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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 Allana Cristina Pires Ferreira

O endurecimento secundário de aço rápido AISI M3:2 nome comercial Sinter 23 obtido por uma técnica de metalurgia do pó de sinterização por compactação isostática a quente é objeto desse trabalho de pesquisa. O aço rápido em questão foi austenitizado em banho de sal a 1.140°C, 1.160°C, 1.180°C e 1.200°C, temperado ao ar e revenimento a 540°C, 560°C e 580°C. Amostras do aço rápido foram fabricadas e submetidas ao tratamento térmico acima descrito e submetida a ensaios de dureza Vickers e Rockwell C para a determinação das suas respostas ao tratamento térmico de endurecimento e avaliação do pico de endurecimento secundário através dos resultados de dureza.

Aug 16, 2017

By Moisés Paulo Teixeira

The use of tailings for the synthesis of new materials is a worldwide concern today. This paper approaches the utilization of tailings of soapstone (steatite) in order to produce ceramics. The results show that the addition of soapstone in a ratio over 20% in the ceramic mass has enhanced the bending resistance of the ceramic samples when they were fired at temperatures of 900°C or 1000°C.

Oct 30, 2017

By Márcia Maria da Silva Monteiro Pereira

Durante o lingotamento contínuo de aço, partículas de ZrO2 adicionadas na escória de molde facilitam a nucleação heterogênea de cristais devido à sua limitada solubilidade. A adição de ZrO2 promove a cristalização da fase cuspidina, o que auxilia na redução da transferência horizontal de calor no molde, amenizando desta forma o problema das trincas longitudinais. Outro benefício da adição de ZrO2 em pós fluxantes é reduzir a taxa de desgaste da válvula submersa (SEN) na interface metal/escória; a erosão da SEN é um problema sério. Através de testes de laboratório e de testes industriais concluiu-se que a adição de ZrO2 em pós fluxantes reduz a taxa de transferência de calor horizontal no molde durante o lingotamento contínuo de aço, considerando os dois tipos de pós fluxantes que foram analisados no presente trabalho. Além disso, observou-se que a adição de ZrO2 reduz a taxa de desgaste da válvula submersa na interface metal/escória.

Aug 16, 2017

By Ernst Lindemann

Steel suppliers are required to deliver sheets with particular qualities and with lightweight-potential to the automotive industry. New types of steel call for new production processes. SMS group has developed a new micro-mill-concept, the core of which is the belt caster. This was first built on an industrial scale and has been put into operation and developed together with Salzgitter Flachstahl GmbH. The robustness in industrial-scale operation could be verified. The full use of the belt casting technology, mainly related to energy efficiency and CO2 reduction, is realized with the micro-mill-concept. This is an in-line-process, casting and rolling in one line.

Aug 17, 2017

By Christoph Aichinger

The optimization and improvement of a modern integral iron and steel works gets more and more difficult as each individual plant is already operated at its best efficiency and at the lowest operational expenditures. However very often the individual plants are considered as stand-alone units and there are losses and inconsistencies on interfaces and take over points, which could be avoided and by that improving the overall performance of the iron and steel works as a holistic unit. Primetals Technologies looked into this subject extensively in the recent years and is now ready to offer new tools and services in order to assist operators to find further potential for improvement in processes, which seem to be fully developed at first sight.

Aug 17, 2017

By Roberto Balarini Junior

Tribological behavior of Si3N4 balls sliding against Al2O3 discs in water was investigated by studying the influence of parameters such as initial surface roughness and circular axial run-out of the discs. The objective was to relate these parameters with the occurrence of the phenomenon known as ultra-low friction coefficient (ULFC), which is characterized by µ < 0.01, including the correlation with running-in duration. As a general trend, greater initial surface roughness and circular axial run-out resulted in greater running-in duration. In addition, it was verified that a mixed lubrication regime (hydrodynamic and boundary) is required to guarantee the occurrence of ULFC by comparing the calculated minimum film thickness with the composite roughness of the worn surfaces. Also, ICQ-OES analysis of the water after the tests indicated that a silicon concentration greater than 1.3 mg/l should be fundamental for the occurrence of µ < 0.01.

