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By Cameron Soltys, Hamid Ghorbani, Maher Al-Dojayli

Cooling staves in blast furnaces are used to minimize the process heat loads on steel shell and refractory system. Copper staves are exposed to significant fluctuating thermal loads which may lead to premature stave failures due to cracks, water leakage, bending, abrasion and resultant wear. In this paper, an assessment methodology is presented to evaluate the effect of thermal cycling on copper staves including bending, fatigue and thermal ratcheting. This approach incorporates temperature-dependent copper properties including creep and plasticity to more accurately capture inelastic deformations, damage and fatigue in staves under transient and cyclic thermal loading conditions. Root cause failure assessment and improvements to copper stave design can be assessed using the presented methodology.

Oct 1, 2019

By Jackson Teixeira de Oliveira, Douglas Batista Mazzinghy, Vanderson Eney de Matos, Alexandre Camilo Leles de Figueiredo

This work studied the effect of different ball sizes in the secondary grinding stage of Samarco. The Moly-Cop Tools 3.01 spreadsheet was used for models calibration and simulations, considering grinding balls topsize of 15, 20, 25, 30 and 35mm diameters. A normal specific selection function up to the largest fed ore particle size (840μm) was obtained. The higher generation of fines and compliance with particle size specifications (+ 74μm and -44μm) proved to be more favorable for smaller ball sizes. The specific energy consumption was lower for the 15mm ball (10.7kWh/t), increasing up to the 35mm ball (13.0kWh/t). Although smaller diameter balls seem to be the best option for the size specifications, some factors may limit their use, such as: the higher generation of specific surface area; and the amount of ball purge in the discharge of the mills.

Oct 3, 2019

By André Palmiro Storch

O objetivo do presente trabalho é investigar o escoamento de oxigênio no bocal convergente-divergente da lança utilizada nos convertedores BOF da ArcelorMittal Tubarão. As condições de sopros macio, normal e duro são analisadas através de ferramentas analíticas e computacional (CFD). Os resultados evidenciam que o contorno do bocal não promove uma expansão apropriada do escoamento, ocorrendo ondas de choque fortes no interior do mesmo e ocasionando perdas de energia cinética em todas as condições de sopro. Adicionalmente, as condições dos sopros macio e normal tornam a saída do bocal vulnerável ao desgaste térmico, devido à pressão de saída do bocal ser menor que a do ambiente.

Oct 30, 2017

By Sidiney Nascimento Silva

O trabalho descreve os principais resultados dos testes industriais realizados na Usina Presidente Vargas, CSN, Brasil, envolvendo a adição de um catalisador à mistura de carvões, em termos da qualidade do coque e do processo da coqueria. O catalisador em questão é o produto Thermact, que possui partículas nanométricas em sua composição, fornecido pela empresa Abhitech Energycon Limited, Índia. O catalisador foi dosado e adicionado à mistura de carvões via correia transportadora, na proporção, em peso, de 1kg de catalisador para 4.000kg da mistura de carvões. Os resultados dos testes realizados nas Baterias # 1, 4A, 4B e 5 com a adição de um catalisador à mistura de carvões, sinalizaram a viabilidade técnica e financeira da sua aplicação no processo da coqueria. Os principais benefícios decorrentes da adição do catalisador foram: i) aumento potencial da capacidade de produção de coque ao redor de 10% ou, alternativamente, melhoria da qualidade do coque - aumento de 1,4% do valor médio do índice de resistência mecânica a frio do coque, DI150/15, mantendo-se o tempo total padronizado do processo de coqueificação, visando à preservação das Baterias, ou ainda, a utilização de uma mistura de carvões de menor custo, sem prejuízos ao atendimento à especificação do coque para os Altos-Fornos; b) aumento da geração e redução do consumo de gás de coqueria, GCO; iii) aumento na produção de BTX (Benzeno, Tolueno, Xileno) e redução da produção de alcatrão na Planta de Carboquímicos; iv) limpeza do sistema “PROven”, “goosenecks”, tubos de ascensão e paredes dos fornos, sinalizando a sua viabilidade técnica e econômica.

