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By John Ross Middleton

Based upon 30 years+ experience in the Development, Implementation and Ongoing Support of Computer based Melt Shop Management Systems in about 40 plants in the UK, Europe and the USA, consideration of the overall facilities of a state of the art, comprehensive, Integrated Melt Shop System covering Melting and Secondary processes for all grades of steels and superalloys; the scope of functionality of these systems, covering Raw Materials and Consumables Procurement and Inventory Management, Laboratory Management, Melt Shop Scheduling, Furnace Charge and Additions Optimisation, Level 1.5 to Level 2.5 Materials Optimisation and Process Control Calculations, Process Data Recording, Management of Ladles, Furnace Bodies, Vessels and Moulds, Comprehensive Management Reporting and Integration with Corporate ERP Systems. The second section of the paper reviews the key ‘Success Factors’ to achieve rapid, successful implementation, comprehensive, fast response user support, continuing system improvement and maintaining ‘perfect fit’ of system to operations in an ever changing future technical, operations and business environment.

Jul 29, 2018

By Andreas Jungbauer

Two Arvedi ESP plants going into operation in 2015 will allow a Chinese steel producer to better serve the extremely attractive local and export markets for high-quality, thin-gauge strip products. The energy consumption and the related costs are reduced by up to 45% compared to conventional casting and rolling processes. This also means a major reduction in CO2 emissions. The new plants are designed for an annual production capacity of 2 x 2.55 million tons of high-quality, ultra-thin, hot-rolled strip products with widths of up to 1,600 mm and thicknesses down to 0.8 mm. The project scope also features a comprehensive training and assistance package for plant start-up and operations by personnel from the existing ESP plant at Acciaieria Arvedi SpA, Italy. The plant setup, the trainings and assistance program as well as latest results from the ESP plant in Italy will be presented. While this project is under execution three further ESP lines have been ordered by the same customer summing up now to five ESP lines at the same location.

Jul 30, 2018

By José Francisco Cabello Russo, Denilson Rodrigues de Araújo, Elias Fonseca de Castro, Henrique Dias Gatti Turrer

The Minas-Rio project of the Anglo American group was designed to produce pellet feed from a low-grade itabirite. The comminution circuit has three HPGR’s and two ball mills. This type of circuit, with HPGR (open circuit) followed by ball milling (closed circuit), is called a hybrid circuit. The literature shows this hybrid circuit as being more energy efficient. The main objective of this work was to evaluate the benefits of using the HPGR in the energy consumption of the grinding and regrinding and the secondary objective was to show the impact of the press on mass recovery of desliming and flotation, in view of a possible higher generation resulting from the pressing of the material. The results obtained in this work showed that the HPGR reduced the specific energy consumption in the comminution stages existing downstream of the press, increased the recovery of the flotation and did not decrease the recovery of the desliming stage.

Oct 3, 2019

By Eduardo Côrtes de Castro

O presente trabalho aplica o modelo de análise de capacitação tecnológica desenvolvido por Figueiredo (2001) para definir um método de aumento de competências e melhoria de performance numa unidade de prestação de serviços da Companhia Siderúrgica Nacional, a gerência de oficina de cilindros de laminação. A utilização deste método permitiu o aumento da capacitação técnica da unidade, através dos processos de aprendizagem subjacentes, e a melhoria de performance, medida por indicadores chave de desempenho relevantes para o resultado da empresa (qualidade, custo, atendimento e produtividade da mão de obra). São apresentados, além dos resultados, a estrutura analítica do modelo proposto e as evidências associadas às capacidades tecnológicas acumuladas e aos processos de aprendizagem.

Oct 30, 2017

By Elham Kordzadeh

As the world’s reserves of coarse and high-grade iron ores continue to shrink, beneficiation is becoming increasingly important. The resulting concentrates cannot be used directly as feedstock for iron making, but require an additional agglomeration step. Pelletizing is preferred, because the uniform chemical, physical, and metallurgical characteristics of pellets make them a more desirable feed for the iron making processes. The heat hardening or induration of pellets is typically done in shaft furnaces, grate-kiln systems or on straight grates. Rotary kilns were originally developed in the late 19th century for Portland cement production [1]. The main development work for the successful adaptation of the process to the thermal treatment (induration) of green balls from iron ore was performed by Allis Chalmers in Milwaukee, Wisconsin, USA in the 1960’s [2].The straight grate process, which was first used in 1955 at Silver Bay, Minnesota, was a dedicated development with the aim to pelletize and indurate magnetite (taconite) concentrate [2]. There are various important technical and economical distinctions between the two pelletizing technologies. The most important differences include that a grate-kiln has three distinct pieces of equipment, a preheat grate, a rotary kiln and an annular cooler, whereas in the case of a straight grate, the entire indurating process is done on one piece of equipment only. In addition, both technological solutions have differences in their recuperation systems, direction of air flow in drying, number of burners, form of pellet movement, etc., which cause differences in raw material suitability, process control, economical aspects, plant operation and product pellet quality.

