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By Robin Schott

The blast furnace process is the most important process to produce pig iron. The necessary process energy is mainly covered by coke. But the production of coke is connected with CO2-emissions and high costs. A significant measure to reduce the coke rate and with it the CO2-emissions plus costs is pulverized coal injection (PCI) through the tuyeres into the blast furnace. A further increase to substitute coke by coal can be achieved by using the Oxycoal+ technology. This article compares and shows the cost effectiveness and the decrease of CO2-emissions with the help of simplified energy balances for the only coke operation of the blast furnace, the operation using pulverized coal injection and the operation using the Oxycoal+ technology.

Aug 17, 2017

By Andrew Thallisson de Souza

Os aços inoxidáveis ABNT da série 300 são ligas austeníticas Fe-C(< 0,08%) - Cr(18 a 20%) - Ni(8 a 10%) são muito aplicados, pois apresentam alta estampabilidade, alta soldabilidade, boa resistência à corrosão uniforme em vários meios corrosivos, no entanto, sofrem corrosão localizada (pites, corrosão sob tensão, fresta e corrosão intergranular). Os aços inoxidáveis da família UNS S32304, têm 23%Cr e 4%Ni. Por terem teor de carbono inferior a 300ppm (0,03% em massa) são resistentes à corrosão intergranular, sofrem pites e corrosão sob tensão (CST). Devido ao alto teor de cromo, o aço UNS 32304 apresenta boa resistência à corrosão uniforme, sendo que na corrosão por pites o mesmo apresenta um comportamento melhor que os aços ABNT 304 (sem Mo) e ABNT 316 (com Mo), de acordo com o Número Equivalente de Resistência ao Pite (PREN). O PREN dos aços UNS 322304 é 26, e para os aços ABNT 304 e 316 são 18 e 25, respectivamente. Este trabalho caracterizou os diferentes aços inoxidáveis química, metalográfica e eletroquimicamente em meios contendo íons cloretos. A partir de ensaios de caracterização eletroquímica, por polarização potenciodinâmica, verificou-se que o aço ABNT 304 apresentou potencial de pite inferior aos aços ABNT 316 e o UNS 32304, em soluções aquosas contendo 3,5% (massa) de NaCl. Verificou-se que estes aços sofreram CST empregando-se ensaios de deformação (corpo de prova em U) e carga constante (corpo de prova de tração liso) nos eletrodos em soluções aquosas contendo 42% (massa) de MgCl2 na temperatura de aproximadamente 143°C. Salienta-se que o comportamento em CST do aço ABNT 304 foi inferior aos demais. As amostras ensaiadas foram caracterizadas fratograficamente (macro e microfratograficamente - empregando-se microscopia eletrônica de varredura). Os corpos de prova que sofreram CST apresentaram facetas de clivagem e “marcas de rios”, características da fratura frágil.

Aug 17, 2017

By Henrique Dias Gatti Turrer

Atividades de pesquisa e desenvolvimento (P&D) possuem efeito positivo nos indicadores econômico-financeiros das organizações. Essas atividades possuem características de projetos, e, por isso, podem ser submetidas aos processos de gerenciamento recomendados pelo PMBOK. As atividades da gerência de P&D do Minas-Rio da Anglo American foram submetidas à alguns desses processos. Inicialmente, foram estratificados os processos por magnitude de esforço e de impacto. Oito processos foram classificados como de baixo esforço e alto impacto e, por isso, totalmente implementados. A criação e aplicação de três ativos organizacionais padronizados para todas as atividades realizadas permitiu o desenvolvimento de grande parte dos processos considerados mais importantes. Um questionário de avaliação do grau de maturidade em gerenciamento de projetos foi respondido por parte da equipe antes e depois da adoção formal de tais processos. O grau de maturidade aumentou significativamente, 150%, em dois anos, passando do nível conceitual para padronizado. Além disso, foi observada um aumento significativo, igual a 731%, no número de atividades realizadas pela área.

