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By Thierno FALL

This paper describes the study of the work-roll during the hot rolling process thanks to a 3D model built with the Finite Element Method (FEM). In terms of computational cost, that method needs high resources compared to 1D model which are mostly used. However, the 3D model is built to have a better understanding of the work-roll thermal and mechanical behavior during the hot rolling process. The thermal model shows that the highest temperature reached during rolling are within the range of 500°C and 600°C. The thermal field input used to simulate the mechanical behavior of the work-roll shows a biaxial thermal stress state, in the circumferential and axial planes. However, a peak of radial stress is observed in the backup zone. It did not generate plastic strain but could influence the fatigue behavior of the work-roll.

Oct 1, 2019

By Marina Fiore

As otimizações termodinâmicas de sistema ternários ou de maior ordem contendo titânio necessitam que os sistemas binários Ti-X estejam consistentemente definidos e otimizados. O sistema Ti-Si já foi amplamente estudado e otimizado termodinamicamente. Um dos seus compostos intermediários, a fase Ti5Si3, foi inicialmente considerada estequiométrica nas primeiras otimizações termodinâmicas para facilitar os cálculos, embora os resultados experimentais confirmassem a sua não estequiométrica. A otimização mais recente modelou esta fase como sendo não-estequiométrica com 3 sub-redes. A solubilidade foi considerada em duas das três sub-redes, uma na sub-rede do Si e outra na sub-rede do Ti. O problema dessa abordagem é que ela pode aumentar significativamente o número de variáveis a serem otimizadas no cálculo de sistemas ternários Ti-Si-X, dificultando assim a sua convergência durante processamento computacional. O presente trabalho simplifica a otimização do sistema Ti-Si, considerando que o Ti5Si3 é sempre hiper-estequiométrico somente em relação ao Ti. Deste modo, mantêm três sub-redes, mas elimina-se a ocupação do Si na sub-rede do Ti. Os resultados mostram que esta simplificação não afetou significativamente o valor das propriedades termodinâmicas do sistema.

Aug 16, 2017

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 Marcos Natan da Silva Lima

O presente estudo tem como objetivo avaliar a resistência à corrosão de dois aços alto teor de Manganês com relação à liga 9% Níquel em solução eletrólito 0,001M de NaCl. Para esta pesquisa foram utilizados dois aços com teores de Manganês de 22%, 27% e uma liga 9% Níquel que é amplamente utilizada na indústria petroquímica. Os ensaios realizados para comparação da resistência à corrosão foram o monitoramento do potencial de circuito aberto (OCP) e polarização linear anódica. Foi escolhida a solução de NaCl pela presença da maioria dos tanques de armazenamento e transporte de gás natural se localizarem próximos à região marítima portuária. Foram utilizadas as técnicas de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia óptica e Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios-X (EDS) para a caracterização dos produtos de corrosão. Os resultados obtidos mostraram que os aços alto Manganês apresentaram valores similares de resistência à corrosão, mas ainda inferiores em relação ao aço 9% Níquel.

Oct 30, 2017

By Antônio Adel dos Santos

O controle da temperatura é fundamental no processo de laminação a quente dos aços, motivando a dedicação de esforços em estudos sobre a transferência de calor e na aplicação de melhorias operacionais. Neste sentido, o objetivo deste trabalho é apresentar o desenvolvimento, os resultados e as aplicações de modelos de cálculo da evolução de temperatura do aço durante a laminação a quente, desde o reaquecimento da placa até o produto laminado e resfriado na forma de chapas. São mostradas formulações matemáticas, métodos numéricos de solução usados, validação dos cálculos e a contribuição dos modelos para o entendimento e melhoria de processo. Todo esse desenvolvimento foi baseado em trabalhos realizados na Usiminas, nos últimos anos, cuja fundamentação teórica, buscada na literatura, foi adaptada e validada de acordo com as especificidades de cada linha. Além disso, os modelos foram implantados como simuladores offline, tornando prática sua aplicação pelos analistas de processo. São mostrados exemplos de cálculo do aquecimento de placas, da evolução térmica das placas nos fornos até a entrada dos laminadores, e da evolução do esboço durante a laminação de chapas grossas.

