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By Antonio Adel dos Santos

Em agosto/2014 foi introduzido o gás natural, GN, na matriz de combustíveis dos fornos de reaquecimento de placas da Linha de Tiras a Quente, em Ipatinga, eliminando o óleo combustível deste processo. Isto demandou o ajuste dos parâmetros do modelo matemático de controle automático do reaquecimento, que estava ajustado para a queima de mistura de gases siderúrgicos e óleo combustível. O ajuste foi realizado com base em resultados de experiências de medição das curvas de aquecimento com placas especialmente instrumentadas. Verificou-se que os gases da combustão na presença do GN ficam mais quentes na região do início do forno, próximo do canal de fumaça, elevando com isso o perfil térmico do forno. Em consequência, as temperaturas de desenfornamento da placa ficam mais elevadas em relação ao aquecimento na ausência do GN, comparando-se condições de processo e de material similares. Os ajustes do modelo foram implantados dentro do escopo de uma melhoria geral introduzida no sistema de controle automático dos Fornos, permitindo a determinação correta da temperatura de desenfornamento e a operação otimizada dos fornos do ponto de vista de aquecimento da placa.

Aug 16, 2017

By Fernando Velazquez Guzman

Titanium is an alloying element used to refine grain size in steel and improve its physical and mechanical properties. In some stainless steels it is used to increase the resistance to corrosion by the precipitation of titanium carbides or carbonitrides. Its alloying performance is highly variable and depends largely on the stage of the secondary metallurgy process when it is added. Furthermore, the addition method (wire injection or direct addition) has a remarkable influence in secondary refining. This paper describes the tests performed in vacuum degasser (VD), with a highly compacted and encapsulated Ferrotitanium wire (FeTi HC). The yield of titanium in steel increased from 52% to 89%. Moreover, the consumption of the highly compacted Ferrotitanium was optimized.

Oct 30, 2017

By Luís Carlos da Silva

As fibras lignocelulósicas naturais são cada vez mais utilizadas como reforço em compósitos de matriz polimérica devido a vantagens econômicas e ambientais como serem renováveis e biodegradáveis. Este trabalho tem como objetivo estudar a influência de 10, 20 e 30% em volume de tecido de malva na resistência à tração de compósitos preparados submetidos à 5 toneladas de pressão. O tecido natural foi previamente lavado e seco à temperatura ambiente, depois disposto em uma matriz metálica com formato ósseo, em seguida, uma resina de poliéster (misturada com catalisadores) é vertida sobre o tecido dentro da matriz, o conjunto é transportado a uma prensa e submetido a 5 toneladas de carga. Observou-se que a resistência à tração cresceu significativamente com o aumento da quantidade de tecido natural de malva incorporado na matriz de poliéster. Esta melhora no desempenho pode ser diretamente associado à dificuldade de romper o tecido malva e ao tipo de trincas resultantes da interação do tecido de malva com a matriz.

Oct 30, 2017

By Jörg Thomasberger

Delivering liquid steel to a steel processing unit at right temperature is an important criterion for high production steel shops, but it is surprising how little attention has been paid in the past to manage this vital phase in the steelmaking process-the steel in transit. The ladle running costs, both directly and indirectly, contribute significantly to the cost of steelmaking and should be an area of concern to any high production steel plant. Here we are talking not only of refractory costs or preheating fuel costs, but also cost of extra heating in ladle furnace, additional process delays incurred in delivering steel at right temperature to downstream unit in case proper care is not exercised at upstream unit, and occasional costs of ladle breakout due to inability to judge the residual life of the ladle. This paper emphasizes the need of a comprehensive ladle management system, an aspect which has not been properly addressed in the operations of a steel plant, in improving the productivity of a steel melt shop. Starting with review of present status and the attempts at implementation of ladle tracking in steel melt shop automation system, it looks at components of an exhaustive Ladle Management System (LMS), and finally gives an idea of benefits that will accrue from implementation of such a system in a steel melt shop.

