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By Ian James McDonald

Each year, approximately 400 million tons of blast furnace slag is produced worldwide with a tapping temperature of around 1,500°C. It is normally used as a substitute for cement clinker or as an aggregate material in road construction. Currently, the slag is granulated in wet-granulation plants using large volumes of water and to date, it has not been possible to utilise the remnant heat energy of the molten slag, which amounts to approximately 1.8 GJ of energy per ton. However, in an R&D project currently underway led by Primetals Technolgies and industrial partners, a new dry atomising technology is being investigated to use air to cool molten slag and recover the lost heat energy. The resultant pelletised slag fulfils the same criteria as wet-granulated slag for use in the cement industry. Phase 1 of the project has now been completed where a technical plant was set up at the University of Leoben in 2012. A series of dry-slag granulation campaigns were carried out using remelted blast furnace slag. The elevated offgas temperatures and the quality of the slag product as verified by the FEhS Building Material Institute have shown the process suitability as an industrial application and the decision was taken to escalate the project from large laboratory scale to a full size pilot plant. The phase 2 development of this plant is now underway and is scheduled for installation at the site of an industrial partner in early 2016 where full slag flow will be fed directly to the plant from Blast Furnace ‘slag runners. This paper will show the development path taken to date and the planned route to our goal in 2016 of being the first to industrialise the ‘game changing’ process of dry Slag Granulation with Heat Recovery from the slag.

Aug 16, 2017

By Giuseppe Pintaude

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

Jul 31, 2018

By Cesar Santos, Marcelo Duarte Silva, Ediron Antônio Lage, Fábio Silva dos Santos

Ceramic filtration technology, despite consuming about 90% less energy than conventional vacuum filters and producing clean water ready for reuse, faced a big challenge that put in doubt its technical and economic viability. In 2015, the production of pellet feed in this last stage of the process of the Minas-Rio Complex of Anglo American was impacted by deep fillings in the filter medium. The chemical regeneration process indicated by the filter manufacturers did not have the necessary effect. SUEZ then carried out a research work on the potential causes and indicated specialty chemicals. After an intense work of the Anglo American technical team supported by SUEZ, an efficient regeneration methodology was developed. From this reference, SUEZ received another 03 similar challenges with ceramic filters. Among them, the Herculano Mineração Dry Stacking pioneer project, which until 2017 could not process more than 20% of the tailings generated in the pellet feed concentration process. Following adaptations in the regenerative methodology as a function of the mineral characteristics facilitated by the development of a pilot backwash system, success was achieved, providing a condition for production of 3.0Mtpy without the use of tailings dam and with continued decline in the unit cost of the tailings filtration operation.

Oct 3, 2019

By Ramon Augusto Moretti, Henrique da Rocha Severino, Renato Nascimento de Castro, Fernando Cesar Sousa

Rolling stand 12 (LTx) of long steel, installed in the company A, Piracicaba - SP unit, had presented high levels of vibration, which affected its internal components, such as: shaft, gears and bearings, generating downtime. To evaluate this equipment a study was proposed by the following engineering techniques: Conventional Vibration Analysis, Operational Deflection Shape (ODS) and numerical simulation by the Finite Element Method (FEM). In the Conventional Vibration Analysis, high levels of vibration were observed during manufacturing process, especially when the material reaches the equipment. Impacts generate high values in acceleration, on average 80 m/s² peak to peak. In the moment of impact, misalignment of internal components was observed by ODS. Field results were correlated to those obtained by the Finite Element Method, which allowed to calibrate FEM model. Thus, the most effective structural modification already numerically evaluated was implemented in the system. Afterwards, new measurements by vibration and ODS techniques were performed, and attenuation of vibrational levels and operational mode, which overloaded the internal components rolling stand, were verified.

