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By Jorge Alberto Soares Tenório, Marcela dos Passos Galluzzi Baltazar, Lidiane Maria de Andrade, Márcio de Morais Tavares, Denise Crocce Romano Espinosa, Bruno Karolski

A contaminação de solos e do ambiente hídrico por hidrocarbonetos de cadeias longas, geralmente por rompimentos de dutos ou por acidentes ocorridos no seu transporte afetam o meio ambiente de forma deletéria. Visando aplicabilidades futuras na remediação de solos e águas, existe a necessidade de estudos de biodegradação específicos, como por exemplo, bactérias que utilizam óleos de cadeias longas como fonte de carbono, visando melhorar o entendimento do mecanismo de interação do óleo com as bactérias. Baseado neste raciocínio, para desenvolvimento deste trabalho que visou encontrar, estudar e entender o metabolismo de uma microbiota capaz de utilizar hidrocarbonetos de cadeias longas como fonte de carbono, foram isoladas linhagens de bactérias provenientes de uma comunidade encontrada em borra de petróleo. Esta comunidade bacteriana teve avaliado seu poder de biodegradação de várias moléculas, constituintes do petróleo, assim como a sua preferência metabólica por cadeias específicas, resultando em um melhor entendimento do processamento dos componentes do óleo derivado de petróleo por micro-organismos. Os resultados de cromatografia comprovaram a biodegradação através da redução dos picos, e através do estudo dos cromatogramas foi possível identificar as substâncias biodegradadas.

Mar 1, 2019

By Bruno Deves Flores, Guilherme Liziero Ruggio da Silva, Eduardo Osório, Anderson Azevedo Agra, Antônio Cezar Faria Vilella, Anderson Nicolodi

A microestrutura porosa do coque pode ser definida como a relação espacial entre a matriz carbonosa e seus poros. A formação da microestrutura ocorre durante o processo de carbonização dos carvões coqueificáveis. Portanto, o conhecimento das propriedades que governam a formação da microestrutura torna-se atrativa como uma ferramenta na escolha estratégica de carvões na composição de misturas para produção de coque. Neste trabalho coques laboratoriais foram produzidos por carvões com diferentes propriedades, visando a formação de coques com microestrutura com propriedades microestruturais distintas. A caracterização microestrutural foi realizada a partir de uma ferramenta de microscopia ótica associada a análise de imagens. A partir dos parâmetros obtidos na análise, foi estudado a influência das propriedades dos carvões nos parâmetros analisados. Além disso a convergência com outros modelos (MOF e CBI) foi estudada. Os resultados obtidos mostraram que carvões com estágio plástico desenvolvido e elevado teor de matéria volátil geram coques de alta porosidade e com poros de tamanho excessivo. Carvões ricos em componentes inertes apresentam microestrutura de baixa porosidade, composta de poros pequenos, no entanto, com poros de baixa circularidade. Os carvões com as melhores propriedades (critérios dos modelos MOF e CBI) resultaram nos coques com as microestruturas mais regulares, de baixa porosidade, com pequenos poros e com formatos adequado.

Oct 1, 2019

By Edilson Alves Maranhão, Willi Anton Buehler, Andrea Pezza

O processo de vácuo é a solução típica aplicada quando é hora de atualizar o nível de qualidade do aço de uma aciaria existente. A instalação do novo RH de 150t na planta integrada no México e do novo Tanque de Desgaseificação à Vácuo (VD) de 135t no Canadá para a produção de tubos de alta qualidade na América do Norte, é um exemplo típico disso. A nova instalação inclui o mais recente conceito de design para este tipo de equipamento: operações totalmente automatizadas e menor impacto ambiental são os principais aspectos do projeto. A solução de bomba mecânica a seco continua sendo a melhor abordagem de investimento e custo operacional para a tecnologia de vácuo. Os principais aspectos do design da planta são descritos neste documento. O desgaseificador a vácuo RH é responsável pela melhoria das performances metalúrgicas, especialmente em termos de nitrogênio, remoção de hidrogênio e nível de pureza do aço. O processo a jusante e os resultados estão estritamente ligados aos desempenhos do desgaseificador a vácuo. O monitoramento de processos através da linha completa é uma prática padrão para obter uma melhoria efetiva da qualidade do produto. Os desempenhos metalúrgicos do desgaseificador a vácuo RH são analisados e comentados neste trabalho.