Jul 30, 2018

By Dustin Vickress

The premature failure of copper staves in the lower stack and bosh is frequently the cause for an interim blast furnace repair at great cost to the blast furnace owner. Protective accretions may form on the stave hot face, but when these accretions are lost the staves can begin to deteriorate both due to abrasive wear from exposure to the descending burden materials and due to thermal cracking from exposure to hightemperature process excursions. These mechanisms can lead to failure of cooling passages, which forces blast furnace operators to shut off these channels, accelerating the rate of copper stave wear. Finger cooler technology was developed to extend blast furnace life by restoring cooling to damaged staves. Evidence for their effectiveness is presented herein in the form of experimental test work and conjugate heat transfer (CHT) analysis carried out using computational fluid dynamics (CFD) simulations. These tests demonstrate that under typical blast furnace excursion conditions, a stave fitted with finger coolers will undergo half the temperature rise of a stave fitted with conventional cigar coolers.

Aug 17, 2017

By Márcio Zamboti Fortes

A alguns anos os setores residencial e industrial tem se deparado com mudanças de paradigmas que tangem a necessidade de melhorias em suas atividades, com o intuito de desenvolver processos com menor impacto ambiental, sustentáveis e com eficiência energética, objetivando reduzir o consumo de energia elétrica. O uso de tecnologias baseadas em fontes renováveis para a geração de energia elétrica, tais como a solar e a eólica, tem apresentado-se como uma alternativa a ser implementada por estes setores para atender às exigências do mercado, se beneficiando da difusão da tecnologia e uso destes equipamentos, para a consciente utilização da energia elétrica. A instalação e avaliação de novas fontes de geração de eletricidade estão sendo desenvolvidas pelo projeto Cidade Inteligente de Búzios através da implantação de painéis fotovoltaicos e aerogeradores de pequeno porte em unidades consumidoras residenciais, comerciais e industriais e alguns resultados estão apresentados neste texto.

Sep 25, 2017

By Saul Garcia Hernandez

The research work objective is to study a new ladle shroud internal design to reduce the slag emulsification in the tundish during ladle transient periods. A 3D mathematical model of the tundish was created to solve the fundamental equations, a turbulence model, and a multiphase model. The results show that using a conventional ladle shroud, the fluid is delivered with an excessive amount of kinetic energy being dissipated inside the tundish bath, generating strong mixing flow patterns and entrapping a massive amount of slag. In the other hand, the proposed ladle shroud dissipates the kinetic energy before the fluid enters the tundish promoting less intense mixing patterns; thus, the amount of slag emulsification is reduced significantly. Consequently, if the internal design of the ladle shroud is able to dissipate the kinetic energy before the fluid enters the tundish, it shall be possible to reduce considerable the slag emulsification and the slag opening area.

Aug 17, 2017

By Lucas Coelho da Silva

Também chamado de PRFV, esse tipo de material é usado em diversos segmentos da indústria e a escolha por esse material é devido ao aprimoramento de suas características ou propriedades se comparados com os metais, cerâmicos ou polímeros isoladamente. O tempo médio de um incêndio foi estimado fazendo-se um levantamento de incêndios de média a grandes proporções e esse tempo usado para calcular a temperatura média do incêndio para materiais hidrocarbonetos. O tubo tem sua temperatura limitada em 200ºC, temperatura de degradação do polímero. As amostras foram envelhecidas no forno a uma temperatura próxima da deterioração e depois resfriadas à água e ao ar. Foi comprovado através da análise da transferência de calor que quanto mais perto o material estiver da fonte de calor, maior vai ser a energia incidente sobre o material. O estudo foi feito considerando uma fonte pontual de calor. Além disso, é feita uma análise do tempo que uma estrutura feita do mesmo material levaria para atingir a temperatura de degradação, descartando seu uso posterior.

Aug 16, 2017

By José Francisco Cabello Russo, Denilson Rodrigues de Araújo, Elias Fonseca de Castro, Henrique Dias Gatti Turrer

The Minas-Rio project of the Anglo American group was designed to produce pellet feed from a low-grade itabirite. The comminution circuit has three HPGR’s and two ball mills. This type of circuit, with HPGR (open circuit) followed by ball milling (closed circuit), is called a hybrid circuit. The literature shows this hybrid circuit as being more energy efficient. The main objective of this work was to evaluate the benefits of using the HPGR in the energy consumption of the grinding and regrinding and the secondary objective was to show the impact of the press on mass recovery of desliming and flotation, in view of a possible higher generation resulting from the pressing of the material. The results obtained in this work showed that the HPGR reduced the specific energy consumption in the comminution stages existing downstream of the press, increased the recovery of the flotation and did not decrease the recovery of the desliming stage.

