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By Elham Kordzadeh

As the world’s reserves of coarse and high-grade iron ores continue to shrink, beneficiation is becoming increasingly important. The resulting concentrates cannot be used directly as feedstock for iron making, but require an additional agglomeration step. Pelletizing is preferred, because the uniform chemical, physical, and metallurgical characteristics of pellets make them a more desirable feed for the iron making processes. The heat hardening or induration of pellets is typically done in shaft furnaces, grate-kiln systems or on straight grates. Rotary kilns were originally developed in the late 19th century for Portland cement production [1]. The main development work for the successful adaptation of the process to the thermal treatment (induration) of green balls from iron ore was performed by Allis Chalmers in Milwaukee, Wisconsin, USA in the 1960’s [2].The straight grate process, which was first used in 1955 at Silver Bay, Minnesota, was a dedicated development with the aim to pelletize and indurate magnetite (taconite) concentrate [2]. There are various important technical and economical distinctions between the two pelletizing technologies. The most important differences include that a grate-kiln has three distinct pieces of equipment, a preheat grate, a rotary kiln and an annular cooler, whereas in the case of a straight grate, the entire indurating process is done on one piece of equipment only. In addition, both technological solutions have differences in their recuperation systems, direction of air flow in drying, number of burners, form of pellet movement, etc., which cause differences in raw material suitability, process control, economical aspects, plant operation and product pellet quality.

Oct 30, 2017

By Marco Antonio Meggiolaro

Notches are preferential sites for fatigue and for environmentally assisted cracking (EAC) initiation. Semi-empirical notch sensitivity factors have been used for a long time to quantify notch effects on fatigue design. Recently, this concept has been mechanically modeled using techniques which properly consider the notch tip stress gradient influence on the fatigue behavior of mechanically short cracks. This model properly calculates such values from the basic fatigue resistances of the material, its fatigue limit and crack growth threshold, considering the characteristics of the notch geometry and of the loading, without the need for any adjustable parameter. Such criteria to estimate notch sensitivity and tolerable short cracks on fatigue have been extended to EAC conditions and verified by proper tests. In its simplest version, the criterion for the maximum tolerable stress under EAC conditions uses the resistances to crack initiation and to large crack propagation and the characteristic short crack size under EAC, considering the crack size and stress intensity factor. Moreover, the tolerance to short cracks under fatigue and under EAC conditions can be unified in an extended Kitagawa-Takahashi diagram, a new and potentially very useful tool for material selection tasks.

Aug 8, 2018

By Giulio Rodrigues Altoé

The environmental concern is creating pressure for the substitution of high energy consumption materials for natural and sustainable ones. Compared to synthetic fibers, natural fibers have shown advantages in technical aspects such as flexibility and toughness. So there is a growing worldwide interest in the use of these fibers. PALF extracted from pineapple leaves, presents some significant characteristic, but until now only few studies on PALF were performed. This work aims to make the analysis of the tensile strength of polyester composites reinforced with PALF. The fibers were incorporated into the polyester matrix with volume fraction from 0 to 30%. After fracture the specimens were analyzed by a SEM (scanning electron microscope).

Aug 16, 2017

By Levi de Oliveira Bueno

Constant stress testing was used for characterization of creep behavior of a 1Cr0.5Mo steel plate in the ex-service condition. The tests were performed on creep machines equipped with Andrade-Chalmers type profiles, high sensitivity SLVC transducer extensometry, high stability temperature controllers, and facilities for monitoring the creep curves with an automatic data logging system. Ten creep machines of this type were used in this research, in an experimental work that lasted for one year. Three temperature levels were selected: 538, 565 and 593°C, with stress in the range from 52 to 224 MPa producing rupture times varying from 5 to about 3950h. The creep curves were all followed with great scrutiny using data logger scanning rates which enabled storing thousands of readings in each case. The experimental analysis involved measurements of minimum creep rate, rupture time and final elongation at rupture. The data were analyzed according to the classical phenomenological / physical relations (Norton, Arrhenius, Zenner-Hollomon, Monkman-Grant) and also considering five traditional parameterization methodologies (Larson-Miller, Orr-Sherby-Dorn, Goldhoff-Sherby, Manson- Haferd and Manson-Succop). Comparisons are presented among the possibilities of data extrapolation from five different methodologies. Comparison is also made with creep results obtained on a similar plate of the same material in the virgin condition.

