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By Guilherme Anselmo Guimarães dos Santos

O presente trabalho buscou apresentar os resultados e benefícios oriundos da implantação de uma ferramenta de gestão logística denominada CCL – Centro de Controle Logístico na operação logística do minério de ferro na Gerdau, que por sua vez é caracterizada pela movimentação utilizando predominantemente o transporte rodoviário. Os resultados do trabalho apontam para obtenção da eficiência da gestão logística na operação de minério de ferro, mediante integração de sistemas de informação a uma central que consolida todos os dados gerando informações, ora em tempo real permitindo tomadas de decisão imediata, intervenção na operação e alteração de prioridades e, ora através da geração de KPIs permitindo uma visão global do sistema logístico que engloba a operação em referência. Além disso, os painéis gerenciais oferecidos a partir do CCL são chaves no controle e gestão do fluxo logístico da operação. Por fim, um dos maiores ganhos obtidos é o controle total da operação de transportes rodoviário, que por sua vez é realizada através de transportadores contratados, onde a Gerdau passou a ter acesso à visão geral dos aspectos operacionais e frota disponibilizada.

Aug 16, 2017

By Débora Cardoso de Oliveira Silveira, Jean-Christophe Huber, Hamzeh Hamadeh, Kateryna Pastel, Guillaume Brosse

The dynamic behavior of oxygen gas flow, determined by the lance nozzle and blow pattern, is a key factor for determining jet efficiency in BOF Steelmaking. The present work compares the performances of Laval and parabolic nozzles with the aid of the Computational Fluid Dynamics (CFD). The Method of Characteristics (MOC) was applied to design a minimum length parabolic nozzle. The results show that the parabolic nozzle generates more uniform and stable jet, with 2% longer potential core and supersonic length and less shock waves. For the parabolic nozzle, the pressure nearby the nozzle wall is higher, which can protect this region from reverse flow of converter gases and offer longer life for the lance tip. Likewise, the flow rate variations would affect less this nozzle. In addition, the nozzle wear was investigated, and the parabolic nozzle has proven relatively less sensitivity to the presence of this deformity.

Oct 1, 2019

By Norbert Asamer

At various stages during the hot rolling process, the different rolled products – blooms, billets, bars, respectively sections, but also slabs or plates – need to be cut. While the cross sections of these products are being reduced during each rolling pass, the lengths are being increased accordingly. Thus, it becomes necessary to cut the products to shorter lengths suitable for the next steps of production by state-of-the-art designed dry abrasive cut-off machines.

Jul 30, 2018

By Raíza da Silva Juvenal, Suelen Silva Rocha, Artur Ângelo Alcântara de Assis, Jorge Luiz Valença Mariz

Um estudo de viabilidade econômica deve considerar parâmetros e incertezas inerentes a um projeto para produzir resultados econômicos consistentes, fornecendo ao investidor uma ferramenta de tomada de decisão. O presente estudo objetivou efetuar inicialmente a avaliação econômica convencional do cenário realista de uma mineração de agregados em fase de implantação localizada em Pernambuco, cujo Valor Presente Líquido (VPL) obtido foi R$ 24.006.309,20, o que representa um resultado positivo. Através da metodologia de Monte Carlo foi efetuada uma análise de risco considerando incertezas em 100.000 cenários, nos quais nove variáveis assumiram valores estocásticos dentro dos domínios definidos, produzindo assim uma distribuição estatística do VPL ao invés de um único número, sendo ainda efetuada uma análise de sensibilidade para identificar e quantificar as variáveis que mais impactam no resultado da avaliação. Por fim, os dois fatores mais influentes identificados na análise de sensibilidade inicial foram isolados e submetidos a uma nova análise de risco em outros 100.000 cenários. Foi concluído que o projeto é economicamente viável e que a probabilidade de gerar lucro aos investidores é de 99,77%, embora a probabilidade do VPL ser igual ou maior que o previsto pelo método convencional seja de 49,98%.

