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By Haysler Apolinário Amoroso Lima

O desempenho de uma Aciaria depende da estabilidade dos equipamentos industriais. A conservação do refratário do convertedor garante produtividade, evitando paradas para reparo e campanhas antecipadas. A proteção do revestimento como um todo garante uma maior eficiência do sopro combinado, obtendo ganhos de qualidade e redução de ressopro. O presente trabalho refere-se à busca de soluções de engenharia para aumentar o desempenho do refratário dos convertedores e conservação do sopro combinado pelas ventaneiras. Através do estudo dos mecanismos de desgaste dos refratários, optou-se pelo ajuste dos escorificantes, melhoria das práticas de reparo com escória, mudança do projeto dos tijolos e ajuste da vazão das ventaneiras. Com as melhorias implantadas, houve redução do consumo de massa de projeção e aumento em 100% da vida útil das ventaneiras.

Jul 30, 2018

By Helder Keitaro Arçari Ambo

Aços IF (Interstitial Free) são materiais com grande capacidade de serem conformados a frio, normalmente na forma de chapas, utilizados na indústria automobilística na fabricação de carrocerias de automóveis e outros componentes similares. Neste artigo foi realizado ensaio isotérmico de dupla deformação com objetivo de determinar a fração de amaciamento que ocorre no intervalo entre passes e o parâmetro de amaciamento4. O método para obter estes dados foi utilizando software da Instron em conjunto a maquina de torção e o forno de indução. Os resultados obtidos foram de grande importância no estudo para avaliar o comportamento do material quanto aos fenômenos metalúrgicos e termomecânicos envolvidos, ou seja, se ocorre recuperação, recristalização dinâmica entre outros processos de restauração do material quando submetido a forças externas em elevadas temperaturas.

Oct 30, 2017

By Torben Ulisses da Silva Carvalho

A lixiviação é um processo hidrometalúrgico que consiste na separação entre o metal e a ganga através da dissolução em meio aquoso do mineral contendo os metais de interesse. O presente trabalho utilizou o minério de cobre oxidado da Mina do Sossego, sendo lixiviado em escala laboratorial com diferentes períodos de tempo, utilizando o ácido sulfúrico como agente lixiviante. A partir desses ensaios foram construídas curvas contendo os teores do minério de interesse contidos no licor e no rejeito, além do cálculo da recuperação metalúrgica. Os resultados foram encontrados utilizando a técnica de titulometria. Houve notada variação dos teores encontrados, os quais aumentavam proporcionalmente com os períodos de lixiviação. Esse comportamento mostra a necessidade de um maior número de etapas nos determinados períodos de tempo para uma recuperação metalúrgica adequada.

Aug 16, 2017

By Enrique Roy Dionisio Calderon

Neste trabalho é apresentada a concepção de um modelo com objetivo de gerar a superfície de mínimo consumo de redutor (carbono) para a produção de ferro primário. No seu desenvolvimento foram consideradas as condições de equilíbrio das reações de redução e os balanços de massa e de energia. Sua aplicação à redução em Altos Fornos é exemplificada para situações reais, baseada no banco de dados operacionais de uma usina siderúrgica. Foi possível, a partir de planos de corte nestas superfícies, gerar diagramas binários do tipo CR-RD (Consumo de Redutor-Redução Direta), passíveis de serem obtidos “on-line” com o processo. Dentre os resultados obtidos, foi possível identificar, confirmar e prever, através da análise de casos reais, algumas inviabilidades termodinâmicas importantes do forno, conferindo desta forma maior segurança operacional ao processo.

Aug 1, 2018

By Luiz Flávio Pereira Costa

O quartzo contido no concentrado, medido pelo teor de SiO2, é um dos principais itens de controle de qualidade do concentrado produzido em usinas de beneficiamento de minério de ferro. Nas usinas de beneficiamento da Samarco Mineração S/A o processo de concentração é realizado em etapas de flotação reversa de quartzo. São utilizadas tanto células mecânicas quanto colunas de flotação. A especificação do concentrado final produzido na usina de beneficiamento é obtido em uma etapa de flotação em colunas (3 colunas; 3,6mX14m). Com o objetivo de melhorar a performance desta etapa de flotação em colunas foram identificadas algumas oportunidades de melhoria, a saber: substituição dos spargers por slan jet; redistribuição e reposicionamento dos borbulhadores; substituição de chapéu chinês e do distribuidor de polpa equalizando a alimentação das colunas; otimização dos parâmetros de processo (vazão de ar e camada de espuma); realização de testes de flotação em bancada com amostras do fluxo que alimenta as colunas variando a dosagem de coletor. Nos testes em bancada uma éter-amina foi utilizada como coletor de quartzo. Os testes de bancada mostraram a possibilidade de reduzir o teor de SiO2 no concentrado de forma significativa aumentando a dosagem de coletor até 75g/t. A partir das modificações no sistema de aeração, distribuição da alimentação das colunas e com a adição de coletor, a taxa de redução de SiO2 passou de 20% para 40%.

