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By Rudi César Comiotto Modena, Gabriel de Castro Moreira, Diego Machado Marques

The definition of geological/geostatistical domains is the first step in building a mineral resource model. A suitable division for these domains requires some prior knowledge about the deposit geology and can be supported by a careful statistical analysis. It is crucial that data with similar characteristics are grouped together, to avoid the mixing of statistical populations, defining the so-called stationary domains. In order to assist in this definition, two unsupervised clustering algorithms were applied: Otsu and K-means. The first one is widely used in image segmentation and it is based on the exhaustive search of the data to determine the best threshold for separating them. K-means is one of the most used techniques in machine learning, and it is based on the iterative analysis of the statistical distribution. Clustering algorithms may present some shortcomings when applied to geological data, since they are based on pure statistical analysis, not considering spatial distribution or data location. Choosing the most appropriate number of domains can also be challenging. Some methods for defining the best number of groups are presented, based on the analysis of variances between/inside groups, supported by indicators variography in order to verify this definition.

Oct 3, 2019

By Marco Polo da Silva Peixoto

O presente trabalho tem por objetivo apresentar a redução do número de queima de placas de refrigeração no Alto Forno 2 da C.S.N, onde são destacadas as principais ações operacionais implementadas para obtenção dos resultados até a presente data e a redução de perdas no custo e elevação da produtividade.

Aug 16, 2017

By Leandro Nakamura Alves Vieira

O acirramento da competição no mercado de aço tem exigido esforços de inovação e redução de custos. Por sua vez, as técnicas agrupadas como ICME - Integrated Computational Materials Engineering vêm acelerando o desenvolvimento e a otimização de materiais e processos de fabricação. O emprego destas técnicas tem sido uma ferramenta extra para assegurar a competitividade na indústria. Neste trabalho o uso da termodinâmica computacional no desenvolvimento e processamento de aços elétricos é revisado através da discussão de exemplos. Cálculos de equilíbrios mais relevantes para o processo de fabricação destes aços (tanto de grão não orientado-GNO como orientado-GO) permitem obter informações sobre as transformações de fases, solubilização de precipitados (sulfetos e nitretos) essenciais para a obtenção de texturas cristalográficas ideais. Os cálculos são discutidos e comparados com resultados reais. Discutem-se ainda, cálculos no sistema aço-gás, e os efeitos da composição da atmosfera na formação de óxidos na superfície do aço. Tais cálculos são importantes para descrever previamente as transformações que ocorrem durante as várias etapas de fabricação, assim como os efeitos dos parâmetros de processo sob os aços elétricos. A aplicação da técnica permite otimizar o processamento e o desenvolvimento dos aços elétricos em diversos aspectos. As vantagens e limitações do método, assim como o potencial de outras técnicas de ICME, na área, são discutidas.

Aug 7, 2018

By Demetrius Da Rós Ruy

O lingotamento contínuo é uma das etapas mais importantes na produção de aço, sendo um método rápido e eficiente na fabricação de placas ou tarugos através de processos de resfriamento onde o aço líquido é moldado e solidificado. Contudo, têm sido historicamente observado problemas de processo corrosivo acentuado na câmara de exaustão e na estrutura das máquinas da ArcelorMittal Tubarão. Os mecanismos deste processo corrosivo em máquinas de lingotamento contínuo, em geral, são variados e diretamente relacionados às condições operacionais da máquina, conduzindo a elevados custos de manutenção, diminuição da vida útil das máquinas, causando insegurança e interferindo na qualidade do produto. Este trabalho objetiva descrever as causas principais deste processo corrosivo e mostrar o desenvolvimento de testes que foram conduzidos visando a minimização deste fenômeno na máquina de lingotamento de placas #1 da ArcelorMittal Tubarão no ano de 2017.

Oct 30, 2017

By Amanda de Angelis Vitoi

A nitretação do aço inoxidável endurecível por precipitação do tipo 17-4PH foi estudada comparativamente pelos processos de Plasma-DC e de Tela Ativa. Os resultados mostram que os dois processos são eficientes em promover a formação da camada nitretada de elevada dureza superficial, cerca de 1300 HV0,025. Entretanto, diferenças importantes são observadas. No processo de Plasma-DC a camada nitretada é composta, além da martensita acicular saturada em nitrogênio, de nitretos de ferro e cromo precipitados pela supersaturação. No processo de Tela Ativa a precipitação de nitretos de cromo é praticamente suprimida e predominando os nitretos de ferro. Esta diferença na sequência de precipitação de nitretos é inferida como sendo causada pela oferta de nitrogênio. Em Plasma-DC a oferta de nitrogênio é suficiente para a precipitação do nitreto de cromo, o que não ocorre em Tela Ativa. A maior profundidade de camada e de endurecimento transversal confirma a maior difusão de nitrogênio em Plasma-DC. Ainda, em ambos os processos a dureza de partida do substrato envelhecido é preservada após o ciclo de nitretação.