Oct 30, 2017

By Alessandra Savazzini dos Reis

A crescente preocupação em relação às áreas de proteção ambiental e ao alto consumo de argila, matéria-prima da cerâmica vermelha, ocasiona a indisponibilização progressiva de reservas de argilas no Brasil. Com isso, vê-se a necessidade de incorporar resíduos na massa argilosa para confecção de produtos de cerâmica vermelha. A indústria de cerâmica vermelha brasileira consome cerca de 10 milhões de toneladas de argila ao mês para produção de telhas e blocos. Na própria olaria são gerados resíduos, tal como, o resíduo de massa cerâmica crua originado na etapa de conformação das peças. Este trabalho visa incorporar o resíduo de massa cerâmica crua na massa argilosa usada em cerâmica vermelha. O resíduo foi caracterizado por meio de ensaios de FRX, DRX, limites de Atterberg e distribuição de tamanho de partículas. Corpos de prova feitos com massa argilosa e resíduo em teores variando de 10% a 90% (massa) foram conformados, secos à 110ºC, queimados à 900ºC em forno industrial e submetidos a ensaios de absorção de água, porosidade aparente, massa específica aparente e resistência à compressão. Os resultados evidenciaram que as propriedades cerâmicas avaliadas nos corpos de prova da massa argilosa incorporada com o resíduo atendem aos valores das argilas-padrão brasileiras para cerâmica vermelha.

Aug 17, 2017

By Anna Paula Littig Berger

A remoção do fosfóro através do processo de desfosforação do ferro-gusa tem sido cada vez mais relevante, devido a influência que exerce de forma prejudicial as propriedades do aço e devido a extensão do cenário de escassez de minérios com menor teores de fosfóro. Este trabalho tem como objetivo a avaliação termodinâmica computacional de misturas a base de dolomita e finos de minério utilizadas no processo de desfosforação realizado em panela para o refino do ferro-gusa. Foi utilizado o software Factsage para avaliação termodinâmica, tendo este se mostrado eficaz na determinação da concentração de fósforo de equilíbrio no metal, fases presentes e temperatura de fusão das misturas. Verificou-se uma tendência de maiores valores de eficiência para o processo de desfosforação quando aumenta-se a razão de massa de desfosforante e massa de gusa.

Aug 17, 2017

By Benito Barbabela e Silva

O pelotamento é a mais complexa etapa de aglomeração de finos de minério de ferro. Sua resposta é naturalmente oscilante, sendo bastante influenciada pelas características físicas obtidas nos processos de beneficiamento mineral que a precedem e tem papel crucial para a etapa de tratamento térmico de sinterização à jusante. O presente trabalho aborda o processo de classificação de pelotas verdes, sólidos singulares de aspecto deformável e pegajoso, em peneiras de rolos por modelamento por aplicação de Método dos Elementos Discretos. Esta técnica mostra-se como uma importante ferramenta pois supera as limitações impostas na modelagem física (quantificação e identificação de fluxos por ausência de instrumentação em escala industrial, amostragem sem representatividade) ao reproduzir de forma verossímil as repostas do sistema para importantes variáveis de controle: comprimento de gap, umidade, dispersão de tamanhos e resistência das pelotas.

Oct 30, 2017

By Anna Paula Littig Berger

A remoção do fosfóro através do processo de desfosforação do ferro-gusa tem sido cada vez mais relevante, devido a influência que exerce de forma prejudicial as propriedades do aço e devido a extensão do cenário de escassez de minérios com menor teores de fosfóro. Este trabalho tem como objetivo a avaliação termodinâmica de misturas à base de dolomita e finos de minério utilizadas no processo de desfosforação realizado em panela para o refino do ferro-gusa. Verificou-se uma tendência de maiores valores de eficiência para o processo de desfosforação quando aumenta-se a razão de massa de desfosforante e massa de gusa.

