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By Anderson Carvalho Nogueira

Este artigo descreve a utilização da proteção cerâmica do composto SiO2(62-68)-MgO+CaO(29-39) na região frontal das máquinas que injetam massa refratária para interromper corridas de ferro gusa e escória em estado líquido nos altos fornos. O novo modelo de proteção (protótipo) apresentou uma economia de aproximadamente R$ 32 mil reais comparado com o composto anteriormente utilizado CaO-Al2O3-SiO2. Apresentou também menor toxidade, já que possui em sua morfologia menor quantidade de fibras. Estas fibras quando inaladas provocam danos aos tecidos internos dos pulmões sendo prejudicial à saúde. Houve manutenção dos índices de produção, pois em todas as amostras da nova proteção cerâmica testada, a parte frontal foi preservada possibilitando a injeção de massa refratária na quantidade e pressão necessárias para reconstituição do comprimento do furo que retira o ferro e escória do interior do alto forno, possibilitando um volume interno maior para se produzir mais. Os modelos de proteção usados nos testes foram da empresa Morganite. A verificação da morfologia e posterior caracterização do material foram executadas por Microscopia Eletrônica de Varredura e Difração de Raios-X.

Oct 30, 2017

By Bruna Goulart Bartosiaki

O atingimento de limpeza inclusionária está ligado ao entendimento de como cada etapa de processamento de aços influenciam no comportamento inclusionário. Neste estudo, retiraram-se amostras de aço antes e após o tratamento a vácuo e no distribuidor do lingotamento contínuo em uma planta siderúrgica. As amostras foram submetidas à análise via MEV/EDS automatizado e a medições de oxigênio total. O posicionamento da composição química das inclusões varridas em diagramas ternários remetidas à análise de suas morfologias, bem como a correlação do nível inclusionário com parâmetros de processo e de escórias, possibilitou o entendimento de como as inclusões se comportam. A forte agitação promovida pelo desgaseificador aumenta as interações entre banho, escória e inclusões, de modo que o conteúdo de CaO e de SiO2 nas inclusões aumenta. A transferência de elementos da escória para as inclusões por intermédio do banho é acentuado, fato observado pela geração de espinélios (MgO.Al2O3) ao final do processo. De modo geral, observou-se que além do efeito do abaixamento da temperatura na geração de novas inclusões, o fator reoxidação deve ser levado em conta. Em contrapartida, há a diminuição nos níveis de inclusões maiores desde o início do tratamento em vácuo até o distribuidor. O objetivo deste estudo foi verificar como ocorre a remoção, tratamento e modificação das inclusões nas etapas finais de processamento em aciaria.

Jul 30, 2018

By Ana Maria Guilherme Bailon

A coesão entre os grãos de ferro em pelotas queimadas é afetada por mecanismos difusionais dependentes de tempo e temperatura de sinterização e do tipo de elementos presentes na escória. Óxidos presentes nos insumos e no minério exercem influência significativa no processo de difusão das partículas de ferro e na formação de escória, composta principalmente por CaO, SiO2, Al2O3 e MgO. O estudo da influência da escória na microestrutura de pelotas de minério de ferro permite um maior entendimento das principais características relacionadas às fases formadas, que afetarão diretamente sua resistência física e comportamento metalúrgico. Neste trabalho abordamos a influência da variação nos teores de CaO e SiO2 na estrutura das pelotas com o objetivo de verificar a interferência desses compostos na diminuição da energia livre superficial e crescimento de grão bem como na distribuição de porosidade e formação de fases como hematita, sílicatos, ferritos e, eventualmente, a magnetita. Para tal avaliação, pelotas com diferentes teores de escória passaram por caracterização química, análises em Microscópio Óptico e análises em Microscópio Eletrônico de Varredura.