Oct 1, 2019

By Sander Mul, Michael Brandner, Armin Paar

Graphitic HSS roll grades such as ESW’s brand VANIMO can be considered as the latest developments for the last finishing stands in hot strip mills. These roll grades are developed on the basis of the alloying concept of (Carbide Enhanced) Indefinite Chill work roll materials. During the development of VANIMO, the amounts and types of carbide forming elements were increased and adjusted into the direction of cast HSS roll grades. The microstructure of graphitic HSS roll grades therefore consists of tempered martensite, cementite and several different carbide types as well as a well-defined amount of free graphite. The main purpose of graphitic HSS roll grades is to combine the high surface quality of Indefinite Chill alloys as well as the high wear resistance of HSS roll grades. Several systematic steps were taken to increase the wear performance from Carbide-Enhanced Indefinite Chill grades to the more advanced VANIC grade and further on to the highest alloyed roll grade VANIMO. In every development step, the surface quality of the roll grades was carefully monitored. The decision to invest in new testing equipment at ESW’s plant was driven by the wish to see microstructural effects of different alloys in a macroscopic dimension. Usually samples are taken from cast rolls and investigation is done in comparably small areas compared to the total surface of a roll. Rolling of strip is done with the entire barrel, so effects of alloy and microstructure can appear anywhere on the barrel surface. To ensure better understanding and deeper knowledge about influences of alloying trials we decided to install the last version of LRI (Lismar Roll Inspection). LRI includes the latest technology of Eddy Current with an enormous resolution. Depending on the formation of carbide precipitations, carbide network as well as matrix and free graphite, the EC test can detect smallest differences. The possibility to analyze the different results of EC and UT surface wave inspection will be discussed. A few examples of surface effects in the mill application will be discussed and improvement strategies explained.

Oct 1, 2019

By Dr. Steven G. Jansto

The market demand for reduced fuel consumption and CO2 emissions in the automotive, energy and construction sectors have further increased the demand for new and advanced higher quality microalloyed grades produced via TMCP. The technological integration of the process and physical metallurgical advancements of value-added niobium (Nb) microalloyed thermo-mechanical controlled process (TMCP) steels continue to be developed and is an important element for these more demanding end user requirements and cost-effective steel production. The reheat furnace process step has a profound effect on the TMCP performance, final hot rolled steel quality and mechanical property consistency during the production of hot rolled steels. The uniformity of heating applied across the entire width, thickness and length of the slab or billet is essential in the successful achievement of consistent customer properties regardless of the chemistry. The resultant ferrite grain size in the final hot rolled product is significantly governed by the initial prior austenite grain size. However, the transition from laboratory melted and TMCP hot rolled heats to the production scale is often quite challenging. Aberrations in the reheating process step at the industrial furnace are often the root cause of mechanical property quality issues. These combustion process metallurgy parameters connect directly to the resultant TMCP product quality and is defined as Combustion Metallurgy

Oct 1, 2019

By Luigi Giacomini, Bruce Kiefer

A new plant for special steel long products was commissioned in recent years at Dangjin, South Korea, for Hyundai Steel. Two multi-line rolling mills can produce yearly 1 million tons of billets, straight and coiled bars, with dimensions from 5.5 to 350 millimeters. The products are used for manufacturing engine and transmission components used by Hyundai Kia Automotive Group. The processed grades include carbon, special alloy, spring, bearing and free-cutting steel. The first mill rolls blooms into finished large round and square products, as well as into intermediate billets. A 2-high reversing breakdown stand is followed by a finishing and sizing train with CGA stands equipped with an under-load roll parting system for automatic gap control. The second mill combines lines of small bars, rods and bars-in-coil. Billets are rolled in a continuous rolling mill with original RedRing Series 5 stands. The rod outlet features Morgan No-Twist and Rod Reducing/Sizing mills, Morgan High-Speed Laying Head and Stelmor conveyor. Advanced sensors and electronics integrate with mechatronic packages, thus equipping the mill for Industry 4.0 applications. Hyundai can meet the demanding requirements posed by the automotive industry and benefit from optimized conversion costs, the flexibility to meet market changes, achieve high product quality, and reduce floor personnel.

