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By John Ross Middleton

Based upon 30 years+ experience in the Development, Implementation and Ongoing Support of Computer based Melt Shop Management Systems in about 40 plants in the UK, Europe and the USA, consideration of the overall facilities of a state of the art, comprehensive, Integrated Melt Shop System covering Melting and Secondary processes for all grades of steels and superalloys; the scope of functionality of these systems, covering Raw Materials and Consumables Procurement and Inventory Management, Laboratory Management, Melt Shop Scheduling, Furnace Charge and Additions Optimisation, Level 1.5 to Level 2.5 Materials Optimisation and Process Control Calculations, Process Data Recording, Management of Ladles, Furnace Bodies, Vessels and Moulds, Comprehensive Management Reporting and Integration with Corporate ERP Systems. The second section of the paper reviews the key ‘Success Factors’ to achieve rapid, successful implementation, comprehensive, fast response user support, continuing system improvement and maintaining ‘perfect fit’ of system to operations in an ever changing future technical, operations and business environment.

Jul 29, 2018

By Henrique Dias Gatti Turrer

O projeto Minas-Rio da Anglo American iniciou suas operações em agosto de 2014 e tem capacidade para produção de 26,5 milhões de toneladas naturais por ano de pellet feed. O sistema contempla a exploração e concentração da jazida localizada no município de Conceição do Mato Dentro (MG), bombeamento do concentrado por 529 km até o município de São João da Barra (RJ), onde ocorrem a filtragem, estocagem e embarque do produto final através de navios. Desde a concepção do projeto até os dias de hoje, diversos estudos foram realizados objetivando-se entender o comportamento das diferentes litologias de minérios nas etapas de processamento mineral. Desses, os mais relevantes focaram nas duas principais litologias do depósito: o itabirito resultante da intemperização da matriz (IF) e o próprio saprólito (IT). Os principais pontos de investigação foram o comportamento dos mesmos perante as etapas de cominuição e concentração. O objetivo desse trabalho é apresentar uma revisão bibliográfica das diversas comparações de desempenho perante a cominuição dessas duas litologias. Além disso, são apresentados e discutidos resultados inéditos do desempenho na flotação quando concentrado separadamente ou como uma mistura. Os resultados disponíveis na literatura mostram que, ao contrário do que se imagina, o itabirito natural não apresenta consumo energético significativamente maior nas etapas de cominuição. Os testes de flotação, por sua vez, mostraram que o desempenho é diferenciado, em função do grau de liberação dos mesmos.

Aug 16, 2017

By Gustavo Henrique Bolognesi Donato

Ensaios de curva R (J vs. ?a – crescimento dúctil de defeitos) e de propagação de trincas por fadiga (da/dN vs. ?K) são balizados por normas como a ASTM E1820, ISO 12135 e E647, as quais exigem dimensões mínimas para as amostras C(T) ou SE(B) a fim de garantir condições SSY e portanto a validade de K e J. Entretanto, tais exigências usualmente conduzem a dimensões expressivas que dificultam a retirada de amostras de chapas finas ou mesmo de muitas estruturas reais. Como alternativa, estudos de Koppenhoefer e Dodds (1998) e mais recentemente de Shin e Lin (2012) indicaram a possibilidade de uso de amostras em miniatura (inclusive Charpy contendo pré-trinca) para determinação de curvas R e da/dN vs. ?K. As grandes questões são a viabilidade de ensaio de amostras pequenas com repetibilidade e a adequada avaliação dos limites de validade das forças motrizes nestas geometrias, a fim de garantir condições de similitude. Como um passo nesta direção, este trabalho investiga o potencial de amostras Charpy pré-trincadas (10x10x70mm) na determinação de curvas R e da/dN vs. ?K. Inicialmente, ensaios de ambos os tipos foram realizados em amostras de um aço estrutural ferrítico empregando uma máquina universal MTS 810. Apesar das dimensões reduzidas dos espécimes, os ensaios se mostraram viáveis e apresentaram boa repetibilidade e estabilidade dos resultados experimentais. Ainda, boas práticas de ensaio puderam ser estabelecidas para suportar os trabalhos futuros com tais geometrias.