Aug 1, 2018

By Kenneth Holmnerg

About 100 million terajoule is used annually worldwide to overcome friction and that is one fifth of all energy produced. The largest quantities of energy are used by industry (29%) and in transportation (27%). Based on our recent studies on energy use in passenger cars, trucks and buses, we concluded that it is possible to save as much as 17.5% of the energy use in road transports in the short term (5-9 years) by effective implementation of new tribological solutions. This equals to annual energy savings of 11.6 exajoules, fuel savings of 330 billion liters and reduction in CO2 emission by 860 million tonnes. In a paper mill, 15-25% of the energy used is spent to overcome friction. The electrical energy used by a paper machine is distributed as 32% to overcome friction, 36% for the paper production and mass transportation, and 32% is other losses. In paper machines, 11% of the total energy used to overcome friction can be saved by the implementation of new tribological technologies. This would result in electrical energy savings worldwide of 130,000 terajoule, economic cost savings of 2 billion euros and CO2 emission reduction of 11 million tonnes annually. An overview of the total energy saving potential by improved tribology in transportation and industry is presented.

Jul 31, 2018

By Mario SINNAEVE, Olivier LEMAIRE, Gisèle WALMAG, Sébastien FLAMENT

Many hot rolling mills worldwide face nowadays bonding zone fatigue problems before reaching scrap diameter of the work rolls. This phenomenon is nowadays known to occur in reversing roughing mills both in stainless steel and in carbon steel rolling. The phenomenon can be explained through longer rolling campaigns, inadequate backup or work roll maintenance, harder steel grades or increased throughput by reduced amount of passes to achieve the same thickness. In order to help users in optimizing the roll use, we developed a numerical tool to evaluate and optimize roll maintenance. This paper will review the influence of roll geometries on stresses generated at the roll surface but also at the bonding zone. We will also show how roll geometries can decrease contact fatigue damages by modifying crowning and chamfering procedures, shell thickness, material design or campaign length

Oct 1, 2019

By Horacio Destaillat

Desde hace aproximadamente 15 años se encontró por experiencia empírica que se puede “neutralizar” el efecto del plomo sobre la maleabilidad en caliente de cobre proveniente de la refinación térmica de chatarras mediante control de la composición química. Este hallazgo ha resultado de aplicación industrial. Si bien el contenido porcentual de plomo se reduce por refinación convencional y con cierta facilidad hasta 0,02 – 0,03 %, este valor es elevado [1] para laminar en caliente. Bajar el nivel de plomo hasta los valores exigibles por normas, requiere procedimientos especiales y costosos. La técnica cuyo mecanismo aquí se investiga, consiste en ajustar el contenido de plomo y estaño dentro de ciertas proporciones, ya que el balance de estos elementos, permite proceder sin problemas de fisuraciones a la colada y laminación en línea del cobre. Con el control de la composición química del sistema se logra que el plomo y el estaño se adhieran [2] sobre las partículas de eutéctico Cu-Cu2O. Esta disposición micro estructural en borde de grano explica la acción favorable del estaño en la maleabilidad. El procedimiento que aquí se describe no es aplicable a cualquier caso pues no funciona en materiales con contenido elevado de oxígeno (“Tough pitch”) ni en cobres desoxidados. Solamente lo hace en formas de baja sección que hayan sufrido enfriamiento rápido.

Aug 7, 2018

By Frank Schrama

Steelmakers worldwide agree that the most efficient and cost-effective solution in BOF steelmaking is to desulfurize the hot metal between the blast furnace and converter. Various methods are currently in use, among which the Kanbara Reactor (KR, using only lime as a reagent), Magnesium mono-injection (MMI, using only magnesium; also known as the Ukraina-Desmag process) and co-injection (using magnesium and lime/CaC2) are leading. These three hot metal desulfurization methods are compared based on metallurgy, efficiency, costs and overall performance. Both available data from literature and experience from Danieli Corus engineers is used for this study. The KR process is able to reach low sulfur concentrations (> 10 ppm) in hot metal and has lower reagent costs. However, due to higher Fe-loss and heavy wear the KR process has the highest operational costs. The Magnesium mono-injection process is very fast due to the use of the reactive magnesium as reagent. Major problems with resulfurization (sulfur levels below 50 ppm cannot be reached) and the violence of the process made that this process could never get a firm foothold in the western steel industry. The co-injection process with magnesium and lime proves to be able to combine the best of both worlds. It can reach low sulfur concentrations and desulfurize fast. Co-injection is also the most flexible and cost effective.

