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By Felipe da Silva Siqueira, Weslley Luiz da Silva Assis, Gláucio Soares da Fonseca, André Luiz Moraes Alves, Guilherme Dias da Fonseca, Paulo Rangel Rios

Com o contínuo advento dos materiais aumenta-se as chances de uma dada transformação envolver duas ou mais fases produto. Quando essa transformação de uma fase matriz em duas ou mais fases produto ocorre, ela pode ser simultânea, quando as fases produto iniciam-se no mesmo instante, ou sequencial, quando elas iniciam-se em tempos diferentes. É sabido, pela teoria clássica da nucleação, que a nucleação heterogênea tem vantagens sobre a nucleação homogênea, e que vários sítios podem se tornar preferenciais por favorecerem a nucleação heterogênea. Dois sítios preferenciais bastante presentes são a interface de precipitados e os contornos de grão. Neste contexto, um modelamento analítico e computacional, via cone causal, foi empregado para investigar transformações simultâneas e sequenciais que possuem sítios preferenciais para a nucleação. Considerou-se que uma fase matriz policristalina que possui precipitados esféricos transforma-se em duas fases produto, 1 e 2, onde a fase produto 1 nucleou na interface matriz/partículas e a fase produto 2 nos contornos de grão. Os resultados de simulação tiveram ótima concordância com o modelamento analítico e observou-se que cada sítio preferencial teve um efeito muito distinto nas microestruturas simuladas.

Oct 4, 2019

By Leandro Ramos Rodrigues, Jorge Emil João da Penha Júnior, Sérgio Valle Júnior

Esse artigo apresenta a estratégia adotada pela ArcelorMittal Tubarão referente extração de dados de pesagens realizadas pelas pás carregadeiras de forma automática. Para isto, foi desenvolvido um hardware que coleta e envia os dados por meio de uma comunicação de dados 3G/4G para o ambiente de nuvem da Microsoft por meio do produto Microsoft Azure IoT Hub, após isto os dados são enviados para o sistema de balanças rodoviárias da ArcelorMittal Tubarão. A Implantação da solução trouxe uma redução de 17% do tempo do recurso da contratada e 9% do tempo do recurso próprio, além de aumentar a confiabilidade do processo de consolidação dos dados de pesagem das pás carregadeiras.

Oct 1, 2019

By Vitor Luiz Sordi, Gustavo Henrique Pelissari

O AISI201LN é um aço inoxidável austenítico com teor reduzido de Ni em relação aos tradicionais da série 300 e com adições de Mn e N como estabilizadores da austenita. Os aços da série 200 se propõem a substituir outros inoxidáveis em algumas aplicações com vantagem econômica pela redução do Ni, porém há pouca informação sobre o seu comportamento em temperaturas elevadas. Este trabalho avalia a resistência à tração do AISI 201LN na temperatura ambiente e na faixa de 500ºC a 800ºC e a resistência à fluência na temperatura de 700ºC. Observou-se que, comparado a outros inoxidáveis austeníticos, o material estudado tem resistência à tração comparável em temperatura ambiente e mantem boa relação ductilidade – resistência no intervalo de 500ºC a 800ºC. O aço AISI201LN apresentou desempenho em testes de fluência na temperatura de 700oC comparável ao de outros aços inoxidáveis austeníticos largamente utilizados para aplicações em altas temperatura, incentivando assim a ampliação dos estudos em outros intervalos de tensões e temperaturas.

