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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 HaiWen Luo, Bin Hu

A ultra-high strength medium Mn steel with good ductility was designed and manufactured via the combination of warm rolling and V alloying, which produced not only the extensive precipitation of fine VC particles in both ferrite and austenite but also the bimodal size distribution of retained austenite (RA) grains. A substantial increase of yield strength up to 650 MPa was achieved due to the addition of V without deteriorating ductility. The coarse RA grains firstly transformed to martensite during yielding at the much higher stress threshold, followed by a significant work hardening due to dislocations multiplication, twinning-induced-plasticity (TWIP) and transformation-induced-plasticity (TRIP) in the ultrafine RA grains. The best combination of strength and ductility included 1.5 GPa ultimate tensile strength and 28% total elongation. This was achieved due to the sustainable TRIP and TWIP effects in the later straining stage resulting from the ultrafine austenite grains, the latter were reversely transformed from the recrystallized ferrite grains.

Oct 1, 2019

By Patrícia Mundim Campos Faria

The process of particle size reduction by grinding is inherently inefficient and involves high capital and operating costs. In particular, ball milling is one of the important unit operations in the iron ore pelletizing process. The mill product, due to its physical properties, determines the efficiency of subsequent stages of classification, filtration and pelletizing, thus impacting the quality of iron ore pellets. The work demonstrates the application of the population balance model in the optimization of a full-scale ball mil circuit grinding pellet fines with the aim to evaluate the optimal solids concentration to improve iron ore pellet quality. Initially, detailed experimentation was carried out in a 25.4 cm diameter batch mill and a relationship for mill scale-up using a linear population balance model in wet grinding systems was established. The selection and breakage parameters and the specific selection functions were determined for pellet feed iron ore. It was possible to identify the non-normalizable nature of the breakage functions of the ore studied, which were modeled properly. Afterwards, as a result of incorporating the specific selection functions and breakage functions into the linear population balance model, it was possible to predict product size distributions in the pilot and plant scale mills (0.416 and 5.18 m diameter, respectively) from data obtained in the 25.4 cm diameter mill. Finally, with this scale-up procedure it was possible to appraise the plant scale optimization via laboratory scale grinding mill tests. The effects of changing percent solids were assessed in order to improve the industrial mill performance and the optimal value should be in the range from 76 to 80%.

Aug 1, 2018

By David Fernando de Carvalho

Este estudo de caso foi solicitado por uma grande mineradora brasileira à Chemtech Engenharia, com o objetivo de avaliar um projeto de um Transportador de Correia de Longa Distância na fase conceitual, onde se buscava a otimização do consumo energético, mínimo investimento financeiro inicial e redução dos custos operacionais. O resultado deste estudo de caso foi usado como diretriz no projeto básico do equipamento, além de ser usado como referência para outros projetos similares.

Sep 25, 2017

By Janete Terezinha Ferreira da Silva Lecheta

A CSN Paraná, sempre trabalhando com a cultura de melhoria contínua, passou recentemente por uma reestruturação na gestão das informações estratégicas, mantendo o que já existia de eficiente e aplicando melhorias e novidades que trouxeram ganhos de produtividade, suporte na tomada de decisão e outros ganhos intangíveis. O breve estudo tem como objetivo apresentar o trabalho que foi feito na CSN Paraná, os conceitos utilizados e metodologias aplicadas para que esse trabalho fosse possível.

Aug 16, 2017

By Luis Armando Espitia

AISI 410 martensitic stainless steel specimens were low temperature plasma nitrided at 400°C in a mixture of 75%N2:25%H2, during 20 h. Active screen technic was used to avoid any edge effect The nitrided case is composed of expanded martensite (a’N) and e-Fe3N iron nitride, whilst chromium nitride precipitation was avoided. Surface hardness reached 1275 HV0.01. The transverse microhardness profile shows a gentle hardness gradient with a NHT nitrided case depth of 28 µm. Nanoindentation tests were carried out in order to assess the hardness (H), the Young modulus (E), the H/E and H3/E2 ratios and the elastic recovery (We) of both nitrided and non-nitrided specimens. The cavitation erosion mass losses were measured as a function of exposure time. The results showed a decrease of 27 times of the mass loss compared to the non-nitride specimens. Wear rate decreased from 2.56 mg/h for the non-nitrided condition to 0.085 mg/h after nitriding. The increment in the elastic recovery and the higher hardness values are responsible for the greater cavitation erosion resistance exhibited by the expanded martensite. Such results showed that low temperature plasma nitriding and the formation of expanded martensite are effective to increase cavitation erosion resistance of AISI 410 stainless steel.

