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By Gajraj Rathore

With the advent of modern HRM ( Hot rolling mills) with capacities beyond 5 Million tons with corresponding enriched CRM (Cold Rolling Mill) capacities, the throughput per hour exceeds invariably beyond 50 coils per hour making it possible to manage, track, handle, transport, store and dispatch inevitably with an automation system supplemented by corresponding software and hardware. This is true with respect to the production of Cold rolled Annealed, Galvanized, Continuously Annealed, Galvalume, CRGO, CRNGO and Colour coated coils which need total care in handling, tracking and dispatch. Understanding the above needs precisely JSW, Vijayanagar, India, has rightly gone in for a total automatic Yard management system and ASRS wherein the coils are handled as much as possible automatically in cradles without any damage insuring the receipt of coils to the customer as was produced. This CRM 2 has been commissioned and is operating with maximum automation with least manpower and max productivity with assured quality and safety. Pesmel OY Finland had the opportunity to Design, Supply and Commission this system which is first in the country and this technical paper analyses the above project as a case study enlisting the sound technical aspects as well as emphasis on the techno economics with assured ROI (Return on investment) and enhanced efficiency.

Aug 16, 2017

By Paulo Correa

No processo de implementação de uma nova planta industrial, a disciplina de automação, responde pela integração dos equipamentos de forma a permitir a operação segura e produtiva dos dispositivos envolvidos, com um mínimo de intervenção humana. Em projetos de grande porte, temos muitos fornecedores de equipamentos mecânicos com diversas formas de contratação e estabelecer um padrão único para o sistema de automação, tornase uma atividade complexa, porém, fundamental para o sucesso do projeto. Por outro lado, o sistema de controle é sempre o último a ser montado e pode provocar atrasos no comissionamento dos equipamentos, se não estiver devidamente pronto, ou mesmo ser pressionado para compensar atrasos ocorridos nas etapas anteriores da construção. Nesse contexto, a engenharia de automação precisa estar concluída, os materiais precisam estar disponíveis e a mão de obra pronta para atendimento no exato momento das necessidades. Mediante o uso de uma estratégia de contratação antecipada do pacote de automação, na modalidade MAC, onde apenas uma empresa responde pelo fornecimento global do sistema de automação e instrumentação, reduzindo as interfaces envolvidas, buscando a participação do fornecedor nas fases iniciais da engenharia e com a elaboração de um planejamento consistente de recursos, foi possível atender as demandas da construção e comissionamento, dentro do cronograma e custo previstos para o projeto. Os resultados alcançados pela disciplina de automação e controle, aliados ao resultado global do projeto, sinalizam a assertividade das ações realizadas, trazendo benefícios consideráveis e reduzindo o risco na implementação do projeto P4P.

Aug 16, 2017

By Cermets

Ti(C,N)-based cermets offer good high temperature strength, perfect chemical stability, excellent wear resistance, and relativly better machinability. In the present work, the tribological behaviors of Ti(C,N)/SiC sliding pairs lubricated in water and seawater were evaluated using a ball-on-disk tribometer. The experimental results show that a relatively low friction coefficient (about 0.025) can be obtained when lubricated with artificial seawater at the sliding speed of 200 mm/s, while the date is about 0.2 in purified water. The wear surface profiles and the lubricants collected after running-in process for the high/low friction conditions were compared. In addition, the effect of salt molar concentration of the lubricant on the Ti(C,N)/SiC friction properties was investigated. It was found that the smooth and flat surface is the premise to gain the low friction. At the same time, the proper concentration of silica colloid, which is affected by the salt ions, is also an essential one. Moreover, the high sliding speed (200 mm/s) is beneficial to achieve low friction.

Jul 31, 2018

By Frank Schrama

Steelmakers worldwide agree that the most efficient and cost-effective solution in BOF steelmaking is to desulfurize the hot metal between the blast furnace and converter. Various methods are currently in use, among which the Kanbara Reactor (KR, using only lime as a reagent), Magnesium mono-injection (MMI, using only magnesium; also known as the Ukraina-Desmag process) and co-injection (using magnesium and lime/CaC2) are leading. These three hot metal desulfurization methods are compared based on metallurgy, efficiency, costs and overall performance. Both available data from literature and experience from Danieli Corus engineers is used for this study. The KR process is able to reach low sulfur concentrations (> 10 ppm) in hot metal and has lower reagent costs. However, due to higher Fe-loss and heavy wear the KR process has the highest operational costs. The Magnesium mono-injection process is very fast due to the use of the reactive magnesium as reagent. Major problems with resulfurization (sulfur levels below 50 ppm cannot be reached) and the violence of the process made that this process could never get a firm foothold in the western steel industry. The co-injection process with magnesium and lime proves to be able to combine the best of both worlds. It can reach low sulfur concentrations and desulfurize fast. Co-injection is also the most flexible and cost effective.

