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By Lucas Gonçalves Generoso, Larissa Rodrigues de Carvalho Rocha, Gerson Evaristo de Paula Júnior, Beatriz Fausta Gandra

A eficiência na redução dos minérios de ferro no alto-forno é governada pela estrutura e permeabilidade das camadas de carga. A zona granular do alto-forno é a região onde a carga mantém a sua estrutura estratificada, decorrente do carregamento, sob a forma de grãos sólidos. Nessa região, as condições de permeabilidade determinam o perfil de distribuição do gás e, consequentemente, a eficiência térmica e química do reator. Na Usiminas, foi desenvolvido um ensaio de permeabilidade que permite avaliar a perda de carga em leitos formados pelas matérias-primas utilizadas nos altos-fornos, buscando as condições mais favoráveis ao fluxo gasoso. A partir deste ensaio, foi possível avaliar cargas compostas exclusivamente por sínter, pelota ou minério granulado, ou ainda combinações binárias entre estes. O sínter apresentou a maior perda de carga, seguido da pelota e do minério granulado. Apesar disso, o sínter foi o material que permitiu maior acréscimo de vazão do gás. Os ensaios realizados indicaram que 5% de material com granulometria menor que 5 mm é o limite para a concentração de finos do sínter, situação em que foi observado acréscimo de aproximadamente 50% na resistência à passagem dos gases para as velocidades correspondentes àquelas dos altos-fornos. O leito de melhor permeabilidade foi formado por 95% de sínter e 5% de pelota, seguido pelo de 100% de sínter, sem diferença significativa entre essas condições. Em geral, a combinação de sínter e pelota é mais benéfica para a permeabilidade do leito.

Oct 1, 2019

By Charles Hudson Martins de Vasconcelos, Isaque Alan de Brito Moura, Mônica Aline Magalhães Gurgel, Tatiane Santos Ferreira, Andersan dos Santos Paula

Aços bifásicos ou Dual Phase são caracterizados por uma microestrutura ferrítico- martensítica, a qual consiste em uma matriz de ferrita equiaxial com 10 a 20% de martensita dispersa na forma de ilhas. Neste trabalho, utilizaram-se amostras de aço baixo C, micro adição de Nb e Mo, na condição laminada a frio (BFH). As simulações físicas nesse material, em escala laboratorial, foram conduzidas com o objetivo de avaliar a evolução microestrutural após redução de espessura através de laminação a frio e recozimento intercrítico com temperatura de encharque de 800 °C e permanência por 180 segundos na temperatura máxima, seguido de resfriamento sob duas proposições: em água (criticar a fração de austenita formado no encharque em função do potencial para recristalização da ferrita) e ao ar (inferir na formação de ferrita epitaxial e subsequentes transformações bainítica e/ou martensítica no decurso do resfriamento). Utilizando o auxílio da microscopia eletrônica de varredura (MEV), observaram-se que para obtenção da microestrutura característica de um aço DP seria necessário o ajuste dos parâmetros de recozimento em função do percentual de redução na laminação a frio, ou seja, aumentando o percentual de redução do material é necessária a diminuição da temperatura ou do tempo de encharque para que sejam obtidos resultados adequados as características de um aço DP.

Oct 26, 2019

By Larissa Rodrigues de Carvalho Rocha, Mauro Vivaldino Fernandes, Maurício Covcevich Bagatini, Beatriz Fausta Gandra, Adriano Cesar Carvalhido

O combustível com menor granulometria, denominado small, pode ser carregado juntamente com a carga metálica, em substituição ao coque, no intuito de melhorar as condições de permeabilidade do gás e a redutibilidade da carga no alto-forno. Na Usiminas, o equilíbrio na geração e no consumo desse material limita o seu uso em taxas abaixo da média nacional. Nesse sentido, foi avaliado o efeito do coque verde de petróleo (CVP) em substituição ao small coque no consumo de combustível e na estabilidade operacional do alto-forno. Os resultados do teste industrial indicaram a possibilidade de substituição até 45 kg/t gusa, com manutenção do fuel rate, da permeabilidade e da produtividade do alto-forno.

