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By Christian Overhagen

In bar and wire rod mills, rolling procedures featuring three- and four-roll technologies are state-of-the-art to produce high-quality long products. While a rolling model for the three-roll process including an equivalent pass method was already presented by the author, pass design methods are dealt with in the current work. The geometry of the rolled product and roll grooves are described mathematically using functional contours, allowing geometric-numerical methods to be used for manipulation and deformation simulation of the rolled product. For a given pass, the output section is constructed using these methods. Roll force, torque and rolling power are calculated using the mathematical rolling model presented before. Interstand tensions are discussed as influencing parameters on the force, torque and power demands, as well as on the section shape. A mathematical model for the influence of interstand tensions on lateral spread is incorporated in the model. To complete the pass design model, elastic mill stand feedback is considered in terms of a fixed elastic modulus for each rolling stand, the elastic feedback and therefore cross-sectional variation due to elastic mill spring being calculated iteratively from the roll force by application of the Gagemeter equation. The interaction of section height and width faults due to elastic mill spring and spread variations is analyzed in detail and the consequences for the roll pass design are shown.

Oct 1, 2019

By Danilson Gonçalves de Melo e Silva

O balanço de energia realizado em um forno de aquecimento de tarugos apresentou rendimento de 53%. A maior perda energética estava relacionada ao sistema de refrigeração dos skids, cujo valor calculado foi de 18%. Objetivando minimizar tais perdas, estudou-se a utilização de um novo tipo de revestimento refratário para esta região. O fabricante de refratários apresentou uma estimativa de ganho de 62%. Desta forma, a VBR planejou um teste para validar a eficiência do refratário proposto. Neste teste, o produto foi instalado em uma viga auxiliar. Esta viga foi instrumentada, e foram registrados dados de vazão, pressão e temperatura do fluido de refrigeração (água). Objetivando comparar estes valores com o material convencional anteriormente instalado, outra viga com as mesmas características (dimensões e posição no forno) também foi instrumentada. Posteriormente, foram feitos os balanços de energia em cada viga para quantificação das perdas de energia térmica. Os resultados encontrados mostram uma redução de 92% da perda térmica relacionada ao sistema de refrigeração dos skids. Considerando a eficiência do forno de 53% e a redução de 92% da perda térmica, estima-se uma economia de R$ 1.200.000 por ano.

Sep 25, 2017

By Thiago Pinto Silva

A Usiminas implementou dois ensaios para caracterização de minérios de ferro na sinterização, intitulados assimilação e penetração de fase líquida. O primeiro tem como objetivo avaliar as fases mineralógicas, a formação de poros e a resistência mecânica de partículas nucleantes e aderentes por meio da reação do minério com o calcário. O segundo objetiva medir o comprimento da penetração da fase líquida formada entre a calcioferrita e o minério. No presente trabalho, são descritas as principais características e potencialidades desses novos testes, os quais foram utilizados para a avaliação do comportamento metalúrgico de seis minérios distintos. Os resultados obtidos de assimilação e de penetração da fase líquida foram comparados com as características mineralógicas e químicas dos minérios, sendo observada uma boa correlação entre essas características e os resultados dos novos testes. Verificou-se também que a análise tradicional do minério não é suficiente para estimar seu comportamento metalúrgico na sinterização, o que reforça a importância da utilização dos novos testes implementados. Além disso, permitem avaliar o comportamento dos minérios em altas temperaturas, auxiliando na escolha da carga de minérios mais adequada para a sinterização.

Aug 1, 2018

By Carlos Alberto Perim

Devido à obstrução no distribuidor, os aços ultra baixo carbono estabilizados ao titânio apresentavam baixo sequencial de lingotamento na ArcelorMittal Tubarão (AMT). Foram identificadas práticas utilizadas na redução de obstrução nestes aços, que foram adotadas para a produção na AMT. Uma das práticas foi estabelecer uma relação entre alumínio e titânio com menor propensão à formação de compostos de alumina e óxido de titânio que se aglomeram na região da válvula superior do distribuidor. Também foram introduzidas melhorias no processo visando a melhorar a condição de fluxo na região próxima da saída do aço no distribuidor. Neste projeto, um aço UBC de maior volume de produção foi escolhido e novas práticas foram adotadas para sua produção. Amostras de aço foram retiradas de corridas produzidas nesta condição e foram enviadas para análise na ArcelorMittal Research USA. Os resultados mostraram melhorias nos índices de qualidade tanto em laminados a quente como em laminados a frio. Neste trabalho será apresentado um resumo das ações adotadas na AMT, que resultaram em um aumento do sequencial médio de distribuidor, permitindo atingir um máximo de 18 corridas. Os níveis de esfoliação com esta nova prática atingiram também nível mínimo histórico.

