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By Lionel Loïc Limol

Polymeric materials, such as polyurethanes and rubbers, are widely used in the mining industry because of their moderate cost and excellent mechanical properties. Such polymers have been used mainly in transportation (conveyor belt systems and pipes coatings) and screening, for their appreciable abrasion wear resistance. Studies revealed the complex influence of test parameters, such as grit size and applied normal load, on the abrasion wear process for polymers. In this study, the abrasive wear behavior of several polyurethanes and rubbers were investigated at room temperature according to a rotary drum abrasion method (DIN 53516). Wear tests were carried out at 26 cm/s test speed and load value of 5 N and 10 N. Corundum paper grit varying from 60 to 400 mesh were used as an abrasive surface. After each test the mass loss of the pin was recorded and the wear rates were calculated from wear volume. The wear surfaces were investigated by scanning electron microscopy.

Jul 31, 2018

By Kyle T. Chomyn

Multi-disciplinary engineering analysis and advanced modeling techniques were used to identify and develop low cost design modifications to improve a blast furnace hot blast air distribution main that experienced frequent refractory failures. Piping flexibility analysis helped identify the root causes of refractory damage and determine the need for new expansion joints. Finite element analysis was used to optimize a custom-designed elbow-to-elbow tie-rod system, which ensures thermal expansion loads are not placed on connecting piping. Heat transfer coefficients through the elbows were estimated using computational fluid dynamics (CFD) flow modeling. The cast refractory design was changed to a more reliable brick refractory design. Excessive draft was occurring during furnace back-drafting, so the system was assessed using CFD, and a passive flow-reduction spool was designed. This firstprinciples engineering design approach allowed for optimization and verification, ensuring that the new design addressed the root cause of the previous deficiencies.

Aug 17, 2017

By Christiano Gianesi Bastos Andrade

Clays with high content of smectite are denominated bentonites, and are widely used in industry as, for example, agents for bleaching of vegetable oils, animals and minerals. For this use, the smectite clays are treated with inorganic acid of high concentration at temperatures under boiling point, which provide the bentonite´s bleaching power. In the present study, a sample of smectite from Cubati, Paraiba, Brazil, was submitted to treatment under moderate conditions (90°C, reaction times of 1, 6, 12, 18 and 24hours in close reactor, concentration of the aqueous solution of hydrochloric acid 1.5 M, acid solution/clay ratio of 1g/10mL), aiming to reduce impurities, responsible for the color of the clay, without causing significant changes in their structure. Thus, clay can be used in the cosmetics industry and other products with high added value. The treated clay was characterized by scanning electron microscopy (SEM), stereomicroscopy, energy dispersive X-ray detector (EDS) and X-ray diffraction (XRD). It was observed a bleaching in samples with time of 12h to 18h. With the DRX was possible to monitor the peak intensity of the clay structure and the sample with 12 hours of treatment was not significantly altered its crystalline structure, maintaining the peak clay at d001. The most pronounced changes in the bleaching occurred within the first 12 hours of acid treatment.

Aug 8, 2018

By Werner Klein

The Production Management solution (Level 3) covers TYASA’s existing steel making plant, billet caster and new Castrip based coil production line in Ixtaczoquitlan, Mexico. It steers the order based production utilizing product routing information and corresponding process instructions for the individual processing units. A seamless material tracking along the entire production route from heat creation in the electric arc furnace down to the final coil product provides TYASA with the genealogy information customers require for flat products. At each important process step the Level 3 compares actual quality related production results with order requirements. In case of deviations from ordered quality the plant staff is guided by rule based dispositions. The highly configurable solution supports customer to operate its production plant as a smart factory in the sense of industry 4.0.

Oct 30, 2017

By Gustavo dos Santos Guimarães

Na Linha Leve da Laminação da Usina ArcelorMittal Cariacica o cintamento dos feixes de barras e perfis leves era feito manualmente através de cintadeiras pneumáticas envolvendo 8 operadores e representando um gargalo nos feixes mais leves de 1,0 e 1,5 t. Com a finalidade de eliminar o gargalo de produção e redução de mão de obra braçal foram implantadas 3 cintadeiras automáticas no trecho entre o empilhador de barras e o sistema de pesagem e etiquetagem.

Aug 16, 2017

By Gerdau Ouro Branco

É apresentado o Balanço Energético Global da Gerdau Ouro Branco 2013, com os principais indicadores de consumo energético das áreas produtoras. Além dos indicadores energéticos globais, o balanço apresenta os consumos físicos específicos de cada insumo nas diversas áreas, permitindo a análise de cada setor da usina isoladamente. Destaca-se em 2013: -Início de operação da Laminação de Tiras a Quente. -Menor participação do Lingotamento Convencional. -Menor produção de aço bruto da usina em relação a 2012.