Oct 30, 2017

By Osvaldo Guilherme Comineli

An extensive investigation into the role of low copper contents on the hot ductility of C-Mn-Al steels has been carried out in order to better understanding the problem of “hot shortness”. Previous work has suggested that this problem results from the build up of Cu that occurs at the surface of the steel as a consequence of the preferential oxidation of iron. This causes the formation of a Cu-rich film of low melting point. A nickel addition has been reported as a solution to the problem, since it increases the solubility of copper in the austenite. After hot tensile testing to failure, samples of Cu-containing steels have been examined using optical, scanning and transmission electron microscopes. Recently published results indicate that copper, in addition to precipitating out as CuS, also segregates to MnS inclusions forming a shell around them. This does not seem to impair the hot ductility under an inert atmosphere, but may have serious consequences under an oxidising environment and lead to “hot shortness”. The influence of nickel in improving the hot ductility seems to be due to it forming a higher melting point alloy with the segregated copper. Data from this incomplete work also suggests that Ni reduces the precipitation of CuS particles. Current investigation carried out using confocal microscopy still to be completed will improve the understanding of the role of copper and nickel on the problem of “hot shortness”.

Aug 8, 2018

By Yuri Oliveira Lima, Vitor Furlan de Oliveira, Adriano Gomes de Freitas, Ricardo Borges dos Santos, Luis Alberto Martinez Riascos

O presente trabalho, resultante da parceria público-privada entre a empresa Zeppelin Systems Latin America e a Universidade Federal do ABC, tem por objetivo validar o desempenho em termos de taxa de transporte e consumo energético de um vaso de pressão não convencional, o equipamento atua como alimentador de sólidos industrial para transporte pneumático, desenvolvido para operação de transporte de materiais em fase densa. Calcário é usado como material de deslocamento durante os ensaios no Centro de Testes da empresa, foi verificado que o novo injetor pressurizado tem menores dimensões e complexidade de operação, e possui taxa de transporte e consumo específico efetivo equiparáveis às versões de vasos de pressão convencional.

Aug 1, 2019

By Virgínia Cruz Rangel Albuquerque e Lima

Nas últimas décadas, o silício grau solar (~99,9999% de pureza) tornou-se um importante material devido à sua aplicação na construção de células fotovoltaicas. O comportamento frágil do silício a temperatura ambiente dificulta a obtenção de formatos convenientes para as etapas posteriores de processamento. O presente trabalho tem o objetivo de analisar a fratura de lingotes de silício ocorrida durante o processo de lingotamento contínuo após fusão em forno de feixe de elétrons. A análise do silício obtido no lingotamento contínuo mostrou a ocorrência de fratura por clivagem. A fratura observada após o lingotamento de iniciadores de silício ocorreu na mesma região do lingote obtido no lingotamento contínuo, indicando que a força aplicada para extração do silício durante o lingotamento contínuo não causa a fratura, que, portanto resulta das tensões térmicas durante a solidificação e resfriamento posterior. A modelagem matemática através do método dos elementos finitos da transferência de calor combinada com a formação de tensões térmicas mostrou que as tensões térmicas resultantes do processo de resfriamento, após a solidificação, poderiam ser suficientes para causar as fraturas observadas.

Aug 8, 2018

By Antônio Adel dos Santos

O controle da temperatura é fundamental no processo de laminação a quente dos aços, motivando a dedicação de esforços em estudos sobre a transferência de calor e na aplicação de melhorias operacionais. Neste sentido, o objetivo deste trabalho é apresentar o desenvolvimento, os resultados e as aplicações de modelos de cálculo da evolução de temperatura do aço durante a laminação a quente, desde o reaquecimento da placa até o produto laminado e resfriado na forma de chapas. São mostradas formulações matemáticas, métodos numéricos de solução usados, validação dos cálculos e a contribuição dos modelos para o entendimento e melhoria de processo. Todo esse desenvolvimento foi baseado em trabalhos realizados na Usiminas, nos últimos anos, cuja fundamentação teórica, buscada na literatura, foi adaptada e validada de acordo com as especificidades de cada linha. Além disso, os modelos foram implantados como simuladores offline, tornando prática sua aplicação pelos analistas de processo. São mostrados exemplos de cálculo do aquecimento de placas, da evolução térmica das placas nos fornos até a entrada dos laminadores, e da evolução do esboço durante a laminação de chapas grossas.

