões mecânicas heterogêneas ou térmicas. Esta observação não é associada com transformações de fase induzidas por deformação e parece ser uma ferramenta promissora para a caracterização prévia de danos em aços ferromagnéticos. Para proporcionar uma melhor compreensão das bases físicas deste processo, foram observadas as microestruturas magnéticas de tais materiais e as mudanças ocorridas nos domínios magnéticos dos mesmos após sofrerem deformação plástica. Para isto foi utilizado um meio de solução coloidal com partículas paramagnéticas na escala nanométrica (ferrofluido) que proporcionou, através da técnica Bitter, observar não apenas uma mudança de tamanho dos domínios magnéticos do material, mas também modificações em sua morfologia. Foram estudados neste trabalho aços ferríticos com as respectivas concentrações de carbono em sua composição: 0,12%; 0,17% e 0,45%.

Aug 16, 2017