Aug 16, 2017

By Luiz Henrique Accorsi Gans

First, this works carries an experimental evaluation for austempered ductile iron (ADI) as a gear material. And second, in order to provide a better understanding of the microstructural effect on the stress state of subsurface regions, a finite element method approach was considered using the submodeling tool in ANSYS 11.0. For this, ADI gears were produced from continuous cast iron bars, heat and thermochemical treated and tested in FZG test rig. The results were compared to those of carburized steel AISI 8620 and induction hardened steel AISI 4140 gears. The wear experiments were performed at the temperature of 90ºC with two torque stages: 135 N.m (running-in) and 302 N.m (steady-state). The time for pitting and spalling on the gears surfaces were measured using image analysis. The results showed a very good potential of using ADI for manufacturing gears, replacing induction hardened steels. Also, the ADI gear with smaller nodules showed higher life for pitting. In contact fatigue tests with severe load, the carburized AISI 8620 steel proved more adequate than the austempered ductile iron, showing that the mechanical properties are critical in the resistance to damage in gear contact. The austempered ductile iron with smaller nodule size showed to be very competitive with wear resistance similar to AISI 4140 steel induction hardened. With ANSYS, it was verified that the nodule size affects the gears life independently of the mechanical properties of the matrix. The results showed that the nodules indicate the presence of a concentration stress, but their size doesn’t affect the contact fatigue life as much as the total amount of nodules, regardless of the ductile iron microstructure. The size and number of nodules affects both the nucleation and the propagation stage of cracks. ADIs with higher amount of nodules have a greater wear resistance. Also, compared to the Hertz contact theory (isotropic material), the presence of graphite nodules indicates a non-isotropic material and made the maximum shear stress point moves toward the surface.

Jul 31, 2018

By Angelo dos Reis Magalhães

Brazilian companies have adopted in recent years new management practices to remain competitive. Specialized consulting in asset management progressively creates or adapts new techniques in order to increase availability and reduce manufacturing costs, maximizing profits. New engineering concepts were acquired and implemented by executives in all business segments. Techniques, such as FMEA, RCM, LCC, Pas 55, Reliability studies by Monte Carlo simulations, among others, have become increasingly recognized as important tools to enhance managerial performance. Besides these techniques, this study suggests the importance of adequate structuring of a lubrication program, as a critical success factor for the reliability of any asset. Through a case study developed with a company in the mining sector, this work proposes the development of a master plan for lubrication based on three pillars: People, Equipment and Management system. Practices and care with lubricants, hydraulic fluids and coolant, until its point of application, shall be evaluated to ensure a correct contamination control and a high level of assets availability. This discussion sheds light onto other benefits of this process, including occupational health and safety; ergonomics; environment and sustainability.

Jul 31, 2018

By Kássio Nogueira Cançado

O objetivo desse trabalho é analisar a eficiência de um forno de aquecimento de barras quantificando o impacto de paradas não programadas na linha de produção. Para isso foram realizados 3 balanços energéticos durante um período de 7 horas. O primeiro balanço foi realizado em um intervalo com registro de paradas, o segundo no período subsequente sem ocorrência de paradas e o terceiro englobando o período total produção analisado (balanço 1 + balanço 2). Tomando-se como referência o resultado do balanço energético sem ocorrência de paradas temos duas situações: a eficiência do forno no período com ocorrência de paradas apresentou uma queda de 27% em relação ao período sem paradas, em relação ao período total de produção a redução foi de 20%. Esses resultados permitiram fazer a projeção, que se a produção ocorresse sem paradas, o potencial de redução seria aproximadamente 15% no tempo total de produção com uma redução de aproximadamente 23% no consumo de combustível. Portanto, destaca-se a importância de um plano de manutenção eficiente, com o objetivo de minimizar o tempo de linha de produção parada e o consumo de combustível, além de aumentar à qualidade aquecimento a vida útil do equipamento térmico.

