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By Thomas Höfler, Michael Auinger, Bernhard Linder

Gas-fired pusher furnaces are commonly used to heat steel slabs before hot rolling. Temperatures well above 1000 °C combined with an oxidizing atmosphere containing H2O, CO2 and O2 result in rapid oxidation of most steel grades. The resulting oxide scale and the chemistry of the metal-scale-interface are major determining factors for the occurrence of hot rolling defects. To better understand these phenomena, lab-scale trials were performed with two different steel grades in an electric tube furnace in the temperature range 1000-1250 °C, using an atmosphere of about 20 % H2O, 7 % CO2 and 3 % O2. Humidification of the gas was achieved by evaporation, using a custom thermostat with standard laboratory glassware. The resulting samples were prepared metallographically, using cold mounting under vacuum with taper section angles, and analyzed using light microscopy and SEM/EDS. The scale structure of the Si alloyed steel was highly dependent on the oxidation temperature due to the formation of eutectic liquid phases of FeO, Fe2SiO4 and FeAl2O4. Below the eutectic temperature, the scale of the Si steel appeared to be made up of three distinct areas: The external scale consisting solely of Fe oxides, the internal scale containing Fe2SiO4 and FeAl2O4, and an internal oxidation zone with SiO2 and Al2O3 in a mostly plain Fe matrix. Comparisons of the experimental results with simulations of the internal oxidation showed good qualitative agreement.

Oct 1, 2019

By Patrícia Mundim Campos Faria

The process of particle size reduction by grinding is inherently inefficient and involves high capital and operating costs. In particular, ball milling is one of the important unit operations in the iron ore pelletizing process. The mill product, due to its physical properties, determines the efficiency of subsequent stages of classification, filtration and pelletizing, thus impacting the quality of iron ore pellets. The work demonstrates the application of the population balance model in the optimization of a full-scale ball mil circuit grinding pellet fines with the aim to evaluate the optimal solids concentration to improve iron ore pellet quality. Initially, detailed experimentation was carried out in a 25.4 cm diameter batch mill and a relationship for mill scale-up using a linear population balance model in wet grinding systems was established. The selection and breakage parameters and the specific selection functions were determined for pellet feed iron ore. It was possible to identify the non-normalizable nature of the breakage functions of the ore studied, which were modeled properly. Afterwards, as a result of incorporating the specific selection functions and breakage functions into the linear population balance model, it was possible to predict product size distributions in the pilot and plant scale mills (0.416 and 5.18 m diameter, respectively) from data obtained in the 25.4 cm diameter mill. Finally, with this scale-up procedure it was possible to appraise the plant scale optimization via laboratory scale grinding mill tests. The effects of changing percent solids were assessed in order to improve the industrial mill performance and the optimal value should be in the range from 76 to 80%.

Aug 1, 2018

By Piotr Kula

Vacuum carburising with pre-nitriding (PreNitLPC® technology) involves feeding ammonia during the charge heating stage before carburising. The purpose is to restrict the growth of grain in the surface layer of the carburised steel. The article presents the influence of nitrogen on restricting austenite grain growth during vacuum carburising and on mechanical properties (fatigue strength, impact resistance) of layers that underwent such treatment in comparison with traditional carburising methods.

Aug 16, 2017

By Thais da Silva Ferrarini, Pedro Lucas Freitas

Com mais de 35 anos de operação, as 3 baterias de coque da ArcelorMittal Tubarão estão chegando em fim de vida útil, mas apesar disto tem que continuar operando e produzindo coque de qualidade. Suportando as condições operacionais mais diversas, a automação tem um papel importante para ajudar nestes desafios, ajudando nas ações para aumentar a vida útil das baterias, em ações de manutenção, controle térmico e outros mais.