Aug 8, 2018

By Luiza Esteves

Corrosion testing was performed in white liquor from a Brazilian Kraft mill. Specimens of duplex stainless steel (DSS) and lean duplex (LDSS) were exposed at 170 °C for 30 days to simulate conditions of the digester. Corrosion rates were determined from weight loss measurements. After this exposure, the corrosion products formed on the steel surface was characterized by using scanning electron microscope (SEM) equipped with EDS, X-Ray Diffraction (XRD), and X-ray photoelectron spectrometer (XPS). EBSD can be used to quantify of basis balance phases in DSS and LDSS. General corrosion rates for UNS S32304 LDSS were higher than the UNS 31803 DSS in industrial white liquor at 170 °C for 30 days. XPS and XRD analyses indicated that the film formed after the immersion test may be consisted by Fe and Cr oxides and sulphides.

Oct 30, 2017

By Baoliang Xiao, Hui Pan, Yajun Hui, Kun Liu

The microstructure, properties, strengthening mechanism and work hardening mechanism of 600MPa grade high ductility hot-rolled sheet steel for automotive square tube were investigated by utilizing optical microscopy, scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. The results show that the microstructures of low C-low Mn-Nb and Ti microalloyed steel (Steel A) and high C-high Mn-Nb microalloyed steel (Steel B) are composed of ferrite and a small amount of pearlite. Compared with steel B, the size of ferrite and pearlite of steel A is finer, while the size of the second phase precipitates is larger. The mechanical properties of the two tested steels are similar before tube forming, except that the yield ratio of steel A is higher. Steel A has/exhibits significant work hardening after tube forming; the yield strength and tensile strength increase by 45 MPa and 26 MPa, respectively, while the elongation decrease by 6.0 percent. The yield strength and tensile strength of steel B increase by 22 MPa and 10 MPa, respectively, and the elongation decrease by 4.0 percent. The grain refinement strengthening is the dominant strengthening mechanism, accounting for 52.9 to 61.8 percent of the total yield strength; the solid solution strengthening is the second strengthening mechanism, accounting for 17.2 to 25.3 percent, while the precipitation strengthening and dislocation strengthening contribute little to the yield strength. The dislocation strengthening increase by 82 MPa of steel A after tube forming, which is higher than that of steel B. Therefore, steel B has a low work hardening rate that is more suitable for manufacturing automotive square tube for secondary tube forming.

Oct 1, 2019

By Diego Berti Salvaro

A morfologia, dimensões e composição química de tribocamadas são fortemente dependentes das pressões e temperaturas existentes no contato e oriundas das reações das superfícies entre si, com a atmosfera, com os lubrificantes e contaminantes presentes no contato. No presente artigo foi analisada a formação de tribocamadas em pares DLCaço inoxidável testados por 180, 500, 1000 e 2500 horas em atmosfera de gás refrigerante R134a sem a presença de óleo lubrificante. A caracterização foi realizada por microscopia eletrônica de varredura espectroscopia de energia dispersiva (MEV-EDS) (morfologia e composição química) e interferometria ótica de luz branca (dimensões). Nas análises por MEV-EDS foram identificadas tribocamadas que se apresentaram mais pronunciadas nas superfícies do aço inoxidável sendo as mesmas oriundas de transferências mútuas entre os pares tribológicos bem como oxidação. A espessura das tribocamadas, por sua vez variou de 100 a 500 nm. Os resultados revelam que as tribocamadas são quimicamente estáveis e que suas espessuras não variam significativamente após mil horas de ensaio.

Aug 16, 2017

By João Batista Ribeiro Martins, Érica Simões Rodrigues, Ramiro da Conceição do Nascimento Júnior, Marcos Tadeu D’Azeredo Orlando

In order to guarantee the quality of the sinter and process control some measurements are made such as RDI and FeO (Fe2+). However, the behavior of sinter during reduction in the blast furnace is not always understood, when it is analyzed only metallurgical, physical and chemical quality. Therefore, it is necessary to find alternative techniques to understand more this behavior. In this work four experimental trials were performed to obtain sinter samples with different FeO (Fe2+) contents. Optical microscopy was performed to identify and quantify the phases in sinter and to evaluate the magnetic behavior of each one, the Magnetic Susceptibility technique was used. The results obtained between Optical Microscopy, Magnetic Susceptibility and quality parameters were compared and then was identified that Magnetic Susceptibility may be an alternative to help the understanding of sinter behavior in Blast Furnace.