Oct 30, 2017

By Matheus de Aragão Togni

O processo de fabricação de gases do ar (oxigênio, nitrogênio e argônio) utiliza água como componente de resfriamento, para manter a temperatura do gás e dos equipamentos dentro dos limites operacionais. A qualidade de água está diretamente relacionada com a eficiência dos equipamentos rotativos, sendo assim quanto mais eficiente o sistema de resfriamento, menor será o impacto operacional, refletindo também no resultado financeiro da planta. Com o objetivo de melhorar o resultado operacional da unidade foi avaliada a troca do sistema de resfriamento convencional por um sistema com evaporative cooler.

Oct 30, 2017

By David Bassanelli Sampaio

Com a crescente demanda por sistemas distribuídos e multiplataformas, houve uma larga proliferação de métodos, linguagens e tecnologias com o objetivo de atender aos mais diversos requisitos desse ambiente. Com isso, a TI de corporações que possuem desenvolvimento interno de aplicações enfrentam um grande desafio de gerir conhecimento dos profissionais mais experientes e integrar novos profissionais de forma a garantir a qualidade e agilidade na tratativa de incidentes, bem como a capacidade de evolução e criação de novas soluções. Neste trabalho, apresentaremos as diretrizes, tecnologias e processos desenvolvidos na Usiminas, consolidados em uma arquitetura. Esta arquitetura propiciou, entre outros, a estabilidade e continuidade dos sistemas existentes, a padronização da experiência final do usuário, a agilidade na construção das soluções Java, evoluindo a qualidade dos sistemas mantidos pela TI, com resultados efetivos.

Oct 30, 2017

By Frederico Ibrahim Horta

As estradas de mineração influenciam diretamente nos custos de operação de mina e manutenção de equipamentos. A equipe de planejamento de lavra em conjunto com a equipe de operação de mina buscando a melhoria de seus indicadores de custos e produtividade realizaram várias melhorias no perfil de transporte da Mina Oeste. Para realização deste trabalho foram mapeados e projetados novos trechos da mina que poderiam ser melhorados em termos de inclinação de rampa, subidas, descidas e curvas. A realização destas melhorias, em conjunto com correções de drenagem e forragem das pistas, possibilitou a alteração do limite de velocidade dos caminhões fora-de-estrada em alguns trajetos de 40 para 50 km/h. Como resultado destas alterações, obteve-se um ganho de 18% na produtividade da frota de transporte e uma redução de 13% nos custos de operação.

Oct 30, 2017

By Caio Oliveira Biondi

A lixiviação de zinco é um processo contínuo que ocorre através da adição de ácido em uma série de tanques, com objetivo de extrair o zinco do material de origem. O ácido deve ser adicionado de forma progressiva para evitar a formação de compostos indesejados e também a formação de espuma decorrente da reação do ácido com o carbonato. O grande desafio do processo é acertar os pontos corretos de adição de ácido para que a lixiviação ocorra com o maior rendimento possível, pois tanto o excesso quanto a falta de ácido prejudicam essa etapa. Com o objetivo de aumentar o rendimento global do processo, a solução de controle avançado baseada em lógica Fuzzy da I.Systems, o Leaf, foi aplicado para substituir o controle tradicional PID e/ou manual. O Leaf foi capaz de reduzir a variabilidade do pH nos tanques em até 25%, fazendo com que fosse possível operar mais tempo no ponto ótimo. Isso permitiu que o rendimento global da etapa de lixiviação aumentasse 0,24%, além de melhoria qualitativa na etapa seguinte de sedimentação. O ganho financeiro proporcionado pela economia de concentrado silicatado foi de 375.000 reais por ano para a Votorantim Metais.