Oct 1, 2019

By Flávio Túlio Busatto, João Bosco Mendes, Marcio de Souza Lana, Raphael Dias de Medeiros, Gabriel Nazareth G. Alcoforado

The sintering process begins at the ignition stage of the surface layer of the mixture to be sintered. This ignition is performed through the heat supplied by a furnace, called "Ignition Furnace", and this burn must have sufficient heat potential to start the agglomeration process. As a result of the horizontal movement and the flow of air passing through the material, this surface firing front is transported until reaching the lower zones of the bed, thus producing the sinter. The higher the calorific value of the fuel used, the more efficient (lower fuel consumption and higher temperature) is the surface burning, thus raising the mechanical strength of the product during the process. Due to variations in fuel quality, keeping the ignition temperature controlled becomes a challenge, so, in this work, a study on the combustion of coke oven gas (COG) was carried out, evaluating not only its stoichiometric but also the most adequate control strategy, in order to maintain the working temperature and still optimize the yield and quality of the sinter produced. Mathematical knowledge, automation, control and industrial combustion were used in order to achieve the expected results.

Oct 1, 2019

By Samuel Filgueiras Rodrigues, Clodualdo Aranas Jr., Gedeon Silva Reis, Eden Santos Silva, Fulvio Siciliano

When austenite is deformed above the Ae3 temperature, partial amount of it transforms dynamically into ferrite by a displacive mechanism. After unloading, it retransforms back into the stable austenite by a diffusional process. This influences the rolling load which decreases under isothermal condition or does not increase with decreasing temperature as rapidly as expected under cooling. Plate rolling simulations under isothermal and continuous cooling conditions were carried out on a 0.09 wt.% Nb X-70 steel. Pass strains of 0.2 were employed together with interpass times of 10 s, and 30 s for the cooling conditions and 0.3 with interval of 10 s at 900 °C for the isothermal experiments; strain rate of 1 s-1 was used during the simulations. The mean-flow-stress (MFS`s) behavior of both conditions indicates that dynamic transformation and dynamic recrystallization were taking place during straining. The critical strains for the initiation of dynamic transformation fell around 0.06 while the critical strain for DRX was 0.12. It has been shown that ferrite is formed due to the applied deformation of roughing passes and increases its volume fraction throughout the finishing rolling stage. Under cooling conditions, the ferrite formation is also favored as the temperature approaches the Ae3 line. Such ferrite forms when the driving force for dynamic transformation is higher than the total free energy barrier preventing its formation. This obstacle consists of the free energy difference between austenite and ferrite as well as the lattice dilatation work and shear accommodation work. The addition of Nb retards the retransformation of the ferrite into austenite. Moreover, holding times after rolling increases the amount of austenite available for microstructure control on subsequent stages. The dynamic transformation (DT) mechanism can be used to design improved rolling schedules

Oct 1, 2019

By Susanne Hahn

The Siemens VAI software model DynaPhase calculates thermodynamic properties depending on the chemical analysis of steel. It can be used online together with Siemens VAI’s secondary cooling model SIMETAL Dynacs 3D which is a unique feature. Offline it can be used to investigate the thermodynamic properties of steel grades and therefore supports the development of new grades. The core of DynaPhase is a substitutional solution model for the Gibbs free energy to calculate multi-component phase diagrams. The parameters of this model are determined by employing the CALPHAD approach. This model is combined with a microsegregation model to account for the interdendritic solidification process. New DSC (differential scanning calometry) measurements of the department of metallurgy of the Mining University of Leoben have been used to improve the DynaPhase database for high Al or Si concentrations. By comparing this experimental data to calculations it has been found that some of the widely used commercial software tools do not describe the ternary system FeAlC for high aluminum concentration correctly. In this paper we will show how thermal properties of high Al grades change with the optimized database and what impact this has on the secondary cooling of continuous casting, e.g. how the solidus point shifts on the strand. Moreover we will show that the online use of DynaPhase has many advantages for the production. Since DynaPhase uses the actual chemical analysis of the steel grade and not just concentration ranges or averaged concentrations it is possible to optimize the cooling strategy during casting for the actual chemical analysis of the actual heat.

