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By Pedro Cunha Alves, Wagner Viana Bielefeldt, Vinicius Cardoso da Rocha, Augusto Lachini Pereira, Julio Aníbal Morales Pereira

The capacity of steelmaking slags (CaO-SiO2-Al2O3-MgO) on inclusion removal from liquid steel was investigated through experimental conditions. Laboratory experiments with slag and steel samples (with inclusion population known) were performed using a vertical electric resistance furnace at 1600 ºC. After the melting experiments, slag and steel samples were separated and analyzed regarding their chemical composition and inclusion population evolution. The capacity of slags on inclusion removal was evaluated based on the thermodynamics (solid and liquid phases proportion, phase composition and effective viscosity of slags) calculated using the FactSageTM 7.2. Results indicated that changes in the composition of slags (regarding CaO/SiO2 e Al2O3) presented effects on the steel cleanliness. The total inclusion density decreased in all steel samples and the removal of inclusions by slags shows a tendency to improve as their viscosity decreases (< 0.23 Pa.s).

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 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 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 Fernanda Borba Simões

Na produção de biocombustíveis a partir de óleos vegetais produzidos via craqueamento térmico-catalítico, é realizada a desacidificação do produto final para sua viabilidade, podendo ser efetuada pela adsorção. Os adsorventes são diversificados e vão desde zeólitas até o uso de resíduos industriais. Este trabalho buscou testar a lama vermelha previamente ativada quimicamente e termicamente como adsorvente de ácidos graxos livres presentes no gasóleo leve produzido a partir do craqueamento do óleo de palma com índice de acidez inicial de 55,1257 mg de KOH/g. A lama vermelha foi utilizada em cinco condições: seca sem tratamento, ativada quimicamente (pré-tratada a 400°C/2h) por solução de HCl a 37%, de H2O2 a 4%, de HCl a 1,5 M e de KOH a 1,5 M. Na cinética de adsorção, a lama vermelha ativada por solução de HCl a 1,5 M mostrou-se mais eficiente que os demais adsorventes, pois reduziu o índice de acidez do biocombustível de 10,7574 mg de KOH/g para 9,1752 mg de KOH/g no tempo de 50 minutos. Quanto à eficiência dos adsorventes restantes, no que tange a desacidificação, apenas a lama vermelha seca e a ativada quimicamente por KOH a 1,5 M apresentaram remoção dos ácidos graxos livres perceptíveis.

Aug 16, 2017

By Danielle Duarte Bernardi

A ArcelorMittal Aços Planos América do Sul, unidade de Tubarão (AMT), desde o início de operação tem os recursos hídricos como uma das questões centrais nas estratégias de sustentabilidade e estabilidade operacional para sua produção. A gestão hídrica da AMT, dentre outras ações, garante que 95% de toda a água captada na usina venha do mar e retorne sem entrar em contato direto com nenhum outro material. A utilização de água de reuso de efluentes internos resulta em menor necessidade, apenas 5%, de consumo de água doce. O investimento contínuo em reusos internos e a eficiência dos sistemas permitiu em 2014 um índice de recirculação de água doce na AMT de 97%. No início do ano de 2015, o Estado do Espírito Santo declarou estado de alerta devido ao prolongamento da estiagem e consequente redução das vazões dos principais rios do Estado. Mais uma vez empenhada em garantir a preservação dos recursos hídricos, a AMT implantou novas ações, em caráter emergencial, para reduzir a captação de água doce. São ações voltadas à otimização do processo, novos reusos de efluentes, além da eliminação de perdas. Os esforços resultaram na redução expressiva do volume de água doce utilizado na AMT chegando a reduzir o consumo específico de 3,9 m³/t de janeiro de 2015, para 2,9 m³/t em fevereiro de 2015.

Aug 16, 2017

By Giulio Rodrigues Altoé

The environmental concern is creating pressure for the substitution of high energy consumption materials for natural and sustainable ones. Compared to synthetic fibers, natural fibers have shown advantages in technical aspects such as flexibility and toughness. So there is a growing worldwide interest in the use of these fibers. PALF extracted from pineapple leaves, presents some significant characteristic, but until now only few studies on PALF were performed. This work aims to make the analysis of the tensile strength of polyester composites reinforced with PALF. The fibers were incorporated into the polyester matrix with volume fraction from 0 to 30%. After fracture the specimens were analyzed by a SEM (scanning electron microscope).