Aug 16, 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 Andreza Aparecida de Miranda

No mercado atual a organização que possui certificação ISO tem ganhos significativos de competitividade e credibilidade. A Companhia Siderúrgica Nacional é uma empresa que possui tanto a certificação ISO 14001 quanto ISO 9001 e TS16949. Para a manutenção dessas certificações é necessário que exista uma gestão sobre a aplicabilidade dessas normas e uma exigência legal é a qualificação dos seus fornecedores críticos para o Meio Ambiente e para Qualidade. O objetivo deste trabalho consiste em apresentar o modelo de monitoramento destes fornecedores nos quesitos performance de Entrega, performance de Qualidade e arquivamento das documentações legais. A Diretoria de Suprimentos atua de forma corporativa em 12 sites, e semestralmente gera relatórios para realizar este monitoramento e essa documentação gerada era arquivada em diversas pastas (em papel) em um único site, o que dificultava a consulta de funcionários que estivessem em outro site nos momentos de auditoria. 0 novo modelo contempla a ferramenta utilizando o próprio ERP, SAP/R3 que possibilita a consulta da documentação necessária, do fomecedor que desejar, de qualquer site, a qualquer momento. Essa ferramenta tem como objetivo agilizar a chegada de informação para quem precisar, em tempo real.

Jul 29, 2018

By Qingwen Dai

The Marangoni effect is an important phenomenon where a surface tension gradient drives liquid towards high surface tension regions. Temperature gradient, evaporation, disparity of viscosity, and surface roughness and topography are all significant factors that can affect this thermo-capillary migration. The purpose of this study was to investigate the influence of micro-groove patterns on the migration of paraffin oil, and obtain a well-designed texture of micro-grooves to prevent the thermo-capillary migration. Patterns of micro-grooves with differing orientations and geometric parameters were fabricated on the surface of SUS 316 stainless steel substrates. Experiments on the migration behavior with different viscosities of paraffin oils were carried out various temperature gradients. The experimental phenomena indicated that the surface with the micro-grooves perpendicular or parallel to the temperature gradient have a strong impact on the migration performance of paraffin oil. Micro-grooves perpendicular to the temperature gradient exhibited extraordinary slower migration velocity than that of the parallel one. Width and depth of micro-grooves had an obvious influence on the behavior of temperature-driven migration and detail discussions on the effects of these geometric parameters were carried out.

Jul 31, 2018

By Henrique Silva Furtado

Concerning production of low phosphorus steel critical grades at ArcelorMittal Tubarão site, bottom blowing system plays a very important role. For those systems with independently controlled tuyeres, some non-uniform bottom blowing patterns seem to be promising in improving metal-slag mixing; however, based on computational fluid dynamics (CFD) results of ArcelorMittal Tubarão’s post oxygen bottom blowing, this may not be generalized. Also, from industrial trials it became clear that higher the bottom blowing flow rate, the closer were the end point P to the equilibrium. Despite this result an analysis of the apparent mass transfer coefficient has shown a week correlation with the classical power stir correlation suggesting a more complex kinetic limiting step for phosphorus removal.