Oct 3, 2019

By Pietro Palma

Universal cardan joints are widely used in drivetrains of rolling mills for steel and aluminum making, as well as for non ferrous alloy industry. Working conditions are extremely tough due to high alternating or pulsating rolling torques in the roughing stands and high torques and speeds in the finishing stands. Overloads and lubrication along with oxide and slag are also critical issues that contribute to create severe working conditions. For a constant and reliable power transmission rolling mills performance and uptime rely on Universal cardan Joints which are the most critical equipment of the drivetrain. Fatigue assessment of the most important components of the Universal cardan Joint is therefore definitely vital for the mill in order to avoid failures and consequently downtimes. Considering the component’s dimensions and weight and in addition the time needed in order to reproduce full scale tests, a new approach to study the Universal cardan joint’s main components fatigue behavior has been investigated. It consists in reproducing the local stress condition of the main joint components on small scale specimens that can be tested by conventional laboratory fatigue machines. The aim of this study is to analyze the most critical stress concentration areas in the universal cardan joints highlighting how a universal cardan joint Wöhler curve can be determined through laboratory tests of small scale specimens.

Aug 16, 2017

By Antonio Augusto Gorni, Kenji Camey, José Herbert Dolabela da Silveira

Recently several studies have been developed on the use of microalloyed steels with low Mn content (below 1%) in the controlled rolling of heavy plates for the manufacture of pipes. However, this novel concept of alloy has peculiarities in its thermomechanical processing. Lower Mn contents should lead to the acceleration of NbCN precipitation kinetics during rolling, leading to a reduction in the soluble Nb content in austenite that delays its recrystallization by drag effect. This fact, plus the heavy and fast passes applied under virtually isothermal conditions in a heavy plate rolling mill with high power, increases the risk of partial recrystallization during the finishing stage of the controlled rolling, since strain hardening of austenite becomes significant and the interaction between precipitation and recrystallization is increasingly delayed. The objective of this study was to analyze the evolution of mean flow stress during the finishing stage of controlled rolling in these low Mn, high Nb microalloyed steels, in order to better understand the metallurgical mechanisms acting during this process and identify conditions that allow full compliance with the requirements of this product class.

Oct 1, 2019

By Ivênio de Oliveira Teixeira

Grelhas constituem o fundo móvel dos setores da esteira sem fim das máquinas de sinterização. Diferentes tipos de materiais têm sido utilizados para a fabricação dessas peças, desde aços resistentes ao calor e inoxidáveis até ferros fundidos de alta resistência, tendo como parâmetro de controle a perda de massa ou redução da espessura das grelhas. A necessidade do aumento do ritmo operacional das sinterizações ao longo dos anos tem levado ao aumento da substituição de grelhas, contrapondo ao aumento da produtividade das sinterizações. Desta forma, a adequação da resistência ao desgaste abrasivo e a minimização de transformações microestruturais em função as condições de utilização dos materiais desses componentes mecânicos têm sido alvo do desenvolvimento de materiais para essa aplicação. Nesse trabalho é discutido o desenvolvimento de materiais aplicados em grelhas de sinterização, visando o aumento da sua vida útil, a partir do melhor entendimento dos mecanismos de degradação e da realização de ensaios laboratoriais de desgaste abrasivo, corrosão a quente e fadiga térmica. Dentre cinco alternativas avaliadas, a concepção de material com matriz ferrítica e adição de elementos químicos formadores de carbonetos mais estáveis a elevadas temperaturas e formação de camada mais aderente de óxidos apresentou melhores resultados, gerando uma perspectiva de aumento da vida útil da ordem de pelo menos três vezes em relação à condição atual.

Aug 16, 2017

By Marcella Gautê Cavalcante Xavier

As ligas livres de chumbo (Lead-free solder alloys) potencialmente utilizáveis em processos de soldagem branda, tais como as ligas à base de Sn, vêm sendo estudadas como alternativas para substituir as ligas do sistema Sn-Pb. Em vista disto, o presente trabalho, aborda tanto a análise das características microestruturais formadas durante a solidificação transitória das ligas eutética Sn-0,2%Ni e hipereutética Sn-0,5%Ni, quanto a determinação das suas respectivas correlações com os parâmetros térmicos de solidificação: velocidade da isoterma eutética (VE) e taxa de resfriamento (?E). Para tanto, as ligas foram solidificadas unidirecionalmente no sentido vertical ascendente e em regime transiente, e caracterizadas por técnicas de microscopias ótica e eletrônica de varredura. Na liga hipereutética Sn-0,5%Ni, o aumento da quantidade de Ni na liga influenciou tanto o comportamento térmico quanto o espaçamento celular (λC), proporcionando maiores valores de ?E, porém, λC mais grosseiros.O intermetálico NiSn4 formou-se na região eutética de ambas as ligas, enquanto que na liga Sn-0,5%Ni, as fases primárias identificadas por EDS-MEV foram NiSn4 e Ni3Sn4. A transição morfológica celular/dendrítica(?E> 1,2ºC/s) ocorreu apenas para a liga eutética, enquanto que as células regulares da liga hipereutética deram origem as células do tipo placas(?E> 1,4ºC/s).