Aug 1, 2018

By Tiago Ramos Ribeiro

Os processos de redução direta utilizam-se de gases redutores (CO e H2) para redução do ferro e produção do DRI. A geração deste gás se dá através de reforma de metano que pode ser feita em um reformador, ou dentro do reator de redução com o DRI como catalizador. O último caso ocorre nos processos auto reformadores. A cinética da reforma de metano com H2O catalisada por DRI foi estudada em temperaturas entre 875°C e 1050°C. Os resultados mostraram que até conversão de metano de 0,50, a reforma é controlada por reação química catalítica conforme mecanismo proposto por Münster e Grabke(3,4). Acima desta conversão, o mecanismo não foi determinado. O uso de gás com potencial abaixo do limite para carburação (CH4/H2O < 1) resultou em DRI sem carbono. Com gás de potencial igual ou acima do limite, a carburação do DRI ocorreu e no caso do gás similar ao do processo industrial a carburação impediu a reação catalítica de reforma.

Oct 30, 2017

By Ronaldo Santos Sampaio

This paper call attention to increasing ratio of oxygen depletion from atmosphere besides the global worries about CO2 concentration increase in the atmosphere. It highlights the big mistake in considering Carbon Capture and Storage, CCS, as a way to reduce the increasing concentration of CO2 in the atmosphere. As a hypothetical example it presents an existing pseudo-ecosystem of manufacturing that has real windows of opportunity to increase its share in the global materials production industry, even in highly industrialized countries. As a suggestion and example the author point out possibilities to almost fulfill the proposed simple rules to be considered inside an ecosystem of manufacturing utilizing the production of steel via biomass versus fossil coal. A relevant and difficult rule to be attained in a quasi-ecosystem of manufacture is to be a near zero atmosphere oxygen depletion integrated process. The industrial alternatives that utilizes the actual photosynthesis are the ones that can reach a higher ecosystem of manufacture’s index. It is presented an ideal integrated steelmaking process where the gaseous, liquids and solid residues generated in one part of the system are or can be utilized in the other parts of the same system. A potential ecosystem of manufacture to produce primary iron is illustrated in the paper.

Aug 17, 2017

By Ricardo Miranda Alé

Aços resistentes ao serviço ácido (sour service), com requisitos adicionais de alta resistência mecânica e tenacidade, têm sido especificados para aplicação em gasodutos do Pólo Pré-sal da Bacia de Santos. O desenvolvimento de aços que atendam a estes severos requisitos, visando à fabricação de tubos de elevada espessura, constitui um enorme desafio para o fabricante do aço. No presente trabalho, é apresentado o desenvolvimento do aço API 5L-X65 Sour Service para esse tipo de aplicação, onde são descritas as principais ações realizadas no processo de produção que permitiram o sucesso no desenvolvimento do produto, confirmado pelas excelentes propriedades obtidas nas chapas e nos tubos.

Aug 8, 2018

By Sávia Cristina Lacerda Poubel Pinheiro

A cada sequencial iniciado, as primeiras toneladas de aços que caem no distribuidor podem ser contaminadas pelos refratários, bem como pelo oxigênio do ar. Na Aciaria da Vallourec Soluções Tubulares do Brasil (VSB), em Jeceaba, desde o start up tem-se como prática o sucateamento de aproximadamente 17 toneladas de aço no início de lingotamento, com o objetivo de minimizar problemas de qualidade no tubo devido fornecimento de barras com baixa qualidade. Neste contexto, estudos foram realizados para avaliar a qualidade destas primeiras barras de primeira corrida do sequencial, com foco em barras de diâmetro de 310mm. A avaliação compreendeu a análise do teor de oxigênio total ao longo da primeira barra e qualidade de tubos laminados provenientes das mesmas. Os resultados indicaram que parte da primeira barra apresenta boa qualidade para ser aplicada na laminação de tubos, reduzindo o sucateamento de barras de início de lingotamento em 7 t.

