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By César Junior dos Santos, Fábio da Silva dos Santos, Robson Rodrigues Martins

Tailings disposal has been a recurring theme of research in the major mining process development centers. This is due to the great interest of companies in reducing the social and financial impacts of their environmental liabilities. Another major driving force behind the search for new alternatives is the recent cases of environmental accidents in Brazil and abroad. According to the International Commission on Large Dam (ICOLD), two major accidents per year involving dams are reported worldwide. Hence, we realize that the analysis of the topic as well as the search for solutions becomes a challenge for both entrepreneurs and research institutions. In this work, a case study of the Herculano Mining will be carried out, working in the extraction and processing of iron ore. The main stages of the study are: technological characterization of tailings from the beneficiation process, analysis of filtration processes of this material for disposal in piles, bench tests and evaluation of the performance of the industrial facilities of the company in question. Herculano has an installed ceramic filtration equipment that faces operational difficulties in certain types of ore. At first, all the possibilities of adjusting this process will be analyzed so that it can filter the necessary mass of waste, acting in the rheology of the pulp (sedimentation, flocculation), regeneration of the ceramic plates and adjustments of the machine (filter), in order to obtain the best condition.

Oct 3, 2019

By Fernando Vital Silva

O processo de lingotamento contínuo consiste de uma série de etapas que promoverão a extração de calor de maneira controlada do aço líquido, com o objetivo de promover sua solidificação. Uma vez que a solidificação é considerada uma transformação de fase, regida essencialmente pela troca térmica, o enfoque do processo de lingotamento contínuo se encontra direcionado para o perfil térmico de resfriamento do aço desenvolvido ao longo dos veios da máquina. É extremamente importante para a qualidade final do tarugo que este processo de extração de calor ocorra a taxas controladas, de maneira contínua e uniforme em todas suas faces. Segregação, trincas e romboidade são alguns dos problemas de qualidade que podem ser originados devido a um controle não assertivo ou deficiência do sistema de refrigeração. Os tarugos lingotados do aço 1545-D, produzidos na máquina de lingotamento contínuo da Votorantim Siderurgia Barra Mansa, apresentavam com frequência trincas sub-superficiais nas quatro direções de resfriamento e a uma distância constante da superfície do tarugo. Através de equações de solidificação foi constatado que a profundidade em que as trincas se encontravam nos tarugos correspondia a um trecho da máquina no qual existia gap de refrigeração, provocando reaquecimento do material e o surgimento de trincas devido ao regime de contração/dilatação ao qual o mesmo estava submetido. Tais conclusões permitiram comprovar falha no projeto de refrigeração secundária da máquina.

Jul 30, 2018

By Priscilla Messias Pereira, Wellington Bonelar dos Santos, Alex Dalapicola Veronez, Maurício do Santos Rocha Junior, Leandro Resinentti Zanon

The pelletizing process allows inputs to be added to the mixture resulting in better control of the physical, chemical and metallurgical characteristics desired by the pellet. Anthracite is incorporated as input of the pellets as an alternative form of fuel, making the burning more homogeneous, "from the inside out", benefiting the physical resistance of the burned pellets and aiming to reduce the cost of natural gas during the stage of hardening. However, the amount of anthracite should not exceed an optimum value, which may cause an adverse effect on the physical quality of the pellets. Hence, it is very important an accurate control of the coal dosage. Based on that, the present study presents the implementation of a control using advanced control system that applies, using linear regression of historical data, the optimum relationship between anthracite and ore (respecting the physical quality of the pellets during processing in pelletizing furnaces). After the implementation of this control, it was possible to adjust the anthracite dosage automatically, measured in percentage of fixed carbon in the mixture, when the process is able, thus reducing the specific consumption of natural gas.

Oct 1, 2019

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 Cintia Braga

O processo de retificação é empregado na fabricação de componentes que requerem excelente qualidade dimensional com elevado acabamento superficial. O desempenho deste processo depende muito das condições de lubri-refrigeração produzidas pelos fluidos de corte, que são utilizados para amenizar os problemas que afetam a integridade superficial das peças, como queima e danos microestruturais, e também proporcionar melhor desempenho do processo e aumento da vida útil do rebolo. Entretanto, os fluidos de corte são uma das fontes mais problemáticas na manufatura, pois são produtos nocivos ao meio ambiente e a saúde humana, e aparecem como elemento determinante para a otimização do processo de fabricação. Desta maneira, este projeto visa analisar o comportamento do fluido de corte integral comercial em comparação com formulações biodegradáveis (óleos de soja e milho) no processo de retificação cilíndrica externa de mergulho no aço ABNT 4340 temperado e revenido com dureza média de 52 HRc. A avaliação do desempenho dos fluidos consistiu na análise da integridade superficial (rugosidade, microestrutura e microdureza) e no desgaste do rebolo. Os resultados comprovaram a eficiência dos óleos vegetais e viabilidade do uso no processo de retificação, proporcionando melhoria na eficiência do processo e contribuindo para uma manufatura ecologicamente correta.