Oct 21, 2019

By Marcelo Ferreira Martins, Sandro Luís Zahner, Daniel de Paula Ferreira, Celso Dias Barão, Leandro Martins Pereira

O EOF é um forno básico a oxigênio caracterizado pelo conceito de pré-aquecimento da carga sólida baseado na energia da corrida anterior. Mesmo com um sistema supervisório, a operação era totalmente manual. O trabalho consistiu no desenvolvimento e implantação de modelos matemáticos, objetivando atingir a temperatura e composição química programada para vazamento. O sistema de equações consideram todas as entradas metálicas com as respectivas composições químicas e define a quantidade necessária de energético ou refrigerante, além da adição de cales conforme a basicidade e teor de MgO objetivados na escória. O desenvolvimento passou inicialmente por um conhecimento profundo do processo, dada a excelência e originalidade do forno EOF, que é diferente dos demais convertedores a oxigênio. A seguir, foram definidos padrões e práticas operacionais que garantissem a reprodutibilidade do processo, para, finalmente, permitir o cálculo através de modelos matemáticos. Com a automação do processo foram conseguidos expressivos ganhos de produtividade, redução no consumo de materiais, aumento do rendimento metálico e menor consumo de refratários.

Oct 1, 2019

By Roberto Dalmaso, Vinícius Pesente Binotte, Luiz Alberto Moreira Andrade, Alan Amorim Margon, Davi Fiorese Bissoli

Esse trabalho tem como objetivo apresentar o equipamento de medição automática de placas desenvolvido pela ArcelorMittal Tubarão na área de condicionamento de placas. Anteriormente este processo era realizado de forma manual pelos inspetores. Esse equipamento visa facilitar a rotina de trabalho do inspetor e aumentar a qualidade da medição, assim como diminuir a dispersão dos dados eliminando a divergência nas medições das placas que se verificava entre diferentes operadores, além de possibilitar a criação de um histórico das medidas de toda placa. Para validação do equipamento o mesmo foi submetido a um sistema de analise de medição e teve seu resultado aprovado, no momento atual o mesmo se encontra em funcionamento para se realizar uma comparação estatística do seu desempenho em relação aos inspetores..

Oct 1, 2019

By Sérgio Roberto Lopes Moreira, Leonardo José Silva de Oliveira, Rodrigo Seara Martins, Rodrigo Madrona Dias, Fabiano Abrahão Moreira

O nível de inclusões presentes no aço líquido interfere diretamente na qualidade das placas produzidas por lingotamento contínuo e são determinantes na formação de defeitos superficiais em produtos laminados a frio. A reoxidação do aço, bem como a passagem de escória do distribuidor para o molde, a interação do aço com o pó de cobertura do distribuidor e com o pó fluxante, têm forte influência na limpidez das placas originadas no processo de solidificação no molde. No presente trabalho, avaliaram-se as inclusões formadas durante o início do processo de lingotamento contínuo para aços de ultra baixo teor de carbono, sob três diferentes condições de adição do pó de cobertura do distribuidor, além da própria condição padrão. O objetivo do estudo é reduzir a quantidade das inclusões e consequentemente, os defeitos superficiais em placas iniciais, por meio da relação com o teor de oxigênio no veio da máquina de lingotamento contínuo. Tal investigação visou fornecer informações para alterações nas condições do processo para melhoria da qualidade do produto final.

Oct 1, 2019

By Gerson Evaristo de Paula Júnior, Bruno Santos Malaquias, Henriquison Magela Bottrel Reis

O desafio no processo de coqueificação está relacionado à elaboração de misturas de carvões que produzam coque com a qualidade para utilização nos altos-fornos. Foi avaliada, em escala piloto, a influência de materiais inertes (coque verde de petróleo [CVP], antracito e carvão com alto teor de inerte [CATI]) às misturas de coqueificação sobre a formação de microtexturas e a qualidade do coque. Os resultados indicaram que, para a mistura avaliada, a adição do CVP até 30% produziu coque com qualidade (DI15-150) adequada para os altos-fornos da Usiminas. As principais microtexturas foram do tipo mosaico, fragmentária, fusita, inerte anisotrópico e o próprio CVP. O antracito provocou redução significativa de DI15-150 e CSR. A análise de microscopia óptica revelou partículas livres na matriz de coque, contribuindo para a queda de qualidade. A adição de CATI às misturas de coqueificação resultou em forte queda na qualidade do coque e a microtextura do tipo mosaico foi predominante. De forma geral, o carvão com alto teor de inertes foi o que apresentou menos benefícios, diferentemente do CVP, que apresentou melhor resultado para ser utilizado nas misturas de coqueificação da Usiminas.

