O setor siderúrgico, assim como os demais setores da indústria, vem buscando alternativas para a redução dos custos de produção e aumento de produtividade. Em aciarias elétricas, os principais custos de produção do aço podem ser divididos, de forma simplificada, entre o custo dos insumos e o custo das matérias primas. Os refratários estão entre os cinco maiores custos na produção do aço em usinas semi-integradas. Entretanto, o conhecimento detalhado da microestrutura e do comportamento desses materiais ainda é bastante restrito aos seus fabricantes. Tendo em vista a importância dos refratários na produção do aço, este trabalho teve como objetivo gerar conhecimento acerca de sua microestrutura e comportamento em operação, com foco na diminuição do consumo e maximização dos lucros da empresa. Para tal, com o intuito de conhecer detalhadamente sua microestrutura e prever seu desempenho, foram realizadas análises de caracterização em laboratório e testes que simularam as condições de operação. Após os testes laboratoriais, os materiais selecionados foram testados em operação em forno elétrico a arco, buscando encontrar o melhor conjunto de materiais sob o ponto de vista de estabilidade do processo e custo de refratários. O cenário que apresentou melhores resultados em relação à performance e ao consumo específico foi a configuração A, onde foram utilizados os tijolos A, massa de soleira X, massa de reparo K e canal EBT P. Além disso, a substituição do tijolo C pelo tijolo A gerou uma redução de custo de 40%, e o conhecimento gerado com a caracterização do canal EBT proporcionou uma redução de 29,9% no preço desse item. / The steel industry, like other sectors of the industry, is seeking alternatives to reduce production costs and increase productivity. In electric steelworks, the main steel production costs can be divided, in a simplified way, between the cost of inputs and the cost of raw materials. Refractories are among the five largest costs in steel production in semi-integrated mills (mini-mills). However, detailed knowledge of the microstructure and behavior of these materials is still quite restricted to their manufacturers. Given the importance of the refractories in the production of steel, this study aimed to generate knowledge about their microstructure and behavior in operation, focusing on the reduction of consumption and maximization of profits. For that, in order to know in detail the microstructure and predict its performance, characterization analyzes and tests simulating the operating conditions were performed in the laboratory. After laboratory tests, the selected materials have been tested in operation in electric arc furnace, seeking to find the best set of materials from the point of view of stability of the process, and cost of refractories. The scenario that best results presented, in terms of performance and the specific consumption, was Configuration A, where bricks A, ramming mix X, repair mix K and EBT P were used. Moreover, the replacement of Brick B by brick A, generated a cost reduction of 40%, and the information gathered with the characterization of EBT, reduced the price of that item by 29.9%.

O Pó de Aciaria Elétrica (PAE) é um resíduo sólido originado na fabricação de aços em Fornos Elétricos a Arco (FEA), classificado como resíduo perigoso pela ABNT NBR 10004- 2004. Isto porque ele contém metais nocivos ao meio ambiente (como chumbo e cádmio), embora seja constituído, em sua maior parte, pelos elementos ferro, zinco e oxigênio. Devido aos custos onerosos para disposição e por tratar-se de resíduo perigoso, a indústria procura pela possibilidade de retorno ao processo produtivo do aço. Uma das alternativas é a reintrodução na aciaria elétrica através de aglomerados autorredutores como parte da carga do FEA. Neste trabalho, são produzidas misturas autorredutoras contendo PAE e coque de petróleo, apresentando as correspondentes caracterizações químicas e físicas. Através de ensaios termogravimétricos é feita uma avaliação do comportamento destas misturas, mostrando a possibilidade do emprego desta técnica na aferição prática do teor ótimo de coque, em aglomerados. Além disto, foram produzidas pelotas autorredutoras através do uso de um disco laboratorial, sendo as pelotas submetidas a testes físicos e mecânicos, com uso de aglomerantes e também testes de autorredução em fornos mufla e em aparato experimental. Como resultados destes experimentos pode-se concluir que o cimento Portland ARI e a combinação de cal hidratada com cinza de casca de arroz possuem melhor resistência a compressão frente aos outros ligantes utilizados. O grau de metalização obtido para a maior parte das amostras não passou de 35%. A remoção de zinco foi de aproximadamente 85%, para temperatura de 1100 ºC, com 45 minutos e com 10% de coque de petróleo. Isto indica a possibilidade de enriquecimento da nova poeira gerada em zinco. Fato este que agrega valor para tratamento do resíduo em outros processos externos. / The Electric Arc Furnace Dust (EAFD) is a solid waste generated by electric steelmaking, in Electric Arc Furnaces (EAF), being considered a hazardous waste by the Environmental Protection Agency. That is because of its harmful metals, although it is composed, in majority, by elements iron, zinc and oxygen. Due to high costs involved for its disposal and because it is a hazardous