Oct 30, 2017

By Fernanda Borba Simões

Na produção de biocombustíveis a partir de óleos vegetais produzidos via craqueamento térmico-catalítico, é realizada a desacidificação do produto final para sua viabilidade, podendo ser efetuada pela adsorção. Os adsorventes são diversificados e vão desde zeólitas até o uso de resíduos industriais. Este trabalho buscou testar a lama vermelha previamente ativada quimicamente e termicamente como adsorvente de ácidos graxos livres presentes no gasóleo leve produzido a partir do craqueamento do óleo de palma com índice de acidez inicial de 55,1257 mg de KOH/g. A lama vermelha foi utilizada em cinco condições: seca sem tratamento, ativada quimicamente (pré-tratada a 400°C/2h) por solução de HCl a 37%, de H2O2 a 4%, de HCl a 1,5 M e de KOH a 1,5 M. Na cinética de adsorção, a lama vermelha ativada por solução de HCl a 1,5 M mostrou-se mais eficiente que os demais adsorventes, pois reduziu o índice de acidez do biocombustível de 10,7574 mg de KOH/g para 9,1752 mg de KOH/g no tempo de 50 minutos. Quanto à eficiência dos adsorventes restantes, no que tange a desacidificação, apenas a lama vermelha seca e a ativada quimicamente por KOH a 1,5 M apresentaram remoção dos ácidos graxos livres perceptíveis.

Aug 16, 2017

By Anna Paula Littig Berger, Caio Vaccari Silva, Victor Bridi Telles, Felipe Fardin Grillo, José Roberto de Oliveira

No presente trabalho foi proposto uma análise da eficiência de desfosforação de uma mistura padrão M1 e outras três misturas, onde foi realizado um aumento progressivo da %FeO em sua composição química (5%,10% e 15%). Além disso, esta mistura padrão M1 foi testada utilizando-se CaO em duas granulometrias diferentes, uma mais fina (M1A) e uma mais grosseira (M1). Os testes experimentais foram realizados a uma temperatura de 1400°C, com agitação de 450 RPM, em um forno de resistência. Para a análise das propriedades da escória, foram realizadas simulações através do software de termodinâmica computacional FactSage 7.2 e análises de imagens obtidas da superfície do cadinho ao final dos experimentos no software Quantikov. A mistura M1 apresentou melhor desempenho do que as misturas onde foi adicionada uma maior quantidade de FeO, visto que foi observado que à medida que a %FeO nas misturas é aumentada, a eficiência de desfosforação diminui. Além disso, a utilização de uma granulometria grosseira mostrou-se mais eficiente do que a granulometria fina, devido a maior aglomeração causada por essa. Esses resultados corroboraram as equações utilizadas para calcular o Fator de Desfosforação (FDeP), calculado para correlacionar as propriedades termodinâmicas das misturas desfosforantes e a eficiência de desfosforação.

Oct 1, 2019

By Waleska Campos Guaglianoni

With the growth of nanoscience and nanotechnology, the synthesis of nanostructured oxides has received a special attention. Metal oxides are widely used in the manufacture of microelectronic circuits, piezoelectric devices, fuel cells, catalysts, filters and bactericides systems. These metal oxides represent a large class of semiconductor materials suitable for photocatalytic processes. In recent years, new materials of this class such as TiO2 and ZnO have been developed due to their photo-catalytic abilities to degrade various environmental pollutants. This work aimed to evaluate the photocatalytic activity of zinc oxide previously synthesized by combustion synthesis in solution using citric acid as fuel and different reasons fuel/oxidant. After synthesis, the powders were subjected to heat treatments at different temperatures and photo-catalysis. The photocatalytic activity was evaluated by the degradation of a solution of methyl orange in a photochemical reactor of UV illumination, after which the transmittance of the samples measured with the assistance of a spectrophotometer. To analyze the results, a commercial zinc oxide was used as standard. The products of combustion synthesis in solution showed that photocatalytic activity varied according to the ratio fuel/oxidant and as a function of heat treatment. The results showed a higher photocatalytic activity for the products obtained with disabilities fuel in the reaction and heat treated.