Oct 1, 2019

By Daniel Carvalho, Marcos Viana, Leonardo Demuner, Herbert Castro

Intensive process and technology improvements related to the BOF converter — the key process to increase steel plant productivity and stability — have been performed at Ternium Brazil. This paper details the road map for process developments and investments in equipment technology, as well as the results achieved. The main topics of this development are the process control and optimization systems, slag forming model, oxygen blowing pattern, end-of-blow point control and slag carryover control. The outcomes of this development are improvements in the reblow rate, end-of-blow oxidation, direct tapping, slag carryover, slopping ratio, metallic yield and lining life.

Oct 1, 2019

By Gian San Ana d Ávila, Rodrigo Marcelino Guilherme, Bruno de Alcantara Monteiro, Rafael César de Souza, Denilson de Souza Braga

O Objetivo deste trabalho é apresentar a implantação inovadora de testes das proteções intrínsecas nos Gasômetros de gás de Alto Forno (BFG) e gás de Aciaria (BOFG) denominado de "Testes Espoleta", no qual são realizados testes a quente de todas as proteções existentes, estando os gasômetros em operação normal e conectados ao processo produtivo. Estes testes foram idealizados a partir de benchmark com empresas do setor siderúrgico em função do acidente ocorrido com um gasômetro em 2018 no Brasil, e principalmente durante os trabalhos desenvolvidos por um grupo de trabalho multidisciplinar em conjunto com a consultoria especializada em Análise de Riscos de Processo (ARP). Como resultado deste trabalho, foi definida uma recomendação de testes no sistema de proteção após classificação de grau de risco 1 (Gravidade/Probabilidade) do perigo de explosão / incêndio em caso de falha nas proteções dos Gasômetros e as redundâncias existentes.

Aug 1, 2019

By Rafaela Pacheco Malvão dos Santos, Rafaela Pereira Batista Carvalho, Flávio Monteiro de Souza, Bruno Moura de Jesus, Rodrigo da Silva Magalhães

Dentre as impurezas do gusa, o fósforo se destaca por promover fragilidade a frio ao aço, uma propriedade normalmente indesejada. A sua adequação a teores aceitáveis ocorre no Conversor LD, através da oxidação do banho e adição de fundentes. O modelo proposto objetiva determinar a adição de fundentes de forma dinâmica: com base na termodinâmica e ajustes com dados históricos visando promover uma escória adequada a proteção do revestimento refratário e a desfosforação. O modelo está em uso nos Conversores LD da Aciaria da Companhia Siderúrgica Nacional e demonstrou resultados satisfatórios.

Oct 1, 2019

By Gerhard Finstermann, Ichiro Maeno, Takehiko Saito, Hironori Shimogama, Konrad Krimpelstätter

Automobile manufacturers are developing Electrified Vehicles with light steel body structure designs that reduce mass and therefore greenhouse gas emissions over the vehicle’s entire life cycle. This raises the demand for the production and development of Advanced and Ultra High-Strength Steels (AHSS / UHSS) and Electrical Steels with increased permeability and reduced core loss to improve energy conversion efficiency. To meet this requirements the steel market is tending towards new generations of AHSS with improved formability (3rd generation AHSS) and high-silicon steels with higher strength and thinner products. With this growing demand for advanced high-strength steels and electrical steels, producers are faced with a unique and interesting challenge in producing materials that strain or exceed the capabilities of existing mill equipment and automation designed to produce low- to medium-carbon sheet. While specialty steel producers have known for decades how to process special high-strength steels and thinner gauges, this equipment typically does not offer the yield and productivity desired by the market, necessitating innovation in re-engineering existing equipment to meet the market demands more economically than new construction. In the case of cold rolling, this can be supported through variable roll geometries, more effective roll-gap lubrication technologies, application of strip heaters (Warm Rolling) to reduce risk for edge crack propagation and strip breaks as well as continuous rolling managed by state-of-the-art automation technologies.