Aug 16, 2017

By Geraldo Lúcio de Faria

O parafuso Tirefond é um importante componente da via permanente ferroviária. Ele é um componente de fixação responsável por fixar a placa de apoio que, por sua vez, garante a estabilidade dos trilhos. Este componente é comumente fabricado no Brasil por processos de conformação mecânica a quente de aços baixo carbono. Entretanto, com o aumento da carga transportada por eixo de locomotiva nos últimos anos, este componente tem falhado de forma recorrente em serviço. Com o objetivo de entender os efeitos dos filetes do parafuso sobre o comportamento mecânico do componente, este trabalho apresenta um estudo sobre a susceptibilidade do parafuso à concentração de tensões sob carregamento estático. Análises químicas por espectrometria de emissão óptica, análises microestruturais por microscopia óptica, ensaios de tração e dureza foram realizados. Por meio da aplicação de modelos computacionais, foi possível determinar a distribuição de tensões ao longo do parafuso, assim como entender as principais causas destas falhas recorrentes. Fazendo-se uso de modelos matemáticos de mecânica de fratura, associados a simulações computacionais de carregamento estático, foram propostas modificações no projeto original do parafuso que prometem melhorar o seu desempenho em serviço.

Aug 16, 2017

By Niédson José da Silva

Ligas com memória de forma (LMF) são materiais ativos que apresentam como característica a resposta a impulsos externos, recuperando deformações aparentemente plásticas. Esses materiais têm forte potencial aplicativo como atuadores termomecânicos em diversos setores industriais, sendo de interesse o aperfeiçoamento de suas propriedades termomecânicas. A conformação mecânica do ECAE (Equal Channel Angular Extrusion) resulta em melhorias quanto às propriedades mecânicas destas ligas. Esta melhoria está relacionada à redução de tamanho de grãos devido ao cisalhamento interno que estes sofrem ao passar pelos canais interceptantes, apesar de não ocorrer nenhuma alteração na área da seção transversal do corpo de prova. Neste trabalho, realizou-se a fabricação de ligas com memória de forma da família NiTi e da matriz para a extrusão em canal angular. A conformação mecânica foi realizada numa máquina de ensaios universal. O resultado desse estudo foi a observação da melhoria das propriedades mecânicas e alteração das temperaturas de transformação, as quais são essenciais para a utilização do efeito de memória de forma. Essa análise se torna relevante quando da aplicação desse tipo de material em situações em que se requer elevada resistência mecânica aliada a eficácia dos fenômenos de memória de forma.

Aug 8, 2018

By Charles Henrique Xavier Morais Magalhães

Os Aços Inoxidáveis Duplex possuem uma estrutura constituída basicamente por ferrita e austenita na proporção aproximada de 50%. Este trabalho estudou a influência da temperatura de um tratamento térmico na morfologia e fração de ferrita e austenita no aço UNS S32304. Os tratamentos térmicos realizados consistiram no aquecimento das amostras, desde a temperatura ambiente até a temperatura de 1250°C, seguido de um resfriamento lento em um segundo forno estável em uma determinada temperatura. As amostras permaneceram neste segundo forno por um intervalo de tempo necessário para que suas temperaturas atingissem exatamente um valor desejado, sendo então imediatamente retiradas e resfriadas em água a 20°C para preservar a estrutura resultante do ciclo térmico aplicado. As amostras foram metalograficamente preparadas, atacadas e analisadas com o auxílio de um microscópio ótico. As frações de fases medidas por MO se aproximaram dos resultados obtidos por simulação utilizando o software Thermo-Calc. A morfologia das fases variou significativamente com a diminuição da temperatura de tratamento, uma vez que a austenita se mostrou mais fragmentada nas temperaturas mais baixas, porém o bandeamento não deixou de existir na estrutura.A transformação da ferrita em austenita se mostrou fortemente dependente do tempo.