Oct 30, 2017

By César Yuji Narita

Um dos problemas de aglomerados autorredutores utilizando cimento como aglomerante é a sua baixa resistência mecânica a temperaturas acima de 900°C levando-os à degradação durante a redução. Uma nova tecnologia propôs utilizar as propriedades de plasticidade térmica do carvão fóssil coqueificáveis como aglomerante, o que deu origem ao produto conhecido como CCB (Carbon Composite Iron Ore Hot Briquette). Este trabalho tem como objetivo propor uma rota alternativa para a fabricação dos briquetes autorredutores e estudar o efeito de variáveis de processo na resistência à compressão dos mesmos. O método utilizado na obtenção dos briquetes foi de compactação em matriz cilíndrica de misturas de finos de carvão fóssil coqueificável (log(máxima fluidez) = 2,48) e minério de ferro (pellet feed) seguida de tratamento térmico. Foram realizados testes variando granulometria do carvão, pressão de compactação, taxa de aquecimento e proporção entre carvão e minério e investigados os efeitos dessas variáveis em relação à resistência à compressão e à densidade dos briquetes produzidos. Foi observado que a resistência à compressão obtida nos briquetes produzidos via briquetagem a frio seguida de tratamento térmico são comparáveis com os CCBs.

Aug 1, 2018

By Dagoberto Brandão Santos, Dalila Chaves Sicupira, Graziele Gianini Braga Maria, Jéssica Caetano Fortes Monteiro, Raphael França Assumpção

O objetivo desse trabalho foi avaliar o efeito do tempo de recozimento na resistência à corrosão do aço inoxidável duplex UNS S32205 laminado a frio. Quando o aço duplex é submetido a deformações intensas, a austenita transforma-se parcialmente em martensita, elevando a resistência mecânica do aço. Já quando é feito o recozimento essa transformação é revertida, ou seja, a martensita se transforma em austenita. Porém, esses aços apresentam forte tendência à formação de fases secundárias quando expostos a determinadas temperaturas por certo intervalo de tempo, que levam à deterioração das propriedades mecânicas e corrosivas dos mesmos. O aço estudado foi submetido à laminação a frio até 60% de redução da espessura, e posteriormente recozido a 850°C, temperatura na qual a cinética de precipitação de fases é máxima, nos tempos de 300, 600, 1800 e 86400 segundos. Para a análise microestrutural foram utilizadas as técnicas de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura e a difração de raios-X. A resistência à corrosão foi estudada por meio da técnica de impedância eletroquímica (EIE), utilizando solução de NaCl 3,5% à temperatura ambiente. O aumento do tempo de recozimento aumentou a precipitação das fases secundárias, o que leva ao aumento de regiões empobrecidas em Cr e Mo. Com o aumento do tempo de recozimento, essas regiões são parcialmente recuperadas pela difusão desses elementos, melhorando a resistência à corrosão.

Mar 1, 2019

By Raissa Santos Salgado

Atualmente, a exigência do mercado pela produção de aços de alta qualidade aliada a redução de custos, impulsiona maiores investimentos em novas tecnologias e a busca pelo melhor conhecimento dos processos que ocorrem na usina siderúrgica. O desgaseificador RH tem-se revelado um equipamento fundamental para produção de aços ultra low carbon, tipo cada vez mais solicitado pelos maiores consumidores de aço. Diante disso, este trabalho visa a elaboração de um modelamento matemático das curvas de descarburação e desidrogenação no RH thyssenkruppCSA. A geração dessas curvas possibilitou o estudo do comportamento do teor de carbono e hidrogênio durante o tratamento das corridas no reator. Os resultados demonstram que o teor de carbono médio obtido não está dentro do esperado, conforme previsto pelo comissionamento. No entanto, a desidrogenação pode ser considerada como satisfatória.

