Este trabalho tem por objetivo desenvolver diretrizes para avaliar o uso dos princípios da produção enxuta (PE). Estes princípios foram identificados com base em uma revisão da literatura, enfatizando obras de autores clássicos do sistema da PE. As diretrizes foram testadas por meio de um estudo de caso em uma fábrica de pregos que faz parte de uma planta siderúrgica, que vem adotando a filosofia enxuta desde 2004. As etapas da avaliação dos princípios foram as seguintes: a) avaliar qualitativamente um conjunto de práticas da PE presentes no setor estudado; b) entrevistas com treze operadores para avaliar o seu conhecimento e uso dos princípios da PE; c) elaboração de um questionário para avaliar o uso dos princípios da PE no setor; d) aplicação do questionário junto a 44 funcionários; e) análise dos resultados e f) reunião de retorno dos questionários aos funcionários. No estudo de caso os resultados foram agrupados em quatro constructos: solução de problemas, funcionários e fornecedores externos, processo e filosofia. Os resultados mostraram que os operadores julgam conhecer e vivenciar os princípios da PE no seu dia-a-dia. Entretanto, alguns princípios, como “produzir em fluxo contínuo” e “puxar a produção”, não tiveram respaldo na etapa de observação direta do processo. De fato, embora os operadores tenham respondido nos questionários que usavam esses princípios com grande intensidade, isso não corresponde à realidade no chão de fábrica. / This work aims to develop guidelines to evaluate the use of lean production (LP) principles. These principles have been identified based on a review of the literature, emphasizing works of classic authors of the LP system. The guidelines were tested through a case study in a nail factory that is part of a steel plant, which has adopted the lean philosophy since 2004. The stages of assessment principles are as follows: a) to evaluate qualitatively a set of LP practices present in the studied factory; b) interviews with thirteen operators to assess their knowledge and use of the LP principles; c) development of a questionnaire to evaluate the use of the LP principles in the factory; d) application of the questionnaire to 44 members; e) result analysis and f) return the questionnaires results in a meeting with the employees. In the case study, results were grouped into four constructs: problem solving, staff and external suppliers, process and philosophy. The results showed that the operators assume they know and live the LP principles in their day-to-day. However, certain principles such as "to produce in continuous flow" and "pulled production", they had not support in the stage of direct observation of the process. In fact, although the operators have answered that used these principles with great intensity, that is not the reality on the factory floor.

Este trabalho tem por objetivo desenvolver diretrizes para avaliar o uso dos princípios da produção enxuta (PE). Estes princípios foram identificados com base em uma revisão da literatura, enfatizando obras de autores clássicos do sistema da PE. As diretrizes foram testadas por meio de um estudo de caso em uma fábrica de pregos que faz parte de uma planta siderúrgica, que vem adotando a filosofia enxuta desde 2004. As etapas da avaliação dos princípios foram as seguintes: a) avaliar qualitativamente um conjunto de práticas da PE presentes no setor estudado; b) entrevistas com treze operadores para avaliar o seu conhecimento e uso dos princípios da PE; c) elaboração de um questionário para avaliar o uso dos princípios da PE no setor; d) aplicação do questionário junto a 44 funcionários; e) análise dos resultados e f) reunião de retorno dos questionários aos funcionários. No estudo de caso os resultados foram agrupados em quatro constructos: solução de problemas, funcionários e fornecedores externos, processo e filosofia. Os resultados mostraram que os operadores julgam conhecer e vivenciar os princípios da PE no seu dia-a-dia. Entretanto, alguns princípios, como “produzir em fluxo contínuo” e “puxar a produção”, não tiveram respaldo na etapa de observação direta do processo. De fato, embora os operadores tenham respondido nos questionários que usavam esses princípios com grande intensidade, isso não corresponde à realidade no chão de fábrica. / This work aims to develop guidelines to evaluate the use of lean production (LP) principles. These principles have been identified based on a review of the literature, emphasizing works of classic authors of the LP system. The guidelines were tested through a case study in a nail factory that is part of a steel plant, which has adopted the lean philosophy since 2004. The stages of assessment principles are as follows: a) to evaluate qualitatively a set of LP practices present in the studied factory; b) interviews with thirteen operators to assess their knowledge and use of the LP principles; c) development of a questionnaire to evaluate the use of the LP principles in the factory; d) application of the questionnaire to 44 members; e) result analysis and f) return the questionnaires results in a meeting with the employees. In the case study, results were grouped into four constructs: problem solving, staff and external suppliers, process and philosophy. The results showed that the operators assume they know and live the LP principles in their day-to-day. However, certain principles such as "to produce in continuous flow" and "pulled production", they had not support in the stage of direct observation of the process. In fact, although the operators have answered that used these principles with great intensity, that is not the reality on the factory floor.