Aug 16, 2017

By Lucas Andery Reis

No processo de beneficiamento mineral, a moagem é o último estágio da etapa de cominuição de minérios responsável pela redução das partículas à liberação do mineral a ser concentrado nos processos subsequentes. Um problema presente nesse processo é a moagem em excesso do material, que aumenta a potência consumida na moagem, dificulta a recuperação das partículas muito pequenas nas etapas de concentração e prejudica a operação de filtragem do processo de pelotização por entupimentos ocasionados pelo material mais fino do que o especificado. Para melhorar o desempenho da moagem e reduzir seu custo operacional, se faz necessário estudar estratégias de controle adequadas que controlem melhor as diversas variáveis existentes nesse processo. Nesse sentido, o objetivo desse trabalho foi utilizar um simulador de circuito de moagem com o intuito de comparar o desempenho da planta sendo controlada por controle clássico (PID), que é amplamente utilizado em circuitos de moagem, e por controle preditivo por modelo (MPC), que é aplicado em uma camada acima dos PIDs. Foi possível concluir que o circuito de moagem sendo controlado por MPC obtém melhor desempenho do que o PID, possibilitando trabalhar com as variáveis mais próximas de seus limites ótimos de operação.

Oct 30, 2017

By Rodrigo Costa dos Santos

O objetivo deste artigo é apresentar uma proposta de metodologia para auxílio na fase de planejamento de um projeto de manutenção, objetivando a redução de falhas no mesmo. Tal estudo possui relevância, pois quando se trata de manutenção preventiva o custo é sempre considerável para qualquer empresa, uma vez que para realização as máquinas devem ser paradas e recursos humanos e materiais devem ser disponibilizados, desta forma o planejamento deve ser feito de maneira que sejam utilizados apenas os recursos necessários e suficientes para manter a qualidade dos equipamentos. A metodologia se embasa na teoria geral de projetos e utiliza de maneira sequenciada e estratégica ferramentas já aplicadas no mundo da manutenção para determinar as oito fases personalizadas para um evento de manutenção. A aplicação da metodologia facilita o trabalho do planejador o que consequentemente viabiliza a sua entrada no meio industrial, posto que a metodologia é altamente simples e sequenciada, o planejador não precisa conhecer com detalhes a teoria de projetos para utiliza-la. Portanto, com objetivo de facilitar e sequenciar o planejamento da manutenção afim de reduzir falhas, a metodologia trabalha de maneira forte a análise e gestão de riscos e definição de cronogramas em projetos.

Oct 30, 2017

By Carlos Roberto Silva Mamede

A flotação é um dos principais processos de concentração, tendo sido empregada há mais de um século, viabilizando a obtenção industrial de diversos bens minerais, como sulfetos, óxidos, fosfatos, carvão, sais, platinas e outros. Na indústria de minérios de ferro, a flotação reversa de quartzo tem sido empregada com sucesso para obtenção de concentrados (pellet feed) com elevados teores de ferro (próximos de 69%) através de células mecânicas e colunas de flotação. Amidos de milho ou mandioca como depressores, aminas como coletores e hidróxido de sódio como modulador de pH são os principais reagentes atualmente empregados nos circuitos de flotação de minérios de ferro. O esgotamento das reservas de elevados teores de ferro, levando a necessidade de concentração por flotação de minérios de baixos teores, a necessidade de otimização de custos operacionais e a maximização da recuperação metálica são os alguns dos desafios da indústria de minérios de ferro. Além disto, a variedade mineralógica e a ampla faixa granulométrica (0,300 mm a 0,010 mm) são outros desafios desta indústria. O estudo de coletores de flotação mais seletivos para os diferentes tipos de minérios de ferro pode contribuir para aumento da seletividade desta operação unitária.

Aug 1, 2018

By Rafael Duclou Rito

Com temperaturas altíssimas atingidas, os fornos são equipamentos responsáveis pelo aquecimento de materiais na produção de tubos sem costura. Assim, o investimento requerido de um forno em bom funcionamento é quase todo em combustível. Este trabalho foi desenvolvido objetivando a qualidade dos produtos e a otimização dos períodos em que o forno não produz. Durante os períodos citados, o forno é desligado ou mantido a uma temperatura menor que a de operação. Estudando a transferência de calor, principalmente no refratário, é possível analisar a melhor prática em situações improdutivas. Portanto, foi desenvolvido um simulador da temperatura dos refratários ao longo do tempo do forno em questão, sendo possível espelhar parâmetros reais para encontrar o controle de temperatura ótimo do forno, em que a temperatura da atmosfera interna é a principal entrada no programa. Termopares foram instalados ao longo das paredes refratárias para que o modelo fosse validado e aprimorado. Paralelamente, pontuou-se a relação dos materiais enfornados com as medições dos termopares, a fim de encontrar uma temperatura ideal de enfornamento. Os resultados foram positivos e permitem o uso de artifícios de refinamento dos resultados.