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 Joaquim Luiz Monteiro de Barros, Fabiana Moreira Costa

Este trabalho tem como objetivo principal apresentar de forma didática e através de exemplo prático, os processos de limpeza de gases de exaustão durante a produção de ferro e aço para atendimento as normas ambientais e a possibilidade da recuperação de energia térmica desses gases captados para aumento da eficiência energética das plantas siderúrgicas.

Aug 1, 2019

By Rudolf Lesch

Till date, coke has been produced mainly from coals with a content of volatile matters in the range of 20% to 28% and good coking properties. If such so-called &quot;selfcoking&quot; coals are available, blast furnace coke or foundry coke with the required quality characteristics can be produced in top-charged horizontal ovens. In this case, the possibility of using high-volatile coals and in particular coals with low-caking properties is very restricted. Even if high-volatile coking coals have good coking properties, coke produced from such coal alone will not meet the requirements in terms of coke strength. The mechanical coke properties are influenced by the charge coal blend and the coking conditions. In this context, the bulk density of the oven charge is a decisive factor. Research and development in the field of coke production in horizontal chamber ovens aims at improving the specific oven throughput, increasing the raw material basis and introducing environmental protection technologies. The key factor, however, is to guarantee and further improve the rentability of the coke production. It is very important to reduce the cost of the charge coal to a minimum at the same time maintaining or even improving the coke quality.

Aug 17, 2017

By Kazuya Nakabo

In this article, influences of restraint and MgO content on densification of alumina-magnesia castable during heating were experimentally studied. High thermal expansion-alumina-magnesia castable specimens were surrounded by low thermal expansion-alumina-silica castables, and heated in an electric furnace. Doing so allows restrained heating of alumina-magnesia castable. According to the results of simple calculations, the restraint stresses were estimated to be between 2 to 20 MPa, so the experimental conditions were considered reasonable. As a result of the experiments, it was verified that restraint densifies alumina-magnesia castable, resulting in an increase in modulus of rupture and modulus of elasticity. The densification effect of restraint became larger as the MgO content increased. The effects are attributable to an in-situ spinel forming reaction, which improves corrosion resistance.Taking the temperature distribution in the castable lining into account, large restraint stress is expected for the hot face while only a little effect is expected for back end. Thus, excessive difference in material property in the thickness direction, which is undesirable in terms of structural spalling, is a concern.Hence, the MgO content of alumina-magnesia castable should be determined carefully, taking not only corrosion resistance but also spalling resistance into consideration.

Oct 30, 2017

By Isaias Moreira de Freitas

Componentes de alto custo como rodas ferroviárias estão em pleno desenvolvimento a fim de aumentar o desempenho em operação. Para isso, diversos materiais microligados têm sido testados para obter melhores propriedades mecânicas e metalúrgicas. Esses materiais estão fortemente sujeitos a fraturas devido às solicitações térmicas e mecânicas durante o trabalho. Muitas dessas fraturas frágeis são ocasionadas por propagação de trinca, impacto, fadiga ou alguma falha metalúrgica. Essas fraturas e riscos operacionais vêm aumentando gradativamente com as maiores cargas transportadas. Portanto, novos materiais e processos produtivos devem ser exaustivamente testados a fim de garantir alto desempenho e confiabilidade. O objetivo deste trabalho é avaliar as propriedades dos materiais atuais e de diferentes composições de aços microligados de rodas ferroviárias de vagões, fabricadas pelos processos de fundição e forjamento. As amostras foram submetidas a ensaios metalográficos, mecânicos e de tenacidade à fratura. Foram avaliadas rodas convencionais, microligadas ao vanádio e microligadas ao nióbio. Nas rodas forjada e fundida, foram observadas propriedades de tração e dureza similares, e superioridade para o microligado em relação ao aço convencional. As rodas forjadas apresentaram melhor resistência ao impacto e a tenacidade a fratura, destacando-se a microligada ao nióbio.