Oct 1, 2019

By Mayworm Luiz, Mantovanelli Mauro, Merisio Everaldo, Oliveira Edgar Adrian, Vieira Estéfano Aparecido, Kaneda Kazuyuki

Os filtros da estação de tratamento de água do circuito spray da planta de lingotamento contínuo apresentam problemas de desempenho quanto a vazão, gerando perda de produtividade do processo de produção de placas da ArcelorMittal Tubarão. Na etapa de filtração da água de recirculação utilizada no circuito de spray, ocorre redução da vazão com o tempo de operação não atendo a necessidade do processo. Existe uma divergência de especificação de projeto uma vez que o projeto original visa tratamento de água potável e não água do sistema direto de lingotamento, uma água com alta concentração de sólidos em suspenção e óleos&graxas. Para recuperar a vazão da água filtrada, é necessário aumentar a frequência de contra lavagem, melhorando a passagem da água e limpando os leitos, porém a alta frequência de contra lavagem torna-se uma complicação para operação da ETA, não garantindo a estabilidade da operação. O objetivo deste trabalho foi identificar e propor soluções para os problemas de vazão dos filtros de forma a garantir a especificação nominal de projeto (1380 m³/h / 5 filtros) e consequente estabilidade operacional do sistema. Foram feitas avaliações em laboratório para identificar a composição ideal do leito filtrante assim como sua distribuição granulométrica, além de modificações internas do filtro e das crepinas utilizadas no sistema de contra lavagem. Após as modificações, o filtro está operando por quase um ano conforme especificação, garantindo a vazão de filtração e prolongando o tempo de contra lavagem de 6/6 horas para 15/15 horas.

Oct 1, 2019

By Luís Marcelo Tavares, Henrique Dias Gatti Turrer, Luciana Pereira Alves

Desliming is a method of classifying mineral particles, which aims at removal of slimes so as to prepare the slurry to downstream concentration processes. It is a common item in mineral processing flowsheets, being mostly carried out in hydrocyclones, in which separation is result of complex fluid flow and its interaction with the mineral particles. When dealing with particles contained in size ranges relevant to desliming, the challenge in describing the process is even greater. The work deals with the fitting of the Narasimha-Mainza model of classification in hydrocyclones to data from desliming an itabirite iron ore, for prediction of feed slurry flowrate, corrected cut size and short-circuit to the underflow. As such, tests were conducted at both pilot and industrial plants in KREBS 2.7” and 4” cyclones operating under a variety of conditions. In the validation of the model, deviations between the predicted and measured values were lower than 34% for feed slurry flowrate, less than 22% for corrected cut size and less than 18% for short-circuit for underflow.

Oct 3, 2019

By Alexandre Medeiros, Bruno Aquino Rocha, Evaldo Nogueira, Marcus Valério Magnago

Este artigo tem como finalidade demonstrar o cenário evolutivo da expedição ferroviária de produtos siderúrgicos da ArcelorMittal Tubarão, focado na eficiência operacional e no atendimento à Clientes. Neste documento, apresentaremos a estrutura de pátios e equipamentos, o status anterior do “share” de expedição nos modais terrestres e os motivadores do processo de mudança. Em seguida, iremos apresentar as melhorias e inovações implantadas em nossos processos internos e externos, da cadeia logística de atendimento à Clientes. Ao final, demonstraremos a evolução da participação do modal ferroviário no “share” de expedição, bem como os ganhos capturados através da elevação dessa participação.

Oct 1, 2019

By Uazir Bezerra de Oliveira, Günther Staudinger, Michael Skorianz, Edo Engel

Oct 1, 2019

By Junio Simões Pereira, Carlos Magno Nascimento, Frederic Yann Armache Braga, Luiz Cláudio Monteiro Montenegro

Given the current scenario experienced by Brazilian mining industry, the study and development of technologies that enable a more secure and controlled disposal of tailings has gained significant relevance. Among the various alternatives and disposal methodologies, Anglo American has been developing tests on three study fronts: dewatering polymers, hydrocyclone dewatering and pulp filtration. The first two fronts are intended to optimize the way of occupying the existing tailings dam. The filtering is intended to reduce the mass transfer to the reservoir, extending the life time of the existing structure. The studies were divided into laboratory, pilot and industrial phases, aiming at proving applicability and scheduling for a definitive future installation. Until this moment, all tests have demonstrated gains and potentials of applicability.