Jul 31, 2018

By João Lucas Ribeiro e Fernandes, Geraldo Lúcio de Faria, Altair Lúcio de Souza

A ovalização de bobinas é um problema recorrente no processo de fabricação de tiras de aços médio carbono por laminação a quente. Mesmo com o sucesso da etapa de laminação, a ovalização posterior de bobinas pode ocorrer, gerando transtornos à operação e aumento de custos de fabricação. Alguns autores apontam que o fenômeno de ovalização de bobinas pode ocorrer devido a aspectos metalúrgicos, mecânicos e geométricos. Estudos disponíveis na literatura técnica já exploraram as possíveis causas mecânicas e geométricas. Entretanto, existem poucos dados disponíveis que abordem o aspecto metalúrgico, ou seja, o efeito da decomposição tardia da austenita durante, ou mesmo após a etapa de bobinamento. Nesse contexto, este trabalho se propôs a avaliar, por meio da aplicação da técnica de dilatometria, a possível influência das transformações de fases tardias como uma das causas de ovalização em bobinas de um aço do tipo SAE 1050. Ciclos térmicos que simulam, com boa aproximação, algumas possíveis condições de resfriamento acelerado e bobinamento da tira foram aplicados em corpos de prova padronizados em um dilatômetro de têmpera. Diferentes combinações de velocidade de resfriamento e temperaturas de bobinamento foram avaliadas, sendo possível sugerir que uma diminuição na velocidade de resfriamento da tira após a laminação e um pequeno abaixamento na temperatura de bobinamento, em relação aos valores atualmente utilizados na indústria, pode diminuir significativamente a influência da componente metalúrgica na ocorrência da ovalização nesse tipo de aço.

Oct 18, 2019

By Morgana Cristina Arnold

O Pó de aciaria elétrica (PAE) é um resíduo siderúrgico, produzido pela volatilização de metais pesados durante a fusão da sucata no forno elétrico a arco. Os metais volatilizados, entre eles Zn, Pb, Cd, Ni e Cr, são oxidados e subsequentemente solidificados na forma de um pó fino com partículas de dimensão inferior a 10 micrômetros. Este resíduo é classificado como Classe I – perigoso, segundo a norma NBR 10.004/2004, devido às concentrações de chumbo e cádmio acima do limite estabelecido no ensaio de lixiviação. Neste sentido, uma das alternativas para um possível uso deste resíduo seria a tecnologia de Solidificação/Estabilização (S/S) para a imobilização dos metais tóxicos. O PAE atrasa as reações de hidratação do cimento Portland, o que inviabiliza este cimento na tecnologia de S/S. Portanto, este trabalho tem como objetivo avaliar o efeito do PAE nas características mecânicas e ambientais de argamassas à base de cinzas volantes (CV) e cinzas de casca de arroz (CCA) álcali-ativadas. Foram preparadas argamassas com traço de 1:3 (CV+CCA: areia, 4 granulometrias) e adicionados teores de PAE de 0, 10, 15 e 20% em relação à massa de CV+CCA. Ensaios de resistência à compressão foram realizados nas idades de 7 e 28 dias. Para avaliar a periculosidade do material, análises de lixiviação foram realizadas na idade de 7 dias. Os maiores resultados de resistência à compressão, entre as argamassas contendo o resíduo, foram encontrados para o teor de 20% de PAE.

Aug 16, 2017

By Adriana de Oliveira Vilela

A produção de carvão vegetal em Forno Container Rima (FCR) consiste em um processo semi-contínuo composto por fornos cilíndricos metálicos móveis, com exaustão forçada dos gases. Cada ciclo se divide em 4 fases: carregamento, carbonização, resfriamento e descarregamento. Após o carregamento com toletes de madeira, 20% de umidade, o forno é deslocado para plataforma de carbonização, onde permanece por 3 a 4 horas. A entrada de oxigênio no interior do forno é regulada para controle das reações de pirólise. Todos os gases gerados são conduzidos a um sistema de queima para aproveitamento da energia e eliminação do metano. O peso, a temperatura e a pressão no interior do forno, bem como a vazão, composição e energia do fluxo de gás, são monitorados continuamente, em tempo real. A carbonização finaliza quando é atingido o rendimento gravimétrico de 35% em carvão e 60% em gás. O carvão ainda quente é transferido para cilindros de resfriamento, permanecendo por 12 horas. O forno então, é novamente carregado e se inicia um novo ciclo. Cada plataforma de carbonização pode gerar 1MWe de potência elétrica, produzir 20t/mês de alcatrão, 450t/mês de carvão vegetal e eliminar 500t/mês de CO2 equivalente. Cada FCR substitui 60 fornos Rabo Quente, reduzindo em mais de 50% a mão-de-obra braçal dos processos tradicionais, pela valorização, humanização e qualificação deste trabalho. O carvão produzido atende aos quesitos necessários para uso como redutor na metalurgia e na siderurgia.