Aug 17, 2017

By Danielle Duarte Bernardi

A ArcelorMittal Aços Planos América do Sul, unidade de Tubarão (AMT), desde o início de operação tem os recursos hídricos como uma das questões centrais nas estratégias de sustentabilidade e estabilidade operacional para sua produção. A gestão hídrica da AMT, dentre outras ações, garante que 95% de toda a água captada na usina venha do mar e retorne sem entrar em contato direto com nenhum outro material. A utilização de água de reuso de efluentes internos resulta em menor necessidade, apenas 5%, de consumo de água doce. O investimento contínuo em reusos internos e a eficiência dos sistemas permitiu em 2014 um índice de recirculação de água doce na AMT de 97%. No início do ano de 2015, o Estado do Espírito Santo declarou estado de alerta devido ao prolongamento da estiagem e consequente redução das vazões dos principais rios do Estado. Mais uma vez empenhada em garantir a preservação dos recursos hídricos, a AMT implantou novas ações, em caráter emergencial, para reduzir a captação de água doce. São ações voltadas à otimização do processo, novos reusos de efluentes, além da eliminação de perdas. Os esforços resultaram na redução expressiva do volume de água doce utilizado na AMT chegando a reduzir o consumo específico de 3,9 m³/t de janeiro de 2015, para 2,9 m³/t em fevereiro de 2015.

Aug 16, 2017

By Lucas Faccioni Chanchetti

A utilização do hidrogênio em Células a Combustível para a geração de energia embarcada é uma alternativa promissora para o futuro da indústria automobilística, uma vez que o sistema é eficiente, possui alta densidade energética e é ambientalmente limpo. No entanto sistemas avançados para o armazenamento do hidrogênio são necessários, já que este possui uma densidade baixíssima. Entre as principais opções pesquisadas estão os hidretos à base de magnésio. Neste trabalho foi feita uma análise das patentes depositadas no mundo sobre estes materiais, mapeando os principais atores, evolução estocástica e as tendências tecnológicas do setor. Foi encontrada uma queda expressiva no patenteamento após 2008, o que pode sugerir um início de estágio de amadurecimento tecnológico, além de menos de 10% das famílias de patentes terem sido depositadas no Brasil, o que parece indicar que este não é visto como um mercado promissor para a tecnologia.

Aug 8, 2018

By Wilson Alexander Hormaza Rodriguez

O desenvolvimento da indústria automobilística exige inovações na área de materiais de engenharia assim como de processos. A partir desta necessidade, as propriedades dos aços baixo e médio carbono podem ser melhoradas com a precipitação e refino de grão associado à adição de pequenas quantidades de elementos formadores de nitretos, carbonetos e carbonitretos. Aços baseados nestes princípios podem classificar-se como aços microligados, apresentando elevados níveis de resistência mecânica e tenacidade sem aumentos significativos nos custos de fabricação. No entanto, um dos métodos de obtenção de estruturas refinadas na indústria é mediante o processamento termomecânico com o propósito de se atingir uma microestrutura predeterminada. Assim o refino obtido é baseado no controle da cinética de nucleação e crescimento de grão. Neste trabalho foi estudado o efeito do forjamento a morno no refino de grão de um aço microligado. Inicialmente, as amostras foram aquecidas a 550°C, deformadas através de um processo de forjamento (40%, 60% e 80%) e resfriadas em água. Em seguida foram recozidas na região subcrítica por tempos variando de 1 min a 10 min e novamente resfriadas em água. A evolução microestrutural, assim como o comportamento mecânico deste aço, foram avaliados através de microscopia óptica, eletrônica (varredura e transmissão) e testes de dureza. O processo de forjamento mostrou-se eficaz na obtenção de uma microestrutura refinada associada a uma recristalização da ferrita.

Aug 7, 2018

By Leonardo Roberto da Silva

Os fluidos de corte são empregados no processo de retificação com o intuito de lubrificar e refrigerar a peça/rebolo, além de amenizar problemas que afetam a integridade superficial da peça e também melhoram a eficiência do processo. Os fluidos de corte são muito utilizados na retificação, porém são tóxicos, dificilmente degradáveis e nocivos ao meio ambiente. Dessa maneira, é pertinente a formulação de fluidos menos agressivos. Neste trabalho, avaliou-se o desempenho de óleos vegetais como fluidos de corte em comparação com o fluido de corte integral no processo de retificação do aço ABNT 4340 temperado e revenido com dureza média de 52 HRc. O desempenho dos fluidos consistiu na análise de rugosidade, formação de espuma e odor. A caracterização dos óleos foi realizada pela viscosidade, densidade, ponto de fulgor, corrosão, índice de acidez total, índice de iodo e de refração. Os resultados mostraram que as peças retificadas com óleos vegetais apresentaram rugosidades próximas às peças usinadas com fluido integral. Na caracterização, os óleos vegetais apresentaram maior viscosidade que o integral e suas densidades foram próximas. No resfriamento, os óleos vegetais foram capazes de resfriar mais as peças que o integral, além de corroer menos. Nos outros aspectos analisados, o óleo de soja foi o que apresentou melhor desempenho. Esses resultados comprovam a eficiência dos óleos vegetais e viabilidade do uso no processo.