Jul 31, 2018

By Ângelo José de Santana Tavares Cavalcanti

Este trabalho apresenta o desempenho após a implantação do processo de produção enxuta na operação unitária de filtragem do processo de pelotização das usinas Itabasco e Hispanobrás, com o propósito de aumentar a produtividade, reduzir custos, reduzir paradas de usina e perdas de produção, otimizando as rotinas operacionais e a utilização da mão de obra, bem como a melhoria do ambiente de trabalho. Esse processo é pioneiro em regime de produção contínua.

Aug 1, 2018

By Artur Frederico Fonseca da Cruz, Jael Moutinho dos Santos

The problem of iron ore sticking and premature wear on screening rolls on balling systems is recurrent. The importance of the "screening" function of the roller classifier is fundamental, since in perfect conservation state and operation it is possible to ensure the performance improvement of the most expensive phase in the pelletizing production chain, the thermal processing. The present works target is the identification of possible causes of iron ore adhesion in classifier rollers and develop a methodology to evaluate and quantify the iron ore sticking mechanism on the classifier surface. For this purpose, iron ore and additives were collected at four different pelletizing plants in terms of iron ore origins and process flows, three different rollers were chosen for testing around the adhesive energy at the iron ore mixture/rolls surface interface. As results, it was possible to construct methodologies to evaluate the aggregability, it was observed the importance of "specific moisture" definition and knowledge on the adhesive energy increase, besides presenting the better performance of rolls with tungsten carbide coating than other evaluated.

Oct 1, 2019

By J. Bas A. F. Smeulders

Traditional laboratory lubrication tests, including those for cold rolling lubricants often involve measurement of neat oils. To achieve increased levels of test severity, such tests are often carried out at high temperatures and prolonged durations. However, we found that the levels of lubricant degradation and wear in these tests can be much higher than in the field. Moreover, steel rolling is not done with neat oils, but with emulsions, where the presence of water influences film formation, surface chemistry and oil composition in the roll bite. To better approach the situation in the field, and thus to be able to develop rolling oils with improved lubrication performance, several lubrication tests were developed for emulsions: direct measurement of film formation and measurement of Stribeck curves, in which the emulsions can be assessed in terms of their boundary lubrication and elastohydrodynamic behaviour. The key innovation is that also another test method was developed, which focuses on boundary lubrication and wear, and the role of extreme pressure and anti-wear additives. Realistic levels of test severity are achieved in the tribometer by mimicking frictional power intensities and flash temperatures for typical cold rolling or tinplate mills. Test conditions can be adapted according to the mill stand or pass number and other cold rolling process parameters. The emulsions are kept at normal operational temperature. Clear differences could be observed between emulsions of various concentration and composition. The viability of the method is illustrated by a number of field cases, in which a good correlation is demonstrated between the laboratory tests and the performance in a pilot or production mill.

Jul 30, 2018

By Joachiim Lehner

The application of post-combustion (secondary oxygen) to avoid skull formation on BOF lances was tested in industrial trials. The main findings are that no negative impact on the metallurgical targets (i.e. carbon, temperature and phosphorus at end of blow as well as iron–oxide in the slag) could be observed. The technology is capable of avoiding the buildup of lance skull and consequently increasing the average life of lance tips. The application of post-combustion not only affects the skull formation, there are also interactions with the refractory lining, especially thermal wear, and the utilization of the process gases (CO Recovery) that have to be considered. Special attention has to be paid to the parameters determining the use of secondary oxygen because rather small changes can strongly affect the points mentioned above. Since August 2016, the PCD (Post-CombustionDistributor) lances are used on a daily basis in the steelplant LD3 in Linz.

