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By Aaron Samuel Young, Hiago Antunes Amador de Oliveira, William Pratt Rogers

Low commodity prices and lack of new high-grade deposits are pushing the mining industry for innovation. Lean mining has been vastly discussed in the past decades as a way to continuously improve mining efficiency. Although very theoretical, lean mining presents a set of new solutions enabled by the digital transformation that the mining industry is going through. This paper proposes a framework for a short interval control system with the purpose to allow timely responses by front line supervisors upon operational deviations. In the first part, the author briefly reviews concepts of short-range planning and lean mining. Then, the materials and methods used for the development of the short interval control system are discussed. Finally, alpha trial results are presented, and next steps discussed.

Oct 3, 2019

By Bruno Santos Malaquias, Carlos Eduardo Pessoa Gomes, Diego Canez Fernandes, Henriquison Magela Bottrel Reis

A formação de depósito de carbono é inerente ao processo de coqueificação, com tendência a se acumular nas regiões da zona livre do forno (teto, boca de carregamento e paredes) e no tubo de ascensão dos gases. Contudo, o depósito quando em excesso, se não for removido a tempo, pode causar queda na produtividade, além de impactos ambientais e redução da vida útil da coqueria. Neste contexto, foram avaliados os mecanismos de formação de depósito de carbono, bem como os fatores relacionados ao processo de coqueificação e da mistura de carvões. Foi realizada uma análise estatística dos dados da coqueria, para identificar as principais variáveis que influenciam a formação do depósito de carbono. Em paralelo, foram avaliadas amostras coletadas nas regiões da boca de carregamento, no tubo de ascensão dos gases e do MIQ de alcatrão. Verificou-se que as amostras são formadas por partículas de carbono pirolítico (craqueamento do gás) e majoritariamente pelas partículas carreadas, correspondendo a 60%, 54% e 72%, respectivamente para as regiões da boca de carregamento, da base do tubo de ascensão e superior do tubo. Foram identificadas e sugeridas ações visando minimizar a formação de depósito de carbono, tais como: redução da temperatura da zona livre; aumento da densidade da carga; controle da fração superfina (< 0,105 mm); redução do teor de matéria volátil da mistura de carvões e uso de técnicas de descarbonização.

Oct 1, 2019

By Carolline Garcia Trindade Real

Uma linha contínua não só melhora o conforto aos usuários, mas também melhora as condições de desgaste, fadiga e manutenção dos equipamentos ferroviários. Porém os parâmetros de soldagem devem ser bem especificados e controlados de forma a obter uma junta soldada adequada. Este trabalho oferece uma revisão geral sobre as características básicas de uniões aluminotérmicas de forma a subsidiar a avaliação e melhoria no desempenho de soldagem aluminotérmicas de trilhos, realizada em um outro trabalho também sendo apresentado.

Aug 16, 2017

By Lucas Kling e Silva

A deformação plástica de aços acompanha mudanças irreversíveis da microestrutura, que podem ser consideradas como o estágio inicial do processo de fratura. No entanto, detectar, monitorar e avaliar previamente, estados de dano e pequenos defeitos, de forma não destrutiva, ainda se mostra desafiador. Foi reportado na literatura o fenômeno do surgimento espontâneo de fracos campos magnéticos em aços estruturais e em oleodutos, que são originados devido a tensões mecânicas heterogêneas ou térmicas. Esta observação não é associada com transformações de fase induzidas por deformação e parece ser uma ferramenta promissora para a caracterização prévia de danos em aços ferromagnéticos. Para proporcionar uma melhor compreensão das bases físicas deste processo, foram observadas as microestruturas magnéticas de tais materiais e as mudanças ocorridas nos domínios magnéticos dos mesmos após sofrerem deformação plástica. Para isto foi utilizado um meio de solução coloidal com partículas superparamagnéticas na escala nanométrica (ferrofluido) que proporcionou, através da técnica Bitter, observar não apenas uma mudança de tamanho dos domínios magnéticos do material, mas também modificações em sua morfologia. Foram estudados neste trabalho aços ferríticos com as respectivas concentrações de carbono em sua composição: 0.08%; 0.22% e 0.45%.

Oct 30, 2017

By Breno Carvalho de Oliveira

Neste trabalho é apresentado uma ferramenta de otimização multiobjetivo para planejamento da manutenção de ativos ferroviários. A aplicação foi modelada com base no problema do Caixeiro Viajante Multiobjetivo, considerando como objetivos a minimização da postergação da manutenção dos equipamentos e do deslocamento da equipe de manutenção. Foi utilizada uma instância real de 17 cidades que são atendidas por uma única equipe de manutenção. A ferramenta de otimização consiste na combinação do algoritmo SPEA2 (Strength Pareto Evolutionary Algorithm), da methaheurística GRASP (Greedy Randomized Adaptive e Search Procedure) e de uma heurística de busca local em vizinhança, cada uma com seu papel específico dentro da otimização. O algoritmo foi capaz de mapear soluções melhores que a atualmente adotada pela empresa, proporcionando uma economia significativa no valor total a ser gasto em um ciclo de manutenção dos ativos ferroviários.