Oct 1, 2019

By Daniel Paulo Santos, João José dos Santos Carvalho, Leonardo Passos Perdigão, Alexandre Santos Tardin, Filipe Sathler, Leonardo Barbosa de Oliveira Mello, Odilon José da Silva, Marcelo Tardin Alves

A estabilidade operacional do alto-forno depende da qualidade de suas matérias-primas, sendo a resistência mecânica do coque após a reação – Coke Strength after Reaction (CSR) um dos principais parâmetros de controle da qualidade do coque para verificar a degradação granulométrica do coque após sua reação com CO2. O desafio das empresas siderúrgicas está em produzir um coque de baixo custo e elevada qualidade com resultados precisos e consistentes para atendimento às especificações requeridas pelo alto-forno. Neste trabalho em particular, utilizando a metodologia Seis Sigma, foi desenvolvido e validado uma equação matemática (modelo de regressão linear múltipla) para previsão do CSR produzido pela coqueria da ArcelorMittal Tubarão, a partir de dados estatísticos correlacionados à parâmetros da mistura de carvão (teor de cinzas totais, enxofre médio e a composição química das cinzas expresso pelo índice de basicidade).

Oct 1, 2019

By Márcia M. S. M. Pereira, Hervé Tavernier, Gérson T. Ferreira, Caio Nogueira Araujo Diniz, Fabio Luiz Lourenço, Wagner C. Moreira, Vinicius Cunha Aranda

Pós fluxantes desempenham um papel significativo na qualidade do aço durante o processo de lingotamento contínuo. Os pós fluxantes são escórias sintéticas usadas para lubrificar o molde durante o lingotamento contínuo do aço. Para que isso ocorra, o fluxante deve apresentar as seguintes funções: isolamento químico e térmico do aço, absorção de inclusões não metálicas do aço, lubrificação do molde e controle da transferência de calor entre o aço e o molde. O desempenho de cada função está relacionado às propriedades químicas e físicas do pó fluxante, que são dependentes de sua composição química e sua composição mineral, devido a sua relação com a taxa de fusão do material. A fim de garantir uma produção eficiente e de alta qualidade durante o lingotamento de um aço ultra baixo carbono, os pós fluxantes A e B foram investigados de acordo com diferentes propriedades físico-químicas. Diversos experimentos laboratoriais foram realizados para comparar o desempenho dos materiais A e B, visando à diminuição de captura da escória pelo aço no molde: avaliação do comportamento de fusão e fluidez, composição química e viscosidade. As temperaturas de processo foram avaliadas através de testes estatísticos, visando caracterizar o fluxo de calor e o trabalho de fricção durante lingotamento. Os testes industriais preliminares, realizados na Ternium Brasil, foram conduzidos com o objetivo de analisar o comportamento do pó fluxante durante a operação de lingotamento contínuo em relação a alguns aspectos operacionais e fornecer informações sobre sua influência na qualidade superficial do aço. Os resultados mostraram que, aumentando a viscosidade do fluxante, o consumo de pó tornou-se menor, levando a um maior trabalho de fricção e menor fluxo de calor no molde. No entanto, o comportamento da camada de escória mostrou que, apesar do aumento da força de atrito no molde, a espessura da escória foi adequada e não houve relatos de defeitos superficiais durante o uso do material fluxante de maior viscosidade.