Jul 30, 2018

By Davi Silva Braga

O processo de produção das pelotas é intensivo em consumo energético, tanto em energia térmica como energia elétrica. Considerando apenas o custo de transformação de minério de ferro para pelota, a energia térmica se torna o maior custo na produção destas e, por isso, encontrar fontes alternativas, combustíveis mais acessíveis e aumentar a eficiência energética, tornam-se objetivos claros na definição das metas de trabalho dos produtores de pelotas de minério de ferro. O objetivo, aqui, foi apresentar a alternativa encontrada na Usina de Pelotização de Jeceaba para substituição de gás natural por carvão vegetal pulverizado. Foram empregados equipamentos adquiridos para moagem e injeção de carvão mineral, que foram adaptados e integrados em uma Usina já existente de forma a aproveitar a oferta interna de moinha de carvão vegetal. Após seis meses de implantação, foi atingida taxa de substituição média de 53% no queimador principal, e a mesma proporção na redução das emissões de CO2 de origem fóssil.

Oct 30, 2017

By Pedro Jorge Walburga Keglevich de Buzin

The steel production in mini mills generates several process residues, among them there is the electric arc furnace dust (EAFD). This residue has as main elements Fe, O, and Zn, being classified as hazardous by the presence of Pb and Cd. Thermodynamic studies related to the formation of mineral species containing Fe, O and Zn elements were carried on due to the influence of these compounds in hydrometallurgical EAFD recycling processes. In recent years, a rise in the chlorine content of this residue was observed, mainly motivated by the increased use of scrap with polymeric impurities containing this element. In this work, based on computational thermodynamics tool FactSage, a general overview of gaseous and minerals species (found in EAFD) formed by Fe, Zn, O, Cl, H and C is shown – representing the organic origin of chlorine. For this study, the PVC polymer was used as the chlorine carrier substance which contaminates the EAF load.

Jul 30, 2018

By Pedro Jorge Walburga Keglevich de Buzin

Steel production process generates waste, among which is the electric arc furnace dust (EAFD). This waste has varying amounts of zinc, which is principally contained in the minerals zincite (ZnO) and franklinite (Fe2ZnO4). The presence of Zn is capable of economically motivating the recycling of this residue and facilitating the co-processing of the remaining material. The zinc content in EAFD and the presence of zincite, however, have significant influence on the application of hydrometallurgical recovery processes (economic alternatives to the Waelz process). In this study, based on the computational thermodynamic tool FactSage, theoretical considerations are made on the conditions for the formation of zinc-containing minerals found in EAFD. Through thermodynamic analysis, the best conditions for obtaining a high fraction of ZnO were analyzed, which favor the hydrometallurgical processes for EAFD treatment. A classification of dust depending on the phases present in the EAFD is suggested as a guide for the feasibility analysis for the use of a hydrometallurgical process.

Jul 30, 2018

By Thiago Pinto Wandekoken

Vazamentos de água em painéis refrigerados apresentam grandes riscos operacionais e de segurança nos processos de fabricação do aço, principalmente nos Fornos Elétricos a Arco. A detecção precoce de vazamentos de água pode minimizar e/ou até eliminar grandes riscos operacionais, de segurança e patrimônio. A Tecnologia ELD, desenvolvida pela Lumar Metals, traz uma proposta inovadora de monitoramento dos painéis do FEA, que através da combinação e análise de dados coletados individualmente nos painéis refrigerados é capaz de detectar vazamentos de 0,2 l/min em até 10 segundos após sua ocorrência. A coleta de dados é realizada de forma contínua nos painéis refrigerados e transmitida via wireless. Testes em escala laboratorial foram realizados, onde os vazamentos de água foram simulados através da abertura de válvulas solenoides. Nos testes em escala industrial o sistema pôde ser avaliado em suas condições reais de operação, ficando exposto ao calor, poeira, ruídos e campos eletromagnéticos. Em todas as etapas de testes realizadas a Tecnologia ELD foi capaz de detectar os menores vazamentos de água, credenciando a tecnologia para inserção no mercado.

Jul 29, 2018

By Juliana Segura Salazar

Algumas estratégias vêm sendo incorporadas na cominuição de minérios, voltadas para reduzir os custos operacionais (OPEX) e garantir o funcionamento de suas operações no longo prazo. Paralelamente, elas permitem reduzir os impactos ambientais desta operação sob a ótica da sustentabilidade, devido às melhorias na eficiência de uso dos recursos e na mitigação das mudanças climáticas. Porém, a incorporação dessas estratégias é restrita pelo tipo de tecnologia empregada e pelo layout da usina e, portanto, o maior potencial de minimização dos impactos econômicos e ambientais encontra-se principalmente na etapa de projeto dos circuitos. Este potencial muitas vezes é desperdiçado, sendo ainda poucas as implementações sistemáticas adotadas na indústria mineral, visando melhorar a ecoeficiência dos processos. Neste trabalho é proposta uma metodologia fundamentada em princípios de sustentabilidade e aplicável ao beneficiamento de minérios, usando uma abordagem simplificada da Avaliação de Ciclo de Vida (ACV). A metodologia é focada na cominuição de minérios brasileiros, tendo sido aplicada ao beneficiamento de Itabiritos, os quais estão se tornando estratégicos no Brasil.