Este trabalho tem por objetivo desenvolver diretrizes para avaliar o uso dos princípios da produção enxuta (PE). Estes princípios foram identificados com base em uma revisão da literatura, enfatizando obras de autores clássicos do sistema da PE. As diretrizes foram testadas por meio de um estudo de caso em uma fábrica de pregos que faz parte de uma planta siderúrgica, que vem adotando a filosofia enxuta desde 2004. As etapas da avaliação dos princípios foram as seguintes: a) avaliar qualitativamente um conjunto de práticas da PE presentes no setor estudado; b) entrevistas com treze operadores para avaliar o seu conhecimento e uso dos princípios da PE; c) elaboração de um questionário para avaliar o uso dos princípios da PE no setor; d) aplicação do questionário junto a 44 funcionários; e) análise dos resultados e f) reunião de retorno dos questionários aos funcionários. No estudo de caso os resultados foram agrupados em quatro constructos: solução de problemas, funcionários e fornecedores externos, processo e filosofia. Os resultados mostraram que os operadores julgam conhecer e vivenciar os princípios da PE no seu dia-a-dia. Entretanto, alguns princípios, como “produzir em fluxo contínuo” e “puxar a produção”, não tiveram respaldo na etapa de observação direta do processo. De fato, embora os operadores tenham respondido nos questionários que usavam esses princípios com grande intensidade, isso não corresponde à realidade no chão de fábrica. / This work aims to develop guidelines to evaluate the use of lean production (LP) principles. These principles have been identified based on a review of the literature, emphasizing works of classic authors of the LP system. The guidelines were tested through a case study in a nail factory that is part of a steel plant, which has adopted the lean philosophy since 2004. The stages of assessment principles are as follows: a) to evaluate qualitatively a set of LP practices present in the studied factory; b) interviews with thirteen operators to assess their knowledge and use of the LP principles; c) development of a questionnaire to evaluate the use of the LP principles in the factory; d) application of the questionnaire to 44 members; e) result analysis and f) return the questionnaires results in a meeting with the employees. In the case study, results were grouped into four constructs: problem solving, staff and external suppliers, process and philosophy. The results showed that the operators assume they know and live the LP principles in their day-to-day. However, certain principles such as "to produce in continuous flow" and "pulled production", they had not support in the stage of direct observation of the process. In fact, although the operators have answered that used these principles with great intensity, that is not the reality on the factory floor.

[pt] A metalurgia é a ciência que estuda os diversos meios para a transformação dos metais em materiais úteis à sociedade. A metalurgia do ferro representa a maior fatia da aplicação dos metais. Por ser tão representativa é chamada de Siderurgia. Dentre as diversas rotas para a transformação do ferro em aço, as usinas semi-integradas apresentam um forte apelo ecológico, pois utilizam a sucata, oriunda da reciclagem de ferro, e o ferro gusa como matérias-primas para a fusão no Forno Elétrico a Arco. Naturalmente, em todo processo industrial há a geração de resíduos e, neste caso, o principal é a escória, composta de óxidos formados e adicionados ao longo da fusão. Seus principais constituintes são: CaO, SiO2, FeO, MnO, MgO, Al2O3 e P2O5. No entanto, ainda há a presença de Ferro Metálico, um fato indesejável, pois atua negativamente no rendimento metálico e, consequentemente, aumenta o custo do aço. Toda escória gerada é beneficiada com o intuito de recuperar a parte metálica. Este material beneficiado retorna para as usinas como sucata metálica, contendo teores definidos de ferro metálico. O teor de ferro presente na sucata recuperada é avaliado pelas empresas processadoras de escória de maneira indireta por um ensaio de densidade específica. Havia dúvidas se a sucata recuperada da escória do forno apresentava teores de ferro que justificasse seu emprego como matéria-prima ferrosa. Assim sendo, foi proposta uma rota de processamento capaz de mensurar o teor de ferro presente e permitir a comparação com os teores obtidos com o ensaio de densidade. Os resultados mostram que i) é possível calcular o impacto no rendimento, ii) que as sucatas recuperadas apresentam valores inferiores ao esperado, iii) que a equação de densidade superestima o teor de ferro e iv) que modificações