Aug 16, 2017

By Bernhard Hiebl

Global trends that are constantly challenging the iron and steel producers are related to worsening of the iron ore grades, higher substitution rates of main iron ores to cheaper raw materials due to economic pressure and increased environmental standards. Changing the raw materials in an operating plant can significantly influence the sintering or pelletizing process. Adjusting all process parameters to regain stable and high productive operation takes considerable time and causes production losses. Furthermore changes in raw materials lead to variations in the process gas flows and emission concentrations.Therefore SVAI developed two models for numerical simulation of sintering process and pelletizing process. Amongst others the models are based on Ergun equation and include chemical reactions of the related process. For already operating plants the simulations shall predict changes of the process parameters when raw materials are exchanged or when operational parameters are varied. Furthermore the simulations give advantageous information for the design of green field plants and allow the simulation of different plant configurations.The objective of this paper is to demonstrate what the latest developments are in these numerical simulations and what Siemens VAI is doing to overcome the remaining challenges in this field.

Aug 2, 2018

By João Luiz do Vale

In standard wear tests, such as pin on disk (ASTM-G99) or block on ring (ASTM-G77), the apparatus simulates conditions that are often different from a machine element real application. Therefore, for an accurate investigation of a tribological application, it is essential to test the real condition in which there are similarities as: geometry, contact details, force application mode, materials, among others. It emphasizes that for studies involving polymeric materials it becomes extremely relevant. Thus, the Laboratory of Surfaces and Contact (LASC) at UTFPR developed an apparatus for sliding bearing on shaft test. In that equipment, loads are applied by a dead-weight system and the frictional force is measured on a load cell. The apparatus operating ranges for load added to the dead weight system and rotation shaft are from 0.2 to 5.0 kgf and from 260 to 3500 rpm, respectively. This paper presents a detailed evaluation of such apparatus, which includes free-body diagrams analysis and a deduction to obtain an equation for the kinetic friction coefficient. Also, the standard measurement uncertainties of a caliper, an electronic scale, and a cell load were determined. It was verified that the kinetic friction coefficient equation is dependent on the apparatus geometry, the applied load, and the frictional force value. Additionally, through the statistical significance analysis it was concluded that some terms in the equation were not significant. Finally, through the application of the error propagation theory in the kinetic friction coefficient equation, the standard measurement uncertainty of the apparatus which showed a value nearby 0.002 along the operating range of the apparatus was obtained.

Jul 31, 2018

By Umberto Cassará de Castellammare Scott Siciliano

A proposta desta pesquisa foi desenvolver uma metodologia que empregasse radiação gamae a técnica de “Cross-Correlation” para medir a velocidade das pelotas de minério no duto. Uma unidade experimental foi projetada e construída para realizar simulações de fluxos de duas fases, usando um medidor de fluxo, instalado externamente ao tubo, consistindo em dois sistemas independentes, cada um composto por uma fonte 241Am de radiação gama (59,62 keV de energia) e um detector cintilador NaI (1 x 1 "). Estes sistemas estavam localizados no mesmo plano vertical e separados por uma distância de cerca de 18,0 cm. Como Pelotas, foram produzidos corpos de prova de composição distinta a fim de obter um espectro de densidades para verificar a validade da metodologia. Os resultados mostraram que o uso da densitometria gama associado com a medição do coeficiente de "Cross- Correlation” permitiu calcular o tempo transiente entre dois sinais e assim, calcular a velocidade da pelota.

Aug 16, 2017

By Liao Jianfeng

The Baosteel Zhanjiang 5,050m3 blast furnaces have been built with highly independent integration and innovation technologies and represented the state of the art of the world’s huge BFs. The proper of BF1 and BF2 is designed with long-campaign technology; both BFs share the same set of stockhouse, water and PCI systems; the BCQS serial-hopper no-bell top, TRT and blower are all local equipment as applied; four top-combustion stoves systems are matched; the BFG is cleaned by fully dry process; and the automation control system for the main process is self integrated. The BFs have been started up and performing with sound indicators. Their smooth proceedings symbolize China’s huge blast furnace ironmaking technology ascending a new high.