Oct 30, 2017

By Moacir Andretti Sabino Mota

Os componentes da carga dos altos-fornos, que majoritariamente formam a escória final, consistem basicamente da ganga da carga metálica (minério, sínter, pelota), dos fundentes adicionados (quartzito, calcário, dolomita, etc) e da cinza do redutor (carvão vegetal ou coque). A estrutura da escória é formada por um conjunto de óxidos oriundos do processo de redução metálica e das impurezas da carga. As características de uma escória para uma máxima eficiência na operação do alto-forno devem ser: baixo ponto de fusão, fluidez e baixa viscosidade, tolerância, alta dessulfuração, remoção de álcalis. Com base nos argumentos destacados acima, tornou-se necessário o estudo de um método de cálculo eficiente para a viscosidade e da temperatura de liquidus da escória do AF2 da Vallourec Soluções Tubulares do Brasil - VSB.

Oct 30, 2017

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&amp;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 Humberto Almeida de La Serna, Kayleigh Meneghini, Gabriel Rubio Pirillo, Maurício Guimarães Bergerman

The Mining Annual Report (RAL) is an obligation for every current owner of a brazilian mining process which is already undergoing extraction. This document is basically composed by the company’s annual book balance, where is possible to educe informations that allow to evaluate the mineral market behavior. This research gathered filtered data linked with RAL production and technical responsability between 2010 and 2017, gotten by the Information Access Law, without the real CNPJ of each company, in order to preserve their identity. The results allow to quantify the Brazilian mining production during the period, illustrating that approximately 46% of the companies can be classified as micro, 30% as small, 20% as medium and 4% as large mining companies. It was observed that the micros concentrate the most part of technical responsibles who sign for more than three mines.

Oct 3, 2019

By Ivo Filipovic

The steel melting process in an Electric Arc Furnace is a complex set of tasks, coping with highly dangerous hazards as fire, explosions, uncontrolled reactions, hot metal projections and gas or dust emissions. Melt shops are dangerous working areas for operators, recording statistics with a high frequency of injuries. In the past years, without dedicated safety equipment, there wasn't a real attitude to the risk prevention. The paper describes the available technological packages to eliminate the manned activities on the melting floor, with the aim to prevent accidents and keep furnace operators safe. The technological packages suite extends the automatic control of the EAF melting process to all the operations from charging phase to tapping. Plus, the integration of the most frequent operations by automated specialized tools effectively minimizes power-off times, enhancing reliability and improving the transformation costs.

Aug 17, 2017

By Andrea Pezza

The steel market is experiencing a difficult conjuncture: on the one hand steel producers minimize their investments while optimizing their over- production, on the other hand suppliers reduce their internal human resources and capacity in order to overcome the instability of the new era. A return to the steel production levels of the past is not expected in the short term. Research, development and plant concept optimization is one recipe to drive the future of the steel business. This article describes a new concept for a VOD plant developed as a result of thorough investigation and assessment of all possible solutions. A joint and tight cooperation with the final customer was necessary to reaching important results. This article consists of the contributions from the plant suppliers in terms of their experience and feedback, as well as the final user’s. The final customer, voestalpine Giesserei Linz GmbH, and the plant supplier, Primetals Technologies, are both worldwide players and highly focused on reaching best quality and innovation.

Oct 30, 2017

By Mariana Boger Netto

Na fabricação de aços, uma das funções do refino secundário é a remoção das inclusões não metálicas geradas durante o processo. A viscosidade da escória influencia sobremaneira nas trocas de massa entre banho metálico e escória, sendo, portanto, uma de duas propriedades mais importantes. Em vista disso, este trabalho tem como objetivo estudar escórias de refino secundário quanto à sua viscosidade, analisando os principais fatores que influenciam esta propriedade. A partir de dados de composição química de amostras de escória de uma qualidade de aço comercial, foram feitas simulações termodinâmicas utilizando o software FactSage. Foram obtidas informações sobre as fases presentes no processo, frações sólida e líquida, ponto de saturação de MgO e viscosidade efetiva da escória. Com base nesses resultados, concluiu-se que o aumento da basicidade tende a aumentar a fração sólida e a viscosidade, mas ao chegar à sua saturação de sólidos, o aumento da basicidade age na parte líquida da escória, quebrando as cadeias de silicato nela presentes e diminuindo a sua viscosidade. Além disso, percebeu-se que a viscosidade efetiva dessas escórias é bastante elevada devido à presença de altas frações sólidas, podendo resultar em problemas para o aço estudado.