Oct 1, 2019

By Felipe das Dores Machado

O estudo de simulação do escoamento do aço líquido no distribuidor requer não somente um grande conhecimento técnico dos critérios de similaridade, mas também uma correta aplicação das ferramentas disponíveis de simulação dos fenômenos físicos envolvidos. A complexidade do escoamento, tendo em vista a interação das inúmeras variáveis envolvidas, torna necessário um estudo dinâmico que utilize diferentes métodos que abranjam a visão de um todo do escoamento, aumentando as oportunidades de uma conclusão mais assertiva sobre os fenômenos ocorridos nas reais condições encontradas na indústria. Este trabalho tem o objetivo apresentar uma nova abordagem sobre a simulação da remoção de inclusões do escoamento do aço líquido em modelos físicos do distribuidor de lingotamento contínuo e como resultado será mostrado um estudo de caso comprovando que a utilização de um único método de modelagem física pode levar a compreensões equivocadas do escoamento.

Aug 16, 2017

By Camila Simon Christ

A crescente demanda de aços com composições e propriedades controladas aumenta as exigências do controle de qualidade dos produtos acabados e dos constituintes deletérios, como as inclusões, que são agregados durante os processos de fabricação e acabamento. No presente trabalho foi realizada uma análise qualitativa e quantitativa das inclusões presentes em um aço microligado de partida de máquina, através da observação de imagens obtidas por microscópio ótico. A observação das imagens permitiu verificar uma falta de homogeneidade ou padrão na ocorrência das inclusões nas amostras e que as inclusões presentes eram do tipo óxidos glogulares e alumina.

Oct 30, 2017

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 Ivan César Lopes Diniz

Stretcher Reducing Mill (SRM) is a mill used in production of tubes. It is composed with a set 24 of stands responsible to define the final outside diameter (OD) of tubes. External appearance is critical in this process even though this requirement has no effect on mechanical properties. For this reason, an investigation of external longitudinal marks mechanism is in progress using 6 Sigma methodology. This paper is a part of the investigation with focus on the rolls and its mechanical properties. Destructive tests were performed in the rolls and compared with the project. After a detailed investigation, it was concluded that rolls were out of hardness specification and the project was poor of information. A new supplier was developed (internal market) based on the new project and all requirements were achieved as demonstrated in this paper. A monopolistic market for this product in VSB (Vallourec Soluções Tubulares do Brasil) was eliminated. Concerning the effect on the external longitudinal marks, the new rolls developed within hardness range minimized the mechanism of wear on rolls surface and consequently on tubes surface. A collateral effect has been faced, but still better than external longitudinal marks on tubes surface. The quenched and tempered rolls are more sensitive for process variation, mainly linked with cooling system and temperature of tubes (mechanical resistance for deformation). Nevertheless, a new material has been aimed focusing on reduction of rolls breakage with good tenacity and affordable cost.

Oct 4, 2019

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 Diego José Inforzato

Hot tensile data were correlated with creep data, in Aluminum Alloy AL7475-T7351, as part of a broader research program, aiming at the validation of a methodology that proposes an equivalence between the two kind of results, for metallic materials in general. The methodology is based on a criterion that establishes correlation among the following parameters from each test: the strain rate, ultimate tensile stress, and time to reach the ultimate tensile stress, in tensile tests, are equivalent respectively to the: minimum strain rate, applied stress and rupture time, in creep tests, for a given test temperature. The present material was tested at 3 temperatures: 133,166 and 193ºC, using 3 nominal tensile strain rates in the hot tensile tests: 3.2x10-6, 1.6x10-4 and 6.4x10-3 s-1 and 9 applied stress levels in the creep tests, varying from 140 to 400 MPa. The conversion of the hot tensile data to creep-like data allowed performing the analysis of all the results together according to the traditional creep relations proposed by different authors, namely: Norton, Arrhenius, Zener-Hollomon and Monkman-Grant, with the determination of the corresponding parameters in each case. The equivalence between hot tensile and creep data is also confirmed for this aluminum alloy.

Aug 8, 2018

By Breno T. Maia, Débora C. O. Silveira, Mariana A. Ribeiro, Daniel A. G. de Carvalho, Roberto P. Tavares, Raissa S. Salgado

Mixing time is an important parameter when considering chemical and thermal homogenization in steelmaking reactors. It can also be relevant in the kinetics of chemical reactions. Different methods have been used to estimate mixing times in physical models of steelmaking reactors. In the present work a new method to estimate mixing times in physical models has been proposed. This method can be used when transparent fluids are used to simulate the liquid steel and the slag. Results of mixing times in a physical model of a BOF obtained with different techniques were compared. It was shown that the new method is more reliable and consistent than the common methods based on electrical conductivity measurements and colorimetric analysis.