Aug 16, 2017

By Benito Barbabela e Silva

O pelotamento é a mais complexa etapa de aglomeração de finos de minério de ferro. Sua resposta é naturalmente oscilante, sendo bastante influenciada pelas características físicas obtidas nos processos de beneficiamento mineral que a precedem e tem papel crucial para a etapa de tratamento térmico de sinterização à jusante. O presente trabalho aborda o processo de classificação de pelotas verdes, sólidos singulares de aspecto deformável e pegajoso, em peneiras de rolos por modelamento por aplicação de Método dos Elementos Discretos. Esta técnica mostra-se como uma importante ferramenta pois supera as limitações impostas na modelagem física (quantificação e identificação de fluxos por ausência de instrumentação em escala industrial, amostragem sem representatividade) ao reproduzir de forma verossímil as repostas do sistema para importantes variáveis de controle: comprimento de gap, umidade, dispersão de tamanhos e resistência das pelotas.

Oct 30, 2017

By Adriana de Oliveira Vilela

A produção de carvão vegetal em Forno Container Rima (FCR) consiste em um processo semi-contínuo composto por fornos cilíndricos metálicos móveis, com exaustão forçada dos gases. Cada ciclo se divide em 4 fases: carregamento, carbonização, resfriamento e descarregamento. Após o carregamento com toletes de madeira, 20% de umidade, o forno é deslocado para plataforma de carbonização, onde permanece por 3 a 4 horas. A entrada de oxigênio no interior do forno é regulada para controle das reações de pirólise. Todos os gases gerados são conduzidos a um sistema de queima para aproveitamento da energia e eliminação do metano. O peso, a temperatura e a pressão no interior do forno, bem como a vazão, composição e energia do fluxo de gás, são monitorados continuamente, em tempo real. A carbonização finaliza quando é atingido o rendimento gravimétrico de 35% em carvão e 60% em gás. O carvão ainda quente é transferido para cilindros de resfriamento, permanecendo por 12 horas. O forno então, é novamente carregado e se inicia um novo ciclo. Cada plataforma de carbonização pode gerar 1MWe de potência elétrica, produzir 20t/mês de alcatrão, 450t/mês de carvão vegetal e eliminar 500t/mês de CO2 equivalente. Cada FCR substitui 60 fornos Rabo Quente, reduzindo em mais de 50% a mão-de-obra braçal dos processos tradicionais, pela valorização, humanização e qualificação deste trabalho. O carvão produzido atende aos quesitos necessários para uso como redutor na metalurgia e na siderurgia.

Aug 16, 2017

By Janaina Goncalves Maria Da Silva Machado, Francisco Carlos Gomes da Silva Junior, Stephany Aparecida Santos da Mata, Walney Silva Araújo, Matheus Souza Rodrigues

O aço inoxidável duplex (AID) ASTM 890 de grau 3A tem grande utilização na indústria de tubulações de petróleo no Brasil e no mundo. O estudo da variação do tempo necessário para solubilizar um material é importante, pois, diminuindo esse tempo, pode ser reduzido gastos com forno. O objetivo desse trabalho é comparar diferentes resultados para três tempos distintos de solubilização do aço inoxidável duplex fundido ASTM 890 de grau 3A. A literatura indica que a solubilização desse aço deve ocorrer na temperatura de 1120°C, no período de 4 horas. Entretanto, não existem trabalhos que mostrem a influência da diminuição do tempo do tratamento térmico na resistência á corrosão desse material. A fim de analisar isso, foram feitos trés tratamentos térmicos a 1120°C, em tempos 30 minutos, 2 horas e 4 horas. O grau 3A tem como característica, por exemplo, não conter cobre em sua composição, ter 1%p Mn e ter também 25%p Cr. Para tal estudo foi feito uma análise microestrutural em microscópio ótico para observar diferenças nas fases do material. Em seguida, foi usado ensaios eletroquímicos de monitoramento de potencial de circuito aberto, espectroscopia de impedância e polarização pontenciodinâmica anódica, utilizando um eletrólito de NaCl 1M, para ver o desempenho contra a corrosão nessa liga. Também foi feita uma avaliação mecânica do aço sendo exposto a testes de microdureza. Por fim, foi obtido, com esses resultados, pouca mudança significativa no comportamento do material após diferentes tempos.