propostas nos coeficientes da equação vigente melhoram seu grau de assertividade. Estes resultados foram comprovados em 3 plantas siderúrgicas. / [en] Metallurgy is the science that studies the various processes for the transformation of metals into society useful materials. The iron metallurgy represents the largest body of the metals application, hence it is called Steel industry. Among the various routes for the transformation of iron into steel, semiintegrated plants have a strong ecological appeal due to their extensive use of scrap, derived from the recycling of iron, and pig iron as raw materials for the Electric Arc Furnace. Of course, industrial processes generate waste. The major waste of the Electric Arc Furnace is the slag, a mixture of oxides produced during the process, containing CaO, SiO2, FeO, MnO, MgO, Al2O3 e P2O5. However, there is also the presence of metallic iron, a fact undesirable, because it acts negatively on the metallic yield and therefore increases the cost of steel. All slag generated is processed in order to recover the metallic iron. The slag beneficiation returns to the mills a material containing defined levels of iron. The content of recovered iron is assessed by slag processing companies indirectly by a specific gravity test. There have been doubts whether the recovered scrap iron content justify its use as raw ferrous materials. Therefore, it is proposed a processing route capable of measuring the amount of iron present in the recovered scrap. The measured iron content is also compared with the levels obtained from the test density. The results show that i) it is possible to calculate the impact on iron yield, ii) the recovered iron content is lower than expected, iii) the density equation overestimates the amount of iron and iv) a correction is proposed to improve the assertiveness of the density equation. Three steel plants confirmed the results from this research.

[pt] Além do seu importante papel metalúrgico, o coque representa mais da metade do custo de produção do ferro gusa e cerca de 20% do custo de fabricação do aço. Por isso, as siderúrgicas integradas buscam misturas de custo mínimo para produção de coque que atendam aos requisitos de qualidade. Para garantir essa qualidade, elas impõem aos seus fornecedores de carvão cláusulas contratuais relativas à umidade, cinzas, enxofre, fósforo, matéria volátil, fluidez, refletância e dilatação e, eventualmente, outras. Como nem sempre essas exigências são atendidas pelos fornecedores, penalidades contratuais são especificadas com o propósito de evitar que as siderúrgicas arquem com os custos causados por desvios de especificações. Entretanto, tais penalidades nem sempre refletem os custos realmente causados, pois estes decorrem não só da redução do material aproveitável, mas, também, dos reajustes necessários na mistura para que o coque se mantenha dentro da qualidade exigida. Essa dissertação propõe um sistema para determinação do ônus efetivamente causado por desvios nas especificações de um carvão contratado. Uma apresentação detalhada do problema, sua formulação como modelo de programação linear e um procedimento para a análise são propostos. Um sistema protótipo funcional foi desenvolvido e ilustrações numéricas das análises são discutidas. / [en] In addition to its important metallurgical role, the coke accounts for more than half of the total production cost of the pig iron and around 20% of the total cost of steel production. For this reason, the integrated steelmaking mills seek minimum cost coal blends for producing coke within the quality requirements. To guarantee this quality the steelmaking mills impose to their coal vendors some contractual clauses regarding humidity, ashes, sulfur, phosphor, volatile matter, fluidity, reflectance and dilatation, and sometimes, still others. Since these requirements are not always met by the vendors, contractual penalties are specified with the purpose of avoiding that the steelmakers end up with the burden of the costs caused by such specs deviations. Nonetheless, such penalties do not always reflect the actual costs they cause, because the latter derive not only from the reduction of the usable material, but also from the blend adjustments necessary to keep the coke within the required quality. This thesis proposes a system for determining the burden effectively caused by specs deviations. A detailed presentation of the problem, its formulation as a linear programming model and a procedure for analysis are proposed. A functional prototype system was developed and numerical illustrations of the analyses are discussed.