Aug 8, 2018

By Aloizio Cesar Gonzaga, Leandro de Paula, Ismael de Souza Dias, Gladston Santos

Looking for greater competitiveness, Gerdau started in 2013 the operation of its hot strip mill in Ouro Branco, being a milestone in Gerdau's history, where it definitely entered the flat products business. This mill consists of the reheating furnace, primary scaler, a Duo-reversible Quadrupole Steckel mill, accelerated cooling and final coiling. The Steckel mill works with two backup rolls and two working rolls, the backup rolls being responsible for supporting the rolling forces and the working rolls for shaping and surface quality to the strips, having as main requirement quality of surface finish. These rolls suffer high wear due to the lamination process and are exchanged with high frequency to ensure the quality of the laminated strips, after the exchange are sent to the Work Roll Shop for grinding and are positioned Grinded work rolls for the next planned change. This movement is accomplished through the crane and an exchange device that attaches to the cylinders to be transported from the Rolling Mill to the Work Roll Shop. The target in this article is focused on an improvement in this Device to increase operational safety and reduce stoppage losses downtime at the mill, improving the cost / benefit ratio and increase production.

Oct 1, 2019

By Tiago Ribeiro Costa

A Praxair é uma das três maiores empresas de gases industriais do mundo, com atuação em mais de 40 países e fortemente atuante na indústria siderúrgica. A Praxair possui experiência para fornecer produtos e serviços para todos os tipos de siderúrgica. Diversas tecnologias desenvolvidas pela Empresa, como o CoJet® (sistema para injeção de jato coerente de oxigênio em fornos elétricos e conversores), Slag Splashing (espalhamento de escória nas paredes de conversores, aumentando a vida útil dos refratários), AOD (processo para produção de aços especiais) e outros, encontram-se em operação comercial atualmente em diferentes partes do mundo. No Brasil, a PRAXAIR é a controladora da White Martins, maior empresa de gases industriais da América do Sul, presente em nove países do continente. Seu portfólio inclui gases atmosféricos, produção de gás carbônico, acetileno, hidrogênio, gases especiais e medicinais, misturas para soldagem, cilindros de aço sem costura, equipamentos para aplicação, transporte e armazenamento de gases. A empresa também opera uma unidade para liquefação de gás natural. Além de tecnologias e processos, a White Martins também pode fornecer soluções e equipamentos para medição, controle e injeção de gases, atendendo às rígidas normas de segurança e padrões de qualidade. O Objetivo deste trabalho é apresentar e discutir sobre a solução para o fornecimento de mistura para atmosfera de fornos de tratamento térmico através de um painel misturador de gases hidrogênio e nitrogênio. Será discutida a operação do equipamento e abordadas às características construtivas.

Jul 31, 2018

By Lucas Gonçalves Generoso, Larissa Rodrigues de Carvalho Rocha, Gerson Evaristo de Paula Júnior, Beatriz Fausta Gandra

A eficiência na redução dos minérios de ferro no alto-forno é governada pela estrutura e permeabilidade das camadas de carga. A zona granular do alto-forno é a região onde a carga mantém a sua estrutura estratificada, decorrente do carregamento, sob a forma de grãos sólidos. Nessa região, as condições de permeabilidade determinam o perfil de distribuição do gás e, consequentemente, a eficiência térmica e química do reator. Na Usiminas, foi desenvolvido um ensaio de permeabilidade que permite avaliar a perda de carga em leitos formados pelas matérias-primas utilizadas nos altos-fornos, buscando as condições mais favoráveis ao fluxo gasoso. A partir deste ensaio, foi possível avaliar cargas compostas exclusivamente por sínter, pelota ou minério granulado, ou ainda combinações binárias entre estes. O sínter apresentou a maior perda de carga, seguido da pelota e do minério granulado. Apesar disso, o sínter foi o material que permitiu maior acréscimo de vazão do gás. Os ensaios realizados indicaram que 5% de material com granulometria menor que 5 mm é o limite para a concentração de finos do sínter, situação em que foi observado acréscimo de aproximadamente 50% na resistência à passagem dos gases para as velocidades correspondentes àquelas dos altos-fornos. O leito de melhor permeabilidade foi formado por 95% de sínter e 5% de pelota, seguido pelo de 100% de sínter, sem diferença significativa entre essas condições. Em geral, a combinação de sínter e pelota é mais benéfica para a permeabilidade do leito.