Aug 7, 2018

By Fernanda Ferrante, Wagner Reis Modesto Ribeiro, Eduardo Pena Carvalho

CSN Mineração S.A. is the second largest exporter of iron ore in Brazil and is among the five most competitive in the market. Casa de Pedra currently has an approximate production capacity of 30 million tons per year. The fleets of small trucks 6x4 and 8x4 models are responsible for the ore movement, traveling an average distance of 10 km between origin and destination. 116 trucks of this size are used in CSN Mineração for the handling of products. Every month this fleet consumes an average of 550,000 liters of fuel. The objective of the work is to do a fuel consumption analysis by truck through the embedded telemetry system. The reports generated through this system provide the specific consumption of each equipment and also the specific consumption of each Driver. As reports are generated it is possible to assess which equipment had a higher specific consumption and, in this case, the respective trucks with greater consumption are directed to the Maintenance team for analysis and action in the event that a problem is identified in the equipment. At the same time, the analysis of the drivers who had the highest specific consumption and conducted a practical and theoretical training, addressing the techniques for a safer and therefore economical direction, is carried out. In 2019, the economy of fuel consumption type S10 was 204 thousand liters, which represents 9% of all consumption foreseen for the period.

Oct 3, 2019

By Willy Ank de Morais

Historicamente a execução de fundações profundas com perfis metálicos eram prejudicadas pela falta de sincronia entre as atividades de cravação das vigas e suas emendas. O grande problema é a demora na execução das emendas, tipicamente pelo uso de soldagem com talas, que normalmente leva 1 hora para ser completada. Neste trabalho analisou-se o Caminho Critico (MCC) da operação para incrementar a produtividade na execução de fundações profundas pela adoção de dispositivos, equipamentos e processos de alta produtividade, encabeçados por soldadores qualificados e certificados. Com isso, criou-se o processo INO///FAST®, aqui apresentado, que permite obter uma emenda, atendendo plenamente aos preceitos da norma ABNT NBR 6122:1996 (“Projeto e execução de fundações”), em apenas 10 minutos. O processo desenvolvido foi analisado, verificado e comprovado em uso prático por pesquisadores, engenheiros e técnicos.

Oct 30, 2017

By Marden Valente de Souza

Com o início da utilização do EPC, modelo matemático de previsibilidade de propriedade mecânica, no laminador de tiras a quentes da ArcelorMittal Tubarão em 2012 como ferramenta de acompanhamento da qualidade, pode-se verificar o comportamento das propriedades mecânicas ao longo do comprimento das bobinas logo após sua laminação. Baseado nestes resultados verificou-se que, principalmente, para material com espessura superior a 9,50 mm ocorria uma queda de propriedade mecânica do topo, região indicada para amostragem conforme norma, para o centro de aproximadamente 30 MPa, apresentando todos os valores aprovados conforme especificação da norma. Após verificação por ensaio físico na região central e comprovação da indicação do modelo, modificou-se o processo para garantir um produto com propriedade mais uniforme mantendo a garantia de atendimento às normas ao longo de todo comprimento.

Aug 8, 2018

By Fernando Antônio Corrêa

O processo de soldagem híbrido LASER- GMAW, comumente designado por HLAW (Hybrid Laser Arc Welding), foi concebido há bastante tempo, mas só recentemente começou a ser aplicado industrialmente. Nesse trabalho foi feita uma avaliação do seu desempenho na soldagem de chapas de aço C-Mn com 10mm de espessura. As juntas produzidas foram avaliadas por meio de ensaios de impacto Charpy-V e mapeamento de microdureza Vickers, além da caracterização microestrutural. Também foram realizadas, medições dos níveis das tensões residuais introduzidas na junta soldada pelo processo híbrido, comparativamente com o processo GMAW robotizado. Os resultados da avaliação de desempenho do processo híbrido mostraram uma maior produtividade em relação ao GMAW robotizado. As propriedades mecânicas da junta soldada se mostraram compatíveis com os requisitos do material de base.

Oct 30, 2017

By Paulo César Lemes de Almeida

O Alto-forno 2 da VSB, na Usina de Jeceaba – MG, Brasil possui volume útil de 350m3. Entrou em operação em 24 de julho de 2014. Utiliza 100% de carvão vegetal como carga redutora. Nesta contribuição técnica é apresentado o planejamento para o início de operação, destacando-se o enchimento do alto-forno, a distribuição de carga e a preparação da área de corrida. São mostrados os resultados alcançados no primeiro mês de operação.