Aug 17, 2017

By Filipe Sathler

O Alto Forno 3 da ArcelorMittal Tubarão (Volume interno: 3617 m3) esteve em operação do dia 21 de Julho de 2007 a 10 de Novembro de 2012 durante a sua primeira fase da primeira campanha. Após os devidos reparos e planejamento técnico-operacional, o procedimento de Blow in da segunda fase desta campanha foi realizado no dia 6 de Julho de 2014, apresentando também um processo bem sucedido de evolução de produção (ramp up) e resultados importantes com a redução do consumo de coque (coque rate) ao longo dos primeiros meses de operação.

Aug 17, 2017

By Henrique Severiano de Jesus

Para uma marcha estável do Alto-Forno é necessário o controle de inúmeras variáveis de sua matéria prima, no nosso caso a discussão é o Coque, elemento resultante de um processo Pirolítico do Carvão mineral, que tem um papel fundamental no processo de Redução do Alto-Forno, onde uma de suas fraquezas é a umidade, pois a sua eliminação propicia uma reação endotérmica, roubando calor do forno, com isso perde-se nos balanços de massa e de produção de Gusa. Mostrar de forma instrutiva o princípio de funcionamento de um Analisador de Umidade, Análise de Laboratório, entre outros.

Aug 17, 2017

By Yasser Ghobara

Phosphorus is a problematic impurity that has challenged steelmakers for decades. Steel producers have developed specific technologies to eliminate phosphorus prior to and during steelmaking. These process technologies reduce phosphorus to various degrees and increase the cost of making steel. The state-of-the art dephosphorization technologies are described and operating costs compared for each of the established technologies. Costs are discussed in terms of price penalties for high P iron ore and selling premiums for low P steel. From this, strategies to control P in a cost effective manner are described.

Aug 17, 2017

By Eustaquio Vieira Junior

O Alto-Forno 2 da thyssenkrupp CSA, no Rio de Janeiro, iniciou sua primeira campanha em 16 de dezembro de 2010. No decorrer de sua campanha, verificou-se problemas de deslocamento de staves de ferro fundido, deformação dos staves de cobre e desgaste acentuado do refratário do top cone. Na análise dos eventos adotou-se a inspeção por vídeo endoscopia e em seguida foram tomadas algumas ações para recuperação e preservação do Alto-Forno 2, sendo estendidas também do Alto-Forno 1. Dentre as ações de preservação dos Altos-Fornos destaca-se a projeção robotizada de material refratário, shotcrete, visando reduzir o desgaste acentuado dos staves e deterioração de suas tubulações de refrigeração. O trabalho apresenta o detalhamento das técnicas utilizadas e seleção de 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 que a atividade é viável do ponto de vista técnico e financeiro.

Oct 30, 2017

By Filipe Sathler

Mediante efeitos de sazonalidades do mercado Siderúrgico, períodos de crise, aliados às necessidades de reparos de equipamentos, os Altos Fornos são, eventualmente, submetidos ao desligamento. O procedimento específico mais utilizado é o Blowdown, com o abaixamento de carga até nível de ventaneiras, facilitando posterior limpeza e reparo. Para sucesso deste procedimento, é essencial um planejamento adequado das atividades. Informações técnicas e experiências operacionais permitiram o embasamento teórico e a execução do Blowdown do Alto Forno 03 da ArcelorMittal FCSA (Tubarão). Como preparação, foi efetuado o aumento do fluxo periférico (remoção de cascão) e o aumento da permeabilidade do Cadinho (maior circulação de líquidos, limpeza e drenagem). Realizou-se também a preparação de equipamentos específicos e controle dos parâmetros operacionais. O abaixamento de carga foi devidamente realizado conforme planejado, até o nível de ventaneiras e permitindo paredes internas livres de cascões.