Oct 30, 2017

By Leandro de Almeida

As curvas limite de conformação (CLC) são utilizadas há mais de 50 anos. Propostas inicialmente para o desenvolvimento de produtos provenientes da indústria automobilística, em função das necessidades apresentadas pela indústria de estampagem elas são aplicadas atualmente de maneira geral na produção de inúmeros tipos de peças, oferecendo previsões de possíveis falhas e/ou defeitos durante as etapas do processo de estampagem. As CLC´s permitem prever o afinamento excessivo, enrugamento, estiramento e é claro, a fratura da peça. A raiz da curva limite de conformação (CLC0) é considerada como a mínima deformação obtida pela curva, ou seja, a obtenção de deformações superiores pode levar a peça a falha. As ligas de latão compostas por cobre e zinco, são utilizadas em inúmeras aplicações que necessitam de excelente estampabilidade, como o repuxo profundo, objetivado na fabricação de projéteis. Desta forma, torna-se interessante o entendimento da CLC ou CLC0 para liga de latão em estudo. A obtenção da CLC0 através de ensaios de tração uniaxial no plano da chapa pode ser realizada de acordo com corpos de prova de formatos específicos, como os propostos por Björklund e Nilsson (2014), IRSID (1975) e Wagoner (1980 e 1981). Concluiu-se que o corpo de prova proposto pelo IRSID (1975) é o que melhor se apresentou na determinação das deformações e1 x e2 e com rompimentos dos corpos de prova na região central.

Oct 30, 2017

By Douglas Glenn Stalheim

The demands for improved mechanical properties in hot rolled long products are increasing as the expectations of global Standards and construction designer’s increase. Cost constraints limit the excessive use of expensive alloys to meet these expectations. In addition, depending on the mill, equipment can limit what can be realized to meet the increasing expectations. The most effective way to meet the increasing expectations for improved mechanical properties of optimum strength and ductility is through producing steel with as fine as possible uniform cross sectional grain size in the “as-rolled” condition. The best solution to the development of this fine and uniform cross sectional grain size is to develop a cost effective alloy design coupled with proper metallurgical process control implemented into an existing mill’s equipment capability and layout. In other words, properly bringing together alloy, metallurgy, process control and existing equipment capabilities to develop an optimum product that can meet the increasing demands of the construction designer. This paper is designed to give a solid understanding of the production and metallurgical requirements to achieve a grain size in “as-rolled” long products that is as fine as possible within the limitations of the process and production parameters of the individual plant.

Jul 30, 2018

By Dagoberto Brandão Santos, Kairo de Barros Guimarães, Túlio Magno Füzessy de Melo

The effect of the cooling conditions on the microstructure and hardness of a Dual Phase hot-rolled steel 800 MPa strength was investigated. Simulations of the cooling conditions using a dilatometer were carried out from samples of a hot rolled coil with variations of the intermediary temperature from 620 to 740°C, isothermal holding time between 1 and 10 s and coiling temperature between 50 and 400°C. In addition, two CCT (Continuous Cooling Transformation) diagrams were developed to evaluate the effect of the isothermal holding time on the phase transformations of the remaining austenite. It was observed that the intermediary temperature has a strong influence on the kinetics of the phase transformation, as well as the isothermal holding time influences the amount of ferrite formed and, consequently, the final microstructure and hardness of the material. The coiling temperature did not cause significant changes in the amount and morphology of the ferrite, but a gradual replacement of martensite with bainite was observed, which, in addition to the self-tempering effect, contributed to the hardness reduction.

Oct 1, 2019

By Paula Aliprandini

O licor de lixiviação do minério limonítico tem como foco a recuperação dos metais níquel e cobalto. No entanto, o minério apresenta em sua composição outros metais como o cobre. Este metal não é o foco do beneficiamento, porém tem valor comercial, o que faz com que a recuperação desse metal agrege valor ao tratamento do minério. A técnica de extração por solventes é uma técnica conhecida na hidrometalurgia para recuperação de metais. Para a recuperação de cobre alguns extratantes são conhecidos, como os do tipo hidroximas. Pertencente a essa classe, o extratante Acorga M5640 é usado na extração do cobre. Esse trabalho buscou avaliar o pH de extração do cobre a partir de uma solução sintética baseada no licor de lixiviação do minério limonítico. Foi levada em consideração a solução após o pré-tratamento de remoção do ferro. Além disso, foram avaliadas diferentes concentrações do extratante Acorga M5640 na fase orgânica a fim de avaliar a quantidade necessária para a extração total do cobre sem que houvesse coextração dos demais metais. Foi possível extrair 99% do cobre em solução usando Acorga M5640 na concentração de 5% em volume e pH de trabalho igual a 2..