waste, industry seek for the possibility of returning the EAFD back to the steelmaking process. One of the alternatives is by reintroduction via electric meltshop through self-reducing agglomerates as part of the furnace burden. In this work, self-reducing mixtures of EAFD and petroleum coke were produced, showing as result corresponding chemical and physical characterizations. Using thermogravimetric tests, an evaluation of the mixtures behavior was carried out, demonstrating the possibility of using this technique in a practical measurement of optimal content of coke, in agglomerates. Furthermore, selfreducing pellets were pelletized using a laboratorial disc, with these agglomerates being tested in physical and mechanical strength essays, with different binders employed and also selfreduction tests in vertical electric furnace and experimental apparatus. As part of the results it could be concluded cement and the combination between hydrated lime and rice husk ash achieved the best results, in compressive strength, comparing to other binders. The metallization degree for almost all samples achieved a maximum of 35%. Zinc removal, for temperatures around 1100 ºC, in an experiment of 45 minutes and using 10% of petroleum coke, was approximately 85%. It indicates the dust to be enriched with zinc. This fact adds value to the waste for treatment in other processes.

As atividades industriais geram uma série de resíduos, muitos dos quais passíveis de reciclagem. Na indústria siderúrgica, em operações de lingotamento e conformação mecânica, forma-se uma casca sólida quebradiça, conhecida como carepa, a qual é originada a partir da oxidação da superfície do aço quando submetido ao gradiente térmico. Constituída por óxidos de ferro, portanto, carrega o elemento essencial para fabricação do aço. Esse trabalho se utilizou de análises, ensaios laboratoriais e testes industriais para direcionar a reciclagem da carepa de uma usina siderúrgica no próprio forno elétrico a arco. Foram analisadas as propriedades físicas e químicas do material, e nos ensaios de redutibilidade em laboratório o comportamento da carepa foi observado frente à mistura com um agente redutor. Em escala industrial a carepa foi introduzida no forno elétrico a arco juntamente com a sucata de carregamento, e o comportamento das principais variáveis do processo foram avaliadas. Pelo entendimento da sua influência sobre o processo foi possível determinar a viabilidade de promover a reciclagem do resíduo no próprio processo siderúrgico. As carepas geradas na planta siderúrgica se distinguiram, essencialmente, quanto ao tamanho de partícula e teor de umidade. Quimicamente, as amostras são semelhantes, com teor de ferro mínimo de 70%. Na sua composição, predominaram óxidos de hematita, magnetita e wustita, sendo este último o de maior importância. Nos ensaios de autorredução em laboratório, foram constatados melhores resultados para fração reagida e grau de metalização quanto mais alta a temperatura de ensaio. Nos testes em escala industrial, a adição de 1% de carepa na carga comprovou que não houve influência sobre o consumo de energia elétrica e o teor de FeO da escória. A desfosforação do aço líquido foi positivamente afetada com percentual médio de fósforo reduzido em 15% com utilização de carepa. Por outro lado, o indicador de rendimento metálico sofreu impacto negativo, evidenciando a necessidade de avaliações complementares para determinar a reciclagem deste resíduo no forno elétrico a arco. / Industrial processes generate several residues and many of them are suitable for recycling. In the steel industry, casting operations and mechanical forming originate a solid brittle layer of oxide known as scale, which is produced by oxidation of the steel surface when exposed to a thermal gradient. Consisting of iron oxides, it therefore holds the essential element for steel manufacturing. This study performed analysis, laboratory trials and industrial tests to investigate scale recycling in an electric arc furnace. Chemical and physical properties of the material were analyzed and, at reducibility laboratory trials, the behavior of the scale was observed when mixed with a reducing agent. In industrial tests, the scale was introduced in an electric arc furnace mixed with the loaded scrap and the behavior of the main process variables was evaluated. By understanding its influence on the process, it was possible to determine the feasibility of scale recycling in steelmaking. The scales generated in the steel plant were distinguished mainly by the particle size and moisture content. Samples were chemically similar, with minimum 70% iron content. In its composition predominate hematite, magnetite and wustita oxides, the latter being the most important. In self-reduction laboratory tests, the best results for fraction reacted and metallization grade were reached with the highest temperatures. In industrial tests, with 1% scale added to the scrap, there was no influence in the electric energy consumption or FeO content of the slag. The liquid steel dephosphorization was positively affected since the average phosphorus percentage was reduced by 15% with the scale utilization. However, the yield indicator suffered negative impact, suggesting the need for further assessments to determine the scale recycling feasibility in electric arc furnace process.