Jul 30, 2018

By Rossana Bezerra de Azevedo Vasconcelos Seabra de Melo

O presente estudo apresenta um método de avaliação de desempenho de operadores nas análises químicas que caracterizam o minério de ferro. São eles: Ferro total (Fe), sílica (SiO2), alumina (Al2O3), manganês (Mn), fósforo (P) e perda por calcinação (PPC). O desempenho é avaliado em termos de precisão e veracidade. Estes dois indicadores primários são combinados num secundário denominado de indicador de “confiabilidade metrológica”. O método foi aplicado nos laboratórios da Mina (no estado do Pará) e do Porto (no estado do Maranhão) de uma empresa mineradora onde foi possível: 1) conhecer o desempenho de cada laboratório assim como conhecer o desempenho de cada operador; 2) identificar os pontos fortes (identificar o procedimento que leva a melhores desempenhos) e oportunidades de melhorias (atuar nas causas, capacitar); 3) equalizar a forma de executar cada uma das tarefas com as melhores práticas identificadas; 4) proporcionar oportunidade de desenvolvimento técnico dos profissionais envolvidos no processo. O desempenho neste indicador tornou-se critério avaliação de aptidão para executar análises.

Aug 2, 2018

By Leonardo Barboza Trindade, José Ernesto de Azevedo Nadalon, Eduardo Netto de Souza, Bruno Pessoa Ramos

O agitador eletromagnético no processo de lingotamento contínuo tem se mostrado útil na melhoria de qualidade das estruturas de solidificação, inibindo a formação de estruturas colunares, aumentando desta forma, a fração de estruturas equiaxiais, promovendo redistribuição de soluto e atenuações de defeitos através de movimentos induzidos no líquido pelo campo magnético. Baseado nas características do agitador eletromagnético do molde (M-EMS) de uma máquina de lingotamento de tarugos, foram realizadas simulações fluidodinâmicas (CFD) sob influência do campo eletromagnético, visando analisar o comportamento do escoamento e da temperatura. Um segundo objetivo foi avaliar o efeito do agitador sobre a trajetória das inclusões e como poderia promover a melhoria da qualidade subsuperficial das estruturas de solidificação. Foram testadas diferentes frequências e correntes de operação do M-EMS, bem como o posicionamento das válvulas submersas com diferentes configurações de furos de saída. Os resultados mostraram a percentagem de partículas sólidas removidas do domínio e a influência do agitador na extração de calor do molde, de forma a tornar mais homogênea a distribuição de temperatura durante o processo de solidificação.

Oct 1, 2019

By Adriano de Assunção Rodrigues, Gustavo Henrique Pinto de Oliveira, Wemerson Junio Gandra

O processo de obtenção de coque em uma coqueria convencional Non-Recovery consiste no aquecimento de uma mistura de carvões, provocando sua desvolatilização, gerando o coque que é principal combustível utilizado em altos-fornos. O aquecimento da mistura de carvões se dá de forma indireta. As paredes dos fornos recebem calor da câmara de combustão alimentada por uma mistura de gases de alto-forno, coqueria e aciaria ou, exclusivamente pelo gás de coqueria. O gás de coqueria COG (coke oven gas) é composto basicamente de hidrocarbonetos e recebe tratamento para retirada de impurezas, alcatrão, sulfato de amônia e óleos leves. Os elementos residuais no gás, mesmo após o processo de tratamento são extremamente prejudiciais às tubulações de distribuição, formando compostos corrosivos, podendo ocasionar o colapso de tubulações, gerando acidentes, gastos com reparos e perda de produção. Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo apresentar os fatores que levaram a necessidade de substituição das tubulações principais de distribuição de gás no subsolo da Coqueria 3 da Usiminas Ipatinga, conferindo segurança ao processo e estabilidade operacional.