Oct 30, 2017

By Gustavo Elói de Sá Lima

A estratégia de manutenção de locomotivas da VLI sofreu significativa modificação após a implementação de propostas de consultores americanos, baseadas principalmente, na execução de atividades fora de oficina, realizadas em estruturas chamadas de “Track Service”, estruturas as quais contam basicamente com uma vala para inspeção na parte inferior das locomotivas. Dessa forma, foi possível capturar diversos ganhos em custeio e redução de investimentos, como por exemplo o aumento de periodicidade entre manutenções preventivas e redução do projeto da nova oficina de Paulínia.

Oct 30, 2017

By Diego Canez Fernandes

O atual cenário mundial do mercado de carvões e da fabricação de aço vem estimulando mudanças no mix de carvões praticados na Usiminas. Neste contexto, foram realizadas alterações significativas no mix, com destaque para o aumento da participação de carvões alto voláteis e coque verde de petróleo. A qualidade do coque foi mantida por meio de ajustes de parâmetros operacionais na britagem, aliados à adição de óleo na mistura. O objetivo desse trabalho é apresentar a evolução do consumo desses materiais e os resultados de qualidade do coque. Os resultados de qualidade do coque (DI15/150, CSR e CRI) não sofreram variações significativas com a elevação da participação dos carvões alto voláteis e coque verde de petróleo, mantendo-se dentro da faixa visada.

Aug 1, 2018

By Torben Ulisses da Silva Carvalho

A lixiviação é um processo hidrometalúrgico que consiste na separação entre o metal e a ganga através da dissolução em meio aquoso do mineral contendo os metais de interesse. O presente trabalho utilizou o minério de cobre oxidado da Mina do Sossego, sendo lixiviado em escala laboratorial com diferentes períodos de tempo, utilizando o ácido sulfúrico como agente lixiviante. A partir desses ensaios foram construídas curvas contendo os teores do minério de interesse contidos no licor e no rejeito, além do cálculo da recuperação metalúrgica. Os resultados foram encontrados utilizando a técnica de titulometria. Houve notada variação dos teores encontrados, os quais aumentavam proporcionalmente com os períodos de lixiviação. Esse comportamento mostra a necessidade de um maior número de etapas nos determinados períodos de tempo para uma recuperação metalúrgica adequada.

Aug 16, 2017

By Marcus Novaes Motta

O modelo utilizado como base para elaboração deste trabalho, foi desenvolvido com os dados coletados no start up da planta de desfosforação de gusa líquido, fornecida pela TECNOSULFUR S/A, localizada em Sete Lagoas - MG a Siderúrgica CISAM, localizada em Pará de Minas – MG. Esse modelo prevê de forma precisa a quantidade de agente desfosforante necessário para o tratamento de desfosforação de ferro gusa, considerando o teor de fósforo final objetivado e levando em consideração o fósforo, silício e temperatura iniciais. O objetivo deste trabalho é testar esse modelo em outros reatores que possuem processos de desfosforação, tais como: desfosforação de aço em convertedores e fornos elétricos. Inicialmente foram coletados dados de desfosforação de algumas publicações para verificação de viabilidade desse trabalho e como o modelo se mostrou eficiente, futuramente ele será testado em algumas empresas e se necessário será ajustado.

Aug 16, 2017

By Rodrigo Daniel Barbosa Pires, Sabrina Sadalla Collese, Mauricio Lopes Molina

A eficiência nos fluxos logísticos passou a ser um diferencial para as empresas; uma logística eficiente traz melhorias tanto no nível de atendimento, como na redução de custos e responsividade ao processo. Um dos grandes desafios para as companhias é prever a demanda interna por produto de sua produção alinhada à sazonalidade e ao planejamento de atendimento da movimentação destes materiais entre as áreas produtivas, a fim de assegurar as políticas internas da empresa, regras de segurança, além da necessidade de otimizar o processo e reduzir custos. O presente trabalho tem como objetivo comparar o modelo sem tecnologia e o modelo implementado com novas tecnologias referentes às movimentações internas de materiais da usina, fomentando as problemáticas no processo, os desafios de implementação das tecnologias, bem como os benefícios alcançados.

Oct 1, 2019