Aug 16, 2017

By Alberto Tremea

The eddy current system is universally recognized as a most suitable method to point out discontinuities or modifications on the roll surface. The automation of the controls through the implementation of sophisticated equipments on the grinding machine has favoured its employment in the roll shop. A big effort is still going on to clarify the best way to promptly identify situations that could be really unsafe for the roll life. The results presented in this paper have been obtained through an intensive activity conducted in field by Innse Cilindri on work rolls of finishing stands of hot strip mills. The correct interpretation of the eddy current signals and a good calibration of the automatic system have allowed, in many cases, a substantial optimisation of regrinding practices.

Aug 16, 2017

By Larissa Fernandes Nunes

O presente trabalho teve como objetivo caracterizar a temperabilidade de uma liga Fe-Ni-Cr. Amostras do material foram submetidas a temperaturas de encharque de 800ºC e 1100ºC e resfriadas utilizando salmoura e nitrogênio líquido. Para a caracterização do material, foram realizadas análises de EDS, MEV e DRX para se determinar, respectivamente, a composição química das fases, a microestrutura e a transformação de fases que podem ter ocorrido. Os resultados microestruturais não mostraram evidencias de transformação de fase, mas que houve o surgimento de maclas de deformação associadas à ciclagem térmica. No entanto a difração de raios-x para amostras tratadas a 800ºC, com aparentemente segregação intergranular, evidenciou alguma transformação de fase.

Oct 30, 2017

By Rosana Vilarim da Silva

Uma das linhas de pesquisa de destaque na vasta área dos compósitos poliméricos é a da utilização de fibras naturais como agentes de reforçamento. Apesar das inúmeras vantagens essas fibras apresentam limitações, como alta absorção de umidade e baixo desempenho mecânico, que restringem sua utilização em aplicações estruturais. Buscando minimizar estes problemas foram desenvolvidos neste trabalho três compósitos híbridos associando uma fibra natural (sisal, coco e bucha vegetal), com a fibra de vidro. O objetivo foi avaliar o processo de absorção d’água e seu efeito nas propriedades mecânicas em tração dos compósitos. A técnica de fabricação foi a moldagem manual seguida de compressão. Os compósitos são laminados de cinco camadas; três camadas de fibras de vidro intercaladas com duas camadas de fibras naturais. A matriz é a resina poliéster ortoftálica. A caracterização destes compósitos foi feita por ensaios de absorção d’água e ensaios de tração em duas condições: seco e após saturação por água. O híbrido sisal/vidro foi o que apresentou o melhor desempenho mecânico, seguido dos híbridos coco/vidro e bucha/vidro. A absorção d’água causou redução das propriedades mecânicas. O híbrido bucha/vidro foi o que apresentou o menor percentual de redução após a saturação, apesar de absorver o maior percentual d’água.

Aug 16, 2017

By Juliovany Drumond

Este trabalho apresenta os resultados da produção do aço bifásico DP980 galvanizado a quente na ArcelorMittal Brasil, com foco no atendimento às propriedades mecânicas e microestruturais. Foram analisadas bobinas produzidas industrialmente de um aço bifásico baixo carbono com e sem adição de boro, e também amostras para simulação de recozimento. A análise foi baseada nas propriedades obtidas no ensaio de tração e também na microestrutura. Foi observado que o aço com adição de boro apresentou propriedades mecânicas mais elevadas que o aço sem a adição deste elemento, e este aumento está diretamente relacionado à maior fração volumétrica de martensita encontrada neste aço. Este fato está ligado à segregação do boro nas interfaces ferrita / austenita durante o recozimento intercrítico, evitando assim a nucleação e crescimento da “nova” ferrita, com um consequente enriquecimento de carbono na austenita. Esta austenita mais enriquecida de carbono gera uma maior quantidade de martensita na microestrutura final. Diante disso, o aço DP980 produzido industrialmente com adição de boro apresentou melhores propriedades mecânicas e microestruturais, sendo compatível com os requisitos demandados atualmente pela indústria automotiva, quando galvanizado a quente nas condições de processo estabelecidas neste estudo.