Aug 16, 2017

By Paulo de Tarso Rossi Haddad, Eric Valmir Spósito, Cristiane Sales Gonçalves

The heat treatment is a process that acts as a key factor in the tool life of tools made with hot work tool steels. Due to their applications, the main desirable metallurgical properties of this material class are toughness and hot resistance, without which the tools may suffer premature failure, and may lead to increases in the cost of producing articles made using such tools [1, 2]. Therefore, special attention must be given to the heat treatments practiced in these steels, whose operations involve quenching and tempering. The present work carried out the effects of the austenitizing and tempering temperatures on the microstructural condition, hardness and impact properties of TENAX300IM®, modified AISI H11 with lower silicon content. Hardness was measured by the Rockwell method, C scale; the toughness was evaluated by the Charpy-V impact test; and the microstructure for each condition was evaluated by optic microscopy. It was shown that higher austenitization temperatures resulted in increased grain size and hardness; higher tempering temperatures resulted in reduction of hardness, and secondary hardening peaks were observed for some austenitization conditions. The impact resistance showed an inverse behavior to that of the hardness, remaining initially constant, up to ~ 550 ° C of tempering temperature, and then increasing with the tempering temperature. The microstructures presented great dissimilarity, mainly due to the dissolution of carbon and alloying elements in the matrix.

Nov 22, 2018

By Ana Paula de Matos Silva

A recuperação de metais presentes em equipamentos eletroeletrônicos tem atraído interesse em virtude de novas e diferentes tecnologias que visam a reutilização desses elementos químicos em novos processos produtivos. A recuperação de prata de placas de circuito impresso na forma de nanopartículas é uma alternativa para reutilização deste metal nobre. Este trabalho teve como objetivos: recuperar a prata presente em placas de circuito impresso e separar a prata dos demais metais através de rota hidrometalúrgica. A rota hidrometalúrgica para recuperação da prata envolveu a lixiviação em meio ácido a 75ºC, por 18 horas. Após o processo de lixiviação a prata será isolada dos demais metais através de rotas hidrometalúrgicas. A composição do licor lixiviado foi caracterizada por espectrometria de emissão óptica com acoplamento de plasma induzido (ICP-OES). Os resultados indicaram a possibilidade de recuperação de 96,6% de prata.

Aug 8, 2018

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 Marcello Rodrigues Cruz

O presente estudo objetivou avaliar as diferenças no processo de flotação entre as frações -0,150 +0,038 mm e -0,038 mm, bem como a redução de custo no processo de flotação. Verificou-se que as frações apresentam resultados bem distintos em recuperação mássica, recuperação metalúrgica, seletividade, razão de enriquecimento e teor de sílica no concentrado, condições ideais de adição de reagentes e qualidade final de concentrado e rejeito entre as frações e também se comparada a ao experimento controle, composto com a mesma amostra sem ser fracionada. Através dos testes executados segundo o planejamento fatorial, foram estabelecidos os pares de variáveis ótimas para a flotação para cada fração distinta e as possíveis otimizações utilizando-se a ferramenta estatística. Os resultados obtidos dos testes de bancada apontaram que a amostra composta e as frações separadas apresentam comportamentos distintos quanto às variações dos fatores dosagem de amina, dosagem de amido e pH de flotação e que os resultados do processo melhoram significativamente em relação ao processo sem o tratamento fracionado.

Aug 1, 2018

By Paulo Paranhos Gonçalves Filho

O trabalho apresenta as etapas e resultados obtidos através do projeto de adequação da iluminação de Usinas de Pelotização da VALE no Complexo de Tubarão em Vitória - Brasil utilizando tecnologia LED (Light Emitting Diode). Foi elaborado um estudo luminotécnico das usinas, assim como levantamento in loco para elaboração do projeto de adequação e substituição das luminárias LED. Houve também um estudo da tecnologia e busca por tipos de luminárias que melhor atenderiam cada área especificamente. Foram feitas medições de potência instalada e iluminância das principais áreas das usinas para posterior comparação com os resultados alcançados. Nas áreas onde a tecnologia LED já foi implantada foi obtida uma redução de 45% em média no consumo de energia elétrica do sistema de iluminação. Verificou-se também um incremento de até 11 vezes no nível de iluminância além da redução das intervenções por parte da manutenção para substituição e/ou melhora da iluminação. A viabilidade da utilização da tecnologia LED foi confirmada pela redução de custo com energia elétrica, redução de manutenção do sistema de iluminação e aumento da iluminância na área com o consequente aumento de segurança no trânsito de pessoas e execução de atividades.