Aug 16, 2017

By Juliana Fonseca Paim

A eficiência energética na indústria vem ganhado destaque no contexto atual. Um dos grandes desafios da atualidade é de utilizar os vários milhares de medidas de processos industriais coletadas, armazenadas e, utilizadas como indicadores capazes de contribuirem para a melhoria da eficiência energética. O princípio é combinar métodos analíticos avançados e aprendizagem de máquina aliado a um forte envolvimento dos membros da equipe da usina para se instalar um Sistema de Gestão de Energia (EnMS) em conformidade com a ISO50001. O objetivo seria de proporcionar a usina economias significativas em termos de consumo de energia. Este trabalho resume as etapas críticas para a implementação do EnMS para processos complexos: dignosticar a variabiliade do consumo de energia, identificar uma proposta viável para consumo de energia, envolver todos os níveis de produção nos workshops de análise de causas, implementar modelos preditivos de monitoramento em tempo real, dar o suporte para a tomada de decisões e, fazer modelos de relatórios de desempenho. Um exemplo com uma indústria química será apresentado e demonstrará como a metodologia pode ser aplicada na otimização das áreas de produção e de distribuição de vapor através de da melhoria da gestão operacional. A experiência adquirida para esse caso enfatiza a importância em potencializar a utilização dos dados de monitoramento e, o envolvimento dos operadores para poder entender as práticas operacionais principais, promovendo por conseguinte, uma cultura de eficiência energética.

Sep 25, 2017

By Janaina Goncalves Maria Da Silva Machado, Francisco Carlos Gomes da Silva Junior, Stephany Aparecida Santos da Mata, Walney Silva Araújo, Matheus Souza Rodrigues

O aço inoxidável duplex (AID) ASTM 890 de grau 3A tem grande utilização na indústria de tubulações de petróleo no Brasil e no mundo. O estudo da variação do tempo necessário para solubilizar um material é importante, pois, diminuindo esse tempo, pode ser reduzido gastos com forno. O objetivo desse trabalho é comparar diferentes resultados para três tempos distintos de solubilização do aço inoxidável duplex fundido ASTM 890 de grau 3A. A literatura indica que a solubilização desse aço deve ocorrer na temperatura de 1120°C, no período de 4 horas. Entretanto, não existem trabalhos que mostrem a influência da diminuição do tempo do tratamento térmico na resistência á corrosão desse material. A fim de analisar isso, foram feitos trés tratamentos térmicos a 1120°C, em tempos 30 minutos, 2 horas e 4 horas. O grau 3A tem como característica, por exemplo, não conter cobre em sua composição, ter 1%p Mn e ter também 25%p Cr. Para tal estudo foi feito uma análise microestrutural em microscópio ótico para observar diferenças nas fases do material. Em seguida, foi usado ensaios eletroquímicos de monitoramento de potencial de circuito aberto, espectroscopia de impedância e polarização pontenciodinâmica anódica, utilizando um eletrólito de NaCl 1M, para ver o desempenho contra a corrosão nessa liga. Também foi feita uma avaliação mecânica do aço sendo exposto a testes de microdureza. Por fim, foi obtido, com esses resultados, pouca mudança significativa no comportamento do material após diferentes tempos.

Mar 1, 2019

By Jonas Pedro Caumor

As válvulas parcializadoras funcionam distribuindo a vazão de vapor em uma turbina de maneira uniforme e o mais próximo possível de uma atuação linear. Esta vazão depende da área de passagem que por sua vez depende do curso. Para o controle da parcialização de vapor, da potência e rotação, o curso da válvula deve ser mantido ao longo do tempo. Os servomotores que atuam nas válvulas, em sua grande maioria, possuem atuação linear, do tipo simples ação, são compostos de molas e são acionados por pressão hidráulica de óleo. Eles sofrem perdas de linearidade ao longo do tempo e entre as principais causas está a histerese de mola, necessitando assim de ajustes ao longo do tempo. Os ajustes são feitos de forma mecânica e hidráulica, manualmente. A leitura do curso é feita visualmente através de régua graduada, feitos com a turbina parada e sem considerar a atuação do vapor nas válvulas parcializadoras. São propostas modificações feitas no conceito do servomotor, usando um de dupla ação e para que o mesmo faça uma correção eletrônica do curso, a posição da válvula é medida através de um transformador diferencial variável linear (LVDT) Um dos conceitos apresentados é o uso do servomotor de dupla ação. O controle da turbina é feito por um regulador que envia um comando a um conversor eletro-hidráulico que atua no servomotor. Os conceitos apresentados fazem com que esta transformação eletro-hidráulica seja totalmente controlável, mais precisa e constante, mantendo o curso da válvula.