Oct 3, 2019

By Felipe da Silva Siqueira, Aline Cristine Lemos Duarte, Weslley Luiz da Silva Assis, André Luiz Moraes Alves, Guilherme Dias da Fonseca, Paulo Rangel Rios, Daniel Gomes de Souza dos Santos

Com o aumento da complexidade dos materiais metálicos, duas ou mais fases produto podem nuclear simultaneamente durante uma transformação de fase. A nucleação de novos grãos pode ocorrer por saturação de sítios ou por taxa constante. Neste contexto, esse trabalho busca estudar a influência da transformação simultânea com nucleação por taxa constante de duas fases produto na cinética, na microestrutura e na distribuição do tamanho de grão em uma região tridimensional. A efeito de comparação, também foi realizado o estudo de reações em que uma fase nucleia por saturação de sítios e a outra fase, por taxa constante e ambas iniciam sua transformação no instante inicial, de forma simultânea. Os resultados obtidos computacionalmente foram comparados às equações analíticas, apresentando ótima concordância entre os modelos. Foi observado que parâmetros microestruturais como tamanho médio de grãos e morfologia das interfaces podem auxiliar o pesquisador a identificar o tipo de nucleação, seja por saturação de sítios, seja por taxa constante.

Nov 8, 2019

By Claude Gaspard, Stefan Wahlund, Daniel Cavalier

A point of great importance in the cold rolling process for automotive sheet is the cleanliness of the strip, particularly critical in case of batch annealing with no degreasing line or inefficient cleaning before continuous lines. In this specific cases, pollution of the strip surface could be prohibitive when rolling in the early stands of tandem mill with conventional forged work rolls as ground. The strip cleanliness strongly deteriorates during rolling particularly with high roughness rolls: iron fines are generated at the strip surface due to friction and stick on the sheet. It is well known that chrome plating on ground forged rolls in the early stands improve the strip cleanliness. This paper summarizes the results of 3D surface roughness topography studies on forged work rolls, with and without chrome plating, combined with sheet cleanliness measurement during rolling. It shows that a well determined topography has to be obtained on the work rolls used in early stands in order to roll in the mixed lubrication regime, as described by the Stribeck curve, minimizing the friction coefficient and therefore optimizing the cleanliness of the rolled sheet. The main roll roughness parameters to take into account for that purpose are the roughness level Sa, and even more, the Kurtosis parameters Sk, Spk, Svk and Ssk. The ideal surface morphology promotes deep valleys to the detriment of peaks, leading to a roll surface capable of retaining/trapping oil in the valleys, while peaks are minimized, thus reducing the friction in the roll bite and the amount of iron fines produced. To achieve this objective, new grinding wheel technologies are currently developed, in dialogue with wheel manufacturers, to create such ideal morphology of roughness well adapted to HSS forged rolls.

Oct 1, 2019

By Willy Ank de Morais, Márcio de Morais Tavares, Luan Matheus Peres, Érika Elis Kuo, Marcelo Costa Choukri

Eventualmente torna-se necessário fazer adaptações em estruturas de concreto durante ou após sua execução, de modo a adequar componentes em concreto armado. Essas mudanças não previstas no dimensionamento das estruturas pode comprometer a resistência aos esforços de tais estruturas, invariavelmente necessitando da introdução de um reforço estrutural. As técnicas mais conhecidas e utilizadas para reforços em estruturas de concreto armado são: adição de barras de aço, chapas de aço, fibra de carbono e protensão externa. Adicionalmente, ensaios práticos tornam possível quantificar a eficiência do reforço de um estrutural adotado, inclusive para verificar a eficiência entre a aderência, sob o ponto de vista estrutural, dos materiais empregados. O método de reforço de estruturas de concreto armado por meio de vergalhões adicionais é a técnica mais utilizada atualmente por ser de fácil execução, não precisar de mão de obra especializada e possuir o melhor custo x benefício. Assim sendo, este trabalho avaliou, a eficiência do reforço estrutural em uma viga submetida a furo não previsto em projeto utilizando os métodos de adição de vergalhões e barras de aço na região tracionada da viga. Os resultados obtidos foram comparados com os observáveis em uma barra de concreto, com área de aço normal.