Independentemente do nível de verticalização ou da sua escala de produção, a redução de custos e o aumento de produtividade têm sido os principais focos internos das empresas da indústria do aço. Dois fatores controlam fundamentalmente o custo de produção do aço: o preço e o consumo dos insumos e matérias-primas. O primeiro depende fortemente do poder de barganha da empresa e das condições de mercado e, muitas vezes, não é possível exercer grande controle sobre ele. Sendo assim, é através da diminuição do consumo específico dos insumos e matérias-primas que a empresa pode obter sucesso na sua missão, internamente, de maximizar seu lucro. Em aciarias elétricas, o consumo dos insumos tem impacto importante na composição do custo final do aço, dos quais se destaca o consumo de energéticos utilizados no forno elétrico a arco, que pode representar até 30% do custo operacional desse tipo de aciaria. Para quantificar o aporte desses diferentes tipos de energia no forno, normalmente é utilizado o indicador de consumo de energia total, que utiliza o poder calorífico de cada tipo de energético na transformação para a unidade de kWh/t. O objetivo desse trabalho foi avaliar o impacto na eficiência energética do forno, medida através do consumo de energia total, da redução da vazão de gás natural nos modos lança e da modificação da proporção entre oxigênio e gás natural (O2/GN) em um dos modos queimador do sistema de injeção de um forno elétrico a arco. Para tanto, foi realizado um teste estatístico dividido em quatro cenários no formato de projeto de experimentos (DOE). O cenário em que as modificações no modo queimador e nos modos lança foram aplicadas conjuntamente apresentou a maior redução no consumo de energia total (2,50%), impulsionada principalmente pelas reduções no consumo de gás natural (16,94%) e no consumo de energia elétrica de forno e forno-panela (-1,90%). Através da análise do carbono de vazamento de todas as corridas não foi possível afirmar que os ganhos em consumo de energia elétrica foram provenientes de uma maior oxidação de ferro da carga nas corridas. / Companies have been extensively focusing on cost reduction and productivity optimization in the last few years, independently of their levels of production or verticalization. The cost of production is basically controlled by two factors: the price and the consumption of raw and input materials. The price depends on the current conditions of the market and the capacity of the company to deal with its suppliers about the price to be paid. Due to that, it is very difficult to control this factor and for this reason, through the reduction in raw material and inputs consumption that companies can achieve their mission of becoming more profitable. In electric steelmaking, consumption of inputs plays an important role on the final billet cost, with particular emphasis to the energy consumption in the electric arc furnace, which can represent up to 30% of the operational cost in a melt shop. To quantify the contribution of different types of energy in the furnace, it is used the performance indicator of total energy consumption, which associates the heat of combustion of each type of energetic in order to use the unit kWh/t. The aim of this study was to evaluate the impact on the energy efficiency of the furnace, measured by the total energy consumption, reducing the flow of natural gas in lance modes and modifying the ratio between oxygen and natural gas (O2/NG) in one of the burner modes of the injection system in an electric arc furnace. Thus, a statistical test divided into four scenarios in the format of design of experiments (DOE) was conducted. The scenario in which the burner mode and lance mode modifications were applied together resulted in the greatest reduction in total energy (2,50%), driven especially by reductions in natural gas consumption (16,94%) and electrical energy consumption of furnace and ladle furnace (1,90%). Through the analysis of tapping carbon of all heats it was not possible to assert that gains in electrical energy were due to a higher oxidation of iron contained in the blend charged.