Mar 1, 2019

By Cameron Soltys, Hamid Ghorbani, Maher Al-Dojayli

Cooling staves in blast furnaces are used to minimize the process heat loads on steel shell and refractory system. Copper staves are exposed to significant fluctuating thermal loads which may lead to premature stave failures due to cracks, water leakage, bending, abrasion and resultant wear. In this paper, an assessment methodology is presented to evaluate the effect of thermal cycling on copper staves including bending, fatigue and thermal ratcheting. This approach incorporates temperature-dependent copper properties including creep and plasticity to more accurately capture inelastic deformations, damage and fatigue in staves under transient and cyclic thermal loading conditions. Root cause failure assessment and improvements to copper stave design can be assessed using the presented methodology.

Oct 1, 2019

By Alexandre Silva Guimarães

Este trabalho avaliou a purificação de níquel em relação aos contaminantes cálcio e magnésio a partir de soluções sintéticas sulfúricas simulando os licores industriais obtidos pelo processo de lixiviação sob pressão de minérios lateríticos de níquel. O uso de Cyanex 272 (20% v/v) se mostrou ineficiente na purificação do licor em decorrência das extrações simultâneas de magnésio e níquel e pela baixa seletividade do Cyanex 272 em relação ao cálcio (extrações inferiores a 10%). A adição de 5% v/v de ácido naftênico ao Cyanex 272 (20% v/v) provocou a extração conjunta de magnésio e níquel e extrações insignificantes de cálcio (inferiores a 0,5%). A mistura de 20% v/v de Cyanex 272 com 20% v/v de D2EHPA, em pH = 4,5, é passível de promover a purificação do licor frente ao níquel, pelo fato desta combinação de reagentes extrair cerca de 50% de cálcio, 48% de magnésio com baixos teores de níquel (em torno de 10%), podendo-se utilizar dois estágios de contactação para se obter no mínimo 80% de níquel purificado em fase aquosa.

Aug 7, 2018

By Giovani Gonçalves Ribamar

A metalurgia do pó torna-se um processo importante para obtenção de peças com geometria complexa, tornando-as cada vez mais viáveis. O objetivo desse trabalho é caracterizar e avaliar a influência da energia de mistura e tempo de mistura na microestrutura e propriedades mecânicas (dureza) da liga Fe 70% - Ni 30%, utilizadas em componentes eletrônicos e materiais estruturais de peças de motores automotivos, sendo produzidas por metalurgia do pó (MP). As ligas Fe-Ni foram misturadas a baixa e alta energia, 25 rpm e 200 rpm, respectivamente, por 2 (duas) e 4 (quatro) horas, compactadas uniaxialmente a frio com pressão de compactação de 8 toneladas e sinterizadas a 1.100ºC. Foram realizadas simulações para previsão das fases presentes através do software de simulação termodinâmica, Thermo-Calc, onde mostrou a possível existência de fases CCC e CFC. A microestrutura foi avaliada por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), possibilitando a visualização da quantidade e do tamanho dos poros, bem como forma e tamanho dos grãos. Foi realizada espectroscopia de energia dispersiva (EDS) para análise química pontual e mapeamento químico.

Aug 8, 2018

By José de Camargo

Em janeiro de 2016 a Russula foi contratada pela Dojran Steel (Sidenor) para a reformulação de sua planta de Nikolic / Macedônia. O fornecimento incluiu um novo laminador de barras e perfis com capacidade para atingir 350.000 toneladas por ano, composto de equipamento mecânico, sistema de automação, bem como todo o suporte técnico necessário para a Dojran Steel expandir sua antiga gama de produtos e melhorar sua qualidade de produto acabado. Ao final da reformulação, executada em várias fases, o novo laminador adquiriu capacidade para produzir toda gama de produtos desejada: - Redondos de 8 a 40 mm, - Barras chatas de 16 x 4 a 140 x 20mm, - Quadrados de 8 a 40 mm, - Cantoneiras de abas iguais de 20 x 20 x 2,5 a 120 x 120 x 12mm,- Cantoneiras de abas desiguais de 30 x 20 x 3 a 120 x 80 x 10,- Perfil U (UPN) com altura de 30 a 140 mm,- Perfil I (IPE) de 80 a 120 mm e - Perfil T de 20 a 50 mm.