Oct 1, 2019

By Guilherme Filipe de França Vieira

Os aços inoxidáveis ferríticos apresentam menor custo que os austeníticos, pois praticamente não possuem níquel em sua composição, e seu custo está diretamente ligado ao preço do níquel que possui alta volatilidade. Devido a sua capacidade de resistência à corrosão, estruturas são construídas a partir deste material e descartam a necessidade de revestimento contra corrosão. O trabalho tem como objetivo caracterizar o comportamento mecânico da liga de aço inoxidável ferrítico, UNS S43932. Metalografia e dureza foram realizadas para caracterizar o material e sua microestrutura. Por meio de ensaios mecânicos de tração, no equipamento MTS 250 kN, analisando sete corpos de prova, obtiveram-se propriedades como: módulo de elasticidade, tensão de escoamento, tensão limite de resistência à tração, tensão de ruptura, alongamento, redução de área, coeficiente de resistência e expoente de encruamento, através da curva monotônica. Pode-se observar que as propriedades mecânicas identificadas estão coerentes com aquelas fornecidas pelo fabricante, o que validou os ensaios e possibilitou a adicional obtenção de propriedades mecânicas referentes ao comportamento da parcela plástica.

Aug 16, 2017

By Bruno Serafim Parra

O novo laminador de tiras a quente da Usiminas, instalado na usina de Cubatão em 2012, tem como diferencial o alto nível de automatismo para fornecer bobinas com melhor qualidade. Dentre os modelos matemáticos de controle existentes no laminador, apresenta-se o Automatic Profile Flatness Control (APFC), responsável pela medição de planicidade e controle de perfil das bobinas. Através da resposta do medidor de planicidade e do medidor de perfil na saída do trem acabador, o modelo utiliza informações gerais do laminador para gerar uma resposta dinâmica e eficiente da forma do material durante seu processamento. O modelo utiliza ferramentas dedicadas para o controle de forma, como o sistema de pair cross, que é o cruzamento voluntário dos cilindros entre tiras, o sistema de roll shift, responsável pela movimentação longitudinal dos cilindros entre tiras e o roll bender, este dinâmico, trabalhando na deformação dos cilindros. Desde o início da laminação comercial, o desempenho da planicidade do material apresentou evolução significativa na nos índices de qualidade e produtividade do laminador.

Aug 16, 2017

By Rossana Bezerra de Azevedo Vasconcelos Seabra de Melo

O presente estudo apresenta um método de avaliação de desempenho de operadores na análise de ferro via úmida baseada na Norma ISO 2597-2, utilizando dados de carta de controle do processo como fonte de informação. A partir do Processo Analítico Hierárquico (AHP), definiram-se pesos que refletem o desempenho dos operadores quanto à produtividade, precisão e veracidade, indicadores estes que são combinados posteriormente num indicador geral de desempenho (IGD). Dados da carta de controle do Laboratório Químico do Terminal Marítimo de Ponta da Madeira (TMPM) foram utilizados para alimentar o IGD e gerar uma classificação dos operadores, possibilitando tomadas de decisão, tais como a dedicação exclusiva dos melhores operadores na análise de ferro e a realocação dos demais para outras atividades, e a identificação dos pontos fracos de cada operador com inferior desempenho, de forma a direcionar capacitações. Além destas melhorias diretas, verificou-se a possibilidade de utilizar o desempenho no IGD como critério para promoções dos operadores, servindo estas como incentivo para a equipe na busca contínua de melhoria em sua habilidade analítica, assim como o aumento da produtividade.

Aug 2, 2018

By Wilton Pacheco de Araújo

A siderurgia gera grandes volumes de escória de aciaria como coproduto e precisa incrementar o aproveitamento desse material em novos processos para evitar a disposição em aterros, aumentando a competitividade do setor. Este estudo tem como objetivo caracterizar a escória de aciaria LD da Usiminas em Ipatinga-MG, buscando avaliar o seu potencial para uso como corretivo agrícola e fonte de nutrientes para agricultura. Foram utilizadas técnicas analíticas tradicionais e microscopia para determinar suas principais características. Os resultados mostraram que uma etapa a mais de separação por peneira (2 mm) no processo rotineiro de remoção de metálicos é possível produzir um produto com características químicas e granulométricas estáveis para se constituir um corretivo agrícola comercial. O material apresenta características superiores aos corretivos tradicionais, pois além de corrigir o pH, fornece nutrientes importantes para a agricultura. O processo mais lento de hidratação dos silicatos e de liberação dos nutrientes pode ser interessante para o fornecimento progressivo desses compostos dando longevidade ao corretivo, reduzindo potencialmente o custo de aplicação.