[pt] A tendência mundial de aumento da quantidade de finos (sinter feed e pellet feed) nas lavras de minério de ferro tem elevado a importância dos processos de aglomeração, em especial a pelotização, que tem por característica produzir pelotas de excelente qualidade química e alta resistência mecânica, além de ser um processo menos poluente que a sinterização. Atualmente, as jazidas de minério de ferro em lavra no Brasil, exploram minérios predominantemente hematíticos (hematita e/ou itabirito). Apesar do país não possuir tradição na exploração de minérios magnetíticos, existem ocorrências destes que vêm despertando crescente interesse, sendo, contudo, necessário à adequação das etapas do beneficiamento mineral e dos parâmetros operacionais da pelotização. O presente trabalho, fruto de uma interação da empresa Metal Data S/A e o Grupo de Siderurgia do DEMa/PUC-Rio, trata do estudo da pelotização de um minério de ferro magnetítico, proveniente de uma jazida brasileira em fase de pesquisa mineral, com o objetivo de analisar sua viabilidade exploratória para produção de pelotas a serem utilizadas como matéria prima na indústria siderúrgica. Os procedimentos experimentais foram divididos em três etapas: tratamento do minério, pelotização e redução, buscando assim, definir uma rota de tratamento do minério e, posteriormente, a caracterização química, mecânica e metalúrgica das pelotas produzidas. Foram estudados três tipos de misturas para a pelotização, envolvendo oito diferentes concentrados. Os resultados indicaram que o minério magnetítico é passível de concentração e capaz de produzir um pellet feed de qualidade, utilizando rota de beneficiamento com operações unitárias típicas. Este material mostrou potencial para a formação de pelotas cruas em discos de laboratório e, após as operações de queima, produziu pelotas que apresentaram granulometria entre 9,5 e 16,0 mm, resistência à compressão de 126 a 339 kg/pelota, índice de tamboramento de 67,7 a 94,9 %, porosidades de 23,8 a 40,74%, grau de metalização de 30 a 75%, entre outras. / [en] The global increasing trend of producing iron ore fines (sinter feed and pellet feed) has also increased the importance of the agglomeration processes, in particular the pelletizing, which has as main characteristic to produce high quality pellets with excellent mechanical resistance, besides being a less polluting process than the sintering. Currently, Brazilian mines exploit mainly hematite deposits (hematite and / or itabirite ores). Although the country has no tradition in exploiting magnetite minerals, there is a growing interest trend in magnetite occurrences, although it might be necessary to adequate mineral processing and pelletizing operating parameters when using such ore. This work is a result of an interaction between the company Metal Data S/A and the Siderurgy Group of the DEMa/PUC-Rio and describes the pelletizing process using magnetite iron ore from a Brazilian deposit in exploration stage, in order to evaluate its suitability for exploratory pellet production to be used as feedstock in the steel industry. The experimental procedures were divided into three steps - ore processing, pelletizing and reduction, aiming to define the ore treatment route and chemical, mechanical and metallurgical characteristics of the produced pellets. Three types of mixtures for pelletizing were analysed, involving eight different concentrates. The results indicated that the magnetite ore is likely to concentrate and capable of producing a pellet feed with adequate quality, using a processing route with typical unit operations. It was observed that this materal has a potential for the formation of green pellets in the laboratory pelletizing disc and, after burning operations, produced pellets that had particle size between 9.5 and 16.0 mm, compression strength from 126 to 339 kg / pellet, tumble index from 67.7 to 94.9%, porosity from 23.8 to 40.74%, degree of metallization from 30 to 75%, among others.