Oct 30, 2017

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 Luiz Henrique Accorsi Gans

First, this works carries an experimental evaluation for austempered ductile iron (ADI) as a gear material. And second, in order to provide a better understanding of the microstructural effect on the stress state of subsurface regions, a finite element method approach was considered using the submodeling tool in ANSYS 11.0. For this, ADI gears were produced from continuous cast iron bars, heat and thermochemical treated and tested in FZG test rig. The results were compared to those of carburized steel AISI 8620 and induction hardened steel AISI 4140 gears. The wear experiments were performed at the temperature of 90ºC with two torque stages: 135 N.m (running-in) and 302 N.m (steady-state). The time for pitting and spalling on the gears surfaces were measured using image analysis. The results showed a very good potential of using ADI for manufacturing gears, replacing induction hardened steels. Also, the ADI gear with smaller nodules showed higher life for pitting. In contact fatigue tests with severe load, the carburized AISI 8620 steel proved more adequate than the austempered ductile iron, showing that the mechanical properties are critical in the resistance to damage in gear contact. The austempered ductile iron with smaller nodule size showed to be very competitive with wear resistance similar to AISI 4140 steel induction hardened. With ANSYS, it was verified that the nodule size affects the gears life independently of the mechanical properties of the matrix. The results showed that the nodules indicate the presence of a concentration stress, but their size doesn’t affect the contact fatigue life as much as the total amount of nodules, regardless of the ductile iron microstructure. The size and number of nodules affects both the nucleation and the propagation stage of cracks. ADIs with higher amount of nodules have a greater wear resistance. Also, compared to the Hertz contact theory (isotropic material), the presence of graphite nodules indicates a non-isotropic material and made the maximum shear stress point moves toward the surface.

Jul 31, 2018

By Juliano Cesar Cecilio

O trabalho surgiu mediante a necessidade de reduzir o custo na compra de anéis de laminação em 50% do que é praticado atualmente. Os anéis de laminação utilizados atualmente no 1º passe de laminação do laminador de perfis leves são anéis fabricado de aço ferramenta D2 e tem um custo alto para serem fabricados. No processo de laminação de perfis leves utilizamos cassetes onde são alocados esses anéis e para realizar a laminação de cantoneiras faz-se necessário a montagem de 4 anéis bi-partidos no eixo superior e 2 anéis bi-partidos no eixo inferior totalizando 6 anéis por cassete, além de reservas que temos que garantir para a realização de trocas por desgaste por laminação. Para o processo de fabricação de barra chata utilizamos 2 anéis de mesa lisa 1 no eixo superior e outro no eixo inferior, além de reservas para possíveis trocas. Tendo em vista o alto número de anéis que devemos ter para nosso processo resolvemos desenvolver esses anéis a partir de cilindros sucatas de um dos laminadores de nossa unidade, de modo a reaproveita-los e com isso eliminar a compra dos anéis de aço ferramenta D2. Após o desenvolvimento realizamos o teste com os cilindros do laminador DEMAG da unidade de Barra Mansa e os anéis apresentaram performance muito semelhante ao dos que utilizamos atualmente. Com isso todos os cilindros no final de vida útil do laminador de Barra Mansa são nos enviados para passar pelo processo de usinagem serem reutilizados.

Jul 30, 2018

By Miguel Lahr da Silva

Este estudo foca na análise do comportamento do módulo para cálculo da viscosidade de escórias fundidas do software FactSage 6.4. Foram utilizados dados da literatura e calculada a viscosidade de 972 escórias, no sistema CaO-SiO2-Al2O3-MgO, variando composição dentro da faixa de 2-58% de CaO, 7,4-70% de SiO2, 0-40% de Al2O3 e 0-38% de MgO, e temperatura na faixa de 1050-1750ºC. Foi encontrada uma tendência do software de produzir resultados com valores de viscosidades menores que os encontrados na literatura. O desvio médio entre os valores da literatura e calculados foi de 32,06%, segundo estudos da literatura é considerado adequado para viscosidades de escórias siderúrgicas fundidas.