Oct 1, 2019

By Daniel Abbott Albertacci, Celso Luiz Moraes Alves, Fernando Paulucio Quinelato

No cenário econômico atual do mercado siderúrgico, otimizações de processo que aumentem o rendimento metálico estão no alvo das empresas competitivas. Além disso, cada vez mais os clientes exigem níveis mais elevados de qualidade e menor índice de recusa. Neste contexto, desenvolver trabalhos que conciliem otimização e garantia de qualidade são prioritários para o negócio. O objetivo deste trabalho é definir o menor descarte de início de lingotamento para aços com aplicações severas com total garantia de qualidade. Foi elaborada uma metodologia específica para avaliação da qualidade dos produtos: placa e bobina laminada a quente. Primeiramente, avaliou-se a quantidade de inclusões não metálicas em placas, o que permitiu determinar o comprimento de descarte mínimo necessário para garantia de qualidade das placas. Posteriormente, análises de inclusões também foram realizadas em bobinas para confirmar os resultados da ação de alteração de tonelagem de descarte. Os resultados mostraram que as placas produzidas após o descarte determinado pelo estudo resultaram em bobinas aptas para atendimento das aplicações, sem nenhuma perda de qualidade.

Oct 1, 2019

By Roberto Carneiro da Silva, José Geraldo da Silva Moreira, Eder Quental de Araújo, Patrick Petronio de Castro Andrade

Os fornos de reaquecimento são equipamentos comumente utilizados na indústria siderúrgica para aquecimento de produtos intermediários produzidos pelo processo de lingotamento. A operação correta desses equipamentos pode ser medida através de sua produtividade, seu consumo específico e seu rendimento metálico. Isso se torna ainda mais desafiante quando se trata de fornos multicombustível, e de uma siderúrgica integrada de grande porte como é o caso da Gerdau Ouro Branco, que possui 5 fornos de reaquecimento para atender a 5 diferentes laminações onde a disponibilidade de gases combustíveis é variável para cada forno. Dessa forma, esse trabalho traz uma metodologia de otimização capaz de determinar qual a melhor mistura de combustíveis e Poder Calorífico Inferior do Gás Misto (PCIGM) para operar os fornos de reaquecimento em diferentes situações e necessidades operacionais e de produção.

Aug 1, 2019

By Nelson SOUTO, Nicolas LEGRAND, Sami ABDELKHALEK, Zafer KOONT

A work roll thermal crown model has been developed for a wide range of hot and cold rolling mill applications. The model is extremely fast, robust and accurate to determine the evolution of thermal crown all along the rolling campaigns. It has also ability to consider work roll shifting, multiple segmented cooling zones along the length and circumference of the roll as well as composite rolls properties (e.g. different thermal properties between mandrel and core of the roll). Moreover, the model includes simultaneously fast and slow temperature evolution calculations, respectively near roll surface (skin area) and at a certain distance below the roll surface (bulk area). This gives to thermal crown predictions a higher accuracy than conventional thermal crown models from literature that consider only the slow temperature evolution regime. An optimization procedure together with roll surface temperature and roll thermal profile measurements have been used to tune the model. The tuned model applied to hot rolling conditions has shown a significant influence of roll shifting and composite rolls properties on the prediction of roll temperature distribution and thermal crown during rolling. The tuned model applied to cold rolling conditions highlights the importance of mill operators practices to modify cooling distribution across roll barrel length with the segmented cooling zones to adjust the thermal crown and to get better strip shape control.

Oct 1, 2019

By José Samuel Silva Freitas, Bruno Luiz Sperandeo, Gerson da Silva Almeida, Marcel Teixeira Vicente, Lucas Vilaronga Ramos, Bruno Gonçalez Ribeiro, Ricardo de Oliveira Almeida, Stephanie Pedroza Rodrigues, Matheus Antônio de Oliveira Ferreira

O presente trabalho abrange o estudo de um sistema de transporte de matéria prima para a produção de superfosfato granulado, composto por uma sequência de três transportadores de correia convencional e um elevador de canecas. Os componentes destes equipamentos são retratados separadamente, em seguida explica-se o funcionamento do conjunto. São expostos os problemas no desempenho do equipamento e as causas identificadas. Por este motivo, analisa-se a viabilidade econômica da substituição do equipamento atual por um transportador de correia tubular, sistema mais avançado que também é detalhado através da descrição de seus componentes e funcionamento. A análise inicia-se com o dimensionamento dos dois tipos de equipamento de acordo com a planta disponível. Então se compara o cenário atual com o proposto, considerando o desperdício de produto, tempo e custo de paradas para manutenção e custo de implantação do novo equipamento.