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica. Florianópolis, 2008. / Made available in DSpace on 2013-12-05T21:43:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 274970.pdf: 22137327 bytes, checksum: edf58635b3a65de2a2a6bc7392cfbead (MD5) / Recentemente, o uso de fluido dinâmica computacional, CFD, vem ganhando espaço no setor siderúrgico impulsionado pela crescente demanda e pela acirrada concorrência do mercado mundial. As operações siderúrgicas são por excelência fisicamente complexas conjugando diversos fenômenos físicos a temperaturas extremamente elevadas. A abordagem multifásica dos problemas que envolvem a fluido dinâmica do metal líquido ainda é rara, e os sistemas são geralmente tratados como monofásicos. Uma operação unitária crítica onde esta simplificação não é razoável é a de vazamento do alto-forno, que se constitui num sistema onde pelo menos três fases fluidas estão presentes: ferro-gusa, escória e ar atmosférico. A operação tem por objetivo separar a escória do metal líquido e a sua eficiência é grandemente influenciada pela interação dinâmica do jato de ferro-gusa proveniente do alto-forno com a superfície líquida de ferro-gusa contida no canal de extravazamento. O tempo de vida do equipamento, o canal, é determinado pela taxa de desgaste de seu revestimento refratário. O mecanismo pelo qual se dá o desgaste é complexo e muito controverso, contudo, sabe-se que o comportamento fluido dinâmico do sistema está de alguma forma diretamente ligado ao processo. Como uma primeira abordagem do seu tipo, este trabalho propõe um modelo matemático que descreva apenas o escoamento bifásico tridimensional, transiente e turbulento de ferro-gusa, desconsiderando a escória. O sistema é tratado isotermicamente. O modelo foi resolvido numericamente uando-se o código comercial ANSYS CFX® Release 11. Os resultados obtidos demonstraram que a abordagem multifásica considerando a interação jato/superfície livre é a mais apropriada no tratamento do problema, pois várias características intrínsecas do escoamento, como por exemplo o comportamento oscilatório da superfície livre, escoamento vorticoso e reverso na zona de mergulho do jato, até então observadas apenas experimentalmnete ou na planta industrial, foram também observadas na simulação. Os perfis de desgaste obtidos na planta industrial foram comparados com os campos de velocidade, tensão de cisalhamento, fração volumétrica de ar, e energia cinética turbulenta, e constatou-se que os níveis de energia cinética turbulenta aparentam ser o principal fator facilitador do desgaste seguido pela velocidade superficial. Estes dados corroboram o que se têm escrito sobre o problema, reforçando a idéia de que há uma provável sobreposição de efeitos dos mais diversos, sendo um deles a geração de turbulência junto à zona de impacto e as tensões cisalhantes (pequenas, mas contínuas) infligidas pelo escoamento às paredes do canal, promovendo a sua erosão físico-química.

Neste trabalho foi realizado um estudo para verificar as melhores condições de vazão das atuais lanças supersônicas utilizadas no forno elétrico a arco 3 da Siderúrgica Riograndense. Também foi realizado um teste comparativo entre o modelo de lança supersônica atual e um novo modelo de injetor proposto. Para determinar as melhores condições de vazão das injetoras atuais, avaliou-se parâmetros como o consumo de oxigênio, energia elétrica, teor de FeO da escória, condições de desgaste do refratário e erosão dos bicos injetores. Para os testes comparativos com o novo modelo de injetores, foram usinados dois bicos de cobre com menor diâmetro de garganta. As novas pressões e vazões de oxigênio, tanto para o trabalho no modo alta vazão como para o modo purga, foram estabelecidas com base em estudos das características dos bicos utilizados atualmente. Os testes foram realizados em caráter comparativo no próprio forno 3. Nos atuais modelos de injetores utilizados, verificou-se que a pressão no modo purga deve variar entre 0,9 e 1,1 kgf/cm2 na rede de oxigênio. Assim, a vazão de O2 varia entre 65 e 75 Nm3/h, intervalo no qual foi observada a melhor eficiência na operação, considerando principalmente o controle do FeO da escória e a ocorrência de entupimento dos bicos supersônicos. Na alta vazão foram definidas pressões entre 9,0 e 9,5 kgf/cm2, onde as vazões variam entre 350 e 375 Nm3/h por bico. Estes valores foram definidos avaliando-se principalmente o controle do consumo de refratário na região do injetor e o desgaste dos bicos causado por jato subacelerado. Os injetores com diâmetro de garganta menor possibilitaram a operação com vazões de O2 menores na purga em relação ao modelo atual. Assim, foi possível operar com vazão em torno de 50 Nm3/h a uma pressão de 0,9 kgf/cm2, sem a ocorrência de entupimentos. Porém no modo alta vazão, para garantir a vazão mínima de 350 Nm3/h, a pressão no bico foi elevada para 12,5 kgf/cm2. Com este novo modelo de injetor, os consumos médios de oxigênio e de energia elétrica reduziram 0,8 Nm3/t e 12,9 kWh/t, respectivamente, em relação ao injetor atual, e verificou-se o aumento de 0,92% no rendimento metálico. / In this work, a study to verify the best conditions of oxygen flow to operate the supersonic injectors currently used in the Electric Arc Furnace 3 (EAF 3) of Siderúrgica Riograndense was carried out. Also, a comparative study between the supersonic injector model currently used and a new proposed model was made. To determine the best flow conditions of current injectors, parameters such as oxygen and electricity consumption, and slag FeO content were evaluated. Moreover, refractory wear conditions and copper lance tips erosion were analyzed. For the comparative tests with the new model, two copper lance tips have been machined, with a smaller throat diameter. The new oxygen pressure and oxygen flow (high and low flow operating modes) were established based on studies of features of the currently used lance tips. The tests were carried out comparatively in the same EAF 3. For the currently used injector models, it was verified that the pressure in the low flow mode must be kept between 0.9 and 1.1kgf/cm2 in the oxygen system. Thus, the O2 flow varies between 65 and 75 Nm3/h, interval in which the best efficiency in the operation was observed, considering mainly the control of FeO of the slag, and the occurrence of clogging of the supersonic lance tips. High flow pressures were defined between 9.0 and 9.5 kgf/cm2, where the flow varies between 350 and 375 Nm3/h per lance tip. These values were defined evaluating mainly the control of the refractory wear in the region of the injector, and the erosion of the lance tips caused by under-blown jet. The new lance tips with smaller throat diameter made it possible to operate with smaller O2 flow, 50 Nm3/h with pressure of 0.9 kgf/cm2, without clogging in low flow steps. However, in the high flow, to guarantee the minimum flow of 350 Nm3/h, the pressure in the lance tips was raised to 12.5 kgf/cm2. With this new model of injector, the average consumption of oxygen was lowered by 0.8 Nm3/h compared to the current injector and an increase of 0.92% was verified in the metallic yield. Furthermore, there was a reduction of 12.9 kWh/t in the consumption of electric energy.

A indústria siderúrgica do Estado do Rio Grande do Sul é do tipo semi-integrada e produz aço a partir de sucata, utilizando fornos a arco elétrico. Em suas atividades gera vários tipos de resíduos, dentre estes as carepas, cujo componente principal são óxidos de ferro. Este material não encontra utilização e geralmente tem destinação final em aterros de resíduos industriais ou co-processamento em fábricas de cimento. A produção e o processamento do carvão vegetal no estado do Rio Grande do Sul também geram como principal resíduo uma fração de baixa granulometria constituída de finos de carvão vegetal que praticamente não tem utilização e é descartada no meio ambiente. O objetivo do presente trabalho é buscar uma solução para a reciclagem de carepas geradas em usinas semi-integradas dentro do próprio processo produtivo. A solução proposta foi o desenvolvimento de um briquete autorredutor elaborado com carepa de aciaria e finos de carvão vegetal, com possibilidade de utilização na carga do forno elétrico à arco. Carepas e finos de carvão vegetal foram coletados e caracterizados. Briquetes autorredutores foram feitos com estes materiais e submetidos a ensaios de redução nas temperaturas de 1100, 1200 e 1260°C. O comportamento dos briquetes em altas temperaturas foi qualitativamente avaliado. Cálculos matemáticos e simulação computacional foram utilizados numa estimativa do consumo energético destes briquetes. O desempenho dos briquetes e os resultados obtidos permitem concluir pela potencialidade de utilização destes briquetes autorredutores como parte da carga de fornos elétricos a arco. / The steelmaking industry in Rio Grande do Sul State is semi-integrated and produces steel from scrap metal using electric arc furnaces. In its activities generates several wastes, among them mill scale, which main component are iron oxides. This material does not have use and generally have final destination in industrial landfills or co-processing in cement plants. The production and processing of charcoal in Rio Grande do Sul State also generate as main waste a fraction of low granulometry, consisting of charcoal fines what practically have no use and is disposal in the environment. The objective of the present work is to look for a solution to mill scale recycling, generated in semi-integrated steelmaking plants, inside its own productive process. The proposed solution was the development of self-reducing briquette produced with mill scale and charcoal fines, with possibilities of use in charge of electric arc furnace. Mill scale and charcoal fines were collected and characterized. Self-reducing briquettes were made from these materials and subjected to tests of reduction at temperatures of 1100, 1200 and 1260°C. The behaviour of briquettes in high temperatures was qualitatively evaluated. Mathematical calculation and computational simulation were used in a estimative of the energetic consumption of these briquettes. The performance of briquettes and the obtained results allow to conclude the potential use of these self-reducing briquettes as a part of charge in electric arc furnaces.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-09-21Bitstream added on 2014-06-13T19:26:11Z : No. of bitstreams: 1 silva_kj_me_ia.pdf: 10781522 bytes, checksum: 6ae93e94722fbb3f492608d29b15136c (MD5) / Cunha é uma pequena cidade situada a extremo leste do Estado de São Paulo, que tem sua origem, em meados do século XVIII, atrelada ao fluxo de tropas que percorriam a trilha do ouro das Minas Gerais ao porto de Paraty-RJ, atualmente como Estrada Real. Desde cedo sua história demonstrou afinidade com a produção de objetos cerâmicos: a princípio com peças utilitárias, feitas por mulheres conhecidas como Paneleiras, influenciadas entre outras coisas, na hoje extinta produção ceramista de tribos indígenas que habitavam aquela região, posteriormente pelas Olarias que a partir da forma retangular do tijolo, permitiram à cidade se reedificar. Mais recentemente, na década de 1975, a chegada de um grupo de pretensos ceramistas, a maioria deles estrangeiros, imprime ali, outros olhares sobre a produção do objeto cerâmico que ao longo dos últimos trinta e seis anos, projetaram a cidade como um importante pólo ceramista nacional. Interessa-nos buscar entender quais as principais características identificam este processo de transformação, para então termos condições de responder à questão que motivou grande parte desta pesquisa: será possível nos referirmos à cerâmica produzida em Cunha, como sendo de Cunha? O corpo principal deste texto está dividido em quatro capítulos, cuja ordem tem por objetivo compilar de forma didática informações que permitam o entendimento daquilo que chamaremos: Caminhos da Cerâmica em Cunha. No primeiro capítulo buscaremos situá-los, mostrando algumas de suas particularidades históricas e estéticas. Esclarecidos sobre a existência e importância deste corpo cultural maior, poderemos imergir no universo da Alta Temperatura, a começar pelo entendimento das características que conferem ao forno Noborigama importância primordial... / Cunha is a small town located in the east part of the state of São Paulo. It was originated in the 18th century, due to the troops that covered the so called “gold path” from Minas Gerais to the port of Paraty-RJ. Since its beginning, Cunha´s history is related to the production of ceramic objects: at first, with utilitarian objects made by women known as Paneleiras, who were influenced by the now extinct ceramics of Indian tribes of the region, and later by the brick factories that enabled the town to re-edify. More recently, in 1975, the arrival of a group of ceramists- most of them foreigners- implanted a different way of thinking this production, that during the past thirty six years propelled the town to become an important Brazilian ceramist center. Our goal is to understand the main characteristics that identify this transformation, in order to answer the question that motivated most of this study: is it possible to refer to the ceramic production made in Cunha as being, in fact, typically “Cunhan”? The main part of this text is divided in four chapters; which´s ordering has the goal to compile information in a didactic way that allows the understanding of what we decided to call the Ceramic Path from Cunha. In the first chapter we try to point these paths, revealing some of their historical and aesthetic characteristics. After the understanding of their existence and importance, we can explore the universe of High Temperature, starting with the recognition of the great importance that this study confers to Noborigama kiln. The third chapter is focused on the process of ceramic production and will analyze technical procedures practiced by nowadays ceramists from Cunha. It shows the preparation of clay, modeling and burning of the pieces. On the end, it analyses the specific dynamic of some studios, which reveals... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3117.pdf: 5379734 bytes, checksum: ba586b8b11555913f61445e59c0efbd2 (MD5) Previous issue date: 2010-05-05 / The increase in the world steel production mainly observed in the last decade demanded a significant growth in the hot metal production through the blast furnace process. A key point in blast furnaces operation is related to the taphole mix used to plug the hole that is where the tapping is carried out. The taphole mix is a key aspect for the production flow of integrated mills because, in the blast furnaces, it is responsible to maintain a stable tapping, ensuring the supply of hot metal to the steelmaking, maintaining all stages of the crude steel plants in synchrony. The taphole mixes for blast furnace are very special products in the broad universe of refractory materials due to its complex chemistry composition, being applied in extreme conditions of temperature and demand. In this context, the literature and the technical aspects related to taphole mixes require a more comprehensive technical contribution, considering the influence of some additives on their properties. The aim of this work is to evaluate the influence of different raw materials and additives on the properties of taphole mixes related to their densification, adhesion and usinability features. The results of the tests were assessed according to the AHP (Analytical Hierarchy Process) method, which allows for the selection of the best formulation considering all the parameters involved. / O elevado aumento na produção mundial de aço, observado principalmente a partir da última década, gerou um crescimento significativo na indústria de fabricação de ferro gusa via altos-fornos, como é o caso nas indústrias siderúrgicas nacionais. Um ponto crítico do processo de redução do minério de ferro via alto-forno está relacionado à massa refratária utilizada para vedar (tamponar) o furo de corrida, que é por onde ocorre o vazamento de gusa e escória líquidos. Essa massa de tamponamento é de extrema importância para todo o fluxo de produção de uma usina integrada pois, nos altos-fornos, ela é responsável por controlar um vazamento estável de gusa e escória, garantindo o abastecimento de gusa na aciaria, mantendo em sincronismo todas as etapas de produção do aço bruto nessas usinas. As massas de tamponamento para altos-fornos constituem uma categoria de produtos muito especiais no amplo universo dos materiais refratários devido à sua complexa constituição química, além de serem aplicadas em condições extremas de temperatura. Além disso, é um produto que necessita apresentar desempenho com resposta consistente e rápida. Nesse contexto, a literatura carece de estudos com conteúdo técnico mais abrangente, considerando a influência dos seus constituintes em suas propriedades.O objetivo deste trabalho foi, por meio de uma abordagem sistêmica, avaliar a influência de algumas matérias-primas das massas em suas propriedades, sendo essas ligadas à sua densificação, adesão e usinabilidade. Para isso, utilizou-se técnicas empregadas na caracterização das massas de tamponamento e outras técnicas encontradas na literatura, que foram aprimoradas. A metodologia AHP (Analytical Hierarchy Process), empregada para escolha da melhor formulação testada, mostrou que a composição M5 com elevado teor de anti-oxidantes obteve resultados superiores, considerando os aspectos de adesão, usinabilidade e densificação do produto.

Materiais híbridos, como poliedros oligoméricos silsesquioxanos (POSS), têm recebido especial atenção nos últimos anos pois são materiais que possuem uma combinação sinérgica de propriedades de materiais orgânicos e inorgânicos. Sua preparação necessita de elevados tempos de síntese e o uso de aquecimento dielétrico se apresenta promissor. Entretanto, reatores comerciais são caros e uma alternativa passa a ser a adaptação de fornos de uso domésticos. Neste contexto, este trabalho busca adaptar um forno de micro-ondas doméstico para a síntese de POSS, comparando materiais obtidos via aquecimento por microondas e convencional (banho em óleo). O POSS foi sintetizado através da condensação hidrolítica do viniltrietoxisilano (VTES) e da mistura VTES e tetraetil ortosilicato (TEOS). As amostras sintetizadas foram caracterizadas por FTIR, RMN de 1H, TGA, GPC, MEV, MET e DRX. O uso de micro-ondas possibilitou a obtenção de POSS com maior rendimento para os sistemas VTES e VTES/TEOS, apresentando taxas de reação respectivas de 47 e 59 vezes maior que a síntese convencional. Todas as amostras apresentaram bandas FTIR intensas em ~1090 e ~568 cm-1, ambas relacionadas a formação de gaiolas de silsesquixanos. Não foram observadas vibrações -O-CH2CH3 mostrando que a reação de hidrólise foi totalmente completa. A presença de deformações OH nas amostras VTES/TEOS indica a formação de estruturas não totalmente condensadas, confirmada pelos espectros de RMN de H1 onde é observada a presença de silanóis não condensados. Análises GPC para o POSS VTES apresentaram a maior fração (96,5%) de estruturas T8 via convencional, e (93,93%) via micro-ondas. A adição de TEOS reduziu a fração de estruturas T8 obtidas, (78,0%) via dielétrico e (33,0%) convencional. A análise TGA de todas as amostras mostraram uma única etapa de degradação, onde diferenças observadas no sistema VTES/TEOS são