Aug 16, 2017

By Joaquim Luiz Monteiro de Barros

Com base na atual situação de restrição de disponibilidade e do custo da energia no Brasil, sistemas tipo Heat Pipe (tubos de calor) tendem a ser cada vez mais utilizados na recuperação do calor dos gases de exaustão nos processos de produção de gusa, para o pré-aquecimento de ar/gás, aumentando a eficiência energética global do sistema e reduzindo o consumo de combustível. Esta tecnologia agrega uma série de vantagens, quando comparada com os trocadores de calor tradicionais, pois possui um design compacto, transferência de calor uniforme em toda a área de troca térmica, alto grau de vedação, de forma a evitar o risco de vazamento e mistura/contaminação entre os fluidos quente e frio.

Sep 25, 2017

By Fábio de São José

Sistemas de moagem são projetados baseando-se, entre outros parâmetros, no consumo de energia das rotas existentes. Consideram-se custos com energia um desafio para a indústria mineral, pois a maioria da energia disponível ao processo é inevitavelmente absorvida pelos equipamentos e somente uma menor porção é destinada à fragmentação desejada. Hoje, a maioria das teorias utilizadas na avaliação do desempenho energético parte dos estudos de pesquisadores como Fred Chester Bond. De acordo com Bond, Work Index (WI) é um parâmetro representativo da resistência à moagem do minério, servindo para medir o consumo de energia na fragmentação e para comparar o comportamento de diferentes minérios. Estudos recentes comprovam que o WI de materiais em mistura pode ser medido, geralmente, com alto desvio devido às diferenças existentes de moabilidade de cada tipologia. Este trabalho consistiu na determinação do WI de minério de zinco silicatado com elevações nos teores de esfalerita (ZnS) e galena (PbS), devido à avanços na lavra, minério composto unicamente por willemita e suas misturas. Valores encontrados mostraram que a presença significativa de minerais de classes distintas daquele predominante na frente de lavra pode influenciar na determinação de parâmetros importantes para o processamento mineral. Amostras foram fornecidas pela Votorantim Metais Zinco.

Aug 8, 2018

By André Luis de Oliveira

O Alto Forno 3 (AF3) da Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) é o equipamento muito importante no processo siderúrgico da Usina Presidente Vargas (UPV), situada em Volta Redonda (RJ), por responder por mais de 70% da produção de gusa da UPV. Na produção de gusa é gerado o Gás de Alto Forno (GAF), subproduto de alta relevância, pois este gás sai do topo do AF3 com grande pressão e cinética, energia essa passível de utilização. Em 2007 a CSN, optou por adquirir um equipamento denominado “Top Pressure Recovery Turbine” (TRT), capaz de aproveitar tal energia para gerar energia elétrica. Em 2013, a equipe de supervisores da KHI – Kawasaki Heavy Industrie, fabricante da turbina, veio para o Brasil para realizar no equipamento os testes a frio e a quente para na seqüência vir a operá-lo. Ocorre que fatores alheios ao objetivo desta apresentação impediram a equipe da KHI de partir o equipamento no tempo previsto, bem como de retornar ao Brasil para dar seqüência nas atividades. Em novembro de 2013 a CSN definiu por partir o equipamento com recursos próprios, sendo este o foco do trabalho. A presente contribuição técnica vem mostrar o trabalho desenvolvido internamente pelo grupo técnico a fim de finalizar o projeto e colocar a Turbina de Topo (TRT) em operação, fato este dado total ênfase pela direção da empresa devido ao cenário nacional de crise energética em que os valores de energia estavam no limite máximo permitido pela legislação e impactando diretamente nos custos da empresa.

Sep 25, 2017

By Dimas Henrique Barros Andrade

No cenário atual de empobrecimento da qualidade das matérias-primas carregadas nos altos-fornos, torna-se fundamental compreender os fenômenos que afetam diretamente a estabilidade operacional desses reatores. Este trabalho avaliou uma relação entre queda de pressão e intensidade de irrigação com a intenção de associá-los aos fenômenos de retenção e refluxo que ocorrem na zona de gotejamento de um alto-forno a coque. Não foi possível obter claramente uma relação entre as instabilidades operacionais e a ocorrência de fenômenos de inundação, porque não há uma separação clara entre os dias com e sem as instabilidades operacionais. No entanto, ao longo de um intervalo definido no diagrama, é notável uma maior ocorrência de instabilidades. Analisando os parâmetros, o que tem maior influência na permeabilidade da zona de gotejamento é a distribuição do tamanho do coque, avaliada pelo cálculo do diâmetro harmônico.