Aug 16, 2017

By Thiago Pires Nagasima

O refino de grão da estrutura bruta de solidificação da liga Cu-30%Zn (latão 70/30) a partir de adições de P e Zr ao banho líquido foi investigado utilizando-se microscopia óptica, microscopia eletrônica e microanálises. Foram conduzidas medidas de tamanho médio de grão pelos métodos planimétrico e do intercepto linear e foram realizadas microanálises por espectroscopia de dispersão de energia (EDS) e de comprimento de onda (WDS). Nas amostras obtidas observa-se que, quando são adicionados P e Zr, sempre ocorre a diminuição do tamanho médio de grão em relação àquele das amostras onde apenas P é adicionado. O menor tamanho médio (? 200 ?m) ocorre para um teor de 0,16% de Zr. O refino de grão coincide com a formação de precipitados geralmente facetados, contendo Zr e P em uma proporção equivalente à da fase ZrP. Sugere-se que as adições causaram a formação de partículas sólidas de ZrP, sobre as quais ocorreu a nucleação heterogênea de grãos da fase Cu-?, resultando no refino de grão.

Oct 30, 2017

By Kíssia Carolina Bertoluci Cardoso

Para a fabricação de peças de grande porte, o forjamento em matriz aberta é o processo mais utilizado. Porém, se seus parâmetros não forem bem estabelecidos, defeitos metalúrgicos poderão surgir; esses, em sua maioria, provindos do material bruto de fusão, como rechupes e vazios. Para sanar tais defeitos, a deformação imposta na peça deve ser a mais homogênea possível. Neste estudo, a simulação numérica foi utilizada para verificar a relação entre a largura de contato matriz-peça e a espessura da parede de peças vazadas, com o objetivo de analisar o conceito de razão de mordida para esse tipo de geometria. Utiliza-se um billet cilíndrico inicial de 450 mm de comprimento, 360 mm de diâmetro externo e 120 mm de diâmetro interno, de material AISI 4140. As razões de mordida estudadas variam entre 0,2 e 1,4, sendo impostas variações de tempo em cada processo. Após análise, pôde-se verificar que as geometrias que apresentam distribuições mais homogêneas de deformação utilizaram razão de mordida de 0,4.

Aug 16, 2017

By Emerson Lamartine Ferreira

Após a escassez hídrica de 2014, a Agência Nacional de Águas (ANA), objetivando preservar os estoques de água dos reservatórios da bacia do Paraíba do Sul, autorizou, em março de 2015, uma redução de 190 para 110 m³/h na vazão do Canal de São Francisco. A mudança ocasionou o agravamento dos efeitos de intrusão da cunha salina da Baía de Sepetiba no dito canal, elevando os valores de condutividade, que impactou nas operações do complexo siderúrgico da Ternium, pois a água do mar passou a entrar nos sistemas de captação de água bruta. Com o objetivo de contornar o problema, a empresa decidiu implantar uma planta de osmose reversa, a fim de adequar a condutividade da água industrial aos parâmetros das especificações técnicas da planta de água desmineralizada. O presente trabalho descreve a otimização da dita planta à produção de água desmineralizada, que decorreu ainda na redução do número de regenerações das resinas de troca iônica, do consumo de produtos químicos, bem como no reuso do rejeito salino gerado no processo de osmose (Projeto Reuso).

Aug 1, 2019

By Pedro Henrique Vasconcellos Apipe

O objetivo do trabalho consistiu em estudar os modos de transmissão de calor existentes em um conjunto mecânico composto por um rolo de extração e mancais de contato rolante em decorrência do movimento de um tubo laminado sobre o mesmo na planta da Vallourec Brasil. A motivação para o estudo surgiu na avaliação de como os fenômenos térmicos presentes resultariam na distribuição de temperatura através da superfície do conjunto e qual a sua relação com a disponibilidade desse equipamento. Para isso a análise desenvolvida foi baseada no emprego da dinâmica dos fluidos computacionais (CFD), associada a imposições subsidiárias durante a definição das condições de contorno do problema. Como resultado a distribuição de temperatura através da superfície do conjunto foi determinada, sobretudo na pista interna do rolamento e na região na qual se encontra o sistema de refrigeração. Desse modo conclui-se que embora o sistema de refrigeração dissipe uma grande quantidade de calor a sua eficiência não é satisfatória. Fato esse descrito pela presença de temperaturas superiores as necessárias para a ocorrência do fenômeno de ponto de gota.

Jul 31, 2018