Oct 3, 2019

By Luís Marcelo Marques Tavares, Gilvandro Bueno, Túlio MoreiraCampos

The HPGR development and application in the minerals industry resulted in an important increase in its application in iron ore pellet feed processing in the last decades. Vale SA was one of the pioneers in application of the HPGR in integrated plants, currently operating with six HPGRs in the pelletizing plants of Complexo de Tubarão (Vitória, ES). The work uses the mathematical model of the HPGR, proposed by Torres & Casali and modified by the present authors, to predict the performance of two industrial pellet feed HPGR units of the Complexo de Tubarão. Besides model validation, results of process simulations are shown in order to optimize the pellet feed pressing according to industrial demands, presenting different scenarios that are more attractive to HPGR operation. Simulations showed that it is feasible to reduce the specific surface area of the HPGR feed from 1770 cm²/g to 1570 cm²/g, allowing to produce a pellet feed of the same quality in its product (1911 cm²/g) and therefore reduce the work done by upstream ball milling.

Oct 1, 2019

By Cezar Henrique Gonzalez

Processos de conformação plástica têm sido aplicados nas ligas com memória de forma (LMF) para melhorar suas propriedades mecânicas. No entanto, estes processos provocam alterações das suas propriedades termoelásticas (temperaturas e entalpias de transformação, cargas críticas de indução da martensita, deformação termoelástica reversível e outras). Para aplicações tecnológicas destas ligas, por exemplo como atuadores termomecânicos, elas devem manter suas características constantes ao longo de sua utilização (propriedades termoelásticas). Neste trabalho são analisadas estas propriedades das ligas de Ni-Ti com memória de forma que foram conformadas termomecanicamente pelos processos de laminação convencional e de extrusão angular (Equal Channel Angular Extrusion - ECAE). As analises foram realizadas por calorimetria diferencial de varredura, microscopia eletrônica de varredura e teste de tração sob carga constante (simulação do efeito memória de forma para determinar a propriedades termoelásticas). Os resultados mostraram que os processos de conformação alteram drasticamente as propriedades, principalmente para aquelas amostras submetidas ao ECAE que chegam a bloquear a transformação martensítica. Tratamentos térmicos foram aplicados com o objetivo de melhorar ou restabelecer as propriedades do efeito memória de forma. Resultados das difrações de raios-X e das micrografias indicam que cada tipo de processo de conformação plástica e a formação de precipitados influenciam de forma preponderante nos comportamentos das propriedades termoelásticas. Estas análises são relevantes para aplicações tecnológicas destas ligas, pois requerem boa resistência mecânica combinada com as propriedades funcionais dos fenômenos de memória de forma.

Aug 16, 2017

By Nicolás Lugo

The electric steel industry has reached a level of maturity in its relative participation in the world’s steel production. As the industry has grown and matured, EAF steel producers have participated in an ever more competitive market. This competition has led to a continuous search for lower cost alternatives for energy and input materials. Over the years, the Electric Steel Furnace community of operators has developed a variety of technological improvements geared to increasing EAF productivity. Operators have emphasized lowering operating costs and improving the quality of steels produced. Depending on market conditions, the EAF operators may run with different goals and priorities. In times of low demand, the goal may be to operate with an emphasis on cost and the goal of maximizing cost effective use of resources. When the market demand is high the goal may be to maximize EAF throughput. The objective of this work is to list some of the EAF operating best practices observed by our team in the electric arc furnace operations around the world. EAF operators can consider and possibly implement these practices depending on the specifics of each EAF operating reality.

Jul 29, 2018

By Rodrigo Martins Barbosa

A água é utilizada em processos industriais desde o começo da era industrial. Sua utilização é variada, desde como matéria prima, até como utilidades. Muito se discute a respeito da qualidade da água para descarte e seus possíveis danos ambientais, mas é importante mostrar que, além disso, existe um impacto financeiro ao trabalharmos com a má qualidade da água industrial. Este trabalho propõe demonstrar a influência da qualidade da água nos processos industriais, através da avaliação do resultado da instalação de um filtro de água na tubulação de entrada de um trocador de calor.