Jul 30, 2018

By Anderson Lúcio de Souza

Foram realizados testes completos de pelotamento para avaliar os efeitos da adição de uma solução de cal hidratada ao pellet feed na etapa de pelotamento. Foram preparadas soluções com diferentes concentrações de cal hidratada e após a mistura das mesmas no pellet feed foram realizados testes de pelotamento onde os principais parâmetros de qualidade das pelotas cruas geradas foram avaliados. O diâmetro médio final das pelotas foi o principal parâmetro influenciado pela adição de cal hidratada. A presença dos íons Ca2+ e CaOH+, em função da dosagem de cal, altera o estado de dispersão do minério de ferro, afetando assim o processo de formação das pelotas. Ainda, os cátions Ca2+ presentes no pellet feed interagem com o aglomerante orgânico e com a bentonita, reduzindo a capacidade desses agentes em controlar o crescimento das pelotas.

Aug 1, 2018

By Rodrigo Vitorino da Silva

Ligas a base de zircônio utilizadas na indústria nuclear estão sujeitas à formação de hidretos que são causadores de efeito deletério no material. Para aumentar o tempo de operação desses componentes, é necessário o desenvolvimento de novas ligas que retardem ou diminuam esse efeito. Este trabalho tem como objetivo avaliar a influência da adição de elementos de liga em uma liga inédita a base de Zr-Nb na absorção de hidrogênio, através de testes que avaliam a absorção de hidrogênio e a formação de hidretos no material após processamento termomecânico e comparar seu desempenho com duas ligas comerciais. Para tal, foram realizados ensaios de microdureza, cinética de absorção de hidrogênio e micrografias. Os resultados de microdureza Vickers das três ligas estudadas, após o processamento termomecânico, são muito próximos. As curvas de cinética de absorção de hidrogênio mostram que a liga Zr-Nb-Sn-Fe apresenta melhor comportamento que as demais uma vez que o tempo para o início de absorção foi maior. As micrografias indicam que a liga proposta apresenta um desempenho superior em relação à morfologia dos hidretos visto que os mesmos são mais curtos e alinhados.

Aug 17, 2017

By Tiago Bristt Gonoring

Neste trabalho foi avaliado o efeito da adição de metano e argônio sobre a redução a plasma de pós de hematita de alta pureza (com %Fe2O3> 99,00 e tamanho de partículas

Aug 8, 2018

By Felipe Farage David

A laminação de tiras a quente de bobinas de aço apresenta alta relevância devido a possibilidade de obtenção de diversos produtos para diferentes aplicações, tais como: construção civil, industria automotiva e implementos agrícolas. O controle das variáveis de processo, tais como temperatura de reaquecimento de placa, velocidade de resfriamento e temperatura de bobinamento, é determinante para obtenção da microestrutura e, por conseguinte, das propriedades mecânicas do material. O propósito desse trabalho é estudar o comportamento da microestrutura e das propriedades mecânicas com a variação da composição química (adição de microligas de nióbio e titânio), mantendo uma rota de laminação termomecânica similar na laminação de bobinas a quente. Os aços aplicados neste estudo foram o aço microligado ao nióbio e titânio equivalente ao ASTM A1018 HSLAS 50 Classe 1 e o aço carbono comum equivalente ao ASTM A1018 SS36 Tipo 2. Apesar do aço carbono comum apresentar carbono equivalente superior ao aço microligado, foi verificado maior limite de escoamento (se) no aço microligado ao nióbio e titânio. Dessa forma, aplicando tratamento termomecânico adequado no aço microligado é possível conseguir propriedades mecânicas melhoradas principalmente devido ao refino de grão e ao endurecimento da ferrita.

Aug 16, 2017