Oct 30, 2017

By Elcio Correia de Souza Tavares

No estado do RN o êxodo da população residente na zona rural para a zona urbana ocorre de forma ainda acentuada, tendo como agravante o ciclo de secas periódicas. Outro problema do estado é a desertificação, que vem tomando proporções maiores ao longo dos anos, e em algumas regiões específicas, gera relevante preocupação ambiental, uma vez que as cerâmicas ali presentes utilizam a vegetação local como combustível nos fornos de tecnologia tradicional. Embora se tenha consciência deste problema, pouco se percebe em termos de iniciativa para saná-lo, uma vez que o setor é marcado pela baixa tecnologia empregada. Uma alternativa para a construção de residências para a população de baixo poder aquisitivo é a utilização de tijolos feitos de solo-cimento. O solo-cimento é uma mistura íntima e bem proporcionada de solo com cimento Portland, de tal modo que haja uma estabilização daquele por este, melhorando as propriedades da mistura. O tijolo feito de solo-cimento é caracterizado por um menor custo final que o tradicional e pela baixa agressão ao meio ambiente, uma vez que não é queimado. Neste trabalho foram produzidos tijolos de terra crua misturada com cimento (20% a 30%) e compactados em prensa manual. Foram realizados análises dos materiais empregados e de resistência à compressão dos tijolos produzidos. Verificou-se que o tijolo de solo-cimento possui resistência a compressão dentro das normas e facilidade de fabricação, proporcionado assim uma solução alternativa para o setor.

Aug 8, 2018

By Gustavo dos Santos Guimarães

Na Linha Leve da Laminação da Usina ArcelorMittal Cariacica o cintamento dos feixes de barras e perfis leves era feito manualmente através de cintadeiras pneumáticas envolvendo 8 operadores e representando um gargalo nos feixes mais leves de 1,0 e 1,5 t. Com a finalidade de eliminar o gargalo de produção e redução de mão de obra braçal foram implantadas 3 cintadeiras automáticas no trecho entre o empilhador de barras e o sistema de pesagem e etiquetagem.

Aug 16, 2017

By João Lucas Ribeiro e Fernandes, Geraldo Lúcio de Faria, Altair Lúcio de Souza

A ovalização de bobinas é um problema recorrente no processo de fabricação de tiras de aços médio carbono por laminação a quente. Mesmo com o sucesso da etapa de laminação, a ovalização posterior de bobinas pode ocorrer, gerando transtornos à operação e aumento de custos de fabricação. Alguns autores apontam que o fenômeno de ovalização de bobinas pode ocorrer devido a aspectos metalúrgicos, mecânicos e geométricos. Estudos disponíveis na literatura técnica já exploraram as possíveis causas mecânicas e geométricas. Entretanto, existem poucos dados disponíveis que abordem o aspecto metalúrgico, ou seja, o efeito da decomposição tardia da austenita durante, ou mesmo após a etapa de bobinamento. Nesse contexto, este trabalho se propôs a avaliar, por meio da aplicação da técnica de dilatometria, a possível influência das transformações de fases tardias como uma das causas de ovalização em bobinas de um aço do tipo SAE 1050. Ciclos térmicos que simulam, com boa aproximação, algumas possíveis condições de resfriamento acelerado e bobinamento da tira foram aplicados em corpos de prova padronizados em um dilatômetro de têmpera. Diferentes combinações de velocidade de resfriamento e temperaturas de bobinamento foram avaliadas, sendo possível sugerir que uma diminuição na velocidade de resfriamento da tira após a laminação e um pequeno abaixamento na temperatura de bobinamento, em relação aos valores atualmente utilizados na indústria, pode diminuir significativamente a influência da componente metalúrgica na ocorrência da ovalização nesse tipo de aço.