Jul 31, 2018

By Elcio Correia de Souza Tavares

No estado do RN o êxodo da população residente na zona rural para a zona urbana ocorre de forma ainda acentuada, tendo como agravante o ciclo de secas periódicas. Outro problema do estado é a desertificação, que vem tomando proporções maiores ao longo dos anos, e em algumas regiões específicas, gera relevante preocupação ambiental, uma vez que as cerâmicas ali presentes utilizam a vegetação local como combustível nos fornos de tecnologia tradicional. Embora se tenha consciência deste problema, pouco se percebe em termos de iniciativa para saná-lo, uma vez que o setor é marcado pela baixa tecnologia empregada. Uma alternativa para a construção de residências para a população de baixo poder aquisitivo é a utilização de tijolos feitos de solo-cimento. O solo-cimento é uma mistura íntima e bem proporcionada de solo com cimento Portland, de tal modo que haja uma estabilização daquele por este, melhorando as propriedades da mistura. O tijolo feito de solo-cimento é caracterizado por um menor custo final que o tradicional e pela baixa agressão ao meio ambiente, uma vez que não é queimado. Neste trabalho foram produzidos tijolos de terra crua misturada com cimento (20% a 30%) e compactados em prensa manual. Foram realizados análises dos materiais empregados e de resistência à compressão dos tijolos produzidos. Verificou-se que o tijolo de solo-cimento possui resistência a compressão dentro das normas e facilidade de fabricação, proporcionado assim uma solução alternativa para o setor.

Aug 8, 2018

By Verônica Scarpini Candido

O Alto-Forno é o principal equipamento em uso para a produção do ferro gusa. Para a redução do minério de ferro em gusa são alimentados pelo topo do alto forno a carga composta por minério de ferro, carvão vegetal ou coque e calcário. Durante o processo de redução os gases redutores ascendentes entram em contato com a carga e geram pós no interior do alto forno. Para que esse resíduo não seja lançado diretamente na atmosfera é necessário que haja a recuperação desse material particulado e uma das etapas é a lavagem da poeira do gás de alto-forno que permite a separação dos particulados sólidos na forma de lama, denominada lama de alto-forno. O objetivo do presente trabalho é a caracterização físico e química da lama do alto-forno a carvão vegetal de uma siderúrgica integrada localizada na região sudeste do estado do Pará, e assim fornecer subsídios para estudos que busquem o reaproveitamento desse resíduo através da sinterização para torná-lo um material mais reativo e dar uma destinação ecologicamente correta e de acordo com as normas ambientas. Para isso, foram realizadas, em laboratório, análises como a granulometria, massa específica, difratometria de raios - x e fluorescência de raios - x. Os teores dos óxidos predominantes foram 57,33 % de Fe2O3, 8,14 % de CaO, 5,6 % de SiO2 e 1,37 % de ZnO).

Oct 30, 2017

By HaiWen Luo, Bin Hu

A ultra-high strength medium Mn steel with good ductility was designed and manufactured via the combination of warm rolling and V alloying, which produced not only the extensive precipitation of fine VC particles in both ferrite and austenite but also the bimodal size distribution of retained austenite (RA) grains. A substantial increase of yield strength up to 650 MPa was achieved due to the addition of V without deteriorating ductility. The coarse RA grains firstly transformed to martensite during yielding at the much higher stress threshold, followed by a significant work hardening due to dislocations multiplication, twinning-induced-plasticity (TWIP) and transformation-induced-plasticity (TRIP) in the ultrafine RA grains. The best combination of strength and ductility included 1.5 GPa ultimate tensile strength and 28% total elongation. This was achieved due to the sustainable TRIP and TWIP effects in the later straining stage resulting from the ultrafine austenite grains, the latter were reversely transformed from the recrystallized ferrite grains.