Oct 1, 2019

By Edgard de Macedo Silva

Aços inoxidáveis duplex apresentam boas propriedades mecânicas e de resistência à corrosão, mas quando são colocados para trabalhar em altas temperaturas como no processo de soldagem e de tratamento térmico ocorre o surgimento de fases que comprometem as suas propriedades. Dentre elas, a fase sigma (s) é a que apresenta um maior efeito de fragilização por ser rica em cromo e empobrecer a matriz desse elemento, bem como por apresentar dureza em torno de 1000HV. No presente trabalho, uma metodologia não destrutiva, baseada na interação entre densidade de linhas de campo e um aço inoxidável duplex, é apresentada para o acompanhamento da formação da fase s na temperatura de 800°C em um aço envelhecido por até 2 horas. Diferentes intensidades de campo foram geradas por um eletroímã e o fluxo de linhas de campo foi aplicado no material de estudo. A densidade de linhas de campo resultante foi medida por um sensor de efeito Hall. Os resultados foram correlacionados com resultados de microscopia eletrônica de varredura (MEV), dureza e difração de raios-X (DRX) e mostraram que os valores de tensão hall reduziram à medida que a fração volumétrica da fase s aumentou. A formação dessa fase não magnética influenciou no sinal obtido pelo sensor Hall. Existiu uma correlação entre a densidade de linhas de campo resultante e a presença da fase fragilizante, apontando para uma metodologia capaz de acompanhar a formação dessa fase.

Aug 8, 2018

By Luiz Flávio Pereira Costa

O espessamento de lamas no processo de beneficiamento de minério de ferro é de fundamental importância para a recuperação de água de processo, pois 75% da água é recuperada nesta etapa. Além disso, a qualidade da mesma interfere diretamente no bom desempenho das demais etapas do processo, principalmente na etapa de flotação. Vários são os parâmetros que interferem para obtenção da clarificação ideal do overflow, como: pH, dosagem de coagulantes e floculantes, percentagem de sólidos na alimentação, etc. O pH pode ser considerado o mais importante, pois a partir dele é que se determina as dosagens de coagulante e floculante referentes ao ponto ótimo de coagulação reduzindo assim os efeitos negativos na etapa de flotação. O teste de sedimentação em proveta é uma forma simples e rápida de realizar uma análise da velocidade de sedimentação e clarificação da água frente a diferentes combinações dos parâmetros citados. A Samarco resgatou e implementou na rotina dos operadores da área de espessamento a realização de testes de sedimentação em proveta com o objetivo de reduzir o tempo decorrente de coleta de material, envio ao laboratório e espera pelos resultados. Após a implementação dos testes na rotina operacional, observou-se motivação da equipe em redução de custos, embasamento teórico e assertividade na tomada de ações, diminuição de incidência de eventos de má clarificação da água overflow e diminuição do consumo de floculante em cerca de 30%.