Oct 30, 2017

By Cláudio Antônio Goulart Valadares

O fluxante para aços baixo carbono, aplicado no lingotamento contínuo de placas, apresenta como características a temperatura de fusão entre 1.030°C e 1.070°C e a tendência a cristalização suprimida. Desta forma, o filme de escória apresenta predominantemente a fase vítrea que facilita a transferência de calor na interface molde de cobre e pele de aço em solidificação. Há uma tendência em retirar ou reduzir o teor de flúor nos fluxantes, com o objetivo de minimizar a erosão da câmara de exaustão do lingotamento contínuo, além de ser um risco potencial para a saúde e segurança e do aumento da taxa de erosão da válvula submersa. Este trabalho apresenta os resultados de análise dos filmes de escória do fluxante referência e a sua versão isenta de flúor via microscópio eletrônico de varredura e microscópio óptico de luz polarizada. Mais resultados como difratometria de raios-X e análises térmicas também complementam esta análise assim como algumas características físico-químicas dos produtos em questão.

Jul 30, 2018

By Maria Cecília Junqueira Murta

A espectrometria de emissão óptica é uma metodologia de análise de amostras sólidas utilizada pelas indústrias no controle da composição química de seus materiais. Nesta técnica, uma centelha é direcionada à amostra a ser analisada provocando a excitação dos elétrons de seus elementos, seguida pela emissão de radiação que é convertida em concentração química. Um recente avanço obtido nesta área analítica foi o desenvolvimento do sistema PDA/OES (análise de discriminação de pulsos). Esta ferramenta complementa a espectrometria de emissão óptica, permitindo que ela forneça além da composição química da amostra, o seu conteúdo de inclusões não metálicas. Trata-se de um progresso na investigação de inclusões, que atualmente é desempenhada principalmente pelos métodos de microscopia óptica e eletrônica de varredura. O propósito deste trabalho foi desenvolver uma metodologia de análise de inclusões através da espectrometria de emissão óptica e comparar os resultados obtidos com as técnicas clássicas de microscopia para, assim, possibilitar sua utilização no controle de inclusões durante a fabricação do aço.

Jul 30, 2018

By Hiury Voltz

Diversos são os defeitos que ocorrem durante o lingotamento contínuo dos aços. Um tipo de defeito de forma recorrente encontrado no lingotamento contínuo de jato aberto da ArcelorMittal Cariacica é a romboidade. O foco deste trabalho foi avaliar a influência da velocidade da água de refrigeração do molde, da velocidade de lingotamento, da lubrificação, do superheat e da conicidade na ocorrência de romboidade em aços de médio teor de carbono. Por meio da técnica de planejamento de experimentos, testes foram realizados para melhor compreender os efeitos de cada um dos fatores listados. Após análise estatística feita no MINITAB® versão 16.0, os resultados mostraram que a melhor condição, ou seja, as menores romboidades, foram encontradas reduzindo-se o superheat e aumentando-se a velocidade da água de refrigeração do molde, a velocidade de lingotamento e a taxa de lubrificação. O uso de moldes com menor número de corridas foi também outro fator que favoreceu a redução deste tipo de defeito.

Aug 16, 2017

By Lumena Glória de Souza Nunes

No tocante a qualidade da pelota de minério de ferro, a resistência à compressão é uma das propriedades mais importantes. Utilizando redes neurais artificiais este trabalho teve como principal objetivo a análise da influência de variáveis de processo na resistência à compressão da pelota queimada de minério de ferro. Para isso, foi analisado um banco de dados de 90 dias de produção de pelotas para alto forno de uma usina de pelotização do estado do Espírito Santo. Então desenvolveu-se um modelo matemático por rede neural artificial para predizer a resistência à compressão das pelotas de minério, que avaliou a influência de variáveis metalúrgicas, de ajustes de processo e operacionais. A rede neural mostrou-se capaz de prever a resistência a compressão de maneira satisfatória com um R² de 0,91. Por fim, constatou-se que o percentual de carbono fixo é a variável que possuí maior influência sobre a resistência à compressão, seguida pela velocidade de grelha e a basicidade binária.

Oct 30, 2017