Oct 1, 2019

By Mario SINNAEVE, Olivier LEMAIRE, Gisèle WALMAG, Sébastien FLAMENT

Many hot rolling mills worldwide face nowadays bonding zone fatigue problems before reaching scrap diameter of the work rolls. This phenomenon is nowadays known to occur in reversing roughing mills both in stainless steel and in carbon steel rolling. The phenomenon can be explained through longer rolling campaigns, inadequate backup or work roll maintenance, harder steel grades or increased throughput by reduced amount of passes to achieve the same thickness. In order to help users in optimizing the roll use, we developed a numerical tool to evaluate and optimize roll maintenance. This paper will review the influence of roll geometries on stresses generated at the roll surface but also at the bonding zone. We will also show how roll geometries can decrease contact fatigue damages by modifying crowning and chamfering procedures, shell thickness, material design or campaign length

Oct 1, 2019

By Elham Kordzadeh

As the world’s reserves of coarse and high-grade iron ores continue to shrink, beneficiation is becoming increasingly important. The resulting concentrates cannot be used directly as feedstock for iron making, but require an additional agglomeration step. Pelletizing is preferred, because the uniform chemical, physical, and metallurgical characteristics of pellets make them a more desirable feed for the iron making processes. The heat hardening or induration of pellets is typically done in shaft furnaces, grate-kiln systems or on straight grates. Rotary kilns were originally developed in the late 19th century for Portland cement production [1]. The main development work for the successful adaptation of the process to the thermal treatment (induration) of green balls from iron ore was performed by Allis Chalmers in Milwaukee, Wisconsin, USA in the 1960’s [2].The straight grate process, which was first used in 1955 at Silver Bay, Minnesota, was a dedicated development with the aim to pelletize and indurate magnetite (taconite) concentrate [2]. There are various important technical and economical distinctions between the two pelletizing technologies. The most important differences include that a grate-kiln has three distinct pieces of equipment, a preheat grate, a rotary kiln and an annular cooler, whereas in the case of a straight grate, the entire indurating process is done on one piece of equipment only. In addition, both technological solutions have differences in their recuperation systems, direction of air flow in drying, number of burners, form of pellet movement, etc., which cause differences in raw material suitability, process control, economical aspects, plant operation and product pellet quality.

Oct 30, 2017

By Dilermando Nagle Travessa

High strength-light weight materials are very attractive for the transportation sector, particularly to the aerospace industry. High strength-age hardenable aluminium alloys are widely used in airframes due to their unique combination of strength, density, toughness, corrosion resistance, cost and easy processing. However, the hardening capacity of such alloys is somehow saturated due to thermodynamic issues related to the conventional processing. The production of aluminum-matrix composites is a promising strategy to overcome this limitation, resulting in strength levels that cannot be reached by actual commercial aluminum alloys. In the present work, multiwall carbon nanotubes were used to reinforce the AA6061 aluminium alloy. 1 and 2% weight percent of MWCNT were mixed to the alloy powder by high-energy ball-milling process. The blended powder was consolidated by hot extrusion. The obtained composite bars were submitted to heat treatment for the T6 condition in order to combine both CNT dispersion and precipitation hardening effects. Optical and scanning electron microscopy, as well as hardeness testing, was used to characterize the bars. Typical wrought microstructure, free of defects, was observed on the extruded bars. Hardness of the composites was observed to increase by 20, 28 and 68% for 1% MWCNT 6 h milling, 2% MWCNT 6 h milling and 2% MWCNT 10 h milling, respectively, in the as-extruded condition. The better performance for the composites blended at higher milling time was attributed to a better nanotubes dispersion. Subsequent heat treatment to the T6 condition did not result in additional hardening.

Aug 8, 2018

By Walter Valery, Kristy Duffy, Alex Jankovic, Peter Holtham

Hatch’s Mine to Process Optimization projects integrate mining and processing strategies, minimizing operating costs and maximizing overall profit. The methodology involves ore characterization, blast audits, plant surveys, analysis of historical data, and integrated modelling and simulation of mining and processing. Blast designs are tailored according to ore type and the downstream process is optimized for the changed feed. This approach has increased throughput and minimized costs for many operations worldwide. The implementation of this methodology at an iron ore operation that faced challenges with increasing mining strip ratio and ore body mineralogy changes is presented in this paper. The larger stripping ratio increased mining costs and constrained the run-of-mine (ROM) delivery to the process plant. Process performance was affected as the ore mineralogy shifted from predominantly hematite to include greater proportions of magnetite. The project objective was to minimize overall cost per ton mined and processed and maximize profit. Tailoring the blast designs according to ore type and process optimization increased the throughput of all process lines. This provided the potential to shut down one of the five processing line, aligning the mine and plant capacity and significantly reducing the processing costs.