Oct 30, 2017

By Jorge Madias

A Aceros Arequipa é a maior siderúrgica do Peru. A empresa opera uma planta em Pisco, com uma aciaria para 850.000 t anuais de aço líquido, e uma capacidade de laminação de 1.250.000 t anuais de produtos longos. Um projeto de integração vertical incluindo coqueria non-recovery, sinterização e alto-forno foi considerado. Como parte do projeto, um forno piloto de coqueificação foi instalado, com o intuito de testar carvões próprios e importados e obter a máxima participação de carvão local nas misturas. Foram testados sez carvões peruanos e antracito. Os carvões importados escolhidos foram três da Colômbia e quatro dos Estados Unidos. Levando em conta as baixas propriedades dos carvões próprios, foi introduzida a estampagem da carga. A máxima participação dos carvões locais, mantendo a qualidade requerida, foi obtida com 80% de carvão peruano, e 20% de um carvão columbiano. Pode-se usar até 10% de antracito, junto a 60% de carvão peruano e 30% de carvão colombiano.

Oct 30, 2017

By Jim Belous

Fluid Dynamic Modeling (FDM) was used to develop solutions how to eliminate the fugitive emissions from the meltshop building and to comply with the EPA “6% opacity from the furnace operations” rule. Secondary Emission Control (SEC) system performance was simulated by an inverted 1:96 scale Plexiglas model of the entire meltshop, utilizing the negative buoyancy effects of saline solution in water. Test results show that with the installation of the internal partition wall which separates furnace aisle from the caster aisle, significant improvement of the SEC system is achievable, thereby avoiding large expenditure for the expanding a fume collection system capacity.

Aug 17, 2017

By Andreas Volkert

Energy efficiency, equipment reliability and cost reduction are of the key factors in any efficient plant. Badische Stahlwerke (BSW) started using its own burner technology in 2001, this was developed by Badische Stahl-Engineering (BSE). Over the past 15 years, Badische improved all aspects of its Virtual Lance Burner (VLB), to perfectly fit all steelmaking requirements. This tiltable VLB was first tested at BSW’s electric arc furnace no. 2 in 2012. Promising results like reduction of refractory wear, energy efficiency, reliability, etc., were obtained. At the same time the existing VLB system was further improved with regards to the design of the water-cooled copper box. Today in 2016 both EAFs at BSW are equipped with the new patented tiltable system and the new copper box design. The paper will describe the results of the past years at Badische, but will also show the performance at other installations.

Aug 17, 2017

By Martina Cadorin

Activated nanoporous biocarbon (aNBC) was prepared using E. grandis wood as a precursor material. Oxidated activated nanoporous biocarbon (ox-aNBC) sample was obtained from the aNBC by oxidation with nitric acid. The samples were tested as Pt nanoparticles catalysts support for ethanol oxidation reaction and as electrode materials for supercapacitors. The porous structure, chemical properties, and the structural and morphological characteristic of the materials were correlated with their electrochemical behaviour. Biocarbon materials showed similar high specific surface area. The oxidation treatment increases the content of the oxygenated and nitrogenated surface functional groups but without appreciably change in the nanostructure characteristic. The aNBC supported Pt nanocatalyst has better electrocatalytic performance for EOR. Oxygenated functional groups have a marked effect on the supercapacitors electrode behaviour, increasing the total electrical capacitance by pseudocapacitive contribution, but with a negative effect on the cell electrical resistance and cell response time.

Oct 30, 2017