Aug 2, 2018

By Rosa Malena Fernandes Lima, Rodrigo Fina Ferreira

Since 2011 mineral cargo shippers shall comply with the Maritime Solid Bulk Cargoes (IMSBC) Code regulatory framework, established by the International Maritime Organization. Some mineral cargos may liquefy during passage, under certain conditions, if the moisture content is beyond a certain level, and the cargo shifting may jeopardize the stability of the vessel. For cargos which are susceptible to this phenomenon the IMSBC Code stablishes that the moisture content shall be below the Transportable Moisture Limit (TML) for safe transportation by sea. Iron ore fines TML can be determined through the Modified Proctor/Fagerberg Test for Iron Ore Fines. Knowledge related to the TML has become essential to shippers, and research works related to this parameter are increasingly frequent. However, the typical daily productivity for having a TML result through this method is one up to two samples per executant person, requiring approximately 50 kg per sample. This study presents a practical example of the application of a prediction model for estimating the TML. The model application reduced substantially the laboratory work and sample quantity requirement for obtaining conclusions related to the TML.

Oct 3, 2019

By Ubaldo Marques Silva Filho

Dentro da estratégia de investimentos da CSN para a Usina Presidente Vargas - UPV - a construção de uma unidade produtiva de aços longos com capacidade de 500 mil toneladas/ano está em processo de conclusão. Entre os vários processos existentes na unidade, a logística interna de movimentação de metálicos (sucata e gusa sólido) e o abastecimento da Aciaria Elétrica com cestões, são processos que se não estiverem bem configurados podem restringir as capacidades produtivas almejadas, comprometendo o alcance das metas estratégicas. Para analisar os possíveis impactos e restrições a produção, foi desenvolvido um modelo matemático em computador para simular as operações virtualmente, como forma de determinar as melhores condições operacionais e prever quaisquer gargalos no sistema.

Jul 29, 2018

By Kelly Cristina Ferreira

Na operação do alto-forno é comum observar flutuações em seu comportamento, seguindo o ciclo de vazamento de gusa e escória. O acumulo de liquido no cadinho e sua influência no aumento da força hidrostática são as principais causas dessa flutuação.O cadinho é uma parte crucial na operação do alto-forno por muitas razões. No entanto, por ser o local de acumulo de gusa e escória, este deve ter volume suficiente e facilitar uma drenagem sem distúrbios. Por isto, o estado do redutor/combustível, chamado “homem morto” desempenha uma importante função. Este trabalho apresenta uma breve revisão sobre os principais indicadores do estado interno do homem morto no cadinho do alto-forno.

Aug 16, 2017

By Saulo Brinco Diniz

O presente trabalho faz a caracterização microestrutural e mecânica da liga de alumínio 3105 submetida a duas técnicas de Deformação Plástica Severa (NECAE - Extrusão em Canais Não-Equiangulares, e Laminação Assimétrica), a fim de se eleger entre as duas técnicas a melhor para se obter uma microestrutura mais encruada e refinada. As avaliações microestrutural e mecânica foram feitas por Difração de Raios-X (DRX), análise dilatométrica e ensaio de dureza Vickers, as quais permitiram avaliar de forma indireta o grau de encruamento / refinamento da estrutura resultante de cada processo de Deformação Plástica Severa, avaliando o incremento de dureza, perfil do pico de DRX e temperatura de início de recristalização. Conclui-se que a técnica mais efetiva no encruamento/refinamento da estrutura foi a Laminação Assimétrica, tendo em vista a geometria adotada na técnica de NECAE.

Aug 7, 2018

By José Hugo de Carvalho Souza

Em busca do aumento de produtividade e estabilidade operacional de trefilados e ampliados no setor de acabamento da siderúrgica, na produção de CA60, telas e treliças, foi observado através da metodologia DMAIC a instabilidade operacional no indicador de eficiência do OEE dos equipamentos devido a oscilações de velocidade manual e limitação de velocidade por problemas técnicos. Após as análises de estabilidade nos equipamentos e constatado a necessidade de melhoria do processo foi realizado estudos por meio da técnica de modelagem de Rede de Petri, representando o sistema e modificando a lógica de automação que analisa o status da máquina e a partir desse momento o próprio equipamento toma a decisão segura de acelerar ou desacelerar até a velocidade especificada de “set point” por material produzido, sinalizando antecipadamente ao operador com alarmes visuais e sonoro de forma que o mesmo tenha ciência do que está acontecendo e possa intervir caso julgue necessário. Após a implementação foi capturado um aumento de 6,62% de OEE e 5,5% de produtividade total anual no setor, sem custo de aquisição.

Aug 16, 2017