Trabalho de Conclusão de Curso

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https://repositorio.ifmg.edu.br/handle/20.500.14387/700

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Estudo de caso da análise de falha de um rolo puxador de uma laminação de tiras a quente e viabilidade de reparo
(2025-02-13) Jaderson Junior de Souza; Mestre Heric Henrique Souza e Silva; Especialista Fabricio Gomes Pinto
No contexto atual de intensa concorrência na indústria siderúrgica global, é essencial alcançar a busca pela sustentabilidade econômica. O foco deste trabalho é avaliar uma falha por quebra em ponta de eixo, que ocorre em Rolos Puxadores, “Pinch Rolls”, que foram reparados de uma Laminação de Tiras a Quente (LTQ). Com a utilização da metodologia de Análise das Causas Raíz(es) de Falha (Root Cause Failure Analysis – RCFA), destacou-se como causa principal da quebra, a fratura por fadiga da ponta de eixo do Pinch Roll, que ocorreu de forma frágil, consequente da propagação das trincas na camada superficial recuperada. A análise microestrutural revelou trincas que estão associadas a fragilidade da estrutura martensítica presente na zona termicamente afetada (ZTA), pelo processo de soldagem mal sucedido ao qual a peça foi submetida. Com base nos dados analisados pontuou-se a viabilidade para o reparo do componente mediante ao procedimento de recuperação por reparo por solda.
Estudo de caso da eficiência de peneiramento na distribuição de coque para alto-forno
(2025-02-17) Souza, Diogo Gonçalves; Doutor Guilherme Liziero Ruggio da silva
As matérias primas carregadas no alto-forno têm grande influência sobre os parâmetros e controles operacionais do reator. A permeabilidade da carga no interior do alto-forno está diretamente ligada ao tamanho e formato das matérias primas, nele, carregadas sendo assim o conhecimento da eficiência do sistema de peneiramento no processo de preparação da carga torna-se fundamental no controle de entrada de finos que influenciam negativamente na passagem dos gases gerados no raceway em direção ao topo do alto-forno. Este trabalho tem por objetivo principal realizar um estudo de caso sobre um sistema de peneiramento de coque de uma usina siderúrgica, buscando conhecer sua eficiência de peneiramento e qualidade de separação. O estudo aborda os conceitos de preparação de carga para um alto-forno, dando destaque para a carga de redutor (coque), responsável por aproximadamente 30% do custo de produção de aço, a etapa de separação por tamanhos de partículas utilizando métodos de análises granulométricas do coque alimentado e dos produtos gerados, observando a influência e relevância da umidade, realizando uma análise da condição do sistema e dos controles, até então, existentes para propor ações de melhoria diretamente ligadas as condições reais de processo. Para tal fim foram realizadas 20 amostragens em um período de 5 dias, essas amostras foram coletadas a partir da alimentação e das três frações granulométricas geradas, realizado análises granulométrica e da umidade no laboratório interno da siderúrgica, com os dados gerados foram plotadas curvas granulométricas dessas amostras e determinação do tamanho médio. Para a determinação da eficiência de peneiramento, além de formulações descritas por Carvalho (2004), a faixa retida em 11 mm foi determinada a partir da aplicação da lei de distribuição granulométrica de Rosin-Rammler-Bennet. A eficiência do sistema de peneiramento foi inferior a faixa de 80 a 90%, esperado para peneiramento industrial. O primeiro deck, apresenta, até então, um valor médio de aproximadamente 77%, a retenção de grossos, acima de 25 mm, atingiu valores superiores a 90%. No segundo deck, a eficiência global média foi de 58% com recuperação de produto, acima de 11 mm, máxima de 78%. A eficiência de recuperação de finos se mostrou adequada, para os dois decks, gerando um valor médio aproximadamente 90 %. A partir da avaliação das variáveis de processo e condição atual do sistema foi possível propor ações simples, como criar rotina periódica de troca de telas, que poderão aumentar o desempenho de separação granulométrica e ganhos potenciais em desempenho do alto-forno com a redução da entrada de finos a partir da carga puramente de redutor (coque).
Desenvolvimento de uma carga termorredutora para uso como complemento ao small coke no alto-forno de uma usina integrada a coque
(2025-02-17) Oliveira, Daiane Aparecida de; Doutor Guilherme Liziero Ruggio da Silva; Doutor Antonio Marlon Barros Silva