Mar 1, 2019

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 João Lucas Ribeiro e Fernandes, Geraldo Lúcio de Faria, Altair Lúcio de Souza

A ovalização de bobinas é um problema recorrente no processo de fabricação de tiras de aços médio carbono por laminação a quente. Mesmo com o sucesso da etapa de laminação, a ovalização posterior de bobinas pode ocorrer, gerando transtornos à operação e aumento de custos de fabricação. Alguns autores apontam que o fenômeno de ovalização de bobinas pode ocorrer devido a aspectos metalúrgicos, mecânicos e geométricos. Estudos disponíveis na literatura técnica já exploraram as possíveis causas mecânicas e geométricas. Entretanto, existem poucos dados disponíveis que abordem o aspecto metalúrgico, ou seja, o efeito da decomposição tardia da austenita durante, ou mesmo após a etapa de bobinamento. Nesse contexto, este trabalho se propôs a avaliar, por meio da aplicação da técnica de dilatometria, a possível influência das transformações de fases tardias como uma das causas de ovalização em bobinas de um aço do tipo SAE 1050. Ciclos térmicos que simulam, com boa aproximação, algumas possíveis condições de resfriamento acelerado e bobinamento da tira foram aplicados em corpos de prova padronizados em um dilatômetro de têmpera. Diferentes combinações de velocidade de resfriamento e temperaturas de bobinamento foram avaliadas, sendo possível sugerir que uma diminuição na velocidade de resfriamento da tira após a laminação e um pequeno abaixamento na temperatura de bobinamento, em relação aos valores atualmente utilizados na indústria, pode diminuir significativamente a influência da componente metalúrgica na ocorrência da ovalização nesse tipo de aço.

Oct 18, 2019

By Wainer da Silveira e Silva, Marco Antonio Teixeira, Robisom Damasceno Calado, Carlos Alberto Chaves, Tone Takayama Filho

A preocupação com o adequado tratamento de resíduos industriais surgiu com o conceito de desenvolvimento sustentável criado pelo Clube de Roma e contribuiu para o uso racional dos recursos naturais ao longo dos últimos 50 anos. A preocupação com a produção responsável e uso judicioso de recursos naturais priorizou a reciclagem de materiais na agenda das empresas, tornando-se numa atividade de alta relevância, vital para a sustentabilidade econômica e ambiental. Este trabalho aborda os aspectos técnicos, econômicos e ambientais da reciclagem de resíduos contendo zinco através do estudo de caso de reciclagem de resíduos gerados no processo de fabricação de aço em Forno Elétrico, denominado pó de Aciaria Elétrica (PAE). A indústria ainda está em busca de tecnologias para redução da geração e reciclagem desse resíduo. A relevância do estudo está na utilização da Análise Hierárquica de Processo (AHP) para avaliação e seleção da melhor alternativa, entre várias, para tratamento e reciclagem do PAE. Como resultado, demonstrou-se a eficácia do uso da metodologia no empreendimento de reciclagem de resíduos contendo zinco implantado pela Votorantim, em Juiz de Fora, Minas Gerais.

Nov 12, 2019

By Vitor Tomaz de Aquino, Moysés Dutra da Silva, Weslley Luiz da Silva Assis, Rafael Masulck Santos, Tiago Araújo Neves

Neste trabalho é abordado o problema das múltiplas mochilas para modelar a necessidade industrial metalúrgica de alocação de bobinas de aço em um forno de recozimento em caixa. Condições especiais de processo, exigem priorização das bobinas mais antigas do estoque para garantir requisitos de qualidade. Além do mais, algumas limitações físicas e exigências de qualidade devem ser respeitadas, tais como, a obrigatoriedade de agrupamento de bobinas de mesma qualidade e limites físicos de altura e peso. Assim, uma formulação matemática é proposta para resolver este problema, cuja função objetivo visa maximizar o peso total da carga ocupada pelas bobinas de mesmas características e priorizar as bobinas mais antigas em estoque. Os resultados computacionais mostram que a aplicação da técnica do modelo de programação linear otimiza a formação de cargas gerando resultados reais de processo.