Aug 17, 2017

By Antonio Adel dos Santos

Visando elucidar o comportamento da carepa terciária durante a laminação de tiras a quente, em um aço produzido como laminado a quente e com rigorosa exigência de qualidade superficial, foi realizada uma parada forçada do laminador, impondo-se, imediatamente, um resfriamento rápido da superfície da tira. Amostras coletadas na região do arco de contato mostraram que a carepa possui espessura na faixa de 10 ?m a 14 ?m na entrada das cadeiras, sendo reduzida para 7 ?m com a deformação, sem ocorrência de ruptura. Tais características indicam que, do ponto de vista do comportamento no trem acabador, a carepa apresenta espessura e plasticidade adequadas para evitar defeitos nos produtos laminados. A carepa foi constituída predominantemente por Fe3O4, óxido plástico na temperatura de laminação. Foi desenvolvido e aplicado um modelo de crescimento da carepa, que forneceu valores de espessura muito próximos dos medidos, se tornando uma ferramenta útil para análise da influência de condições de processo na carepa.

Oct 30, 2017

By Nishit Patel

Development work on the use of plasma torches in blast furnace ironmaking was completed in the 1980s. The technology developers planned to reduce blast furnace coke consumption using electrical energy and large scale coal injection through the tuyeres. Since this time, Westinghouse Plasma Corporation has improved torch reliability with industrial experience in solid-waste-to-energy facilities, as well as metallurgical applications. As coke makes up one-third of the hot metal cost, savings efforts frequently seek to lower coke consumption by increasing process efficiency or replacing coke with cheaper fuels. Alter NRG and Hatch assessed the merits of using plasma torch technology to superheat the hot blast. Coke rate savings, electrical purchase requirements, and a financial analysis to implement the torches are presented.

Aug 17, 2017

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 André Oliveira Galon, Caio Vaccari Silva, Victor Bridi Telles, Raphael Mariano de Souza, Felipe Fardin Grillo, José Roberto de Oliveira

Neste trabalho foi estudada a influência da granulometria de CaO adicionada ao processo de desfosforação, temperatura e teor de FeO da mistura desfosforante na aglomeração de partículas sólidas na escória. Para isto, foram realizados testes laboratoriais em sete condições experimentais distintas, bem como a análise de imagens via software Quantikov, para medir a aglomeração, além de análise termodinâmica computacional. A granulometria, temperatura e porcentagem de FeO se mostraram parâmetros relevantes na aglomeração da escória de desfosforação e a análise de imagens mostrou-se uma ferramenta útil para a obtenção destes resultados.

Oct 1, 2019

By Marcela dos Passos Galluzzi Baltazar

Catalisador monolítico comercial de níquel foi selecionado com o objetivo de se determinar o regime cinético da reação de oxidação parcial do metano (OPM). As estruturas cristalinas deste catalisador foram identificadas por DRX. A composição química superficial e o estado químico dos elementos presentes na superfície da amostra foram determinados por EDX. A técnica de microscopia (MEV) com emissão de campo foi utilizada neste trabalho com as finalidades de análise morfológica do catalisador antes de sua utilização nas reações de oxidação parcial. Análises de TG-DTA foram realizadas com o objetivo de se estudar o comportamento térmico do catalisador. A área superficial e a área metálica foram determinadas por BET e Quimissorção, respectivamente. A temperatura de redução do catalisador foi determinada através de TPR. Foi utilizada uma unidade experimental para realização de testes catalíticos. Antes das reações, os catalisadores pulverizados na faixa granulométrica < 0,150 mm foram submetidos a uma etapa de redução para ativar os sítios de níquel metálico. As análises dos produtos de saída do reator e das cargas reagentes foram realizadas por cromatografia gasosa, utilizando-se um Cromatógrafo VARIAN CP3800. Foi determinado o regime cinético na OPM utilizando as massas de catalisador 65, 80 e 95 mg.

Oct 30, 2017

By Regina Paula Garcia Santos

Inconel 625 é utilizado na indústria petrolífera em sistemas de bombeamento onde pode ocorrer movimento relativo na presença de partículas abrasivas, mas devido ao seu elevado custo este pode ser depositado em substratos mais baratos tornando-se uma alternativa viável. A deposição pelo processo PTA permite altas taxas de deposição e baixa diluição. Realizou-se a parametrização do processo PTA para obter depósitos espessos em único passe (> 3 mm) de Inconel 625 sobre aço ABNT 1045. Corrente, velocidade de soldagem e taxa de alimentação foram variados. Análises macrográficas permitiram a medição das características geométricas dos cordões. Foram identificadas duas famílias, uma com uma diluição menor (

Aug 16, 2017