Aug 16, 2017

By Viviane Sardilli Rodrigues

Areia de fundição é utilizada para modelar peças metálicas no setor metalúrgico. Existem vários tipos de areia usadas para essa finalidade que em sua composição possuem desde o quartzo até a areia de zircônio, nas quais o uso de cada uma é dependente da temperatura e do material que será fundido. Um tipo de areia especificamente, a areia de cromita, é utilizada para fabricações de peças feitas a base de aço. Para aglomerar os grãos e construir moldes onde o metal líquido é derramado usa – se resina sintética, comumente a resina fenólica, que é produzida através da reação da reação química entre o fenol e o formaldeído (formol) empregando catalisadores ácidos ou ésteres. A estrutura presente nas resinas são ainda de longe compreendidas. Por se tratar de uma química complexa, poucos estudos são encontrados sobre as alterações na composição após a pirólise e o comportamento da resina perante ao material refratário. Neste trabalho o objetivo foi a identificação dos contaminantes residuais presentes na areia após o processo de fundição, além da caracterização dos metais também existentes no material. Através deste estudo pretendemos identificar os potenciais contaminantes ambientais presentes na areia de fundição para avaliar um possível tratamento através de biorremediação por micro-organismos.

Oct 30, 2017

By Ana Lucia Diegues Skury

Em investigação recente, verificou-se que a associação de zinco no sistema convencional de grafite e de liga metálica como matéria-prima utilizada para produzir diamantes em condições de alta temperatura e alta pressão, promove um aumento da produtividade durante o processo de síntese. A forma como a presença do zinco afeta o mecanismo dea nucleação e crescimento dos diamantes ainda está aberto à discussão. O presente trabalho estudou a influência de Zn sobre os parâmetros estruturais de grafite em 4,7 GPa e 1300°C, utilizando a liga Ni-Mn como catalisador. Os resultados indicam que o Zn melhora a ação catalítica para o crescimento dos cristalitos de grafite. Outro ponto importate é que, provavelmente, o aumento do teor de zinco induza dois mecanismos concorrentes durante a evolução do processo de síntese: nucleação/crescimento dos cristais de diamante e recristalização do grafite.

Aug 16, 2017

By Maria do Socorro da Silva

Aços inoxidáveis são aços caracterizados principalmente por sua alta resistência à corrosão em diversos ambientes. Essa característica advém da formação de uma camada de óxido de cromo. A classe de aços inoxidáveis superausteníticos é derivada dos austeníticos pela adição de elementos de liga. A temperatura do ambiente de trabalho pode favorecer a formação de precipitados que podem afetar as propriedades mecânicas e de resistência à corrosão desses aços. Em decorrência da quantidade de Mo, Ni e Cr ocorre precipitação de fases secundárias, sendo mais comuns as fases sigma (s) e qui (c). Para caracterizar a microestrutura e formação da fase s nos superausteníticos, foram realizados os seguintes tratamentos térmicos de solubilização: 1170oC (para formação da maior fração volumétrica da fase s) e 1210oC (para menor fração volumétrica da fase s) por 2h. Foram realizadas caracterizações por meio das técnicas de microscopia óptica e eletrônica, assim como a utilização das técnicas de análise por energia dispersiva de raios-X (EDX) e dispersão de elétrons retroespalhados (EBSD). Os resultados obtidos foram comparados ao estado como recebido do material (bruto de fusão). Verifica-se a presença da fase s em todas as condições, havendo diferença quanto a fração volumétrica em função do tratamento aplicado.