Aug 16, 2017

By Tiago Luis Anderson dos Santos Morais1 Oliveira

Em função da crise energética e do aquecimento global, faz-se necessário a utilização de novas fontes de energia como uso sustentável da matriz energética disponível. Do exposto, a CEMIG GT, a ONDATEC e a Universidade Federal de Ouro Preto, investiram em um projeto no âmbito do Programa (P&amp;D) Cemig/Aneel para geração de energia. O objetivo deste trabalho foi efetuar a avaliação do potencial energético dos efluentes gasosos (gases não condensáveis – GNC) e líquidos (Gases Condensáveis) de uma planta de pirólise de biomassa via micro-ondas para a produção de carvão vegetal. Para tanto, a ONDATEC construiu uma unidade piloto de produção de carvão vegetal (pirólise) por micro-ondas com capacidade de produção de 150 kg por hora. O processo de pirólise ocorreu em modo contínuo e em dois estágios, a secagem da biomassa e a pirólise propriamente dita, com a produção de carvão vegetal, gás de pirólise (GNC) e bio-óleo (GC). Em face dos resultados obtidos para o GC e o GNC, foi verificado um potencial de geração de 2,24 MWh de energia elétrica por tonelada de carvão produzido, que pode ser uma boa alternativa para desonerar a cadeia produtiva do carvão vegetal e do ferro gusa.

Sep 25, 2017

By Amanda de Angelis Vitoi

Neste trabalho foi estudado o efeito da adição de argônio à atmosfera de nitretação sob plasma sobre a resistência à corrosão do aço inoxidável austenítico AISI 316L. As nitretações foram realizadas em reator a plasma pulsado, a 420°C, por 6 h, adicionando-se 0%, 5% e 10% de argônio à mistura gasosa. Os resultados mostraram que a adição de 5% de argônio promove um aumento na espessura da camada de austenita expandida em relação ao material nitretado sem argônio. Com o aumento da concentração de argônio de 5 para 10%, no entanto, verificou-se a formação de camadas de austenita expandida mais finas e de baixa resistência à corrosão devido à presença de nitreto de cromo em sua estrutura.

Aug 8, 2018

By Heidy de Oliveira Simões

O objetivo deste trabalho foi estudar as correlações entre o IPM (Índice de Permeabilidade Magnética) das pelotas queimadas, as trincas formadas durante o processamento das pelotas no pelotamento/endurecimento e o FeO de cada amostra. As análises evidenciaram que o tipo de trinca presente na pelota impacta no IPM fazendo diminuir a correlação entre IPM e FeO. O entendimento do fenômeno possibilitou desenvolver uma metodologia para determinação de um parâmetro que pudesse ser correlacionado ao FeO das pelotas de minério de ferro, estendendo sua aplicação ao pellet feed, baseado nas propriedades magnéticas do material. O método consiste em medir a variação da indutância de um solenoide, provocada pela introdução do material que se deseja determinar o parâmetro no núcleo de uma bobina, determinando-se relativamente a permeabilidade magnética das pelotas e pellet feed. Para tal, foi definida uma metodologia nas quais alterações devidas à variação da densidade da amostra, causadas principalmente devido a trincas nas pelotas, sejam mitigadas, garantindo a repetibilidade dos resultados. Assim, foi possível a determinação do FeO das amostras através da medição deste novo parâmetro, de forma mais rápida, fácil e com um custo consideravelmente menor que na química analítica clássica.

Aug 1, 2018

By Thiago Augusto Ávila

A limpidez de aços e a diminuição de problemas de lingotabilidade em aciarias tem sido alvo constante de esforços de engenheiros na siderúrgica. O bom entendimento dos efeitos do processo e as suas respectivas particularidades garantem a redução de ocorrências de inclusões e má lingotabilidade. Dentre os principais aços de construção mecânica com maior ocorrência de problemas de inclusões e lingotabildade estão os aços “Baixo Si” e aços com faixa de S e acalmados ao Al e Si/Mn. Entre os parâmetros de análise, a ordem de adição de ligas, definição de temperatura de lingotamento e a estabilidade térmica e química, são os de maior influência na quantidade de inclusões e problemas de lingotabilidade. Para aços baixo Si, a pré-desoxidação com Al, auxiliada por maiores temperaturas de lingotamento, confere inclusões líquidas no inicio do processo promovendo a maior remoção destas. Da mesma forma, aços com S e Al são beneficiados pelo aumento da temperatura de lingotamento, mas fortemente afetados pela estratificação térmica do aço na panela, quando é elevado o teor de S e Al nestes. Sendo assim, o tempo de espera e o estado térmico da panela e distribuidor passam a ser um fator importante para redução da estratificação térmica bem como a redução de problemas com macroinclusão e má lingotabilidade.