Jul 30, 2018

By Paolo Demetlika

In this paper it is shown how the “Zero Operator” concept on the casting floor has been reached by adoption of a standard 6 axis industrial anthropomorphic robot coupled with the most innovative machine vision technology. This has been achieved by automating all the operations related to the ladle and tundish activities, including shroud manipulation, powder addition, ladle nozzle identification, nozzle opening by lancing, temperature measurement and chemical sampling. Q–Robot CAST family products are the result of the successful alliance between industrial robotics and the most advanced technology in process automation. This led, for each production area, to the introduction of flexible automation in dangerous places, even where some degree of human intervention is still necessary. By using anthropomorphic robots, human operators can be reassigned to safer environments. Furthermore, robots are suited to deal with repetitive and labor intensive tasks thus guaranteeing a high process quality.

Oct 30, 2017

By Pedro Jorge Walburga Keglevich de Buzin

The steel production in mini mills generates several process residues, among them the electric arc furnace dust (EAFD). This residue has as main elements Fe, O, and Zn, being classified as hazardous by the presence of Pb and Cd. In recent years, a rise in the chlorine content of this residue was observed, motivated by the increased use of scrap with impurities bearing this element. In this work, a qualitative assessment of the presence of chlorine in the electric steelmaking process is made. Complementing it, theoretical considerations based on the computational thermodynamics tool FactSage show the effects of the chlorine on the mineral species in EAFD and on gaseous species in the gas phase (HCl and Cl2). For this study, PVC polymer was used as the chlorine carrier substance which contaminates the EAF charge; presence of other minor elements in the system such as K, Na and Pb were also considered.

Aug 7, 2018

By Luiz Alberto Pereira Campbell

No processo de laminação a quente um dos fatores que afetam sua produtividade são os arrebentamentos de tira que ocorre no trem acabador, provocando paradas de longa duração, desvios de material e exposição do homem ao risco de acidentes. Dentro das causas responsáveis pelo arrebentamento de tira está o lascamento de cilindros de trabalho que é causado por trinca geradas na superfície do cilindro durante o processo de laminação. O objetivo deste trabalho é identificar as possíveis causas dos lascamentos de cilindros de trabalho, propondo ações para reduzir as ocorrências utilizando o método solução de problemas. Após análise dos dados foi identificado que as ocorrências de falhas superficiais tinham forte correlação com as tensões de contato entre os cilindros de trabalho e o cilindro de encosto, foi realizado então um estudo com objetivo de verificar se as tensões de contato entre os dois cilindros poderiam estar relacionadas com os lascamentos. O método do estudo consistiu em simular diferentes perfis no cilindro de encosto (cilindro flat e com coroamento positivo) e diferentes caimentos (comprimento e altura) para obter os menores carregamentos possível. A condição de perfil e caimento com o menor carregamento foi testada no laminador para verificar na prática se houve a redução dos lascamentos. Os perfis e os caimentos testado permitiram uma redução significativa de ocorrência de lascamento de cilindros. A metodologia empregada para analise mostrou-se eficaz, podendo ser aplicada em outros laminadores para identificação de causas de falhas.

Aug 17, 2017

By Patrícia Ortega Cubillos

O objetivo do presente trabalho foi avaliar e comparar a composição química e microestrutura de dois fabricantes (nacional e importado) de haste femoral fabricados em aço inoxidável austenítico ABNT NBR ISO 5832-9. As análises químicas dos principais elementos foram realizadas utilizando espectrometria de emissão ótica por descarga luminescente. A microestrutura das hastes foi caracterizada por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura e difração de raios X. Medidas de dureza Vickers também foram realizadas neste estudo comparativo. As hastes nacionais e importadas exibiram pequena quantidade de partículas de nitreto (fase Z) dispersas na matriz austenítica e tamanhos de grão similares da austenita. Por outro lado, o aumento de 32% observado nos resultados de dureza da haste importada em relação à haste nacional foi atribuído às diferenças de composição química entre estas hastes. Foram identificadas microinclusões ricas em Al nas hastes importadas e microinclusões ricas em Mg nas hastes nacionais. Embora tenham sido observadas algumas diferenças entre as hastes nacionais e importadas, ambas atenderam os critérios de composição e microestrutura da norma ABNT NBR ISO 5832-9.