Oct 3, 2019

By Laurent Dorel, Sebastien Maillard, Afchine Nasserian, Jean-Paul Faure

Surface quality monitoring is primarily implemented in the last steps of steel manufacturing before shipment to the end user. However, an increasing trend for also addressing this topic in the upstream stages, such as hot rolling plant, is tackled by Primetals Technologies to give steel producers the key to a global optimized yield management, and efficient “lessons learned” processes. After the last developments of SIAS Next Gen platform, including High Resolution and Near Infra-Red, some site results will be exposed on the very specific high constraints lines such as ESP Endless Strip Production and Plate Mills, and highlights the related most interesting aspects for our customers.

Oct 1, 2019

By Marco Antonio Meggiolaro

Most cyclic plasticity models used in multiaxial fatigue life predictions are based on a concept of a yield surface, which divides the elastic and plastic domains. Plastic straining occurs when the stress state reaches the surface and tries to move outward. Subsequent plastic straining causes the stress state to remain on the yield surface, which will translate to prevent the stress point from moving outside it according to a kinematic hardening rule that models the Bauschinger effect. The accurate modeling of the yield surface shape is fundamental to predict stress-strain relations. In this work, the main yield surface equations for isotropic materials are compared. Even though most materials can be modeled using Mises and Tresca surfaces, other need to consider the effect on the yield strength of the hydrostatic stress or the normal stress acting on a critical plane. It is shown that pressure-sensitive models originally devised for concrete can be applied to predict yielding in some materials, and even fatigue life for metallic structures with short cracks.

Aug 8, 2018

By Kamila Kazmierczak

Neste estudo utiliza-se o processo de metalurgia do pó para a elaboração de compósitos a base de alumínio reforçados com nanopartículas de TiO2. O compósito é obtido através de moagem de alta energia assim como a obtenção da liga AA2014 utilizada como matriz. A consolidação dos pós obedeceu à seguinte sequência: mistura dos pós segundo proporções específicas, compactação uniaxial, extrusão a quente e tratamento térmico. O material produzido foi estudado microestruturalmente mediante microscopia ótica e caracterizado quanto à dureza.

Aug 7, 2018

By Anderson de Farias Pereira

Estudos recentes sugerem que a produção de nanocompósitos de MgH2 com nanomateriais de morfologia 1D baseados em TiO2 produzidos via moagem reativa promovem aumento significativo na cinética de absorção-dessorção de hidrogênio deste material, o que favoreceria sua aplicação em tecnologias de armazenamento de hidrogênio em estado sólido. A proposta deste trabalho é avaliar o efeito da energia de moagem na integridade das nanopartículas e seu desdobramento nas cinéticas de sorção do material. Para tal, amostras de MgH2 com 5%p. de nanobastões de TiO2 (NR-550) foram produzidas em moinho de bolas planetário a 100, 200 e 300 rpm, respectivamente. Difração de Raios X (DRX) foi utilizada para caracterizar a estrutura cristalina e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) associada com EDS para analisar o tamanho e morfologia dos catalisadores em meio ao hidreto. Os resultados até o momento indicam que o processo de moagem a 100 rpm não ocasionou variação significativa na distribuição de tamanho e razão de aspecto comparado ao aditivo puro (com valor médio de 35 nm e 2,70 respectivamente). Ensaios de cinética de sorção de hidrogênio ainda estão em andamento.