associadas ao tamanho da estrutura do POSS conforme a análise de GPC. Imagens de MEV mostraram a presença de estruturas cúbicas e esféricas em todas as amostras, e a adição de TEOS indicou uma tendência a redução de tamanho. Imagens por MET para o POSS VTES mostrou morfologia similar as observadas por MEV, e para VTES/TEOS, a presença de aglomerados esféricos regulares nanométricos. O DRX para o POSS VTES micro-ondas, convencional e VTES/TEOS micro-ondas, indicou a presença de uma rede cristalina de estrutura romboédrica, típica de POSS T8. O POSS VTES/TEOS via convencional apresentou um padrão de DRX de uma amostra amorfa. As nanopartículas híbridas de POSS VTES, via aquecimento convencional e dielétrico em refluxo, mostrou possuírem características químicas muito semelhantes, confirmadas pelas técnicas de análise realizadas. Entretanto, a mesma comparação entre o POSS obtido via mistura VTES/TEOS, a mesma semelhança não é observada. Isto se deve ao precursor VTES ser trifuncional e ao TEOS ser tetrafuncional, ou seja, possuem momentos dipolares diferentes, induzindo estruturas irregulares orientadas aleatoriamente e de diferentes tamanhos, principalmente no aquecimento convencional, onde a reação apresentada é mais lenta. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2015-09-14T18:28:06Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Igor Luiz Penso.pdf: 3673859 bytes, checksum: f0f80b6c32267df60b2b04fa4df6d307 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-09-14T18:28:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Igor Luiz Penso.pdf: 3673859 bytes, checksum: f0f80b6c32267df60b2b04fa4df6d307 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior. / Hybrid materials, such as polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS), nowadays have received special attention because they are materials that have a synergistic combination of organic and inorganic materials properties. Their preparation requires high time of synthesis and the use of dielectric heating appears promising. However, commercial reactors are expensive and the adaptation of domestic microwave ovens becomes an alternative. In this context, this work aims to adapt a domestic microwave oven for the synthesis of POSS, comparing materials obtained by microwave and conventional (oil bath) heating. The POSS was synthesized by the hydrolytic condensation of vinyltriethoxysilane (VTES) and tetraethyl orthosilicate (TEOS) in different proportions. The synthesized samples were characterized by FTIR, 1H-NMR, TGA, GPC, SEM, TEM and XRD. The use of microwaves enable the manufacture of POSS with increased yield for VTES and VTES/TEOS systems, respectively with rates of 47 to 59 times higher than conventional synthesis. All samples showed intense FTIR bands at ~ 1090 and ~ 568 cm-1, both related to formation of silsesquioxane cages. It was not observed -O-CH2CH3 vibrations showing the hydrolysis reaction has been fully completed. The presence of OH deformations in the VTES/TEOS samples indicate the formation of non-fully condensed structures, confirmed by 1H NMR spectra, where it is observed the presence of non-condensing silanol. GPC analysis for the POSS VTES exhibited a major fraction (96.5%) of T8 structures via conventional, and (93.9%) via microwave synthesis. The addition of TEOS decreased the fraction of T8 structures, (78.0%) via dielectric and (33.0%) for conventional synthesis. TGA analysis of all samples showed a single stage of degradation, differences between VTES/TEOS samples are associated with the size of the POSS structure according to GPC analysis. SEM images showed the presence of spherical and cubic structures in all samples, and the addition of TEOS indicated a tendency to increase the size of these structures. TEM images for POSS VTES showed similar morphology to those observed by SEM. The presence of nanometric regular spherical agglomerates was observed in VTES/TEOS samples. The XRD for POSS VTES microwave, conventional and VTES/TEOS microwave synthesis, indicated the presence of rhombohedral lattice structure, typical POSS T8. The POSS VTES/TEOS conventional route showed a XRD pattern of an amorphous sample. The hybrid nanoparticles of POSS VTES, prepared via conventional and dielectric heating using reflux system, showed a very similar chemical properties as confirmed by the analytical techniques performed. However, the same comparison between the POSS obtained via mixing of VTES/TEOS, the same behavior is not observed. This is due to the VTES precursors be trifunctional and TEOS tetrafunctional, i.e. have different dipole moments, inducing randomly oriented irregular structures and different sizes, especially in the conventional heating where reaction is slower.