Oct 1, 2019

By Mariana Carla Mendes Rodrigues

The present study deals with the effects of strain rate on the functional behavior of NiTi thin wires. The samples, in the austenitic condition at room temperature, were mechanically cycled 20 times by loading up to 6% strain followed by complete unloading, at 25°C. Four different quasi-static strain rates were assessed: 1x10-4, 1x10-3, 1x10-2 and 5x10-2s-1. The functional properties are described by means of critical stress to induce martensite, stress at maximum strain, energy dissipated per cycle and residual strain. The sensitivity of repeated cyclic deformation to strain rate is also analyzed in terms of phase stability. The results show that the fluctuation in the loading plateau, due to non-homogeneous transformation, increases with increasing strain rate. During cycling, it is observed that higher strain rates result in lower critical stress to induce martensite after the 5th cycle. However, the stress at maximum strain is higher at high strain rates, regardless the number of cycles. The accumulation of residual strain also increases with the strain rate due to the higher applied stress. During unloading, both the elastic deformation of stress-induced martensite and the reverse transformation seem to overlap at high strain rates. The dissipated energy behavior changes between the 1st and 20th cycle. No martensite is stabilized after training, but the intensity of the X-ray diffraction peaks of austenite increases with strain rate, as a result of stress relaxation.

Aug 17, 2017

By Jorge Madias

Los hornos eléctricos de arco han sido motivo de una aplicación dinámica de nuevas tecnologías en lo que va de este siglo. La preparación de la chatarra y el uso de materiales de carga alternativos han dado lugar a la concepción de nuevos equipamientos y experiencias en todo el mundo. Surgen nuevos conceptos para el precalentamiento de la chatarra, superando las limitaciones de mantenimiento y ambientales de los conceptos iniciales y mejorando su performance energética. El aporte de energía química para la fusión supera sus límites año a año, requiriendo el desarrollo de equipamiento capaz de una acción rápida y precisa con grandes caudales de gases y sólidos inyectados. Existen nuevas herramientas para eliminar los riesgos de seguridad en la plataforma del horno, haciendo uso de sistemas de enfriamiento más seguros y duraderos, robots, automación de la operación del agujero de colado, y puertas de escoria controladas desde el púlpito.

Aug 17, 2017

By Armando Vazquez

This paper will provide an overall technology update on Tenova’s modular i BOF® technology package for improved endpoint detection (Carbon and Temperature), slop detection and auto-tapping control, with a primary focus will be on Tenova's Slop Detection System (SDS). Accurate Slopping prediction is a critical tool in the operation of a BOF. It provides the steelmaker with an additional protective system to increase yield & productivity while reducing operating costs. Tenova Goodfellow's i BOF® slop-detection technology uses lance vibration analysis with real-time alerts to give steel makers advance warning of the onset of a slop and a measurement of the slop severity. The system is designed to provide direct feedback control of lance position and oxygen flow rate, for rapid mitigation of potential slopping events. This paper will provide a summary on how the i BOF® technology package has been implemented, including trials and general results.

Jul 30, 2018

By Helênio Resende Silva Júnior

PT. Krakatau-POSCO coke making plant, located in Cilegon, Indonesia, is the results of the know-how and experience of Paul Wurth (PW) in coke making field. The plant has a capacity of 1,321,000 t/y of gross coke achieved by two coke oven batteries with 42 top charging Paul Wurth “Jumbo” ovens each. PW “Jumbo” oven with a useful volume of 78,92 m3 allows decreasing drastically the number of pushing/charging operation per day with a consequent reduction of the diffuse emissions. Gas treatment plant with a capacity of 88000 Nm3/h has been designed in collaboration with DMT GmbH & Co. KG, adopting the latest technologies with specific design know-how. PT. POSCO-Krakatau plant has been successfully commissioned and started-up in October 2013. The present paper will highlight the main technology features applied in PT. Krakatau-POSCO project for both coke oven and gas treatment plants.

Aug 17, 2017

By Michael Brandner

In the past the research and development of new materials for hot mill rolls was mostly done by trials. Such trials are expensive and difficult to transform from small size to the big size of a solid roll. Computation is the cheaper way to get ideas processed and can be varied in different directions. The main part before simulation is the generation of the needed basic data of the specific materials. Some data is already well known and can be bought from databases; others have to be done specifically for our materials. The evaluation of such results has to be done still with solid trials, but the number of trials can be reduced. The advanced techniques of finite element calculation offer a wide range of possibilities to get answers about alloys, solidification, casting parameters and their influence. The possibility to calculate a heat treatment cycle and to get an answer about the internal stress modification during the cycle is a great help to understand the principle of transformation. Examples of different calculations in various fields will be given. The close cooperation with universities and other research institutes as well as the in-house possibilities will be presented.

Jul 30, 2018