Oct 1, 2019

By Karine Miranda Bezerra

A presente pesquisa investigou a eficiência dos filmes de polipirrol (PPy) eletrodepositados potenciostaticamente em meio aquoso contendo os Ácidos: Dodecil Benzeno Sulfônico (DBSA) ou p-Toluenossulfônico (pTS) na proteção da Liga de Alumínio 2024 contra a corrosão. Ensaios de Polarização Potenciodinâmica e Voltametria Cíclica obtidos em NaCl demonstraram significativa proteção do Alumínio 2024 quando revestido pelos filmes de PPy/pTS, em detrimento do Sistema PPy/DBSA que sofre o processo irreversível de overoxidação. A Morfologia dos filmes avaliada por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) indicaram que o Sistema PPy/pTS é mais homogêneo e uniforme, quando comparados aos filmes de PPy/DBSA, que apresentaram defeitos estruturais que justificam a menor performance desses filmes na proteção do metal contra a corrosão.

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 Lucas Rosate Leite dos Santos, Erica Marcelino Freitas de Souza Silva, Glaucio Soares da Fonseca

Aços Inoxidáveis Austeníticos (AIA) são largamente utilizados não somente por sua boa resistência à corrosão, mas porque eles são amplamente conformáveis, fabricáveis, duráveis e soldáveis por praticamente todo os processos. À temperatura ambiente, as ligas homogêneas forjadas são, em geral, completamente austeníticas. Entretanto, para muitas aplicações essas ligas necessitam ser submetidas a processos metalúrgicos como a soldagem, que por sua vez pode causar modificações microestruturais. Desta forma, uma liga que antes era completamente austenítica pode apresentar frações de ferrita- δ retida. O presente trabalho investiga a influência do aporte térmico na evolução da microestrutura de solda do AIA 316L submetido à solda similar em dois diferentes aportes térmicos pelo processo TIG Autógeno. A análise microestrutural das amostras soldadas, foi realizada via Microscopia Ótica. Os resultados possibilitaram concluir que o aporte térmico de fato influenciou na microestrutura final do 316L, pois após a soldagem, para ambos aportes aplicados, a microestrutura foi composta de austenita e ferrita-δ e não apenas predominância da austenita como inicialmente apresentava o Metal Base.

Oct 7, 2019

By Bruna Silva de Almeida

Tradicionalmente propriedades mecânicas tais como: Limite de escoamento e dureza em processos de laminação a frio são avaliadas antes e após o processo devido a dificuldade de obter estes valores após cada cadeira de laminação. Atualmente são empregadas simulações numéricas, onde inúmeros modelos usam valores de tensões antes e após laminação e obtém-se uma predição destes valores entre cadeiras, normalmente utilizando aproximações ou dados conseguidos em algum laminador piloto. A finalidade deste trabalho foi estudar uma bobina processada de um aço IF, em escala industrial, num laminador de tiras a frio de cinco cadeiras avaliando algumas propriedades mecânicas e correlacionando os aspectos microestruturais das amostras retiradas entre as cadeiras deste laminador. Para o estudo da evolução das propriedades mecânicas do início ao final do processo, foram preparadas amostras para os ensaios mecânicos e para análise das mudanças microestruturais foram preparadas amostras por técnicas de metalografia. O resultado apresentado após estas avaliações mostram o comportamento mecânico diferenciado após cada redução.