Aug 16, 2017

By John Beaumont

The Plate-Steckel mill combines the asset utilization of the strip rolling process with the grade and width range of the reversing plate mill, delivering a broad range of steel products at low cost. Among rolling mill types, plate mills are distinctive in the way that they exploit the metallurgical attributes of their product. The downside of this flexibility, though, is a low level of asset utilization. The Plate-Steckel mill was originally developed to combine the utilization of the strip mill and the width of the plate mill. The Plate-Steckel mill is now setting new benchmarks in accessible grades and applications, whilst pushing the width boundaries of the process. Long experience in the Steckel process control and coiler furnace design is coupled with caster and plate mill expertise to deliver high level of performance in this increasingly important plate and coil rolling technique. Several new design features have been incorporated and the vertical integration of mechanics with process models is the key for better product quality and flexibility at these plants. The use of fully automatic thermo-mechanical rolling using the latest physical models and intelligent sequencing strategies achieves the optimum grain refinement and thus improves mechanical properties. The novel profile and flatness strategy relies on comprehensive physical models and makes use of SmartCrown® as a powerful actuator, enabling large reductions to be taken without risking poor flatness. Throughout the rolling and cooling stages of processing, accurate calculation of the thermal-mechanical state of the product is performed by the temperature monitor. This enables tighter control of the final plate mechanical properties by providing an insight into the plate evolution during the thermo-mechanical processing. Advanced pacing functionalities provide an optimized mill throughput, utilizing new cooling bed charging strategies. Considering the rolling process, process automation applies state-of-the-art model calculations to achieve saleable coil/plate target dimensions even in non steady state rolling conditions.

Aug 16, 2017

By Brenda Marise Oliveira Custódio Pereira

Este trabalho apresenta uma análise fluidodinâmica de um leito granulado, utilizando-se partículas sólidas de diferentes característica em um leito de área de secção transversal circular. Os materiais utilizados foram aqueles comumente utilizados em um alto-forno a carvão vegetal. Os dados experimentais foram obtidos em um leito fluidizado fixo, de escala piloto, medindo 1,20 x 1,00 m. A fluidodinâmica foi estabelecida pelas medidas da perda de pressão no leito e vazões de ar crescentes. Os valores de velocidade de fluidização foram obtidos a partir dos gráficos de perda de pressão x velocidade do ar.

Aug 1, 2018

By Ricardo Tadeu Meneses Sodré

Laminadores de Tiras a Quente (LTQ) são equipamentos que realizam a transformação de placas de aço em bobinas laminadas de aço. Após a fabricação da bobina é necessário à marcação de todas as bobinas laminadas para possibilitar a identificação e rastreabilidade da bobina. A Arcelormittal Tubarão possui uma máquina de marcar automática robotizada que realiza essa identificação. Ocorrendo falha na máquina de marcar a identificação das bobinas passam a ser realizadas manualmente pelo operador, que não possui a mesma velocidade da marcação robotizada, ou seja, imediatamente ocorre perda de produção e após alguns minutos o gargalo se torna insustentável causando a parada do Laminador de Tiras a Quente. Um estudo minucioso foi desenvolvido através da elaboração de um diagrama de blocos funcionais (DBF), levantamento do histórico de falhas e tempos de manutenção, criação das curvas de confiabilidade e mantenabilidade e dos blocos de confiabilidade (RBD) para realização de simulações. Este estudo permitiu direcionar os esforços para os modos de falhas que mais impactavam na produção, reduzindo significativamente as falhas da máquina de marcar. Para sustentabilidade do resultado os planos de manutenção e inspeção foram revisados utilizando a Manutenção Centrada em Confiabilidade (RCM). O estudo proporcionou um aumento de produção de 15.207 ton/ano.

Aug 7, 2018

By Ramon Santos Corrêa

Com a descoberta de poços de petróleo cada vez mais profundos, as tolerâncias das propriedades mecânicas dos tubos de aço utilizados para este fim estão mais restritas. Somando-se a isso, o mercado pressiona por redução de custos e agregação de valor nos produtos ofertados. Por outro lado, a maturidade de interconexão alcançada pelos sistemas industriais, permitiu a disponibilização de dados mais precisos dos processos e a utilização de ferramentas computacionais avançadas de análise e modelagem de dados. Este trabalho tem como objetivo prever as propriedades mecânicas dos tubos após o processo de revenimento, a partir da composição química do aço, parâmetros dimensionais dos tubos e parâmetros do processo. O acompanhamento on-line da tendência das propriedades mecânicas permitiu uma operação preventiva no forno de revenimento, possibilitando a redução do lead time do processo, visto o tempo médio de 2 dias para o recebimento dos resultados do laboratório. A definição pela utilização das Redes Neurais Artificiais se baseou em trabalhos relacionados ao tema e casos de sucesso aplicados na indústria. Observou-se que os resultados obtidos a partir dos modelos obtiveram índices de assertividade superiores aos de outras técnicas utilizadas para este fim. Além disso, foi possível a criação de um único modelo para cada propriedade mecânica considerando todas as famílias de aço produzidas na Vallourec, facilitando os processos de calibração e sustentabilidade dos modelos.