Aug 17, 2017

By Rafael Pereira Ferreira

O objetivo deste trabalho consiste em caracterizar o comportamento termomecânico do aço inoxidável austenítico AISI 316L a partir dos parâmetros de encruamento (h), recuperação dinâmica (r) e recristalização dinâmica (n, t0,5). Na parte inicial das curvas de escoamento plástico a relação sc/sp = 0,92 é relativamente alta, sendo um indicativo que o amaciamento promovido pela DRV é intenso, corroborado a moderada EFE, ?sfe = 66,86 mJ/m2. Na segunda parte das curvas vê-se que há um atraso na cinética de amaciamento dinâmico com maior valor para t0,5 e menores valores do expoente de Avrami n, devido à competição entre os mecanismos DRV-DRX

Aug 17, 2017

By Günther Staudinger

Danieli Linz Technology has been honored at 4.1.2013 with the first contract for the exchange of a 350 t BOF converter for ArcelorMittal Poland Dabrowa Gornicza on a turnkey basis. This paper describes the new design features of this converter based on the development of a new Danieli converter suspension system. The issue was to install a new converter (incl. trunnion ring, suspension system and bearings) with maximum volume but keeping most of the existing equipment unchanged. So, the big tilting drives on both sides had to be reused and the existing foundation, pedestals as well as the bearing distance had to be maintained. Further on the welded coreequipment (vessel shell, trunnion ring, pedestals, slag shields, etc.) was manufactured in-house within the pressure vessel division of Danieli Thailand. Due to the huge dimensions of these parts the delivery had to take place in parts which had to be welded together on site under full production conditions of the steel plant. But also the erection had to be applied under this condition. Additionally the main support bearings, parts of the screening (doghouse) as well as an upgrade of the existing relining machine had to be delivered.

Jul 29, 2018

By Fabrício Silveira Garajau

O sopro de oxigênio é a principal operação durante o processo de refino de aço em aciarias BOF (Basic Oxygen Furnace). Este sopro é feito por uma lança de injeção de oxigênio através de bocais supersônicos, que devem ser dimensionados para as condições específicas de operação, como por exemplo, vazões e pressões de oxigênio, altura de banho, altura da lança em relação ao banho, etc. O mau dimensionamento destes bocais tem influência direta no tempo e eficiência de processo, além de comumente resultar em desgaste prematuro dos bocais e na retirada do bico de operação. Este tipo de falha tem sido observado em bicos da Vallourec Brasil. No presente trabalho será apresentada a metodologia de estudos e resultados de análise metalográfica em amostras de um bico de lança usado pela da empresa, além de simulações CFD (Computational Fluid Dynamics) realizadas para se caracterizar o mecanismo de desgaste dos bocais. Estas informações foram utilizadas como base para o redimensionamento dos bocais, objetivando conter os impactos causados pelo desgaste.

Aug 17, 2017

By Alexandre Bellegard Farina

O sistema MgO-NiO é um dos importantes sistemas para o entendimento das reações metal-escória na elaboração das ligas de à base níquel. As ligas à base de níquel usualmente apresentam adições de magnésio com o intuito de melhoria da plasticidade destas o que permite o seu processamento através de processos de conformação mecânica. Neste trabalho foi realizada a modelagem termodinâmica deste sistema utilizando o modelo de células de Kapoor-Frohberg-Gaye e o módulo PARROT® do pacote Thermo-Calc® com objetivo de complementar o banco de dados SLAG®. Como resultado foi obtido um conjunto de parâmetros termodinâmicos que descrevem as fases deste sistema.