Aug 8, 2018

By André de Albuquerque Vicente

O estudo detalhado das cinéticas de oxidação a altas temperaturas ao ar permitiu o cálculo da energia de ativação aparente do processo de oxidação de um aço inoxidável austenítico laminado do tipo 22.12. Utilizou-se o aço inoxidável austenítico microligado ao cério (253 MA®) que é um aço projetado para trabalhos a altas temperaturas. Observou-se cinéticas de oxidação parabólicas em todas as temperaturas estudadas: 800, 900, 1000 e 1100 ?C. Os Kps encontrados neste trabalho reforçam a tese de que ocorra a formação de películas protetoras de Cr2O3 e SiO2, o que reforça a hipótese que as mesmas tenham sido efetivamente formadas após os estágios iniciais de oxidação.

Oct 30, 2017

By Augusto César Lacerda de Oliveira

As demandas legais para a redução de emissões na atmosfera vêm crescendo em todo mundo para todos os produtores de veículos. Para o atingimento dessas metas a montadora está buscando reduções de peso nas carrocerias de seus veículos. Reduções de espessura em carrocerias devem ser acompanhadas de um aumento de resistência para assegurar a manutenção do seu desempenho mecânico. O módulo técnico do Modelo CSN é capaz de avaliar critérios mecânicos (cargas estáticas), critérios de desempenho dinâmicos (avaliação crash test) e, também, critérios de conformabilidade. O módulo econômico recebe as informações do módulo técnico e é capaz de prever o impacto financeiro para o cliente e para a CSN, considerando fatores como margem do mix de produtos, produtividades e carteira das linhas de produção.

Aug 16, 2017

By Artur Frederico Fonseca da Cruz, Jael Moutinho dos Santos

The problem of iron ore sticking and premature wear on screening rolls on balling systems is recurrent. The importance of the "screening" function of the roller classifier is fundamental, since in perfect conservation state and operation it is possible to ensure the performance improvement of the most expensive phase in the pelletizing production chain, the thermal processing. The present works target is the identification of possible causes of iron ore adhesion in classifier rollers and develop a methodology to evaluate and quantify the iron ore sticking mechanism on the classifier surface. For this purpose, iron ore and additives were collected at four different pelletizing plants in terms of iron ore origins and process flows, three different rollers were chosen for testing around the adhesive energy at the iron ore mixture/rolls surface interface. As results, it was possible to construct methodologies to evaluate the aggregability, it was observed the importance of "specific moisture" definition and knowledge on the adhesive energy increase, besides presenting the better performance of rolls with tungsten carbide coating than other evaluated.

Oct 1, 2019

By Raphael Calazans Cardoso

Os procedimentos de dimensionamento de juntas parafusadas devem corresponder adequadamente às condições impostas na prática, para garantir projetos de alta confiabilidade. Por isso, este estudo tem o objetivo de evoluir na compreensão do comportamento mecânico de juntas parafusadas submetidas à carga axial externa. Para tal foram realizadas simulações numéricas variando a pré-carga de aperto, o comprimento do parafuso, o atrito entre os componentes, a posição de aplicação da carga externa e os materiais dos membros apertados, de modo a verificar a parcela da carga externa transferida ao parafuso. Todos os fatores analisados alteram o comportamento mecânico da junta, exceto o atrito entre os componentes. A transmissão da carga ao parafuso se comporta de maneira não-linear pelo aumento da carga externa. Além disso, existe um patamar de carga externa abaixo do qual não há transferência de carga ao parafuso.

Oct 30, 2017

By Enif Gutiérrez Guerrero

Inclusion deposition is still a standing problem in the continuous casting of steel since the deposition of alumina inclusions inside the SEN affects the productivity and the product quality. The present work studies the factors involved in the inclusion deposition at the nozzle and the effects of inertial, gravitational, buoyant, pressure gradient, and Saffman forces on the inclusion trajectories. The results show that the inclusions reaching the nozzle, only 30% get deposited along its walls mainly at the Upper Tundish Nozzle (UTN). This area of higher deposition is identified close to a low static pressure and a high turbulent kinetic energy dissipation zones where the effects of the gravitational and buoyant forces do not promote a significant inclusion radial movement since these are aligned with the direction of the flow stream lines. In contrast, in this zone, the Saffman force shows an important effect on the deposited inclusions, slowing down the inclusions in the vertical axis and increasing their radial movement.

Aug 17, 2017