Aug 16, 2017

By Mário Martins de Oliveira Júnior

Na maioria das aplicações tribológicas, lubrificantes líquidos ou graxas são utilizados para combater o atrito e o desgaste. Mas quando as condições tornam-se muito severas, os lubrificantes sólidos podem ser a única opção para este controle. Uma combinação de lubrificantes sólidos e líquidos é viável e pode ter um efeito sinérgico benéfico na redução do atrito e no aumento da resistência ao desgaste das superfícies de deslizamento, em especial nos regimes elasto-hidrodinâmico e limite de lubrificação. Este trabalho visa estudar o efeito conjunto da lubrificação sólida (compósitos sinterizados contendo partículas de lubrificante sólido dispersos em uma matriz metálica por um processo de mistura simples) com a presença de um lubrificante líquido em regime de lubrificação conjunta em uma configuração de desgaste por deslizamento alternado. A utilização simultânea de lubrificantes sólidos e líquidos produz uma diminuição significativa no coeficiente de atrito (25%) quando comparado com a adição do lubrificante líquido apenas, sugerindo a existência de uma sinergia positiva entre os lubrificantes sólidos e líquidos. Esta ação conjunta reduz o coeficiente de atrito (cerca de 4x) e a taxa de desgaste em 50%.

Aug 16, 2017

By Luciana Pirone de Oliveira

O cobre é encontrado na natureza na forma de óxidos ou sulfetos e sua obtenção na forma metálica é usualmente alcançada através da pirometalurgia e eletrólise. Em ambos os processos há, além do gasto com energia, a geração de grande quantidade de passivos ambientais. Neste contexto a redução via plasma de hidrogênio se apresenta como uma alternativa promissora, pois valores significativos de carga metálica podem ser obtidos em temperaturas inferiores aos processos usuais e tendo como resíduo apenas vapor de água. Neste trabalho procurou-se investigar a influência do fluxo de hidrogênio na eficiência da redução do Cu2O por plasma de hidrogênio em baixa temperatura. Os experimentos foram realizados em reator de plasma pulsado CC nas vazões de 100, 200, 300 e 400 cm3/min, com temperatura constante de 300°C por 1h e pressão de 4Torr. A eficiência da redução foi determinada através de um balanço de massa e as análises dos produtos da redução foram feitas por difração de raios-x (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados parciais ratificam a redução a plasma como nova rota para a produção de cobre metálico e demonstram que as variações do fluxo de hidrogênio têm pouca influência na eficiência da redução.

Aug 8, 2018

By Larissa Agrizzi Ronqueti

The effect of coiling temperature on selective oxidation behaviour of binary and ternary iron-based model alloys containing different contents of Si or Mn were investigated by SEM and SIMS. The experiments were carried out with a temperature ranging from 450 °C to 700 °C, under N2-5%H2 gas flow with a Dew Point of -3.3°C, for different durations. SEM images of binary iron-based model alloys revealed a decrease of grain boundary oxidation depth with increasing Silicon or Manganese content. At 530°C and 600°C SIMS results showed no Silicon diffusion toward surface, contrary to the results analyzed for Fe-x%Mn. Tests results and Wagner’s theory application (specific cases Fe-0.2%Si and Fe-0.5%Si) showed that grain boundary oxygen diffusion coefficient “DoGB” is almost 60 to 70 times faster than oxygen bulk diffusion coefficient. These results helped to broaden knowledge of single-element effects on grain boundary oxidation, in addition, will contribute of the future works in new steels with complex alloy compositions.

Aug 17, 2017

By Cleber Caetano Thomazi

Rotary kilns are continuous process equipment used on calcining of nickel ore. The chemical and physical reactions are created by means of heat up the material to predetermined temperatures. Tertiary air fans are attached to the kiln shell to maintain oxidizing/reduction conditions. Special ducts orientate the air flow inside the kiln. In the present work, two types of failure on distinct tertiary ducts mounted on the same kiln are reported. Chemical analysis, hardness test, metallographic and fractographic examinations were carried out. Fabrication related problems and creep were identified as the root causes of damages.

Oct 30, 2017

By Franco de Castro Bubani

Cu-base alloys (Cu-Zn-Al, Cu-Al-Be, Cu-Al-Ni), depending on their composition, have martensitic transformations that can be thermally or mechanically induced between a metastable structure called austenite and one or more metastable structures called martensites. In single crystals, depending on the specific composition of the alloy and the crystallographic orientation of the tensile axis, martensite-martensite transformations can be mechanically induced. The hysteresis associated to these martensite-martensite transitions is usually much greater than the one associated to the austenite-martensite transformation. Thus, martensite-martensite transitions are potential candidates for energy dissipation in a mechanical damper. Possible applications that would benefit from high hysteresis include seismic damping devices, dampers for satellites and the aerospace industry, defense and others. We present pseudoelastic cycling results of alloys submitted to different thermal treatments. Our conclusions highlight the fact that, under certain conditions, Cu-base alloys deliver better damping performance than commercially available SMAs and even the new Fe-base SMAs.

Aug 7, 2018