Aug 16, 2017

By Cristina Escudero Martinez

The purpose of the Basic Oxygen Steelmaking (BOS) is to refine the hot metal produced in the blast furnace into raw liquid steel, which may be subsequently refined in the secondary steelmaking shop. Appropriated fluxes for the BOF could require low melting point to reduce the energy consumption, to reduce the energy to fluidity the slag at lower temperature and to melt at lower temperature than steel. It is necessary a good Tumble test result and the fluxes do not generate fines which could obstruct the blowing plugs, so we would have a homogeneous flux. A homogeneous chemistry that allows to control the basicity (Si and MgO levels) and a high absorption characteristics to combine the flux with P, S, Si, etc. are necessary. PASEK Dunite is an ultramaphic rock exploited in the north of Spain with a basic chemical classification being olivine and serpentine its principal minerals. It is formed by orthopyroxene, clinopyroxene and olivine in variable proportion. Dunite is a very homogeneous and hard stone. The main characteristics are: High hot and cold resistance to mechanical stress (shatter / crushing / abrasion), softening and melting points of a flux, not a refractory material, large porosity which is increased more than 20% when dunite is heated at BOF process temperature, and high absorption level, and stable components with low melting points. PASEK Dunite is a good flux in BOF process and its use is recommended if the BOF process produces pig iron with low Si content, generates high levels of slag and it is necessary maintaining the basicity index and the MgO amount and with high value of hot metal ratio (high amount of phosphorus to remove).

Aug 16, 2017

By Aitor Elorriaga Fernandez de Arroyabe

The purpose of Sinter plants is to heat iron ore fines along with fluxes and coke fines or coal, to produce a semi-molten mass that solidifies into porous pieces of sinter with the needed size and strength. Fluxes used in the sintering process need to have an appropriate size distribution and TI to avoid generation of fines, which could reduce the productivity of the Sinter. Besides, a homogeneous chemical composition and high absorption characteristics are necessary to control the basicity and to combine the flux with P, S, Si, etc, respectively. PASEK Dunite is an ultramaphic rock exploited in the north of Spain with a basic chemical classification, being olivine and serpentine its principal minerals. It is a very homogeneous and hard stone and its main characteristics are: high hot and cold resistance to mechanical stresses, softening and melting points of a flux not of a refractory material. In addition, due to its mechanical and chemical properties, less fines are generated in the sintering process and during the handling and transportation to the blast furnace, improving the productivity of these processes. In this way, the use of PASEK Dunite allows increasing the homogeneity structure of sinter, reducing the percentage of return fines and improving the Sinter productivity.

Oct 30, 2017

By Christiano Gianesi Bastos Andrade

Clays with high content of smectite are denominated bentonites, and are widely used in industry as, for example, agents for bleaching of vegetable oils, animals and minerals. For this use, the smectite clays are treated with inorganic acid of high concentration at temperatures under boiling point, which provide the bentonite´s bleaching power. In the present study, a sample of smectite from Cubati, Paraiba, Brazil, was submitted to treatment under moderate conditions (90°C, reaction times of 1, 6, 12, 18 and 24hours in close reactor, concentration of the aqueous solution of hydrochloric acid 1.5 M, acid solution/clay ratio of 1g/10mL), aiming to reduce impurities, responsible for the color of the clay, without causing significant changes in their structure. Thus, clay can be used in the cosmetics industry and other products with high added value. The treated clay was characterized by scanning electron microscopy (SEM), stereomicroscopy, energy dispersive X-ray detector (EDS) and X-ray diffraction (XRD). It was observed a bleaching in samples with time of 12h to 18h. With the DRX was possible to monitor the peak intensity of the clay structure and the sample with 12 hours of treatment was not significantly altered its crystalline structure, maintaining the peak clay at d001. The most pronounced changes in the bleaching occurred within the first 12 hours of acid treatment.

Aug 8, 2018

By Beatriz Pereda, Ana Clara Fonseca da Silva, Tiago Seixas Bittencourt

Reinforcing steel bars are usually specified based on mechanical properties with flexibility in chemical composition and processing. Most developments, in these steels, are normally focused on alloy and process design to reach minimum cost and conformity to specification. Processing routes using quenching and self-tempering (QST) and accelerated cooling are the most common. Microalloying with V and Nb have been used in rebar. When acicular constituents must be avoided, a combination of Nb microalloying with judicious control of cooling is one of the preferred options. Niobium can contribute to improvement in tensile properties through austenitic grain size control during hot working, precipitation hardening due to carbonitrides or clusters, and hardenability increase. In the present work the alloy design and development processes of a Nb microalloyed steel for rebars are presented. The designed steel has fulfilled the required specification and is under regular production. Austenitic grain size refining – when comparing with the “basic composition” normally used was observed, even without any change in the thermomechanical processing cycle. There are indications that precipitation hardening may also occur. Results indicate that Nb is a good alternative as a microalloying element in rebars.

Oct 1, 2019