[pt] O desenvolvimento de novos processos de redução capazes de utilizar como matérias primas resíduos minero-metalúrgicos, ou baseados na aglomeração a frio de misturas auto-redutoras (Fastmet, ITmk3, Tecnored) tem mostrado ser uma alternativa aos processos convencionais, sendo o principal deles o alto forno. Neste contexto, torna-se importante uma análise aprofundada dos processos operando com aglomerados auto-redutores, tais como os que utilizam os reatores RHF e os fornos de cuba. O presente trabalho objetivou o desenvolvimento de um modelo matemático capaz de simular as condições da zona de redução sólida de um forno de cuba (região superior), que utiliza aglomerado auto-redutor como carga ferrosa. Este modelo permite considerar três fases (sólida e duas fases gasosas) interagindo simultaneamente, via a transferência de quantidade de movimento, energia e massa. Sua fenomenologia foi representada por equações de transporte, resolvidas com base no método de volumes finitos. A solução computacional foi feita através de código desenvolvido em linguagem de programação Fortran e a geração gráfica dos resultados realizada através do programa Tecplot. As fases consideradas no modelo desenvolvido foram: i) fase sólida: constituída por briquetes autoredutores e o combustível sólido (booster - fração adicionada juntamente com a carga de aglomerados) e, ii) fase gasosa: formada pelo chamado gás exterior, constituído por um conjunto de gases que reagem na parte externa dos aglomerados (principalmente pelo gás de baixo, oriundo da parte inferior do forno, e pelo sopro nas ventaneiras secundárias - V2) e pelo denominado gás interior, constituído pelo conjunto de gases gerados no interior do aglomerado auto-redutor, resultantes de uma série de reações previstas em sua fenomenologia. O modelo considera 25 reações dentre as quais estão as reações de redução, gaseificação do carvão e combustão do carvão, CO, voláteis, enxofre e do polissacarídeo, alem da formação do FeS. Foi possível estudar a influência da variação da vazão da V2, da temperatura e da vazão do gás de baixo, da taxa de alimentação do briquete e da perda de calor pelas paredes do forno. Os resultados, apresentados graficamente, foram: temperaturas do sólido, do gás exterior e do gás interior; as condições de redução na atmosfera gasosa (CO do gás exterior, CO do gás interior, CO2 do gás exterior, CO2 do gás interior); a distribuição dos óxidos de ferro préreduzidos e do Fe metálico e a distribuição do grau de redução. Além disso, parâmetros operacionais tais como produção, tempo de residência dos sólidos, volume das fases gasosas, assim como sua composição foram calculados pelo modelo. A partir dessas informações foi possível obter a metalização e, o volume, a temperatura e a composição media do gás de topo. Finalmente, eles demonstraram que a simulação computacional desenvolvida é uma poderosa ferramenta para análise dos parâmetros operacionais da auto-redução em forno de cuba, de custo relativamente baixo e capazes de otimizar o processo estudado. / [en] The development of new reduction processes capable to use as raw materials mining and metallurgical residues, or based in cold agglomeration of self reducing mixtures (Fastmet, ITmk3, Tecnored) is regarded nowadays as an alternative to conventional processes, being the principal of these the blast furnace. In this context it becomes vital to analyze the behavior of processes operating with self-reducing agglomerates, as those utilizing the RHF and shaft furnaces. The present work aims at the development of a mathematical model capable to simulate the solid state reduction zone conditions of a shaft furnace (upper zone) that utilizes self-reducing agglomerates as the iron source. This model is capable of treating three phases, interacting simultaneously and transferring momentum, energy and mass. The set of phenomenological transport equations are treated through the finite volume method. The computational solution is achieved by the means of a software code developed in Fortran programming language and further, the graphical generation of the results, carried through the Tecplot program. The considered phases for the model are firstly the solid phase consisting in self-reducing agglomerates and a solid fuel (booster - added together with the agglomerate). Secondly, the gaseous phase, formed by a external gas, which constitutes on a set of gases that react in the external part of the agglomerates (mainly made out by the low gas - mixture of gases coming from the bottom part of the furnace, blended with the gases blew in the secondary level of tuyeres - V2), and a internal gas, another gaseous phase, consisting on the set of gases generated inside the self-reducing agglomerate as the result of a series of foreseen reactions. The model takes into account 25 reactions, amongst which are the reduction reactions, gasification of the coal, the combustions of coal, CO, volatiles, sulfur and polysaccharide and considering also the FeS formation. The model permitted the study of the V2 temperature, low gas temperature, low gas flow, agglomerate feed rate and wall heat lost influence on the process. The results, here graphically presented, are: solid, external gas and internal gas temperatures; reduction conditions in the gaseous atmosphere (CO in external gas, CO in internal gas, CO2 in external gas, CO2 of the internal gas); profile of pre-reduced iron oxides and Fe metallic and; distribution profile of the reduction degree. Moreover, operational parameters such as production, the residence time of solids, the volume of the gas phase, as well as its composition had been calculated by the model. From this information it was possible to compute the metallization, the volume, the temperature and the composition of the top gas. Those results confirmed that the computational simulation is a powerful tool for the shaft furnace operational parameters analysis.