Aug 7, 2018

By Robert Horwood, Richard Harvey

The copper stave was a development of the Blast Furnace cooling system intended to utilise the high heat transfer properties of copper within a fully covered shell cooling solution. They were originally conceived as being able to provide a permanent cooling lining for use primarily in the higher heat zones of the Blast Furnace. Despite a large number of campaign successes around the world the everlasting concept has not proven universal, with some plants having suffered issues in two particular areas: stave bending (leading to water leaks at back of the stave) and stave wear (erosion on the hot face). Primetals Technologies have in the past been approached to provide assistance to a number of Blast Furnace operators who were experiencing operational issues with the copper stave furnace cooling systems of others. Through knowledge gained resolving these issues, and with the positive experiences of their own copper stave designs, Primetals Technologies have worked towards developing a new concept in copper stave design capable of providing a more robust solution to cope with the greater productivities of modern ironmaking. This paper will provide an outline to the concepts that have driven the design of this new technology.

Oct 1, 2019

By Steven G. Jansto

Nearly one third of the globally produced structural flat and long structural products are in the 0.11 to 0.16% carbon range. By definition, numerous steelmakers globally define this approximate carbon range as peritectic in their melting grade family within their organization. The metallurgical consequence is the result of numerous global structural specifications which allow carbon to wide carbon ranges resulting in quality issues. For example, such specifications as ASTM A588 set no minimum carbon and a 0.15 to 0.19%C maximum depending on the specific grade designated within the specification. This peritectic region is specifically challenging in production compared to less than 0.10%C because of solidification issues and a higher propensity for slab or billet cracking during continuous casting. During hot rolling, rejects and/or deviates are increased as well. The relative steelmaking operational cost of production is compared between peritectic and non-peritectic carbon compositions for a given specification.

Aug 17, 2017

By Marcelo Souza de Oliveira

Os cilindros de laminação, em conjunto com outras variáveis de processo, exercem influência direta no resultado de qualidade do produto e produtividade da linha de laminação. No caso do Novo Laminador de Acabamento da Usiminas-Cubatão, a especificação original de projeto definiu para utilização, cilindro de trabalho em material aço forjado. No entanto como havia dúvidas sobre a adequação deste material para esta aplicação específica, foi viabilizado teste de cilindro de material ferro fundido. O objetivo deste trabalho é comparar o desempenho entre os dois tipos de cilindros e a influência no resultado de produtividade da linha de laminação do Novo Laminador de Acabamento da Usiminas-Cubatão. Foi considerada a garantia da qualidade do produto final durante os testes feitos com este tipo de material do cilindro.

Jul 30, 2018

By Simon Chiartano

A global reflection on the design of blast furnace main runner was investigated in this paper. TRB Company used its skills and expertise to understand what the best option for this sensitive component is, including some innovative tools: intelligent block design for safety lining, thermal & thermomechanical numerical simulation, immersive measurement by thermocouples, IR thermal camera, 3D laser scanner.

Oct 1, 2019

By Klaydison Silva, Maurício Curi Segato, Elves Matiolo, Neymayer Pereira Lima

Flotation is the main concentration process, has been applied with sucess for the removal of quartz on the iron ore industry aiming high quality concentrates. limiting the top size close to 0,300mm and the removal of slimes are fundamental for the efficiency of reverse flotation of quartz. The high consumption of reagents, leading to insufficient particle coverage, and increased foam stability, leading to the difficulty of removal of quartz particles, are the main deleterious effects of the presence of slimes. Recent characterization studies, together with the development of new collector of linear chain, allowed the obtaining of concentrate with SiO2 contents close to 3% with 94% of metallurgical recovery, based on pilot tests carried out on a sample flotation column of the Quadrilátero Ferrífero.