Aug 16, 2017

By Robin Schott

The blast furnace process is the most important process to produce pig iron. The necessary process energy is mainly covered by coke. But the production of coke is connected with CO2-emissions and high costs. A significant measure to reduce the coke rate and with it the CO2-emissions plus costs is pulverized coal injection (PCI) through the tuyeres into the blast furnace. A further increase to substitute coke by coal can be achieved by using the Oxycoal+ technology. This article compares and shows the cost effectiveness and the decrease of CO2-emissions with the help of simplified energy balances for the only coke operation of the blast furnace, the operation using pulverized coal injection and the operation using the Oxycoal+ technology.

Aug 17, 2017

By Daniel Andrade Paes de Lima, Gerson Evaristo de Paula Júnior, Beatriz Fausta Gandra

The gradual reduction of the sinter feed size has been a complicating factor in the maintenance of sintering productivity. In addition, pellet feeds have been used for chemical correction. Because of this, it is necessary an effective cold agglomeration step in sintering to keep the ironmaking competitiveness. Thus, in the present paper, four different technological routes for cold agglomeration with sinter feeds (drum mixer, intensive mixer + drum, double drum and HPS - Hybrid Pelletized Sinter) were evaluated in pilot scale and their impacts on the indicators of the sintering and the sinter quality was obtained. It was found that the best results on granulation index and, consequently, productivity were obtained in the route using HPS. However, the sinter from this process was the most fragile among the analyzed ones. The performance of the double drum process was superior to the intensive mixer from the point of view of productivity and sinter quality.

Oct 1, 2019

By Ivênio de Oliveira Teixeira

Grelhas constituem o fundo móvel dos setores da esteira sem fim das máquinas de sinterização. Diferentes tipos de materiais têm sido utilizados para a fabricação dessas peças, desde aços resistentes ao calor e inoxidáveis até ferros fundidos de alta resistência, tendo como parâmetro de controle a perda de massa ou redução da espessura das grelhas. A necessidade do aumento do ritmo operacional das sinterizações ao longo dos anos tem levado ao aumento da substituição de grelhas, contrapondo ao aumento da produtividade das sinterizações. Desta forma, a adequação da resistência ao desgaste abrasivo e a minimização de transformações microestruturais em função as condições de utilização dos materiais desses componentes mecânicos têm sido alvo do desenvolvimento de materiais para essa aplicação. Nesse trabalho é discutido o desenvolvimento de materiais aplicados em grelhas de sinterização, visando o aumento da sua vida útil, a partir do melhor entendimento dos mecanismos de degradação e da realização de ensaios laboratoriais de desgaste abrasivo, corrosão a quente e fadiga térmica. Dentre cinco alternativas avaliadas, a concepção de material com matriz ferrítica e adição de elementos químicos formadores de carbonetos mais estáveis a elevadas temperaturas e formação de camada mais aderente de óxidos apresentou melhores resultados, gerando uma perspectiva de aumento da vida útil da ordem de pelo menos três vezes em relação à condição atual.

Aug 16, 2017

By Anna Paula Littig Berger, Caio Vaccari Silva, Victor Bridi Telles, Felipe Fardin Grillo, José Roberto de Oliveira

No presente trabalho foi proposto uma análise da eficiência de desfosforação de uma mistura padrão M1 e outras três misturas, onde foi realizado um aumento progressivo da %FeO em sua composição química (5%,10% e 15%). Além disso, esta mistura padrão M1 foi testada utilizando-se CaO em duas granulometrias diferentes, uma mais fina (M1A) e uma mais grosseira (M1). Os testes experimentais foram realizados a uma temperatura de 1400°C, com agitação de 450 RPM, em um forno de resistência. Para a análise das propriedades da escória, foram realizadas simulações através do software de termodinâmica computacional FactSage 7.2 e análises de imagens obtidas da superfície do cadinho ao final dos experimentos no software Quantikov. A mistura M1 apresentou melhor desempenho do que as misturas onde foi adicionada uma maior quantidade de FeO, visto que foi observado que à medida que a %FeO nas misturas é aumentada, a eficiência de desfosforação diminui. Além disso, a utilização de uma granulometria grosseira mostrou-se mais eficiente do que a granulometria fina, devido a maior aglomeração causada por essa. Esses resultados corroboraram as equações utilizadas para calcular o Fator de Desfosforação (FDeP), calculado para correlacionar as propriedades termodinâmicas das misturas desfosforantes e a eficiência de desfosforação.