Orientadores: Ana Maria Frattini Fileti, Andre Pitasse da Cunha / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-06T08:56:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Medeiros_FernandoTadeuPereirade_D.pdf: 2343033 bytes, checksum: 9407aef56d1977bfd109c78806bb29de (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Este trabalho descreve o desenvolvimento de um modelo capaz de prever as condições operacionais do processo de redução de minério de ferro em alto-forno a partir de características das matérias-primas e da composição da carga e do sopro, fornecendo aos operadores e engenheiros de processo, uma ferramenta de planejamento e de análise de desempenho da operação. A motivação para este trabalho deveu-se à constatação de que existe uma deficiência de modelos capazes de identificar cotidianamente os fatores críticos na operação dos altos-fornos siderúrgicos. Os modelos encontrados são excessivamente simples para preverem condições futuras de processo ou são demasiadamente complexos para o uso operacional diário ou no pJanejamento estratégico da produção. Os altos-fornos e os conversores de aço são as unidades centrais de uma usina siderúrgica integrada. O primeiro obtém o ferro primário a partir dos óxidos contidos nos minérios e o segundo refina e ajusta a composição química do metal produzindo o aço. O modelo desenvolvido e aplicado tem natureza híbrida, combinando algoritmos simuladores baseados em balanços de massa e energia com variável grau de desvio estequiométrico e térmico. O valor de cada indicador de desvio é previsto por uma rede neural cujas variáveis de entrada quantificam características das matérias-primas e condições de sopro e carga do alto-forno. A aplicação industrial do modelo comprovou sua capacidade de prever as condições do processo e sua aplicação resultou em aumento da produtividade média do processo e menor consumo específico de redutores, decorrentes da melhor efetividade das ações operacionais. Além disso, o modelo, associado a um módulo de balanço do setor primário da usina, vem sendo aplicado na simulação de alternativas de padrões operacionais, atividade fundamental para o planejamento estratégico do negócio / Abstract: This work describes the development of a model capable of evaluating and predicting iron ore reduction process in blast-furnaces based on raw materiais characteristics as well as burden and blast composition. It provides a planning and analysing toll to operators and process engineers. The motivation for this development resides on the lack of this kind of model in the ironmaking industry. The many models found are either toa simple and not capable of predicting raw materiais parameters effects on the furnace performance or toa complexo The latter are useful in technology potential identifications but not in the daily work or ordinary operation planning. Blast-furnaces and oxygen converters are the core units in a integrated steel works. The former one produces primary iron from oxides bared by iron ores and the latter one refines molten iron into steel, adjusting its chemical compositiono The developed and applied model is hybrid in nature, combining simulating algorithms based on mass and energy balances with variable lack of fitnesso The value of each lack-of-fitness index is estimated by a neural model in which the input quantify burden materiais characteristics as well as blow and charging conditions. The model has shown its predicting capacity during its industrial application, which lead to higher average productivity and lower specific fuel consumption are expected following better operation action and process planning efficiency. In addition, the model is now being associated to a plant mass balance module to asses alternative operation pattern simulation for the hole company which is a fundamental activity in strategic business planning / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2601.pdf: 5587826 bytes, checksum: 717a8aef3900d3dc9c6e48239028afeb (MD5) Previous issue date: 2008-04-04 / The evolution of the world-wide production of steel in rates superior to 7% per year in the last five years, strongly driven by China, which got off 222,4 millions in 2003 for 489,0 million tons in 20071, leads to a strong increase in the demand of iron ore. Therefore, fine ore price of Carajás for Asia went out from 28,14 in 2003 for 73,20 US$ cents for unity of iron in 2007. An increase of 160%. These facts, when related to the layer exhaustion and the growing environmental pressures on Iron and Steel Plants of the whole world, have been taking to a series of studies to the use of the residues bearers from iron produced in these factories. Up to that time, there has not been consolidated any technology which is technically and economically viable for the recycling of these residues so far. The present work is about the usage of the blast furnace mud, the mill scale and the iron oxide produced in the pickling lines of Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) in self reduction pellets shape. It starts the productions in scale laboratorial and industrial after the chemical and physical characterizations from these raw materials. As soon as the most appropriated formulation