Aug 16, 2017

By Samanta Neves da Silva

Depósitos estratiformes são característicos por apresentarem irregularidades nos contatos entre minério e estéril, motivo que requer especial atenção no planejamento de lavra. No depósito de Bauxita em estudo, a definição da geometria da camada de minério é realizada por interpretação dos furos de sondagens com espaçamento médio de 200 metros. O modelo gerado dos contatos litológicos, comumente, não incorpora as oscilações em curtas distâncias das elevações (Z) entre furos, o que influencia na fase de modelamento geológico, logo, na previsão dos fatores de diluição e perdas de minério. Este trabalho propõe agregar dados de curta distância, aumentando as informações entre furos de sondagens e, a partir das medidas de cota no topo e base da camada de minério, melhor refletir a geometria do corpo de minério. Assim a metodologia se divide em: criar modelos de superfícies interpoladas irregulares de topo (SIT) e base (SIB), considerando as informações de curta distância; analisar elevações médias em cada superfície, a fim de pressupor superfícies planas de lavra no topo (SPT) e na base (SPB); verificar a amplitude entre essas superfícies - SITxSPT e SIBxSPB, mensurando os fatores de perdas e diluições de minério a partir da diferença entre as elevações. O produto final deste trabalho consistiu da quantificação dos fatores de diluição e perdas de minério, aplicadas ao planejamento de lavra de curto prazo, otimizando o aproveitamento dos recursos e, consequentemente, aumentando a vida útil da mina.

Aug 8, 2018

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 Stefan Thelen

In November 2013 Salzgitter restarted their tandem mill after two weeks of shutdown, during which the existing mill entry equipment has been removed and replaced by new entry area equipment including pay-off reels, welding machine and a vertical entry looper for continuous feeding of the 5-stand tandem mill. It turned out to be beneficial to both product quality and production capacity.

Aug 16, 2017

By Haruki Inami, Takashi Ishida, Kazuhiro Ohara, Hiroyuki Imanari

The highly competitive business environment of the international metals industry is driving demand for more cost-effective operation of steel making facilities, rolling mills, and strip processing lines. Achieving stable operation is vital if the steel industry is to produce high-quality products constantly and productively. In recent years, advances in computer processing speeds, data acquisition rates, and data storage capacity have rapidly led to greater use of the new technologies of big data, analytics, the IoT, and AI by control system designers and process engineers, and the introduction of industrial applications. The “Smart Rolling Mill” solutions for hot strip mills have been developed by our group with the goal of achieving sophisticated, state of the art, and automated operation in steel rolling mills. The various solution engines improve process stability, increase the performance of mill equipment, and provide improved process control. These solution engines are based on extensive knowledge of the rolling process and the associated control systems. Two solution engines in particular are the diagnosis systems for rolling condition and for product quality that contribute to cost-effective operation and lower yield loss. This paper focuses on the diagnosis systems for rolling condition and for product quality in hot strip mills. Advanced information technologies using big data analytics and machine learning are applied to real-time data collected from the automation system that controls operation and the rolling process. We have developed diagnosis solutions for rolling condition and product quality utilizing predictive and clustering diagnosis. Predictive diagnosis prevents serious problems by detecting changes in the state of the plant or in the rolling condition. Clustering diagnosis classifies patterns of fluctuation in product quality trend charts, providing effective tuning guidance for improving product quality. This paper describes these applications with several examples.

Oct 1, 2019

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 Cyro Takano

A degradação durante o processo de redução de minérios de ferro é bastante conhecida pelos fenômenos de crepitação e inchamento. Em aglomerados a frio, auto-redutores utilizando cimento como aglomerante, há também degradação pela decomposição de hidratos que conferem resistência a frio, além de aumentar os vazios deixados pelo consumo do redutor. Outro fenômeno que afeta na velocidade da reação de redução é a formação de escória. Esses aspectos são analisados neste trabalho e principalmente em processos de auto-redução.

Oct 30, 2017

By Jeremy Fletcher

In today’s world, the requirement of Steel Producers to revamp and modernize their blast furnaces on-time, safely and with the latest technology is paramount. In addition they must meet the detailed design, construction and safety legislation and regulations, which can be different for the various countries around the world. Siemens MT is renowned for its ability to perform Blast Furnace rebuilds, relines and modernisations within extremely tight time frames and in a safe manner. Modular Blast Furnace construction concepts have been perfected to minimise project duration and plant downtime for furnace rebuilds. Safety and certainty are the keys for success. Siemens MT are constantly introducing new technologies into the market place including cyclone gas cleaning and triple external cone gas scrubber, along with step changes in technology such as dry gas cleaning and dry slag granulation. The economic environment and the continuing requirement for improved environmental performance, drive many of these innovations. This paper describes some of the latest rebuild reference projects of Siemens MT, along with the latest technical innovations installed on these furnaces, and some of the construction methodology used for a safe and secure rebuild.