Oct 1, 2019

By Hui-bin Wu, Rui Yuan, Yang Gu, Peng-cheng Zhang, Zheng-zhi Zhao

The corrosion behavior of three kinds of medium-Cr rolled steel pipeline steels in carbon dioxide collecting and transporting environment at different temperatures was studied. The results shew that the 5Cr sample was most affected by temperature. When the temperature rised from 30 °C to 90 °C, the corrosion rate increased from 0.12 mm/a to 1.87 mm/a, which was increased 15.6 times. The corrosion rate of 7Cr steel at 30 °C was similar to that of 5Cr steel. However, as the temperature increased, the corrosion rate rised slowly, increasing by 2.4 times at 90 °C. The corrosion rate of 9Cr steel was not obvious with temperature, and it was always below 0.06 mm/a. The thickness of the corrosion product film of the three samples gradually increased below 70 °C, and suddenly increased above 70 °C. This was related to the negative temperature coefficient of the solubility of FeCO3, and the thickening of the product film also affected the ion exchange of the cathodic reaction. An increase in the Cr content contributed to grain refinement and increased the proportion of the small-angle grain boundaries. More fine grains mean an increase in the total length of the grain boundaries, which could provide a diffusion channel for the free Cr element; on the other hand, the low-angle grain boundary structure was more orderly, with a lower free volume and lower interface energy. Under the combined effect of both, 9Cr steel and 7Cr steel had high volta potential and better corrosion

Oct 1, 2019

By Eustáquio Vieira Júniorr, Dalton Martins Neto, Filipe da Costa Oiveira

O Alto-Forno 2 da Ternium Brasil, no Rio de Janeiro, iniciou sua primeira campanha em 16 de dezembro de 2010. No decorrer de sua campanha, verificaram-se problemas de deslocamento de staves de ferro fundido e deformação dos staves de cobre chamado “efeito banana”, causando a perda da capacidade de refrigeração destes componentes do sistema de arrefecimento. Após a análise dos eventos foram executadas diversas ações para recuperação e preservação do Alto-Forno 2, sendo estendidas também ao Alto-Forno 1. Dentre as ações de preservação para o Alto-Forno 2 foi estabelecido que deveriam ser substituídos os staves danificados e alguns setores da carcaça que apresentavam trincas e deformações, e consequentemente a perda de suas propriedades mecânicas, visando eliminar as interrupções na operação do Alto-Forno 2 para reparos localizados e redução das instabilidades operacionais causadas pela não uniformidade das superfícies dos staves. O trabalho apresenta o detalhamento da técnica utilizada para substituição dos staves, a seleção dos materiais assim como os preparativos operacionais que garantiram o bom desempenho do Alto-Forno 2 nos momentos que antecederam a parada e após seu retorno à operação, mostrando a viabilidade técnica e econômica da atividade.

Oct 1, 2019

By Bart de Graaff, Victor van Straaten, Edo Engel

The hot blast system is key ancillary plant equipment with respect to safe and stable operations during a long blast furnace campaign. Hot blast stove designs have been optimized to such an extent that in some cases, their lifetimes have surpassed the campaign lengths of the associated blast furnaces by a substantial margin, with the exception of the burner and a few critical areas. This article presents recent developments with respect to designing, building new and operating existing hot blast systems for a long lifetime and at optimized performance. These developments include fundamental improvements such as dome combustion designs as well as increasingly comprehensive packages for inspection, assessment and maintenance techniques. Examples of such techniques are burner replacement with the hot blast system at operating temperature, improved double shell approaches and TOFD measurement applications.

Oct 1, 2019

By Cleiton Rodrigues de Vasconcelos, Elizeth Oliveira Alves, Kleber Gonçalves Bezerra Alves