Aug 17, 2017

By Tiago Ribeiro Costa

A otimização da matriz energética na produção de metais tem sido um dos tópicos predominantes mundialmente. Um dos principais consumidores ineficientes de energia, em alguns casos impactando inclusive no consumo de fornos elétricos são os sistemas de aquecimento de panelas. Buscando novas alternativas de redução de custos de energia, e redução de emissões, a White Martins encontrou uma alternativa técnica aos convencionais Pré-Aquecedores de panelas ar-gás. É o Sistema de Aquecimento de Panelas Oxicombustão com queimador Optifire, que utiliza oxigênio puro como comburente ou ar enriquecido. Comparado ao sistema ar-gás convencional, é possível promover uma economia de combustível de até 50% e redução de emissões de carbono e NOx. A tecnologia do equipamento consiste em realizar a queima estequiométrica balanceada, através da medição precisa dos gases, utilizando queimadores avançados com maior eficiência e melhorando a distribuição de calor, de forma a não gerar diferenças de temperatura entre seções. Com a tecnologia Optifire é possível inclusive o remanejamento de combustível mais nobre, como gás de coqueria em processos como aquecimento de regeneradores de altos-fornos. Este trabalho descreverá o estudo da oportunidade e dimensionamento para aquecedores de panela.

Oct 30, 2017

By Francisco Diego Araruna da Silva

necessidade de elevados patamares de competitividade na indústria do aço tem levado à utilização cada vez mais frequente, por parte daqueles que utilizam lingotamento contínuo, de ferramentas de modelagem matemática da solidificação. A construção dessas ferramentas, por sua vez, possui uma etapa importante de validação, onde devem ser comparados os resultados simulados com dados reais do processo sendo estudado. Dessa forma, o presente trabalho tem como objetivo utilizar critérios metalúrgicos de qualidade e processo no lingotamento contínuo para auxiliar na construção e validação de um modelo matemático da solidificação de tarugos de aço. Uma vez que há na literatura diversas formulações para os coeficientes de transferência de calor na refrigeração primária (molde) e secundária (zona de sprays), foram realizadas análises – a luz dos critérios metalúrgicos – dos resultados simulados com nove combinações dessas formulações, sendo possível, ao final, determinar qual combinação melhor modela o processo (ou máquina) em estudo.

Aug 17, 2017

By Mariana Boger Netto

O fósforo é um elemento crítico para a qualidade dos aços, tornando a redução dos teores desse elemento uma exigência para a indústria siderúrgica. Uma forma de se medir a eficiência da desfosforação é através do coeficiente de partição do fósforo (Lp=%P(escória)/%P(aço)). O objetivo principal deste trabalho é avaliar escórias de um forno elétrico a arco através da comparação entre o Lp real com o Lp calculado por simulação termodinâmica, avaliando, também, o comportamento da partição de fósforo com relação à composição química. A partir de dados de composição química de amostras de escória e aço de uma usina siderúrgica, foram feitas simulações termodinâmicas utilizando o software FactSage. Com base nesses resultados, concluiu-se que o cálculo computacional através do software descreve bem o comportamento termodinâmico, mas tende a superestimar o Lp, provavelmente por questões cinéticas e/ou de transferência de massa e calor.

Aug 17, 2017

By Gabriela Moreira Lana

A radiação solar apresenta uma enorme variedade de aplicações de engenharia, dentre elas, a conversão em energia térmica em concentradores solares. Os tubos absorvedores dos concentradores solares podem ser recobertos por cromo negro, com o objetivo de otimizar a absorção energética e a durabilidade. Esse trabalho é parte de um estudo complexo sobre esse tipo de recobrimento. Foram desenvolvidos filmes de cromo negro por eletrodeposição sobre aço inoxidável AISI 304 e tratados termicamente a 600°C por 2 horas. Os filmes foram caracterizados antes e depois do tratamento térmico, utilizando-se microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDS) e difração de raios X a baixo ângulo de incidência (GAXRD). Além do cromo, observou-se deposição de cobalto e elementos residuais do banho eletrolítico. O estudo da estrutura cristalina mostrou formação de óxidos após tratamento térmico. Microestruturalmente, foram observados filmes com estrutura lamelar ou nodular. O estudo permitiu sugerir modificações do banho eletrolítico, do substrato e métodos adicionais de caracterização.

Aug 17, 2017