Oct 1, 2019

By Wagner Viana Bielefeldt, Felipe Buboltz Ferreira, Antônio Cezar Faria Vilela

The continuous casting machine is one of the most important steel production steps in a melt shop. The tundish, a reservoir between the steelmaking ladle and the mold, has great influence over the steel cleanliness, along with the productivity bid. It must takes into account the quality of the metal and operational safety. Several different variables are related to the tundish process, of inclusionary cleanliness. Some of them are discussed in this paper: the free opening of ladle, tundish inertization, steel temperature in the reservoir and clogging formation, besides a brief topic about castability. Therefore, a critical analysis, with a review from some papers available in literature, is proposed in this study, with its focus on tundish.

Oct 1, 2019

By Altair Vieira de Souza

O tântalo é um dos metais mais versáteis na engenharia, podendo ser utilizado desde tecnologias espaciais até a biomedicina. Isso incentiva o estudo de novas tecnologias de obtenção do metal a partir do óxido de tântalo (Ta2O5). Neste trabalho é apresentada uma nova rota de obtenção de tântalo metálico a partir da reação magnesiotérmica do óxido de tântalo, usando como ignição o plasma de hidrogênio. Propõe-se um método alternativo ao processo Hunter, que apesar de ser o mais utilizado, é lento, pouco eficaz na produção de grandes quantidades e gera rejeitos degradantes ao meio ambiente. Foram misturados pós de magnésio (Mg) e Ta2O5 em recipiente projetado para permitir o efeito de catodo oco, e então aquecidos a plasma até a temperatura de ignição. Os experimentos foram realizados variando a pressão de trabalho buscando a redução completa do Ta2O5. Os produtos resultantes desses processos foram analisados por equipamentos de difração de raios X. Os resultados mostram que é possível a obtenção de tântalo metálico (Ta) a partir da redução metalotérmica do óxido de tântalo (Ta2O5) usando como agente redutor o magnésio e o plasma de hidrogênio como agente de ignição. A redução completa do Ta2O5 é obtida com o uso de pressões de 4,5 e 5,0 Torr.

Oct 30, 2017

By Paulo Sérgio Moreirar

A caracterização do tamanho de grão austenítico prévio dos aços é importante, pois a partir desta investigação é possível estimar parâmetros metalúrgicos que repercutirão na qualidade final do produto. Desenvolver métodos para a revelação do contorno de grão prévio se faz necessário, porém, muitas pesquisas apontam para a complexidade destes métodos. Este trabalho se propõe a avaliar diferentes técnicas de contraste para revelar o contorno de grão austenítico prévio dos aços ABNT 1045 e ABNT 4340. Foram utilizadas três técnicas para revelar o contorno de grão austenítico prévio, sendo: ataque químico, ataque térmico e têmpera superficial. Destacam-se o ataque térmico e a têmpera superficial como métodos inovadores. O ataque químico foi realizado em três condições, variando-se a composição de ácido clorídrico adicionado ao reativo a base de ácido pícrico. O ataque térmico foi realizado em duas condições, em atmosfera inerte e em atmosfera oxidante/inerte. A técnica de têmpera superficial consistiu em austenitizar e promover um tratamento térmico de têmpera com restrições na taxa de resfriamento, promovendo um efeito de transformação bainitica nos contornos de grãos austeníticos prévios. Pôde-se concluir que a técnica mais eficiente para os aços estudados foi o ataque químico a base de ácido pícrico. As técnicas de ataque térmico e têmpera superficial se mostraram eficientes para o aço ABNT 1045, apresentando potencial de melhoria metodológica para outros tipos de aços.

Aug 16, 2017

By Fabiano Soares

Strand guide rolls in continuous casters are crucial components for guaranteeing an optimum process for the production of high-quality steel grades. The properties of these rolls greatly influence the quality of the slab produced. The most commonly used designs so far have been the axle roll and the solid roll. A quite new roll concept is the STEC-Roll®. It combines the advantages of the axle roll with those of the solid roll. This paper explains the development of this roll type and shows the current design. The characteristics of the STEC-Roll® are presented in greater detail and are underlined by a number of simulation results. Beside the design itself, the benefits for casting and maintenance are explained, including for example the easy assembly and dismantling or the use of the roll for dry casting. A brief examination is made of the TCO for the STEC-Roll® and an estimation is provided of the exchangeability of this roll. To conclude, an overview on the current applications is presented.

Aug 17, 2017