Oct 1, 2019

By Juan Garcia de Blas, Allan Ribeiro de Souza

uso do método dos elementos finitos (MEF) para uma determinação mais realística da resistência estrutural de aços estruturais sob a ação do incêndio vem crescendo à medida que um número maior de países vem adotando os códigos baseados em desempenho no lugar dos tradicionais códigos prescritivos. O algoritmo MEF interpreta o comportamento termomecânico do aço através do emprego de modelos constitutivos. Os modelos constitutivos convencionais usados na engenharia de incêndio são de natureza empírica e abordam de forma dissociada os fenômenos do encruamento plástico e da fluência. Este trabalho apresenta em linhas gerais um modelo constitutivo unificado baseado fisicamente na cinética de deformação plástica resultante do deslizamento de discordâncias, encruamento e recuperação dinâmica inspirado nas contribuições de Kocks, Mecking e Estrin. O modelo proposto tem a sua estrutura matemática modificada para condições de temperatura variável, isto é, para cenários de incêndios.

Oct 1, 2019

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 Silvio Pereira Diniz Maranha, Evandro Costa e Silva

The disposal of coal tailings in an economically and environmentally sustainable way can be considered one of the biggest challenges for coal producers due to their physical, chemical and mineralogical characteristics and the significant annual volumes generated. The processing and utilization of coal fines is recognized as one of the great technical challenges of this industry. These challenges become even greater when it comes to the use of tailings from coking coals. This is due to the potential changes in their various properties, variability of these characteristics along the deposits, the handling and dewatering aspects of the products and the granulometric restrictions imposed by the coking plants for the coals to be handling and coking. This work presents the current stage of project development for the use of a metallurgical coal fines dam, addressing the general concept of the project, the exploratory sampling program and the characterization of the tailings for process and product development purposes after processing. It aims at the characterization and the carbonization tests for product development, the mining method considered, product alternatives, suitable to the market, to be generated and the next steps.

Oct 3, 2019

By Milan Terčelj, Matej Drobne, Urška Klančnik, Peter Fajfar

The study of oxidation behavior of High Chromium Steel material used for surface layer of work rolls was carried out. Specimens taken directly from the roll were subjected to thermal fatigue in the temperature range between room temperature and 500 °C up to 700 °C by using thermo-mechanical simulator Gleeble 1500D. Our observation was focused on the impact of oxidation as a principal mechanism of degradation of the roll’s surface layer - mainly on the characteristics of oxidation propagation in relation to the test temperature and microstructure constituents characteristics of the material. Oxidation is considerably accelerated by certain characteristics of eutectic and primary carbides, i.e. their size (area), composition, morphology, orientation regarding to the water-cooled surface, etc. In the presented paper selected cases where emphasized oxidation takes place are investigated, analyzed and explained. Obtained results thus represent a contribution to explanation of conditions which lead to acceleration of oxidation behavior that in turn can lead to chipping or even early spalling of material from the roll surface layer.

Oct 1, 2019

By Nestor Cezar Heck, Aline Lima da Silva

Na produção de vários tipos de aço o controle da composição, tamanho e distribuição das inclusões não-metálicas é de fundamental importância, não só para a qualidade dos produtos siderúrgicos, como também para a garantia da continuidade do processo de fabricação do aço. O controle da composição das inclusões é uma questão que pode ser adequadamente analisada com o uso da ferramenta ‘termodinâmica computacional’, proporcionando ao aciarista informações vitais para ajustes no processo. Neste estudo, com base em cálculos termodinâmicos, foram construídos diagramas de fases especiais com a utilização do software FactSage e seus bancos de dados. Especialmente as influências do Al e do Ti sobre a composição das inclusões foram analisadas, levando-se em conta o teor de oxigênio total. Duas metodologias (estática e dinâmica) foram usadas para se compreender o importante fenômeno da reoxidação. Os resultados deste trabalho, além de auxiliar engenheiros aciaristas a compreender este tipo de análise, deverão estimular estudantes desta área da engenharia a se engajar na assim chamada ‘termodinâmica computacional’.

Nov 19, 2019