Oct 18, 2019

By Juliana Fonseca Paim

A eficiência energética na indústria vem ganhado destaque no contexto atual. Um dos grandes desafios da atualidade é de utilizar os vários milhares de medidas de processos industriais coletadas, armazenadas e, utilizadas como indicadores capazes de contribuirem para a melhoria da eficiência energética. O princípio é combinar métodos analíticos avançados e aprendizagem de máquina aliado a um forte envolvimento dos membros da equipe da usina para se instalar um Sistema de Gestão de Energia (EnMS) em conformidade com a ISO50001. O objetivo seria de proporcionar a usina economias significativas em termos de consumo de energia. Este trabalho resume as etapas críticas para a implementação do EnMS para processos complexos: dignosticar a variabiliade do consumo de energia, identificar uma proposta viável para consumo de energia, envolver todos os níveis de produção nos workshops de análise de causas, implementar modelos preditivos de monitoramento em tempo real, dar o suporte para a tomada de decisões e, fazer modelos de relatórios de desempenho. Um exemplo com uma indústria química será apresentado e demonstrará como a metodologia pode ser aplicada na otimização das áreas de produção e de distribuição de vapor através de da melhoria da gestão operacional. A experiência adquirida para esse caso enfatiza a importância em potencializar a utilização dos dados de monitoramento e, o envolvimento dos operadores para poder entender as práticas operacionais principais, promovendo por conseguinte, uma cultura de eficiência energética.

Sep 25, 2017

By Verônica Scarpini Candido

O Alto-Forno é o principal equipamento em uso para a produção do ferro gusa. Para a redução do minério de ferro em gusa são alimentados pelo topo do alto forno a carga composta por minério de ferro, carvão vegetal ou coque e calcário. Durante o processo de redução os gases redutores ascendentes entram em contato com a carga e geram pós no interior do alto forno. Para que esse resíduo não seja lançado diretamente na atmosfera é necessário que haja a recuperação desse material particulado e uma das etapas é a lavagem da poeira do gás de alto-forno que permite a separação dos particulados sólidos na forma de lama, denominada lama de alto-forno. O objetivo do presente trabalho é a caracterização físico e química da lama do alto-forno a carvão vegetal de uma siderúrgica integrada localizada na região sudeste do estado do Pará, e assim fornecer subsídios para estudos que busquem o reaproveitamento desse resíduo através da sinterização para torná-lo um material mais reativo e dar uma destinação ecologicamente correta e de acordo com as normas ambientas. Para isso, foram realizadas, em laboratório, análises como a granulometria, massa específica, difratometria de raios - x e fluorescência de raios - x. Os teores dos óxidos predominantes foram 57,33 % de Fe2O3, 8,14 % de CaO, 5,6 % de SiO2 e 1,37 % de ZnO).

Oct 30, 2017

By Jonas Pedro Caumor

As válvulas parcializadoras funcionam distribuindo a vazão de vapor em uma turbina de maneira uniforme e o mais próximo possível de uma atuação linear. Esta vazão depende da área de passagem que por sua vez depende do curso. Para o controle da parcialização de vapor, da potência e rotação, o curso da válvula deve ser mantido ao longo do tempo. Os servomotores que atuam nas válvulas, em sua grande maioria, possuem atuação linear, do tipo simples ação, são compostos de molas e são acionados por pressão hidráulica de óleo. Eles sofrem perdas de linearidade ao longo do tempo e entre as principais causas está a histerese de mola, necessitando assim de ajustes ao longo do tempo. Os ajustes são feitos de forma mecânica e hidráulica, manualmente. A leitura do curso é feita visualmente através de régua graduada, feitos com a turbina parada e sem considerar a atuação do vapor nas válvulas parcializadoras. São propostas modificações feitas no conceito do servomotor, usando um de dupla ação e para que o mesmo faça uma correção eletrônica do curso, a posição da válvula é medida através de um transformador diferencial variável linear (LVDT) Um dos conceitos apresentados é o uso do servomotor de dupla ação. O controle da turbina é feito por um regulador que envia um comando a um conversor eletro-hidráulico que atua no servomotor. Os conceitos apresentados fazem com que esta transformação eletro-hidráulica seja totalmente controlável, mais precisa e constante, mantendo o curso da válvula.

Jul 31, 2018