Oct 3, 2019

By Jens Kempken

A competitive landscape pressurizes the steel producers business, zero defect requirements from customers forces the operators for additional efforts in process control and quality management. The so called quality related cost, which include also rework, cost for downgrading or even scabbing of material is already a remarkable lever in a plants profitability breakdown. The introduction of advanced state of the art grades in the product portfolio requires already a budgeting for the expenses for R&D and quality management. PQA has been developed as a process and quality management software solution next to existing level 2 or level 3 automation systems. It is focusing on the analysis of process data, equipment information, in line quality measurement devices and trend analysis to obtain an answer whether the process is according to definition and expectation and whether the intermediate or final product can be shipped for further processing as prime material. Advanced analytics which are linked to an expert know how based configuration identifies deficiencies in the production and processing process. An intelligent, state of the art quality rating system evaluates tolerable deviations. PQA comprises the software platform including the database, data configurator and collector from the different sources in the production process and units. The core element of the platform is the knowledge based expert know how package defining process and quality determining fundamentals. The paper describes the structure of the software package, it gives insights on the expert know how package, process and quality evaluation and points out the customer benefits, cost reduction, improvement yield, customer satisfaction increase. The link to recent operational references is given.

Oct 30, 2017

By Nicolás Ariel Zabala

During the make-up and break-out of the connections, threaded joints are exposed to intense mechanical and tribological solicitations. The connection performance is influenced by its geometry, material properties, surface treatments and thread compound. The aim of this work is to evaluate and characterize the tribological behavior of different thread compounds applied on manganese phosphated carbon steel under low speed and high pressure sliding contact. Four thread compounds were evaluated: one containing lead, zinc and graphite; other lead-free, containing copper and finally, the last two lead-free and containing non-metallic solids. The tribological behavior was analyzed by a block-on-ring tribotest. During the test, load varied linearly between 250 N and 7000 N; loading and unloading lasted 14 sec and were performed in opposite directions of rotation to simulate the make-up and break-out operations. Friction force and load as a function of time were registered. Upon completion of the test, wear surfaces were analyzed by SEM, optical microscopy and energy dispersive spectroscopy. The obtained results show that the lead and zinc containing thread compound displayed the best behavior, showing a wear reduction of approximately 20%. These results are in line with previously known oilfield experience. Average COF values around 0.15 were measured and no significant differences between dopes were observed; indicating that the wear behavior was influenced by the additive package.

Jul 31, 2018

By Antonio Esposito

Saving energy and reducing resource’s consumption by minimizing emissions are today great challenges in the coking industry worldwide. In order to achieve satisfying results, equipment as well as technology should be continuously improved and designed to minimize the energy requirements and to maximize the recovery of materials and energy. The sensible heat in coke pushed out of oven chamber takes up 35 ÷ 40 % of energy consumption of coke oven. Usually the coke thermal energy is lost during traditional coke wet quenching, necessary to reduce the coke temperature for the storage and the following use in steelmaking processes. BPSL CDQ project is a sample how Paul Wurth’s technology allows to reach the energy saving goal and offers an alternative to traditional quenching. With the adoption of Coke Dry Quenching process, a considerable amount of this sensible heat in the coke can be recovered by producing steam; its production depends on various parameters, some of them battery related (Volatile Matters in red hot coke) and others CDQ system related (coke burning losses, superheated steam characteristics (i.e. P,T)), greatly depending also on boiler efficiency (heat exchange efficiency, insulation of the boiler itself, air leakage, etc.). The adoption of CDQ process reduces also the water consumptions in comparison with traditional quenching.