was defined, the production in experimental scale began. These tests were carried out in the residues palletizing pilot plant, developed by CSN. There were also tests of self reduction and of meltreduction. In the first one, the formation of a metal drop inside a hallow sphere was obtained, and in the second one a metal profit of 99,1%. In sequence, the alternatives were valued for internal recycling of these pellets. The use of the heat contained in the empty hot-metal torpedo-cars for self-reduction showed the most economical route. This technology of recycling was introduced industrially in CSN. Thus, in the present work of doctorate, it was developed an unpublished route for industrial recycling for iron and steel residues, which was technically and economically feasible. / O crescimento da produção mundial de aço bruto em taxas superiores a 7% ao ano nos últimos cinco anos, fortemente impulsionado pela China, que saltou de 222,4 milhões em 2003 para 489,0 milhões de toneladas em 20071, gerou um forte aumento na demanda de minério de ferro. Com isso, o preço do minério fino de Carajás para a Ásia saiu de 28,14 em 2003 para 73,20 US$ cents por unidade de ferro em 2007. Um aumento de 160%. Estes fatos, associados à exaustão das jazidas e as crescentes pressões ambientais sobre as Siderúrgicas de todo o mundo, têm levado a uma série de estudos para o aproveitamento dos resíduos portadores de ferro gerados nestas Usinas. Até então, não se consolidou nenhuma tecnologia viável técnica e economicamente para esta reciclagem. O presente trabalho trata da utilização da lama de alto-forno, da carepa de laminação e do óxido de ferro gerado nas linhas de decapagem da Companhia Siderúrgica Nacional CSN na forma de pelotas auto-redutoras. Após as caracterizações químicas e físicas destas matérias-primas, partiu-se para as produções em escala laboratorial e industrial. Definida laboratorialmente a formulação mais adequada, partiu-se para a produção experimental. Esta foi realizada na planta piloto de pelotização de resíduos, desenvolvida pela CSN. Foram realizados ensaios de auto-redução e de fusão-redução. No primeiro, o resultado foi a formação de uma gota metálica dentro de uma esfera oca e no segundo, um rendimento metálico de 99,1%. Em seqüência, foram avaliadas as alternativas para reciclagem interna destas pelotas. A utilização do calor contido nos carrostorpedo vazios para a auto-redução se mostrou como a rota mais econômica. Esta tecnologia de reciclagem já se encontra implantada industrialmente na CSN. Portanto, no presente trabalho de doutoramento, desenvolveu-se uma rota inédita de reciclagem industrial dos resíduos siderúrgicos portadores de ferro, viável técnica e economicamente.

Made available in DSpace on 2016-04-28T14:16:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Helton de Bernardi Pizol.pdf: 445284 bytes, checksum: 5b4a1d4aaca772d8a6a51a84c76b8266 (MD5) Previous issue date: 2009-05-22 / Secretaria da Educação do Estado de São Paulo / The present dissertation is inserted in the History of Science in Brazil , in the metalurgy field and its institutionalization in Brazil. The focus of the research is Fazenda Ipanema, located in Araçoiaba da Serra, state of São Paulo, where since the 16 th century there have been attempts, achievements and abortions in the production of iron. From the 18 th century to 19 th century, a Chemist ,John Manso Pereira , was sent to Ipanema during the first endeavor from the government to establish an ironworks factory at the place. The project was only achieved with the arrival of the swedish Hedberg, in the beginning of the 19th century,with a group of workers. Hedberg worked until 1814 when he was dismissed and replaced by the german Friedrich Ludwig Wilhelm Varnhagen. This dissertation is about the attempts to establish an iron and steel industry until Varnagen's return to Germany After this period, there were a few fruitless attempts during the 19th century and first half the 20th, with Fazenda Ipanema becoming nowadays an ambiental area preserved by IBAMA.( Brazilian Institute of Environment and Renewable Natural Resources) / A presente dissertação está inserida na História da Ciência no Brasil, na área da metalurgia e sua institucionalização no Brasil. O interesse da pesquisa é a Fazenda Ipanema,localizada em Araçoiaba da Serra, no Estado de São Paulo, onde desde o século XVI, houve tentativas, sucessos e fracassos na produção do ferro. Porém, do século XVIII para o XIX foi enviado a Ipanema um Quimico João Manso Pereira, na primeira tentativa do governo de estabelecer uma siderúrgica no local. O projeto foi realmente concretizado com a vinda do sueco Carl Gustav Hedberg no começo do século XIX com uma companhia de trabalhadores. Hedberg permaneceu na função até 1814 quando foi despedido e substituído pelo alemão Friedrich Ludwig Wilhelm Varnhagen. Este trabalho aborda as tentativas de estabelecimento de uma indústria siderúrgica até volta de Varnhagen para a Alemanha, após este período, temos algumas tentativas infrutíferas durante o século XIX e primeiro meados do século XX, se tornando Ipanema,hoje dia, um lugar de preservação ambiental do IBAMA (Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis)