Este trabalho refere-se à otimização energética na produção de fio-máquina, onde os aços estudados foram os de baixo carbono. O trabalho foi desenvolvido com o apoio de uma empresa parceira que cedeu as instalações e acesso às informações necessários ao desenvolvimento da dissertação. O objetivo geral do trabalho foi reduzir o consumo de energia de reaquecimento de tarugos para laminação de vergalhões e fio-máquina em rolos. Os objetivos específicos foram: descrever os preceitos teóricos a respeito do processo de reaquecimento; realizar um levantamento do estado da arte em relação à influência das variáveis de enfornamento nas propriedades do material e em relação ao consumo de energia em fornos de reaquecimento; melhorar o conhecimento existe na empresa parceira do estudo a respeito do processo de enfornamento e otimizar o processo de enfornamento na empresa. Para desenvolvimento da trabalho foi necessário o acompanhamento das energias envolvidas: energia de deformação e energia de reaquecimento. Quanto maior a temperatura de laminação, menor será a energia necessária para deformar o material, porém, maior será a energia de reaquecimento, ocorrendo maior consumo de combustível. Para analisar o consumo das energias, foi feito o acompanhamento da corrente elétrica das principais gaiolas para duas bitolas, depois, foi alterada a temperatura e medida novamente a corrente elétrica e o consumo do gás natural. Esta sequência de testes e medições visou identificar oportunidades para redução da temperatura de laminação e a influência na corrente elétrica das gaiolas do laminador. Uma das premissas, da realização deste trabalho, é que sejam alcançados os objetivos estabelecidos com a manutenção da qualidade do material e de suas propriedades mecânicas. Após a realização dos testes, constatou-se que é possível laminar com temperatura 20°C abaixo dos valores praticados atualmente, porém, a grande limitação é a última gaiola do trem médio de laminação, que trabalha, nestas condições, com a corrente elétrica no limite de desarme, sendo muito grande o risco de parada eminente do laminador. Recomenda-se implantar um investimento para aumentar a potência do acionamento desta gaiola. Com a redução em 20°C nas temperaturas de ajuste do forno economiza-se, nas condições do estudo, 0,36 Nm³/t. / This master dissertation refers to energy optimization in the production of wire rod from low-carbon steels. The work was supported by a partner company that gave access to the facilities and information necessary for the development of the dissertation. The general objective of this work was to reduce the energy consumption of billet reheating for rolling rebar and wire rod in coils. The specific objectives were: to describe the theoretical precepts about the reheating process; to describe the state of the art regarding the influence of variables in reheating process and its relation to energy consumption; improve knowledge exist in the partner company about the process and optimize the reheating process of the company. For development work was necessary monitoring of the energies involved, deformation energy and reheating energy. If the temperature of the process is higher, the energy required to deform the material is lower, however, the energy of rewarming is higher, causing higher fuel consumption. To analyze the deformation energy, the electrical current was monitored at two main cages for two different products, then the temperature was changed and the electric current was measured again as well as the consumption of natural gas. This sequence of tests and measurements aimed at to identify opportunities to reduce the process temperature and the influence of electrical current in rolling cages. One of the assumptions of the present study is to achieve the goals maintaining the quality of the material and its mechanical properties. After the tests, we found that it is possible laminar temperature 20°C below than the values currently practiced, however, the major limitation is the M4 cage that works, on these conditions, with the electrical current in the trip limit, being very great risk of imminent stop of the rolling mill. It is recommended to increase the power of the drive cage. With the reduction at 20°C in temperature adjustment of the oven, it saves 0.36 Nm³/t.

Este trabalho refere-se à otimização energética na produção de fio-máquina, onde os aços estudados foram os de baixo carbono. O trabalho foi desenvolvido com o apoio de uma empresa parceira que cedeu as instalações e acesso às informações necessários ao desenvolvimento da dissertação. O objetivo geral do trabalho foi reduzir o consumo de energia de reaquecimento de tarugos para laminação de vergalhões e fio-máquina em rolos. Os objetivos específicos foram: descrever os preceitos teóricos a respeito do processo de reaquecimento; realizar um levantamento do estado da arte em relação à influência das variáveis de enfornamento nas propriedades do material e em relação ao consumo de energia em fornos de reaquecimento; melhorar o conhecimento existe na empresa parceira do estudo a respeito do processo de enfornamento e otimizar o processo de enfornamento na empresa. Para desenvolvimento da trabalho foi necessário o acompanhamento das energias envolvidas: energia de deformação e energia de reaquecimento. Quanto maior a temperatura de laminação, menor será a energia necessária para deformar o material, porém, maior será a energia de reaquecimento, ocorrendo maior consumo de combustível. Para analisar o consumo das energias, foi feito o acompanhamento da corrente elétrica das principais gaiolas para duas bitolas, depois, foi alterada a temperatura e medida novamente a corrente elétrica e o consumo do gás natural. Esta sequência de testes e medições visou identificar oportunidades para redução da temperatura de laminação e a influência na corrente elétrica das gaiolas do laminador. Uma das premissas, da realização deste trabalho, é que sejam alcançados os objetivos estabelecidos com a manutenção da qualidade do material e de suas propriedades mecânicas. Após a realização dos testes, constatou-se que é possível laminar com temperatura 20°C abaixo dos valores praticados atualmente, porém, a grande limitação é a última gaiola do trem médio de laminação, que trabalha, nestas condições, com a corrente elétrica no limite de desarme, sendo muito grande o risco de parada eminente do laminador. Recomenda-se implantar um investimento para aumentar a potência do acionamento desta gaiola. Com a redução em 20°C nas temperaturas de ajuste do forno economiza-se, nas condições do estudo, 0,36 Nm³/t. / This master dissertation refers to energy optimization in the production of wire rod from low-carbon steels. The work was supported by a partner company that gave access to the facilities and information necessary for the development of the dissertation. The general objective of this work was to reduce the energy consumption of billet reheating for rolling rebar and wire rod in coils. The specific objectives were: to describe the theoretical precepts about the reheating process; to describe the state of the art regarding the influence of variables in reheating process and its relation to energy consumption; improve knowledge exist in the partner company about the process and optimize the reheating process of the company. For development work was necessary monitoring of the energies involved, deformation energy and reheating energy. If the temperature of the process is higher, the energy required to deform the material is lower, however, the energy of rewarming is higher, causing higher fuel consumption. To analyze the deformation energy, the electrical current was monitored at two main cages for two different products, then the temperature was changed and the electric current was measured again as well as the consumption of natural gas. This sequence of tests and measurements aimed at to identify opportunities to reduce the process temperature and the influence of electrical current in rolling cages. One of the assumptions of the present study is to achieve the goals maintaining the quality of the material and its mechanical properties. After the tests, we found that it is possible laminar temperature 20°C below than the values currently practiced, however, the major limitation is the M4 cage that works, on these conditions, with the electrical current in the trip limit, being very great risk of imminent stop of the rolling mill. It is recommended to increase the power of the drive cage. With the reduction at 20°C in temperature adjustment of the oven, it saves 0.36 Nm³/t.

Orientador: Vladimir Antonio Paulon / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-05T19:59:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Massucato_CarlosJose_M.pdf: 776667 bytes, checksum: f202112f226f07e627ccbebfb07f5bed (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Este estudo teve como objetivo principal avaliar propriedades oriundas da adição de escória de alto-forno à carvão vegetal, do concreto no estado fresco e endurecido, produzido com cimentos que já utilizam em sua composição a escória de alto-forno. Com a determinação da quantidade de escória de alto-forno pelo método de dissolução seletiva, foi possível adicionar escória de alto-forno no concreto até os limites estabelecidos na especificação do cimento de alto-forno (CPIII) pela NBR 5735 (ABNT, 1991) e conhecer o efeito na resistência mecânica, módulo de elasticidade, abatimento, incorporação de ar, tempo de pega e exsudação, em traços de concreto sem adição e com adição de escória de alto-forno à carvão vegetal e à coque. As indústrias de cimento utilizam, em sua maioria, escórias provenientes dos altos-fornos à coque. Entretanto, o tratamento adequado nas escórias de alto-forno à carvão vegetal pode ampliar o consumo deste produto como adição mineral diretamente nas centrais de concreto, com a vantagem de ser uma fonte renovável de energia e eliminar este resíduo que se acumula nas usinas siderúrgicas. O estudo comprovou que, a utilização da escória de alto-forno à carvão vegetal como adição, não provoca alterações nas propriedades do concreto no estado fresco, em comparação com a escória de alto-forno à coque. A resistência à compressão com adição da escória de alto-forno à carvão vegetal aumentou em até 5% em idades superiores a 60 dias em comparação com o concreto sem adição de escória / Abstract: This study had the main purpose to evaluate properties of fresh and hardened concrete in with slag addition of blast furnace from charcoal in concrete produced with cements that already use in its composition the blast furnace slag. With the determination of the amount of slag of blast furnace by the selective method of dissolution, it was possible to add slag of blast furnace in concrete up to the limits established by NBR 5735 (ABNT, 1991) and to know the effect in concrete resistance, modulus of elasticity, slump test, air entrained concrete, setting of the cement and bleeding, in the mix proportions of concrete with and without slag addition of blast furnace from charcoal and coke. The cement industries use in its majority slag from coke deriving from blast furnace. However, the suitable treatment in slag of blast furnace from charcoal can extend the consumption of this product as mineral addition directly in the concrete plant, with the advantage of being a renewable source of energy and to eliminate this residue that accumulates in the siderurgical plants. The study proved that the use of the slag of blast furnace from charcoal as addition in concrete presented the same properties of fresh concrete compared with the slag of blast furnace with coke. The compressive strength increased in 5% at superior ages at 60th day in comparison without slag addition / Mestrado / Edificações / Mestre em Engenharia Civil

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:50:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:58:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 11101.pdf: 14947333 bytes, checksum: 406b8a75c6ea3f6de25d35915bd97dc1 (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:49:16Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:00:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 09809.pdf: 7318754 bytes, checksum: 166979fe7dbb592b70e1bc5fb8417a96 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:25:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:03:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 02233.pdf: 1898081 bytes, checksum: ca8d5eb71d409e24aba2146df83dd874 (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:45:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:08:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 07148.pdf: 8224049 bytes, checksum: ddc36ec3bfc6a15bc7c4dfdb2dfd8abc (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Orientador: Carlos Kenichi Suzuki / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-25T04:29:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mendes_Wanderley_M.pdf: 9018563 bytes, checksum: 6fc26478d4581cd787ef07e1923cfa7f (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: A indústria siderúrgica é historicamente um setor que produz impactos ambientais inerentes ao seus processos de produção. Anualmente são gerados 135 milhões de toneladas de escórias para uma produção de 700 milhões de toneladas de aço. As novas regulamentações dos órgãos ambientais têm motivado a pesquisa em busca de novas aplicações destes resíduos. Atualmente, as escórias tem sua aplicação na indústria de cimento Portland e vidros, na pavimentação de estradas, revestimentos acústicos e térmicos, neutralizante de solos, mas há necessidade de novas aplicações das escórias devido ao montante gerado pelas usinas. Neste contexto, a caracterização física, química e de impactos ambientais das escórias se faz necessária, visando uma nova aplicação tecnólogica, tendo em vista que as suas propriedades físicas e químicas estão diretamente relacionadas as suas estruturas. Com o objetivo de determinar a composição química e determinação estrutural, métodos analíticos foram aplicados em escórias de alto forno (AF) e conversores LD (CLD) utilizando-se das técnicas de espectroscopia de fluorescência (FRX) e difração de raios-X (DRX). O presente trabalho foi desenvolvido em duas etapas: (1) a determinação e quantificação química das escórias por FRX; (2) caracterização estrutural das fases presentes e quantificação da fase mervinita cristalina Ca2Mg(SiO4h que se fez presente em todas as amostras analisadas de escórias de alto forno. Foram utilizadas duas metodologias nas escórias analisadas por FRX: métodos de parâmetros fundamentais (PF) e análise semi-quantitativa (SQ), onde as diferenças nas concentrações foram significativas, justificadas pela maior acuracidade nas medições realizadas pelo PF, haja visto uma maior interação númerica e utilização de curvas de sensitividade para a análise. Também verificamos a presença de impurezas que não foram detectadas no SQ e observadas no PF, tais como: P, N, V, Cr. Com os resultados obtidos na análise por DRX observamos os diferentes graus de cristalização/amorfo; a caracterização de fases presentes, mesmo quando se encontravam em baixas porcentagens nas amostras, além da quantificação da fase mervinita utilizando-se do método de padrão interno / Abstract: Steel plants are historicalIy associated with environrnental impacts because of their manufacture processoIn that process, there are generations of 135 million tons of slag from 700 million tons of steel produced. The new regulations of environrnental agencies have stimulated research of new uses for the generated wastes. Nowadays, slag is re-used in Portland cement plants, glass manufacture, paving highways, acoustic and thermal insulating, and soil neutralization. Despite those applications, the slag generation is large enough to demand new innovative technologies. In this context, it is necessary to accomplish physical and chemical characterization of slag to extend knowledge of its structure and properties. Analytical methods for chemical and structural determination of slag were applied in blast furnace slag (AL) and steel converter unit slag (CLD) by using X-ray Fluorescence Spectroscopy (FRX) and X-ray Diffraction (DRX). The present research was carried out in two stages: (1) determination of chemical elements presents in slag followed by quantitative analysis of these elements (by FRX); (2) structural characterization followed by quantitative determination of merwinite crystalline phase [CazMg(SiO4)z]present in alI analyzed samples. There were used two methods for FRX characterization of slag: Fundamental Parameter (PF) and Semi-Quantitative Analysis (SQ). Those methodologies were divergence in the results, maybe due to the higher accuracy with PF methodology that utilizes more interactions and sensibility curves in the optimization processoAIso in PF method, there were observed presence of impurities that were not detected in SQ method such as: P, Nb, V, Cr, Y. The DRX analysis showed several stages of crystalline/amorphous structures, determination of crystalline phases even in low concentration and quantification of merwinitic phase by using internal standard method in DRX analysis / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

[pt] Esta tese apresenta os principais fenômenos eletromecânicos, que ocorrem durante a operação do forno a arco, com ênfase especial nos fenômenos elétricos e magnéticos envolvidos. Apresenta também uma simulação computacional, que tem por objetivo verificar que a utilização de um reator série limitador de corrente no circuito de alimentação do forno, visando estabilizar o arco, não reduz significativamente a potência operacional do mesmo à 60Hz. A tese apresenta ainda os resultados de uma simulação analógica, que permite verificar que a impedância do reator série limitador, vista pelo circuito do forno, é pequena à 60 Hz e relativamente elevada em outras freqüências. Desta forma, tem-se um efetivo amortecimento das flutuações de corrente e tensão, causadas pela operação do forno, sem restringir a potência operacional do mesmo. / [en] This thesis presents the main electromechanical phenomena, occuring during the operating of an arc furnace, focusing the electric and magnetic ones. It also presents a digital simulation aiming to verify that the utilization of a series limiting current reactor included into the furnace feeding circuit, for arc stabilization purposes, does not reduce its operational capacity at 60 Hz. It is also presented the results of an analogic simulation, which shows that the reactor impedance seen by the furnace circuit is small at 60 Hz and relatively large at other frequencies. Hence, an effective damping of the current and voltage variations, caused by the furnace operation, can be achieved.

In the zinc slag fuming process, zinc is extracted from lead blast furnace slag by reduction with a coal/air mixture injected into the slag through submerged tuyeres. The furnace is constructed of water-cooled jackets to contain the molten bath and freeze a protective slag layer. The slag layer greatly reduces vessel wear caused by the corrosive and violently agitated bath. However, the jackets are known to develop cracks in the working face panel that initiate on the slag face and propagate towards the water cavity. If the cracks reach the water cavity explosions may result should the molten slag come into contact with the water. In this study an analysis of heat transfer in the jacket has been carried out using in-plant measurements and mathematical modelling. The working face of a water jacket was instrumented with thermocouples and positioned in a fuming furnace at the Trail smelter of Cominco Ltd. Measurements revealed the presence of large thermal transients or temperature "spikes" in the panel approximately 20 cm above the tuyeres. The transients were observed during charging and tapping of the furnace and are likely associated with slag fall-off due to surface wave action and gas injection effects when the bath level is low. Temperatures at the mid-thickness were seen to rise by as much as 180 °C above the steady-state level. Under these conditions large compressive stresses are produced in the panel that are sufficient to cause yielding. Over time, the transients lead to low-cycle fatigue of the working face panel with crack formation initiating at pre-existing surface flaws. A mathematical modelling analysis of the transient freezing phenomena has been carried out using the finite element method. The results indicate that the temperature spikes are associated with the sudden removal of patches of slag and molten slag coming into direct contact with the jacket. The temperature spikes are large enough to generate compressive stresses that cause yielding of the material in the exposed area. In order to reduce the damage caused by the removal of the slag shell an increased number of anchoring studs should be used in critical areas and a higher water circulation velocity should be employed to increase the size of the frozen slag layer and its strength. / Applied Science, Faculty of / Materials Engineering, Department of / Graduate