Mar 1, 2019

By Geovane Viturino da Silva, Diogo Costa, Paulo Eduardo Marcelino, Alan José Santos De Almeida, Marco Antônio dos Reis, Deilton de Oliveira

A utilização de coque como combustível em Altos Fornos é necessária, apesar das restrições ambientais e dos custos envolvidos. Para diminuir a quantidade de coque utilizado no processo, são adotadas medidas como a injeção de hidrocarbonetos, dentre os quais, o carvão pulverizado, que é comprovadamente um bom substituinte parcial do coque carregado nos Altos Fornos. A injeção de carvão pulverizado (pulverized coal injection - PCI) propicia um maior retorno econômico, quando utilizado no processo de fabricação do ferro-gusa, pois permite uma maior capacidade da taxa de injeção ao se comparar com o emprego de óleos, gases e outros substituintes. No processo da injeção de carvão, conforme o objetivo do presente trabalho, se faz necessária uma baixa variabilidade (relação da taxa de carvão real com o set point pedido). A utilização da metodologia (Six Sigma) foi de fundamental importância para as principais ações adotadas, e trouxeram como principais resultados, estabilidade nos processos de moagem e injeção, bem como a redução do desvio da taxa de injeção de 16% para 10%, gerando uma economia para a Ternium BR.

Oct 1, 2019

By Antonio Adel dos Santos, Carmos Antonio Gandra, Fabricio Mazola da Silva Paiva, Vicente Tadeu Lopes Buono

Abstract Usiminas Steel Plant in Ipatinga installed an accelerated cooling device named CLC (Continuous On-Line Control) in 2010, enabling it to supply steels produced by TMCP (Thermo Mechanical Control Process) technology. This technology complements the TMCR (Thermo Mechanical Control Rolling), with the inclusion of the accelerated cooling process after controlled rolling. There are various gains in terms of quality and productivity associated to the application of such technology. However, the flatness control for API steel becomes crucial because large thermal stresses may be generated due to thermal heterogeneity during the fast cooling when the austenite phase decomposes mostly into ferrite and bainite. In literature, there is lack of knowledge regarding a full understanding of the relation among cooling conditions and plate flatness. Therefore, this work has focused on the effect of the cooling strategy for API steels, aiming at optimizing flatness and keeping the mechanical properties within the specified ranges. The starting point was dilatometer simulation, where cooling conditions such as start cooling temperature, SCT, finish rolling temperature, FRT, and cooling rate, CR, were changed in order to evaluate their effect on microstructure. Those laboratory conditions supposed to give the best results were transposed to industrial scale, so as to produce experimental lots of plates with five different cooling strategies. It was shown the possibility to find a cooling profile that guarantees the balance between mechanical properties and flatness requirements. The influence of cooling strategy on flatness was explained by the varied heat transfer regimes occurring from hot steel surface to the ambient

Oct 1, 2019

By Edney da Silva Dias, Leticia Fuchs, Walter Coan, Rodrigo Deperon, Eduardo Kuhl, Fernanda Jansen, Micael Leandro

O objetivo deste trabalho é apresentar um projeto desenvolvido para maximizar a taxa de ocupação dos veículos que carregam na ArcelorMittal Vega, por meio da utilização de programação linear combinada com métodos de automação de processos robóticos (RPA - Robotic Process Automation), de modo a atender todas as premissas do modelo de expedição de cargas, tais como: restrições de clientes, capacidade máxima por tipo de veículo e distribuição de volumes para as transportadoras de acordo com as metas acordadas. O uso de ferramentas de otimização e automação, integradas ao ERP (Sistema Integrado de Gestão Empresarial), utilizado pela empresa, permite realizar o processo de programação de transportes em massa, obedecendo multicritérios. A ausência de ferramentas que auxiliem neste processo, impacta diretamente na produtividade, na capacidade intelectual dos recursos alocados, na taxa de ocupação dos veículos, na capacidade de expedição da fábrica e no nível de serviço ao cliente. Visando aumentar a eficiência nos processos, melhorar a taxa de ocupação da capacidade dos veículos e consequentemente a capacidade de expedição, foi implementada a solução para aperfeiçoar o processo de programação de cargas e agregar valor ao negócio quanto a entrega ao cliente final.

Oct 1, 2019

By Lorena Cristina Amorim, Iara Patrícia Vieira de Oliveira, Leandro Rocha Lemos, Guilherme Liziero Ruggio da Silva, Erick Mitchell Henrique Braga, Paulo Santos Assis

No atual cenário acirrado de competitividade, umas das linhas para redução do custo da mistura de carvões é o desenvolvimento de matérias-primas alternativas nacionais que minimizem o custo do coque e mitiguem a emissão de CO2. O presente trabalho avaliou a utilização de resíduos de shredder (fluff) como aditivo nas misturas para a produção de coque metalúrgico. A utilização de fluff na mistura de carvões minerais sugere uma rota de destinação ecologicamente correta, a fim de mitigar o impacto causado pelo acúmulo desse resíduo no meio-ambiente, além de uma alternativa para redução de custos de produção do coque metalúrgico. Foram realizados enfornamentos, em escala piloto, com adição de fluff, com objetivo de avaliar o impacto sobre a qualidade do coque, especialmente sobre a Resistência após Reação com CO2 (CSR) e a Resistência Mecânica a Frio (DI150-15). Os resultados mostraram a viabilidade técnica da adição de até 1% em massa do material, mantendo a qualidade metalúrgica do coque produzido.