Oct 30, 2017

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 Henrique de Araújo Resende

Em função do aumento constante da produtividade nos laminadores e linhas de processo de usinas siderúrgicas e de alumínio, está cada vez mais evidente a necessidade de aumentar as campanhas de produção dos mandris de bobinadeiras e desbobinadeiras, reduzir as paradas de manutenção das linhas além de minimizar ao máximo os custos com reparo e fabricação. Para isso, é importante conhecer os diversos projetos de mandris utilizados nos últimos anos, os maquinários envolvidos na fabricação e reparo desses equipamentos além de estar atualizado quanto às novas tecnologias que poderão ser aplicadas. Para possibilitar o entendimento descrito acima, este material será divido em 3 partes: Projetos SMS de mandris no Brasil; Condições de fabricação e reparo; Novas tecnologias. A SMS possui 58 mandris em operação hoje no Brasil estratificados entre os seus principais clientes, desde linhas de decapagem e laminação a quente até a saída do produto final após os laminadores a frio na galvanização e linhas de pintura e corte. Com isso, é possível estabelecer uma análise técnica do desempenho de cada equipamento e sobressalente de forma bem estruturada. Esse é o principal objetivo desse trabalho.

Aug 16, 2017

By Antônio Adel dos Santos

O controle da temperatura é fundamental no processo de laminação a quente dos aços, motivando a dedicação de esforços em estudos sobre a transferência de calor e na aplicação de melhorias operacionais. Neste sentido, o objetivo deste trabalho é apresentar o desenvolvimento, os resultados e as aplicações de modelos de cálculo da evolução de temperatura do aço durante a laminação a quente, desde o reaquecimento da placa até o produto laminado e resfriado na forma de chapas. São mostradas formulações matemáticas, métodos numéricos de solução usados, validação dos cálculos e a contribuição dos modelos para o entendimento e melhoria de processo. Todo esse desenvolvimento foi baseado em trabalhos realizados na Usiminas, nos últimos anos, cuja fundamentação teórica, buscada na literatura, foi adaptada e validada de acordo com as especificidades de cada linha. Além disso, os modelos foram implantados como simuladores offline, tornando prática sua aplicação pelos analistas de processo. São mostrados exemplos de cálculo do aquecimento de placas, da evolução térmica das placas nos fornos até a entrada dos laminadores, e da evolução do esboço durante a laminação de chapas grossas.

Jul 30, 2018

By Paulo Rodrigues dos Santos Junior, Luciano Passos de Jesus, Vagno Dordenoni Beltrame, Vinicius Antonio Ramos Pin

Faced with an increasingly demanding and selective market, a thorough analysis of each step of the processes is required in order to achieve high levels of performance. In addition to a major factor of importance in the rolling process, due to its high price, the rolls represent one of the main items in the cost of hot coils production. Using the 6 sigma methodology, there were opportunities for improvement in the grinding process, fatigue analysis, improvement in NDT in rolls, as well as means to guarantee operational stability, which allowed the reduction of roll’s consumption and consequently the cost of production.

Oct 11, 2019

By Maria Stella Vasconcellos Limaverde

A utilização de moinhos verticais na indústria mineral vem ganhando destaque nas últimas décadas, quando granulometrias mais finas passaram a ser exigidas, principalmente por tais equipamentos apresentarem maior eficiência energética para moagem fina e remoagem em comparação aos moinhos tubulares tradicionais. O dimensionamento destes equipamentos ainda é fortemente embasado por experiências em projetos similares, metodologias proprietárias dos fornecedores de equipamentos e plantas piloto, criando a necessidade do desenvolvimento de ensaios laboratoriais abertos e confiáveis para guiar tais trabalhos. Outro problema observado é a quantidade de material necessária para a realização dos ensaios, da ordem de ao menos 1 kg, o que pode ser um impedimento nos estágios inicias de um projeto, quando pouca massa de material proveniente de furos de sonda está disponível. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um ensaio laboratorial com moinho de jarro para dimensionamento de moinhos verticais segundo uma abordagem energética que utilize uma pequena massa, de aproximadamente 500 g. O ensaio proposto mostrou-se de maior praticidade em relação em relação ao ensaio com jarro maior, por utilizar aproximadamente metade da massa necessária e também apresentar boa aderência aos resultados industriais.