Aug 16, 2017

By Giuseppe Pintaude

This study aims to evaluate the effect of specimen preparation on the dry sliding wear behavior of CA-6 NM stainless steel. Two different surface finishing manufacturing processes were applied: lapping and metallographic polishing. The wear tests were conducted in reciprocating ball-on-flat system, performed for two loads: 5 or 8 N. For all test conditions, hardmetal ball was employed as counterbody. The surfaces were evaluated using 3D interferometry technique to determine their surface roughness, including texture analysis regarding isotropy. Surface characterization results indicated the presence of texturing and preferential orientation, since the parameter Str was smaller than 0.5 for samples of both the studied conditions. Two distinct levels of isotropy evaluated through Str parameter were achieved: 0.13 for lapping and 0.3 for metallographic polishing process. It is clear from wear tests that the variation of average surface roughness is the key point for tribological behavior of CA-6 NM stainless steel.

Jul 31, 2018

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 Daniel Wild, Tobias Scheffer, Marvin Laugwitz, Martin Jochum

Leveling is a standard process in the rolling mill to eliminate flatness deviations. The process layout is based on models and the leveling result depends on the accuracy of the material parameters in these models. Even small deviations from the correct assumptions can have a major effect on the final flatness. Thus, after leveling the products may look optically flat, but subsequent to a final cutting process springback occurs due to residual stresses. The objective of this work is to analyze the influence of material parameters and gravity on the flatness after leveling. To evaluate the sensitivity of the process, an FE parameter study is exerted that reveals the influence of fluctuations in material properties in the case that the leveling setup is fixed. Gravity is neglected to not conceal flatness deviations. Examples of this study are rerun in a further step under consideration of gravity to also analyze its influence on the resulting flatness and residual stresses. Finally, to analyze the consequence of the residual stresses, all information of the plate from the previous step are transferred while gravity is suppressed to prompt springback. This study revealed that slight deviations of the material properties can lead to uneven plates in simulations where gravity is not considered. If gravity is taken into account, the unevenness is concealed and the plate seems flat. A springback simulation of the same plate shows that strong residual stresses are still present and would lead to unevenness if e.g. the plate were cut.

Oct 1, 2019

By Marcus Vinicius Laudares Mendonça

SMS calculates and improves tooth and flank profiles individually to realise a homogeneous pressure distribution over the complete load flank. With a tooth profile and flank profile according to AGMA, ISO or DIN standard the contact pressure varies along the load flank. To realize a homogeneous distribution of the contact pressure and to avoid a premature mesh, SMS improves the tooth profile and flank profile in three steps. First SMS is doing a preliminary calculation and design according ISO, DIN or AGMA standard, with safety factors based on more than 125 years of experience. Second SMS calculates and checks the local contact pressure at the load flank under consideration of shaft, gearing and housing deformation, as well as the bearing behaviour. Finally SMS calculates and designs an improved tooth profile and flank profile to receive a homogeneous contact pressure at the load flank. The result is an increase of the torque transmitting capacity of up to 30% of the SMS advanced gears with the same outer dimensions than traditional gears.

Aug 17, 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 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 Jackson Teixeira de Oliveira, Douglas Batista Mazzinghy, Vanderson Eney de Matos, Alexandre Camilo Leles de Figueiredo

This work studied the effect of different ball sizes in the secondary grinding stage of Samarco. The Moly-Cop Tools 3.01 spreadsheet was used for models calibration and simulations, considering grinding balls topsize of 15, 20, 25, 30 and 35mm diameters. A normal specific selection function up to the largest fed ore particle size (840μm) was obtained. The higher generation of fines and compliance with particle size specifications (+ 74μm and -44μm) proved to be more favorable for smaller ball sizes. The specific energy consumption was lower for the 15mm ball (10.7kWh/t), increasing up to the 35mm ball (13.0kWh/t). Although smaller diameter balls seem to be the best option for the size specifications, some factors may limit their use, such as: the higher generation of specific surface area; and the amount of ball purge in the discharge of the mills.

Oct 3, 2019

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 Daniel Paulo Santos, João José dos Santos Carvalho, Leonardo Passos Perdigão, Alexandre Santos Tardin, Filipe Sathler, Leonardo Barbosa de Oliveira Mello, Odilon José da Silva, Marcelo Tardin Alves

A estabilidade operacional do alto-forno depende da qualidade de suas matérias-primas, sendo a resistência mecânica do coque após a reação – Coke Strength after Reaction (CSR) um dos principais parâmetros de controle da qualidade do coque para verificar a degradação granulométrica do coque após sua reação com CO2. O desafio das empresas siderúrgicas está em produzir um coque de baixo custo e elevada qualidade com resultados precisos e consistentes para atendimento às especificações requeridas pelo alto-forno. Neste trabalho em particular, utilizando a metodologia Seis Sigma, foi desenvolvido e validado uma equação matemática (modelo de regressão linear múltipla) para previsão do CSR produzido pela coqueria da ArcelorMittal Tubarão, a partir de dados estatísticos correlacionados à parâmetros da mistura de carvão (teor de cinzas totais, enxofre médio e a composição química das cinzas expresso pelo índice de basicidade).