Oct 1, 2019

By Marcos Pereira Manso, Carlos Alberto Rodrigues Lares, Sandro Luiz Zahner, Alexandre Dolabella Resende, Marcelo Martins Ferreira, Rodrigo Garcia Ribeiro

O Distribuidor é um equipamento fundamental no processo de Lingotamento Contínuo por ter como função, dentre outras, assegurar a continuidade do processo durante a troca de panela, bem como manter o aço líquido na temperatura adequada para o processo. O presente trabalho apresenta um estudo de melhoria no Distribuidor da Gerdau Divinópolis, no qual foi realizada a redução da temperatura de entrada do aço no distribuidor após modificações no projeto refratário e estudos de simulação numérica. As simulações indicaram que seria possível uma redução significativa da temperatura de entrada do aço no distribuidor e a implementação na prática dessa alteração levou a ganhos significativos, tais como, redução de Power On, redução de Temperatura Média para liberação e consequente redução de consumo de energia.

Oct 1, 2019

By E Mutaz, M Bahaaddini, D J. Williams, M Serati

The contribution of the mining industry to the global economy has reached (and gone beyond) $1,800 billion in recent years that necessitates (more than before) the need to ensure workability, viability, health, and safety of mine sites and workers to meet the ever-increasing global demand for mineral resources. Amongst the many challenges facing the excavation industries, rockburst and spalling failures in deep mines in hard and brittle rock formations are yet happening that are still deemed as unsolved problems. During unconfined compressive testing of brittle rocks, microcracks initiate at approximately 0.3–0.5 of the peak strength (which is commonly known as the Crack Initiation stress level) mainly in the direction of the major principal stress, then grow unstably and coalesce to form macro fractures at approximately 0.7–0.8 of the peak load at a so-called Crack Damage stress threshold. From a stress-strain perspective, the crack damage stress threshold () is associated with the reversal point of the volumetric strain, which is also proved to be strongly affected by the intermediate principal stress. This paper extends the previous studies on the impact of true triaxial loading conditions on the CD stress level in high porosity rocks, and introduce a new Crack Mode-Changing Stress (CMCS) defined as the minimum principal stress required to change rock fracturing from splitting to a sliding failure mode. A large number of experiments on sandstone specimens were carried out at different true triaxial loading conditions and the effect of principal stresses on the CI and CD as well as CMCS were studied. The results show that not only the intermediate principal stress, but also the minor principal stress can significantly affect the CD and CMCS thresholds.

Apr 26, 2022

By Jian Deng, Hehua Zhu, Lianyang Zhang

Rockburst is defined as a sudden and violent explosion of rock on the surface of a rock excavation. Rockburst has been regarded as the least understood and most feared hazard problem for underground rock excavations. Traditionally, rockbursts were classified into the strain, pillar, and fault-slip categories. However, rockbursts are also known to occur at stress levels well below the rock yield strength, in mines where the rock is far from brittle, or without the presence of geological discontinuities. A plausible explanation of rockbursts is buckling, which has been identified as one of the main mechanisms for rockbursts. It is observed that rockbursts are often induced by dynamic loadings (pulses) from adjacent blasting. Therefore, the present paper studies the effect of pulse shape and amplitude on pillar rockbursts induced by dynamic loadings from blasting using the method of numerical analysis. The governing equation of a pillar’s motion is set up and the mechanism of pillar rockbursts is investigated through a practical example. The results show that it is not the shape of a pulse but the impact energy to decide the occurrence of pillar rockbursts. If all other parameters remain the same, pillar rockbursts are more likely to occur when the pulse duration is longer. The parametric resonance and the perturbation of dynamic loadings are also found to play an important role in the occurrence of rockbursts. These insights would provide invaluable clues about the mechanism and for better control of pillar rockbursts.

Apr 26, 2022

By Will Hodder, Martin Mancini

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Jun 13, 2021

By Stephen Njoloma, Amitabha Mukherjee

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Jun 13, 2021

By Anton Hupfauf, Peter Raleigh

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Jun 13, 2021