Aug 1, 2018

By Silvando Vieira dos Santos

O emprego de trabalho mecânico em ligas metálicas associado a aplicações de tratamentos térmicos estão entre os principais métodos para se conseguir alcançar aumento de resistência mecânica e manutenção de boa ductilidade. Este estudo busca avaliar a correlação entre deformação a frio, tratamento térmico, microestrutura e propriedades mecânicas da liga Ti35Nb2,5Sn. Para isso realizou-se laminação a frio empregando níveis de redução equivalentes a 70%, 80% e 90%. Em seguida, as amostras foram analisadas por meio das técnicas de microscopia ótica, difração de raios X e microdureza Vickers. Na sequência, tratamentos térmicos de envelhecimento foram aplicados em diferentes tempos para cada nível de deformação e os mesmos parâmetros foram avaliados. Observou-se significativo aumento de dureza após etapa de envelhecimento e as análises por metalografia e difração de raios X evidenciaram a presença de fases metaestáveis na matriz beta..

Oct 30, 2017

By Nigel Marx

In order to understand (and ultimately to predict) the friction reduction resulting from the use of polymer solutions, the rheological properties of model polymer solutions have been measured over a wide range of shear rates. Both temporary and permanent shear thinning have been observed. By using base fluids of different viscosities it has been shown that permanent shear thinning depends more closely on the shear stress experienced by the fluid than on the strain rate. Hydrodynamic measurements have been made on the polymer solutions using a compliant ball on flat lubricated contact that operates in isoviscous-elastic conditions. The measured friction values can only be predicted with reasonable accuracy if the measured shear thinning properties of the lubricant are taken into account in the hydrodynamic model.

Jul 31, 2018

By Giuseppe Pintaude

The use of two-dimensional shape parameters to characterize abrasive particles is a possible approach to express their angularity. Nonetheless, in sliding abrasion, especially in pin abrasion testing, coated papers structure plays an important role and even its damage during the wear process should not be neglected. This manuscript discuss the limitations of two-dimensional shape descriptors in distinguishing wear caused by relatively hard particles, indicating that the wear data obtained in sliding abrasion tests are unable to distinguish different types of coated papers used when only the two-dimensional particle projection is considered for shape characterization.

Jul 31, 2018

By Sebastien Flament

More and more Hot Strip Mills are facing defects on their products that lead to a rejection of complete product batches by their customers. Several of those defects are induced by excessive work roll degradation. This paper is focussed on the understanding of work roll corrosion and oxidation mechanisms in a hot strip mill. Several laboratory trials (Hot rolling simulator, cyclic oxidation) have highlighted important factors influencing corrosion of work rolls as well as helping the understandings of oxidation of a work roll in the roll bite and along the roll circumference in a stand. The attention is focussed on several elements present in water used in HSM for direct roll cooling (e.g. chloride, bactericides, sulphates, phosphates) and their effect on roll surface degradation. The second part of this paper is focused on the understanding of work roll oxidation along the roll circumference. The effects of roll composition, roll temperature, water composition and water temperature have been studied in order to understand the oxidation/corrosion mechanisms in a HSM.

Aug 16, 2017

By Eneias Pacheco Moreira Junior

A partir do advento computacional, foram possíveis novas formas de análises comportamentais de fenômenos físicos via simulação computacional. Este trabalho visa utilizar de técnicas de visão computacional e processamento de imagens digital, aliado ao método do cone causal para simular evolução microestrutural em aços. A partir de uma micrografia, um domínio real em 2d foi obtido computacionalmente por visão computacional. Os contornos da microestrutura foram detectados por processamento de imagem digital. Nestes contornos foram simulados nucleação e crescimento de novos núcleos, pelo método do cone causal. Ao fim do trabalho foram apresentados, dados da evolução microestrutural do sistema estudado na forma de fração volumétrica versus tempo, área superficial por unidade de volume versus tempo e uma microestrutura discreta simulada. Apresenta-se neste trabalho uma nova ferramenta computacional para estudar reações de nucleação e crescimento em 2d a partir de microestruturas reais.

Oct 30, 2017

By Paolo Demetlika

In this paper it is shown how the “Zero Operator” concept on the casting floor has been reached by adoption of a standard 6 axis industrial anthropomorphic robot coupled with the most innovative machine vision technology. This has been achieved by automating all the operations related to the ladle and tundish activities, including shroud manipulation, powder addition, ladle nozzle identification, nozzle opening by lancing, temperature measurement and chemical sampling. Q–Robot CAST family products are the result of the successful alliance between industrial robotics and the most advanced technology in process automation. This led, for each production area, to the introduction of flexible automation in dangerous places, even where some degree of human intervention is still necessary. By using anthropomorphic robots, human operators can be reassigned to safer environments. Furthermore, robots are suited to deal with repetitive and labor intensive tasks thus guaranteeing a high process quality.

Oct 30, 2017