Oct 30, 2017

By Maria Cristina Adami Gatti

Este trabalho tem por objetivo aplicar o conceito teórico e experimental fornecido pela mecânica da fratura dependente do tempo, para avaliar por meio do parâmetro de fratura C* suscetibilidade do aço ASTM A297 Gr HP-Nb, para resistir à propagação de trincas por fluência. Este aço é utilizado na fabricação de colunas de suporte de tubos radiantes de Unidades de Coqueamento Retardado, que operam por longos períodos de tempo em temperaturas elevadas. Os ensaios de fluência convencional e de propagação de trinca por fluência foram realizados na temperatura de 927°C, de acordo com as recomendações das normas ASTM E139-11 e ASTM E1457-13. Dos resultados das curvas de fluência obtida para diferentes valores de tensões aplicadas foram determinadas as constantes, A e n, da relação de Norton. Com os resultados obtidos da taxa de propagação de trinca por fluência, da/dt, em função do parâmetro C*, foi possível ser modelada a equação da/dt = 1,1x10-3(C*)0,78. A morfologia da fratura observada na região de crescimento de trinca por fluência no estado estacionário apresentou modo de propagação interdentrítica, típica de aços com estrutura austenítica bruta de fusão.

Aug 8, 2018

By Noan Tonini SImonassi

Compósitos cerâmicos de TiB2-AlN foram preparados por técnica de “spark plasma sintering”. A densidade máxima relativa e resistência foram de 96,9% e 16,2 GPa, respectivamente. As amostras foram submetidas a testes de usinagem de curto tempo. Os compósitos com 70% de AlN foram utilizados como ferramenta de corte e apresentaram resultados satisfatórios para os parâmetros de corte. Análises de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) permitiram a análise da microestrutura e o desgaste da superfícies após os testes de corte.

Oct 30, 2017

By Douglas Batista Mazzinghy

O moinho vertical normalmente é dimensionado através da aplicação de um fator de eficiência sobre o Índice de Trabalho de Bond (BWI) ou sobre o consumo específico de energia (kWh/t) obtido através de teste em moinho de bolas de laboratório. Para confirmar o dimensionamento do moinho vertical são realizados testes em escala piloto com grandes volumes de amostras. O presente trabalho apresenta uma metodologia para simulação de moinho vertical através de testes de moagem em escala de laboratório utilizando um moinho de bolas convencional e amostras bitoladas em diferentes faixas granulométricas. A amostra de minério de ferro estudada foi utilizada em uma campanha de testes em escala piloto com moinho vertical. As simulações realizadas utilizando a metodologia de Austin apresentaram muito boa correlação com os resultados dos testes em escala piloto.

Aug 1, 2018

By Carlos Bruno Eckstein, Cayo Vinicius da Silva Lima, Gabriela Ribeiro Pereira, Thiago Tôrres Matta Neves, Clara Johanna Pacheco, Laudemiro Nogueira Junior, Luiz Henrique de Almeida

Aços austeníticos HP atualmente são os materiais utilizados em tubos de fornos de reforma a vapor devido as suas propriedades superiores a altas temperaturas de operação. Por causa da exposição a ambientes oxidantes durante o serviço, na parede externa dos tubos é formada uma complexa camada de diferentes óxidos e, adjacente a esta, se forma região empobrecida de cromo. A presença de uma resposta magnética nesta região influencia diretamente o desenvolvimento de fermentas de inspeção não destrutiva para avaliação magnética da evolução microestrutural em fornos de reforma a vapor. Para caracterizar a resposta magnética desta camada transformada, foi utilizada uma amostra com estado de envelhecimento V utilizando-se a técnica de microscopia Kerr. Foram realizadas análises qualitativas por meio de imagens e análises quantitativas através do levantamento da curva de histerese. Os resultados permitiram identificar regiões com domínios magnéticos e correlacionar o seu comportamento com o valor do campo magnético aplicado.

Oct 29, 2019

By Clarissa Hadad de Melo, Jean André François Dille, Rosa Maria Sales da Silveira, Rafaella Martins Ribeiro, Leonardo Sales Araujo, Luiz Henrique de Almeida, Alessandra Vieira Guimarães

Este trabalho tem por objetivo investigar o efeito do Y na precipitação da fase δ na superliga de níquel 718 e correlacionar a caracterização microestrutural com a precipitação/dissolução das fases, por análise térmica. As ligas A, B e C solubilizadas e superenvelhecidas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura e de transmissão, com o auxílio de EDS para identificar as fases presentes nas ligas. A caracterização microestrutural foi corroborada com técnica de calorimetria diferencial de varredura. Resultados mostraram que a adição de Y influencia no tamanho de grão e consequentemente na fração de δ precipitada. A adição de Y modificou a cinética de precipitação de δ, que variou de acordo com o teor de ítrio adicionado.

Oct 13, 2019