Em virtude da periculosidade do Pó de aciaria (PAE), práticas alternativas, como a reinserção do resíduo no processo produtivo, ou sua incorporação em outros materiais fizeram com que a reciclagem tenha se tornado uma via para este subproduto. O presente trabalho tem como objetivo identificar as áreas de desenvolvimento tecnológico de utilização do PAE, avaliar a potencialidade de reaproveitamento e reciclagem do resíduo oriundo do processo de produção do aço carbono, comparando as características obtidas do PAE analisado com os requisitos indicados através da análise de patentes. O PAE produzido no estado de Pernambuco foi caracterizado pelas técnicas de Fluorescência de raios X (FRX), separação granulométrica via peneiramento, distribuição do tamanho de partículas, Difração de raios X (DRX), Microscopia eletrônica de varredura (MEV) e Espectroscopia por energia dispersiva (EDS). A prospecção tecnológica foi realizada nas bases de patentes europeia EPO e na base nacional de patentes nacional do INPI. As análises realizadas mostraram que o material apresentou aproximadamente 28,5% de suas partículas com granulometria inferior a 53μm, composto em sua maioria por ferro e zinco presentes na forma de óxidos, organizados nas fases franklinita, zincita e magnetita. A baixa granulometria e composição química possibilitam a sua aplicação no campo dos materiais cerâmicos, bem como sua reinserção no processo de fabricação. O resíduo estudado apresentou características similares com os demais resíduos observados nas patentes.

Mar 1, 2019

By Dimas Pereira Coura, José Geraldo da Silva Moreira, Eder Quental de Araújo

O território brasileiro devido a sua localização na região tropical, possui um grande potencial para aproveitamento de energia solar. O objetivo deste trabalho é dimensionar um sistema que aproveite a energia solar por tecnologia fotovoltaica no setor siderúrgico, o qual é um dos maiores consumidores de energia elétrica da indústria. O estudo é voltado as usinas siderúrgicas integradas a coque, e se baseia no aproveitamento de área instalada em telhados de galpões, para o qual foi definido uma área padrão para facilitar a análise, definição de ângulo de inclinação dos painéis, quantidade utilizada, análise de interferências e posteriormente realizado viabilidade do sistema considerando as diferentes taxas de irradiação de acordo com a localização geográfica de cada usina.

Aug 1, 2019

By Mariana Sizenando Lyrio, Weslley Luiz da Silva Assis, Harison da Silva Ventura, Gabriella Maria Silveira de Sá, Paulo Rangel Rios

Nesse trabalho, simulações computacionais de transformações de fase são realizadas para analisar situações em que a nucleação e a velocidade de crescimento não são homogêneas no material. Os resultados foram comparados com modelos analíticos de Rios e Villa. A microestrutura e a cinética microestrutural das transformações são obtidas e analisadas para casos em que há um mesmo gradiente de velocidade e diferentes gradientes de núcleos. O principal resultado é que a cinética de transformação e a microestrutura são afetadas da mesma maneira para as diferentes quantidades de núcleos, embora o gradiente de velocidade seja o mesmo. Na microestrutura foi observado que na parte inferior os grãos são maiores enquanto que na parte superior os grãos são menores, como consequência da densidade de núcleos e da velocidade de crescimento. Todas as simulações computacionais apresentaram um bom acordo com os modelos analíticos.

Nov 4, 2019

By Thamiris Auxiliadora Gonçalves Martins, Isabela Falconi Brandolis Alves, Viviane Tavares de Moraes

Reverse flotation process is a method used for remove impurities from the most abundant iron ore; the itabirite. In this process, amines surfactant are used which may prevent the reuse of water in processes. The Fenton oxidative processes and the synthesis of nanoparticles are highlighted in catalysts application and in organic substances degradation. This study performed the synthesis of copper nanoparticles (CuNPs) to employ them as catalysts of the modified Fenton reaction to degrade an amine surfactant used in reverse flotation and compared with the classic Fenton (Fe2+) reaction. CuNPs were synthesized by chemical reduction, pH 11 with copper sulfate and ascorbic acid. They were characterized by UV-Vis, DRX and DLS and Zeta potential. The nanoparticles had diameters of 125.00 to 17.22nm and stability during 50 days. The tests were prepared with 180mg/L of amine and 1890mg/L of H2O2 in 150 minutes. The degradation was assessed by UV-Vis and FT IR. The results showed that CuNPs degraded 84% of the surfactant while Fe2+ reached 89%. In this way, both processes can be used for surfactant degradation, although the CuNPs method is easier to operate at neutral pH.

Oct 3, 2019