Oct 1, 2019

By Bruna Brito Freitas

O processo de soldagem por fricção é uma técnica recente que vem sendo desenvolvida a fim de melhorar a qualidade das estruturas offshore. Com a finalidade de aperfeiçoar essa técnica é importante estudar as propriedades metalúrgicas do material soldado. Este trabalho tem como objetivo avaliar a tenacidade ao impacto de um aço C-Mn soldado por fricção com pino consumível, conhecido como FHPP (Friction Hydro Pillar Process). Desta forma, no presente estudo o material foi soldado, tratado termicamente, e após avaliado através de análises metalográficas, de microdurezas e ensaios de impacto Charpy. Como resultados foram geradas microestruturas para as diferentes regiões da solda e foram obtidos valores de energia, segundo a norma ASTM E-23. Por fim, conclui-se que o material não processado apresentou uma tenacidade superior a região de interface soldada, devido as diferentes microestruturas geradas no processo.

Aug 16, 2017

By Charles de Abreu Martins

Os efeitos da temperatura de austenitização, taxa de resfriamento e adições de Cr ou Mo nas transformações de fases de um aço 0,12C-1,70Mn-0,2V, utilizando dilatometria, foi investigado. Os diagramas em resfriamento contínuo de sete aços foram elaborados e as microestruturas foram identificadas utilizando microscopias ótica e eletrônica de varredura. Em temperaturas de austenitização mais elevadas, taxas de resfriamento mais altas e maiores adições de elementos de liga (Cr ou Mo), houve uma elevação significativa da temperabilidade e queda na temperatura Ar3. Uma comparação entre os efeitos do Cr e o Mo também foi realizada, mostrando um efeito mais efetivo do Mo. Foi observada redução na temperatura Ms com o decréscimo da taxa de resfriamento. Não foi observada variação significativa de Ms com o aumento da temperatura de austenitização ou adição de elementos de liga.

Aug 8, 2018

By Zirlene Alves da Silva Santos

O presente trabalho analisa as falhas por desgaste em um transportador de correia de uma empresa mineradora que beneficia o minério de ferro. O transportador de correia, por ser um equipamento critico em qualquer linha de produção, é o objeto do estudo de caso utilizado para o desenvolvimento do trabalho. O objetivo desse estudo é reunir informações a respeito dos desgastes que o transportador apresenta em um determinado período de tempo para criar uma tabela com os principais tipos de desgastes e a freqüência com que eles ocorrem. As falhas por desgaste são encontradas através da pesquisa documental pelo software Maximo e da análise feita no local do transportador. Como resultados das análises foi constatado que o desgaste predominante é o abrasivo por dois e três corpos, esse promove a perda gradual de material da superfície dos componentes do transportador de correia.

Aug 16, 2017

By Larissa de Barros Machado Vilela

O lingotamento contínuo é um processo de solidificação de aço líquido onde o conhecimento de suas variáveis é de extrema importância para a produção de aços de qualidade. Este processo contém um reator denominado distribuidor que se localiza entre a panela e o molde e tem como função tradicional, distribuir o aço que sai da panela para o molde, mas também realiza outras importantes funções. Devido a essa importância no processo, este trabalho objetivou realizar o estudo do escoamento do aço no distribuidor com duas configurações diferentes, sendo uma sem injeção de gás inerte e a outra com injeção de gás inerte. Neste estudo foram utilizados softwares para a realização das simulações matemáticas onde se podem notar as diferenças das curvas DTR, grandezas de turbulência e perfil de velocidade quando se tem ou não a injeção de gás inerte.

Aug 7, 2018

By Hormando Leocadio, CWM van der Geld, Julio Cesar Passos

Impinging water jets promote high heat flux extraction rate. Steel industry widely employs the process for accurate temperature control to improve the microstructure and to ensure adequate mechanical properties. The range of surface temperatures, heat fluxes and cooling rates are very large, which makes it important to obtain an accurate value of the heat transfer coefficient. This paper presents an experimental and numerical study of the heat transfer behavior of a high temperature (450°C - 900°C) steel plate cooled by a water jet at 20°C to 70°C. High-speed imaging (up to 20,000 fps) within water jet impingement zone allowed the characterization of the boiling regimes in the early stages of cooling. The effects of initial temperature, water jet temperature and velocity on the heat transfer coefficient were analyzed by inverse heat conduction method that predicts the heat flux and temperature on the top surface from temperatures measured with thermocouples inserted in test plate. Heat transfer is strongly affected by the initial temperature of the hot steel, water jet temperature and, less intensely, by jet velocity. High cooling rates start when liquid water is in direct contact with surface temperatures above 700°C.The results will contribute to the enhancement of the temperature cooling control on the runout table and cooling model employed at Usiminas Hot Strip Mill.

Oct 1, 2019

By Andrew Salach

Experimento laboratorial avalia desgaste em rodas e trilhos de PR’s. Chegou-se a conclusão de que rodas com elevada dureza economizam desgaste de rodas e de trilhos.

Aug 16, 2017