Jul 30, 2018

By Priscilla Messias Pereira, Wellington Bonelar dos Santos, Alex Dalapicola Veronez, Maurício do Santos Rocha Junior, Leandro Resinentti Zanon

The pelletizing process allows inputs to be added to the mixture resulting in better control of the physical, chemical and metallurgical characteristics desired by the pellet. Anthracite is incorporated as input of the pellets as an alternative form of fuel, making the burning more homogeneous, "from the inside out", benefiting the physical resistance of the burned pellets and aiming to reduce the cost of natural gas during the stage of hardening. However, the amount of anthracite should not exceed an optimum value, which may cause an adverse effect on the physical quality of the pellets. Hence, it is very important an accurate control of the coal dosage. Based on that, the present study presents the implementation of a control using advanced control system that applies, using linear regression of historical data, the optimum relationship between anthracite and ore (respecting the physical quality of the pellets during processing in pelletizing furnaces). After the implementation of this control, it was possible to adjust the anthracite dosage automatically, measured in percentage of fixed carbon in the mixture, when the process is able, thus reducing the specific consumption of natural gas.

Oct 1, 2019

By Gusttavo Reis Leite Matos

Neste trabalho, a resistência à corrosão das ligas Ti-35Nb(0,0;0,5;1,0;1,5) Si e os metais puros, foram investigados em meio à saliva artificial fluoretada. Para tal, curvas de polarização, impedância eletroquímica, microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia óptica (MO) e difração de raios-X (DRX) foram realizadas. O MEV e MO indicam que as amostras que contém Si apresentam maior ataque comparado aos metais puros. Esse fato foi confirmado através dos ensaios eletroquímicos onde foi possível observar que as ligas com a presença do Si apresentam menor resistência de polarização (Rp) e não passivam a superfície do material.

Oct 30, 2017

By Marcos Vinícios da Silva Cavalcante

O processo de um forno de endurecimento de pelotas cruas tipo grelha móvel baseia-se na queima de esferas, aglomerados de minério de ferro, acomodados no interior de carros de grelha que se movimentam com certa velocidade através das zonas do forno. Neste tipo de forno as pelotas cruas são queimadas predominantemente por convecção por gases aquecidos via queimadores instalados na zona de queima. Estes gases quentes passam por entre as pelotas com uma velocidade, densidade, viscosidade e temperatura tal que garante a secagem, a sinterização e o resfriamento das pelotas enquanto são movimentadas dentro dos fornos. A permeabilidade de um leito de pelotas é uma função direta dos espaços vazios formados pelo empacotamento destes aglomerados esféricos que o compõe. Este estudo validado na linha de produção teve como objetivo relacionar os espaços vazios com alguns parâmetros de controle operacional usuais na indústria de pelotização e associá-los a qualidade física, produtividade e ao custo de produção.

Aug 16, 2017

By Alberto Lainati

The Bar Reducing and Sizing Technology has a core function in the value-chain for the production of rolled SBQ (Special Bar Quality) products. The EVO 2+4-roll is based on the compact combination of a 2-roll high-reduction module followed by a 4- roll low-reduction module for precise sizing. The EVO 2+4-roll mill, allows to gain significant technical and economical advantages in the hot- and post-rolling process routes: dimensional and surface accuracy, quick adaptability to processing variances and to small lots requirements, superior technological features of as-rolled product, competitive capex and opex. The EVO 2+4 unit has a very compact design, which makes it suitable both for new mills and upgrade applications.

Aug 17, 2017

By Priscila Batista Dias Santos

A ovalização é uma alteração indesejável na forma de bobinas laminadas a quente (BQs), que pode ocorrer durante seu resfriamento e que dificulta o processamento posterior. Esse fenômeno pode estar relacionado a diversos fatores, entre os quais se destacam, especialmente em aços com carbono equivalente mais alto, alterações associadas à decomposição da austenita durante o resfriamento da BQ. Neste estudo foi investigado, utilizando simulações por dilatometria, o efeito das condições de resfriamento após a laminação a quente nas transformações de fase de aços C-Mn propensos à ovalização. Os resultados obtidos mostraram que as condições de resfriamento afetam não só a microestrutura final, mas também a cinética de decomposição da austenita dos aços avaliados, indicando que é possível reduzir o índice de ocorrência de ovalização de BQs desses aços por meio de alterações na temperatura de bobinamento.

Oct 30, 2017