Aug 16, 2017

By Mário Martins de Oliveira Júnior

Na maioria das aplicações tribológicas, lubrificantes líquidos ou graxas são utilizados para combater o atrito e o desgaste. Mas quando as condições tornam-se muito severas, os lubrificantes sólidos podem ser a única opção para este controle. Uma combinação de lubrificantes sólidos e líquidos é viável e pode ter um efeito sinérgico benéfico na redução do atrito e no aumento da resistência ao desgaste das superfícies de deslizamento, em especial nos regimes elasto-hidrodinâmico e limite de lubrificação. Este trabalho visa estudar o efeito conjunto da lubrificação sólida (compósitos sinterizados contendo partículas de lubrificante sólido dispersos em uma matriz metálica por um processo de mistura simples) com a presença de um lubrificante líquido em regime de lubrificação conjunta em uma configuração de desgaste por deslizamento alternado. A utilização simultânea de lubrificantes sólidos e líquidos produz uma diminuição significativa no coeficiente de atrito (25%) quando comparado com a adição do lubrificante líquido apenas, sugerindo a existência de uma sinergia positiva entre os lubrificantes sólidos e líquidos. Esta ação conjunta reduz o coeficiente de atrito (cerca de 4x) e a taxa de desgaste em 50%.

Aug 16, 2017

By Rafael Malagutti Leandro

O objetivo deste trabalho é avaliar a influência do tempo e temperatura de tratamento térmico de solubilização no tamanho de grão e na fração de ferrita de um aço inoxidável dúplex UNS S31803 (SAF 2205). A chapa do aço em estudo foi laminada com 22% de redução de espessura antes de ser solubilizada a 1.000°C, 1.100°C e 1.200°C, por tempos de até 96 h. A fração de ferrita das amostras foi obtida por medidas magnéticas em ferritoscópio e por estereologia quantitativa. Já o tamanho de grão foi determinado por estereologia quantitativa de imagens obtidas por microscopia óptica. Observou-se o aumento da fração de ferrita em função da temperatura de tratamento, como esperado, e foi realizado comparativo entre as duas técnicas de determinação da fração de ferrita com simulações de equilíbrio em Thermo-Calc®. O intercepto médio das amostras solubilizadas a 1.000°C manteve-se praticamente constante em todos os tempos de solubilização estudados, em aproximadamente 9 micrômetros; após 5h de solubilização a 1.100°C, e após 30 min a 1.200°C, contudo, observou-se significativo crescimento de grão nas amostras.

Aug 7, 2018

By Fernanda Simões Ribeiro Curcio

O desempenho econômico de uma ferrovia é reflexo, principalmente, da qualidade da via onde circulam os trens e da frequência de manutenções necessárias. A manutenção da via permanente tem um custo significativo, principalmente quando se faz necessária a reposição de trilhos. Além disso, uma linha férrea interditada impacta diretamente nas condições de segurança e nos custos operacionais de uma empresa. Conseguir uma via permanente satisfatória é um dos mais complexos assuntos discutidos na literatura ferroviária. Em regiões sob convertedores de aciarias, a manutenção de linhas férreas se torna ainda mais complexa devido a projeção de material incandescente, com temperaturas que chegam a atingir 1.300ºC. Os meios tradicionais de fixação de dormentes com olhais e grampos elásticos não resistem aos efeitos destas temperaturas, comprometendo a fixação dos trilhos, ficando estes susceptíveis a deformações excessivas e, consequentemente, sujeitos a constantes quebras. Como o trilho é o componente mais importante da superestrutura ferroviária, sendo o principal elemento de suporte e guia dos veículos e representando o maior custo dentre os elementos da via, ampliar sua vida útil representa reduções significativas de custo e impactos operacionais.

Aug 16, 2017

By Afonso Rangel Garcez de Azevedo

Este trabalhou lidou com a avaliação de amostras de tijolo de argila para alvenaria estrutural com adição de resíduo cerâmico cujas dimensões nominais são 11,5x39,0x19,0 cm. As amostras foram queimadas nas temperaturas 700°C e 800°C. Elas foram coletadas em uma fábrica de cerâmica vermelha em Campos dos Goytacazes, RJ, Brasil. De um lote, a amostra contendo 20 tijolos de alvenaria já queimada em seu forno a 700°C foi coletada, e também a amostra contendo 20 tijolos de alvenaria do mesmo lote secos apenas pelo ar, que foram queimadas em um forno de mufla a uma temperatura de 800 ° C. As amostras foram submetidas aos testes recomendados pela ABNT NBR 15270: 2005 para determinar suas propriedades geométricas, físicas e mecânicas. A ABNT NBR 15270: 2005 recomenda formulações específicas para determinar a resistência à compressão característica (fbk) da alvenaria de tijolos de argila que, para ser classificada, deve ser de pelo menos 3 MPa. Portanto, também usamos o Método Gráfico de Probabilidade e o Método da Máxima Verossimilhança para estimar os parâmetros de distribuição para comparar os resultados obtidos nos testes realizados.

Oct 30, 2017