Oct 30, 2017

By "Andreas Steinwandter

The demand for increasing energy efficiency and CO2 reduction is one of the global megatrends of our time. Although the steel industry suffers from a volatile economic environment, the steel plants are interested to find opportunities for sustainable cost reduction and put efforts into healthy solutions for the environmental. Integrated steel plants are trying to cut electrical power and energy costs as these are among the biggest cost factors that can be influenced and taking all the advantages they can. For the integrated iron and steel making route the interaction of waste energy utilization along with process energy demand, natural and metallurgical gases, steam and heating systems as well as power generation has to be considered. Potential energy sources, such as sinter plant, basic oxygen furnace (BOF) cooling stack or reheating furnaces are considered in order to elaborate an integrated energy concept. Especially electric power generation is an attractive option for steel plant operators since it can easily be connected to the existing power grid of the steel plant. When direct local use of waste heat is limited, the best option is to convert it to mechanical/electrical power with a Rankine Cycle. A stand-alone system, compact design with minimum operational costs in order to fit into the existing steel plant layout, are the main requirements of such units. The objective of this paper is to demonstrate economic feasible opportunities for energy recovery for sinter cooler and basic oxygen furnace with focus on electric power generation via ORC modules taking at the same time advantages of CO2 reduction by utilizing waste heat from the process. Furthermore typical arrangements and layouts of such solutions as well as basic economic calculations will be presented in the paper.

Oct 30, 2017

By João Paulo Meneguelli Campos

O objetivo deste trabalho foi validar o modelo proposto por Kasuya et al para prever as durezas máximas da zona termicamente afetada (ZTA) em juntas soldadas de um aço com médio teor de carbono através de ensaios empíricos. Para isto, se faz necessário o cálculo da energia de soldagem, quando foram testados modelos apresentados por Marques e Modenesi e também o modelo proposto por Perdigão. As juntas soldadas foram produzidas usando chapas de aço SAE 1045 com espessura de 12,7 mm como material base, chanfro de 70º e arame sólido do tipo ER70S-6. Para mudar as condições de resfriamento das juntas soldadas, foram testadas variações nos parâmetros de soldagem, tais como: energia de soldagem, taxa de resfriamento e temperaturas de pré-aquecimento e interpasses. Foram feitos experimentos com e sem pré-aquecimento e testados pós-aquecimento e alívio de tensões. As amostras da zona fundida e da ZTA tiveram as durezas medidas e foram analisadas por meio de microscopia eletrônica de varredura. Em linhas gerais, os resultados empíricos para a dureza na ZTA seguem a mesma tendência prevista pelo modelo de Kasuya et al, mas observam-se desvios na proporcionalidade validando a equação parcialmente para o material estudado. Também foi possível constatar que para o cálculo da energia de soldagem são adequados os modelos propostos por Perdigão e Marques e Modenesi.

Aug 17, 2017

By Mateus Alves Segundo Paulino

No estudo de escórias de fornos elétricos a arco (FEA), o sistema CaO-SiO2-MgOFeO se destaca em importância quando os temas são a proteção aos refratários básicos e a produção de ‘escória espumante’. A importância da obtenção da escória espumante no FEA reside no fato reconhecido de que ela traz diversas vantagens para a produção de aço, tais como: economia considerável de energia elétrica, proteção de painéis, redução de ruído, redução no consumo de eletrodos, etc. Levando-se em conta que diversos fatores ligados à composição química são de grande importância na produção e estabilidade de bolhas de CO, neste trabalho diferentes diagramas de fase são produzidos como ferramentas para a previsão da composição das escórias mais favoráveis para a formação da espuma. São consideradas na investigação algumas características relevantes encontradas no FEA tais como: basicidade da escória, temperatura de 1.600°C e teores de FeO e MgO variáveis (que refletem os diversos níveis de oxidação do banho).

Jul 30, 2018

By Túlio Moreira Campos

A tecnologia da Prensa de Rolos se encontra cada vez mais presente em circuitos de cominuição na indústria mineral. No caso de minérios de ferro itabiríticos, essa tecnologia está sendo aplicada de forma pioneira no projeto Minas-Rio, atualmente em fase de ramp-up. O trabalho compara o desempenho das Prensas de Rolos do circuito Minas-Rio sob diferentes condições de operação em relação às previsões obtidas pelos três principais modelos matemáticos disponíveis na literatura: Morrell / Lim / Shi / Tondo (1997), Torres & Casali (2009) e Dundar et al. (2013). A comparação foi realizada considerando o ajuste dos modelos a um caso base, sendo os demais testes simulados a partir dos parâmetros ajustados para esse. A comparação entre os modelos foi realizada com base nas previsões de potência consumida, capacidade e distribuição granulométrica do produto. Em geral, foram obtidas boas previsões da distribuição granulométrica do produto com os diferentes modelos, embora o modelo de Morrell / Lim / Shi / Tondo tenha superestimado a finura do produto em alguns dos testes. Além disso, foi observada uma boa correspondência entre a potência experimental e a simulada para os três modelos na maioria dos testes industriais. Entretanto, a capacidade prevista pelos modelos de Morrell / Lim / Shi / Tondo e Torres & Casali foi subestimada em todos os casos em relação aos valores experimentais.

Aug 17, 2017

By Susanne Hahn

The Siemens VAI software model DynaPhase calculates thermodynamic properties depending on the chemical analysis of steel. It can be used online together with Siemens VAI’s secondary cooling model SIMETAL Dynacs 3D which is a unique feature. Offline it can be used to investigate the thermodynamic properties of steel grades and therefore supports the development of new grades. The core of DynaPhase is a substitutional solution model for the Gibbs free energy to calculate multi-component phase diagrams. The parameters of this model are determined by employing the CALPHAD approach. This model is combined with a microsegregation model to account for the interdendritic solidification process. New DSC (differential scanning calometry) measurements of the department of metallurgy of the Mining University of Leoben have been used to improve the DynaPhase database for high Al or Si concentrations. By comparing this experimental data to calculations it has been found that some of the widely used commercial software tools do not describe the ternary system FeAlC for high aluminum concentration correctly. In this paper we will show how thermal properties of high Al grades change with the optimized database and what impact this has on the secondary cooling of continuous casting, e.g. how the solidus point shifts on the strand. Moreover we will show that the online use of DynaPhase has many advantages for the production. Since DynaPhase uses the actual chemical analysis of the steel grade and not just concentration ranges or averaged concentrations it is possible to optimize the cooling strategy during casting for the actual chemical analysis of the actual heat.

Jul 30, 2018

By Maria Cristina Yukiko Nakayama

Este trabalho estuda a obtenção do cobalto metálico a partir da redução de pós de óxido de cobalto (Co3O4) usando como agentes redutores o plasma frio de hidrogênio e o gás de hidrogênio. A redução a plasma foi realizada sob tensão de 540 V e largura do pulso na faixa de 140-170ms, e da mesma forma que na redução a gás foram usadas as seguintes condições: fluxo de 300 cm3/min de hidrogênio, pressão de 530 Pa, temperaturas de 250º, 300ºC, 350ºC e 380ºC e tempos de 10 a 120 min. Os resultados mostraram que o processo de redução ocorre em duas etapas: Co3O4?CoO?Co. Na parte mais externa das partículas parcialmente reduzidas verificou-se a presença de altas concentrações de cobalto e no centro das mesmas, altas concentrações de oxigênio, o que indica que a redução se dá da superfície para o núcleo. Constatou-se que em 300oC após 120 min é possível obter frações de metal reduzido aproximadas de 0,93 quando é utilizado o plasma frio de hidrogênio, enquanto o gás permite obter frações de apenas 0,3. A energia de ativação para a redução por plasma de hidrogênio é de 35,38 kJ/mol, ao passo que a associada ao gás de hidrogênio é de 90,79 kJ/mol.

Aug 16, 2017

By Henrique Dias Gatti Turrer

O complexo Minas-Rio da Anglo American iniciou suas operações em agosto de 2014. A usina de filtragem produziu, em 2016, cerca de 15 milhões de toneladas secas de concentrado. O minério, explorado no município de Conceição do Mato Dentro (MG), passa pelas etapas de cominuição, classificação, concentração e separação sólido-líquido antes de ser bombeado por 529 km até o município de São João da Barra (RJ), onde é filtrado, estocado e embarcado para exportação. Quatorze filtros cerâmicos, com 144 m² de área de filtragem cada um, são responsáveis pelo último processo de produção do pellet feed. O início de operação foi marcado por um desempenho muito aquém do planejado. Diversos tipos de avaliações, como análises em microscópio ótico e contagem de bactéria, foram conduzidas e mostraram que o entupimento precoce dos poros do meio filtrante era o responsável pelo problema. Foram identificados 4 principais responsáveis pelo entupimento: material orgânico, sulfato de bário, partículas de concentrado de minério de ferro e óleo. Amostras de placas cerâmicas foram testadas em laboratório com diferentes reagentes para a limpeza dos poros entupidos. Análises químicas na solução resultante dessa lixiviação e/ou análise em microscópio dos corpos de prova indicavam a eficiência do reagente testado. Os mais promissores foram testados industrialmente. Por fim, o estabelecimento de uma nova rotina de limpeza das placas gerou uma melhora significava do desempenho da filtragem.

Oct 30, 2017

By Mariana Boger Netto

O fósforo é um elemento crítico para a qualidade dos aços, tornando a redução dos teores desse elemento uma exigência para a indústria siderúrgica. Uma forma de se medir a eficiência da desfosforação é através do coeficiente de partição do fósforo (Lp=%P(escória)/%P(aço)). O objetivo principal deste trabalho é avaliar escórias de um forno elétrico a arco através da comparação entre o Lp real com o Lp calculado por simulação termodinâmica, avaliando, também, o comportamento da partição de fósforo com relação à composição química. A partir de dados de composição química de amostras de escória e aço de uma usina siderúrgica, foram feitas simulações termodinâmicas utilizando o software FactSage. Com base nesses resultados, concluiu-se que o cálculo computacional através do software descreve bem o comportamento termodinâmico, mas tende a superestimar o Lp, provavelmente por questões cinéticas e/ou de transferência de massa e calor.

Aug 17, 2017

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 Angelo Ferreira Costa

O laminador a frio de inoxidáveis LB1 da Aperam South America é um laminador Sendzimir reversível que produz materiais alta exigência de qualidade superficial destinados a aplicações nobres como baixelas, mesas de fogão e portas de geladeira de alto luxo. O rendimento físico destes materiais passou a ser comprometido com a identificação de um defeito caracterizado por pequenas marcas, sem presença de óxidos ou inclusões que ocorrem ao longo da bobina, nas duas faces e na borda do lado de acionamento do laminador. Nos anos de 2009 a 2010 o defeito ocorria em 45% da produção de materiais finos de aços 430 processados no LB1. O defeito passou a ser codificado como S163 – Marca Mecânica Laminada. Para abordagem ao problema foi reunida equipe multifuncional com representantes das áreas de Operação, Manutenção, Metalurgia, Inspeção, dentre outras, utilizando a metodologia de Domínio Integrado do Processo (DIP). Após a análise das causas e a implantação dos planos de ação do projeto, houve o decréscimo acelerado da ocorrência do defeito. A causa fundamental do defeito foi caracterizada como o desalinhamento da desbobinadeira, provocando um efeito de empeno lateral no material durante a laminação do primeiro passe. Em Agosto de 2012 houve a primeira intervenção de correção na desbobinadeira do LB1, reduzindo os índices de ocorrência do defeito para 11% no mês de Setembro de 2012 e posteriormente reduzindo para percentuais inferiores a 1% a partir de Janeiro de 2013, superando as metas propostas para o projeto.

Jul 30, 2018