A fim de se garantir eficiência energética e produtividade, o fluxo em contracorrente e a utilização de diversas formas de combustíveis são imprescindíveis para o alto-forno. Dentre os combustíveis habituais, o small coke, carregado junto à carga metálica, destaca-se por possuir como principal função a capacidade de acelerar a reação de redução e, por consequência, reduzir custos e tempo de processo. Porém, devido à sua origem fóssil, tal combustível apresenta ligação direta com a elevada emissão de CO2 no âmbito siderúrgico. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi desenvolver uma carga termorredutora capaz de substituir parcialmente o small coke e, com isso, reduzir impactos ambientais e/ou financeiros. Dessa forma, carvão vegetal, coque verde de petróleo e antracito foram avaliados, do ponto de vista físico-químico, quando carregados sob a forma de small no alto-forno. A caracterização física destacou as amostras CV-50 e CV/CVP-50, caracterizadas por alta resistência à queda (95,25% e 90,75%, respectivamente) e a frio (96,30% e 94,00%, respectivamente), tendo indicado, ainda, a possibilidade de correlacionar os resultados obtidos nos ensaios físicos, uma vez que as equações de predição geradas demonstraram-se capazes de permitir que os parâmetros utilizados sejam estimados com considerável precisão. Além disso, observou-se que shatter test e drum index podem ser definidos como ensaios que manifestam as características individuais de cada matéria-prima utilizada nas amostras ensaiadas (propriedade aditiva). A caracterização química, por sua vez, apontou a amostra CVP-50 como a de melhor desempenho, caracterizada por baixo teor de cinzas (3,93%), alto teor de carbono fixo (90,91%) e teor de enxofre (0,71%) compatível com a referência. Assim, concluiu-se que a amostra CVP-50 apresentou o melhor desempenho (combinação entre as duas caracterizações), de maneira geral e, por isso, esta amostra possui maior potencial para ser utilizada sob a forma de small no alto-forno, tendo sido demonstrado pelos resultados a viabilidade técnica da substituição. Além disso, a utilização da carga termorredutora CVP-50 representa menor percentual de cinzas no alto-forno, o que ocasiona menor geração de escória e menor consumo de coque metalúrgico, levando à redução nos impactos financeiros e ambientais na rota integrada a coque.
Produção de briquetes a partir de finos de carvão vegetal e finos de minério de ferro
(2025-02-12) Mendonça, Edinalva Natalia da; Mestre David Hebert Vieira
Em virtude da necessidade em ser preciso misturar carvões de diferentes teores para adequar a necessidade do processo, e considerando que combustíveis fósseis são altamente poluentes, vê-se a necessidade de rotas alternativas que possam minimizar esses impactos no meio ambiente. O uso do carvão vegetal na siderurgia surgiu como uma alternativa ao carvão mineral considerando o balanço positivo de carbono gerado ao longo de sua cadeia e também economicamente, porém, o carvão vegetal não consegue substituir o carvão mineral em sua totalidade no processo devido a algumas restrições que ele possui com relação à resistência e grandes volumes de produção. Considerando também que o minério de ferro está ficando cada vez mais pobre, necessitando de mais etapas de beneficiamento, de modo a ocasionar uma maior geração de finos no processo, vê-se a necessidade de uma melhor destinação a esses materiais. Os finos não podem ser utilizados no alto-forno porque afetam a permeabilidade do leito de fusão, de modo a dificultar as etapas de redução, reduzindo a eficiência do processo. Através desses problemas, a briquetagem surge como alternativa para que se possa retornar com esses finos no processo e concentrar a energia presente, de modo a aumentar sua resistência mecânica. Neste trabalho foram fabricados briquetes com finos de minério de ferro e finos de carvão vegetal, feita a caracterização química dos materiais e o ensaio de RDI (Índice de degradação sob redução) do briquete gerado. Foram propostas duas temperaturas de cura para realizar o RDI: na temperatura de 100°C o briquete apresentou um RDI = 74,70% e na temperatura de 500°C não foi possível realizar o ensaio porque os briquetes se desintegraram com facilidade. O briquete proposto nesse trabalho não atingiu a resistência mecânica suficiente para que se possa utilizá-lo no processo. Na realização do ensaio, observou uma forte combustão do carvão vegetal, sugerindo alta reatividade. Para trabalhos futuros, sugere-se realizar mais testes com porcentagens menores de carvão vegetal e reduzir a temperatura de cura do briquete.
Estado da arte na redução de obstruções de válvulas submersas em lingotamento contínuo de aços
(2024-08-24) Cruz, Luély de Moura Santana; Mestre Heric Henrique Souza e Silva
Para obter um aço com boa qualidade, as variáveis no processo devem ser controladas e otimizadas no intuito de mitigar falhas. Uma variável importante no processo de solidificação do aço em aciaria na operação de máquinas de lingotamento contínuo foi estudada neste trabalho, o controle do fluxo de metal líquido do distribuidor para o molde, destacando a função crucial das válvulas submersas. Tal estudo foi conduzido por meio de uma revisão bibliográfica abrangente. O desempenho ruim da válvula submersa, principalmente com a sua obstrução, impacta na qualidade do aço e prejudica a produtividade por afetar o sequenciamento de corridas da aciaria. É uma falha presente em muitas máquinas de lingotamento contínuo e embora os estudos dos fenômenos que afetam esse componente refratário ainda não sejam totalmente compreendidos, diversos fatores são associados as falhas. Foram formuladas recomendações práticas com as principais técnicas para reduzir as obstruções, entre as quais destacam-se a modificação da geometria da válvula submersa, visando aumentar a área efetiva e obter um perfil de velocidade uniforme, além da injeção eficiente de argônio, que atua na minimização de inclusões não metálicas e na melhoria do fluxo do aço.

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