Aug 16, 2017

By Diogo Tenório dos Santos

This property has been studied to characterize the strength a metallic material exhibits when it is machined so it can be regarded as its typical behaviour. As such, it may even be considered as an intrinsic material property. It is usually measured by an index called Coppini index, which is expressed by the ratio between the removed mass of a cutting tool caused by wear when it is used for machining and its initial one for a certain set of machining parameters. In this investigation, the tests were therefore conducted by an established set of parameters, namely feed rate, cutting and depth rates, in which the same wear mechanism took place in both ferrous alloys: AISI 4140 and AISI 316 steels. They were chosen based upon their increasing ordinary machinability indexes. The initial and final mass of the cutting tool were measured by an analytical scale with 0.01 mg precision. Cylindrical rods of 50-mm diameter were machined and the CI indexes showed a remarkable difference between them: 0.080 for the first steel and 0.049 for the second one, i.e., AISI 316 steel presented better machinability than the first one. It was then possible to conclude that this method presents good results in terms of both reproducibility and adequacy for machine shop conditions and it may be applied in a foreseeable future, mainly for metallic materials that have rather low machinability indices.

Jul 31, 2018

By José Fagundes Jr., Juliano Braz Possatti, Bruno Câmara Vieira, Gabriel Godinho Alves, Bruno Bastos da Silva Murad, Cristina Maria de Oliveira Roque

Driven by market trends, increasing environmental accountability, government regulations and fostered by the Company’s strategic plan, ArcelorMittal Tubarão has developed new steel products to deliver better solutions to fit each customer’s needs. This often translates in higher strength, more complex and dimensionally challenging (thinner and wider) steels to attend a broad array of goals, such as reduction of vehicles fuel consumption and carbon emissions, increase in fatigue performance of heat treated parts, higher load capacity per net weight in vessels or wagons and lower supplying lead time as ArcelorMittal Tubarão establishes itself as a domestic option for so far imported grades. Based on the annual Product Development Plan, a structured workflow involves technical discussions from an operational point of view about safety issues, metallurgical project, steel grade family definitions, offline simulations prior to field trials, deformation resistance and process parameters adjustments and scheduling strategy. As a result of the increasing synergy between the areas, the share of new materials developed in recent years has been sustainably increased up to 15% in 2018, adding value to the final product without impact on hot rolled coil output and with a low cobble index.

Oct 1, 2019

By José Aparecido Pereira

Em um laminador de barras e perfis leves (MBQ) é necessário ter um padrão técnico corretamente elaborado a fim de facilitar a preparação do câmbio e tornar o ajuste de bitola (set up) mais rápido gerando o mínimo de sucata e de produto fora da especificação de qualidade. Para se chegar ao padrão diversas etapas necessitam ser cumpridas para se ter um resultado confiável e uma ferramenta de trabalho acessível e de fácil entendimento pelos operadores do laminador. A Engenharia de Processos cuida de todas as etapas deste trabalho e também adota métodos para que o processo de produção se mantenha estável e com boa produtividade.

Aug 16, 2017

By Carlos Gonzalo Alvarez Rosario

A reciclagem de resíduos eletroeletrônicos (REEs) é importante tanto no aspecto ambiental quanto econômico, uma vez que através do reaproveitamento do REE há diminuição da quantidade de resíduos a ser destinados, além disso, contribui para a sustentabilidade do setor minero metalúrgico, pois é possível a recuperação dos metais provenientes de REEs. Presentes na maioria dos equipamentos eletroeletrônicos, as Placas de Circuito Impresso (PCIs) são compostas por materiais cerâmicos, metálicos e poliméricos. Além disso, a heterogeneidade do material influi diretamente no tipo de processamento/tratamento a ser utilizado, desta forma a caracterização prévia do resíduo é uma etapa fundamental para determinação da rota de processamento a ser utilizada. Assim, no presente estudo é apresentado o processo de caracterização de PCIs proveniente de computadores obsoletos objetivando a determinação e quantificação dos metais presentes, de forma a estudar a influência dos mesmos em processos de biolixiviação futuros. A rota de processamento físico incluiu inicialmente processo manual utilizando guilhotina e, posteriormente, moinho de martelos com grelhas de aberturas de 6 mm e 2 mm. A caracterização foi realizada através de ensaios de perda ao fogo, lixiviação ácida e MEV/EDS e a concentração dos metais foi determinada por ICP-OES. Os resultados mostraram que 50% do material particulado tem granulometria maior que 0,25 mm; as PCIs estudadas possuem 35,6% de metais, 27,2% de polímeros e 37,2% de cerâmicos. Dos metais presentes nas placas o mais representativo foi o cobre com 21,4% em massa enquanto que metais como Fe e Al apresentaram 1,1% e 1,9% em massa.

Aug 8, 2018