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By Cristiano José Scheuer

Experiments were carried out aiming to study the influence of micro-abrasive wear test variables and plasma treatment parameters, on the tribological characteristics of low-temperature plasma carburized AISI 420 steel. The first part of this study was conducted in order to evaluate the influence of abrasive particle size, normal load and counter body rotation speed on carburized sample wear behavior; and the second part was conducted in order to evaluate the treatment temperature and time effect on carburized samples wear behavior. Plasma carburizing treatments were performed at 8 and 12 h, for temperatures ranging from 350 to 500°C; and at constant temperatures of 400°C for times between 12 to 48h, and for 450°C for times of 4 to 16h. Micro-abrasive wear test were performed by mean of a calowear ball-cratering equipment using a polished ball of AISI 52100 steel rotating at 80, 120 and 160 rpm, for sliding distances from 2.6 to 104.2 m. Alumina abrasive particles with sizes of 0.05, 0.3 and 1.0 ?m were employed. The normal loads applied on this study were 0.1, 0.3 and 0.5 N. Carburized sample was characterized by mean of OM, XRD and hardness measurements. Worn crater characteristics were evaluated by confocal laser microscopy. Results showed that the transient wear regime prevails along the outer layer length (composed by Fe3C and ?’C), and the steady-state wear stabilizes in the diffusion layer region (composed by ?’C). It was verified that the wear rate and wear coefficient decreases with treatment temperature in the range of 350–450°C and increase for 500°C. It was also verified that the wear rate and wear coefficient decreases with treatment time in the range of 12–36 h (for 400°C cycle) and 4–12 h (for 450°C cycle), and increase for larger treatment times due the chromium carbide precipitation. It was also found that the wear coefficient increases with the increase of abrasive particle size, and decrease with the increase in counter body rotation speed and normal load. Lastly, the analysis of the worn craters indicates the occurrence of grooving and micro-rolling abrasion wear mechanisms.

Aug 17, 2017

By Andrew Slifka, Pello Uranga, Douglas Glenn Stalheim

Structural steel final mechanical properties of strength and ductility are predominately generated by the final ferrite grain size/packet size and homogeneity of that ferrite grain size/packet size through the cross-sectional area. Forty to seventy percent of the strength components come from how fine the final cross-sectional ferrite grain size/packet size that can be produced.[1] All the ductility properties of structural steels for a given microstructure are predominately driven by how fine AND homogenous the final cross-sectional ferrite grain size/packet size can be refined.[2,3,4] One key ductility property of structural steels used in construction and energy transmission applications is fatigue. Both low and high cycle fatigue can be realized in these end applications, however, low cycle fatigue is typically the predominate mechanism. In construction applications the environment for fatigue is typically air, such as in wind towers or high-rise building construction. In energy applications, there is an interest in high pressure (5.5 – 21 MPa, 800-3000 psi) gaseous hydrogen as an alternative fuel source to fossil fuels. A project to study the effect of the cross-sectional grain size/homogeneity of a relatively pure polygonal ferrite microstructure on the fatigue performance in air and high-pressure gaseous hydrogen has been developed. This paper will discuss the project strategy, microstructure developed for the project and initial test results.

Oct 1, 2019

By Andreas Rohrhofer

Reliable high end automation and process optimization systems are main factors for excellent product quality, safe operation and maximized plant performance in the steel industry and its designated environmental plants. Primetals Technologies introduces new automation packages for consequent safe and cost efficient production. Many areas within the steelplant interested to be monitored and measured automatically are not implemented in the automation system due to limited access or technical reasons. A wireless, self-organizing network facilitates wide ranging data transmission in previously inaccessible areas and opens up a wide range of new opportunities. With Fluid Guard a system to detect leakages with highest accuracy and reacts properly for all kind of water cooled circuits is available, improving the safety in steelmaking process. Lance Guard can be utilized for all fully automatic and semi-automatic lance appliances, but is especially suitable for the products of Primetals Sublance Standard/2.0 and LiquiRob applications, since these systems make seamless integration particularly simple. Manual lance appliances may also be tested and diagnosed. Environmental plants have become a main part in steelmaking plants. Highest performance in combination with optimized energy consumption is the main target in Primetals Technologies’ innovations in automation optimization packages for dedusting systems. A new approach for preventive maintenance and operator assistance is introduced with the Acoustic Expert System. In combination with the new Ask cloud based system, Primetals enables a 24/7 monitoring and a whole lifetime observation of any equipment within a steelplant. Furthermore it is now enabled to check the condition of the plant at a fingertip at any time.

Aug 17, 2017

By Albaniza Alves Tavares

Neste estudo, a influência do tipo de argila como nucleante heterogêneo para o PP foi avaliada. As argilas organofílicas MPH e MPTH, provenientes do Laboratório de físico-química da UAMG/UFCG, e C20A da Southern Clay Products, em teor de 1% em massa, foram misturadas com o polipropileno (PP) compatibilizado com 15% em massa de polipropileno enxertado com anidrido maleico (PP-g-MA), em misturador interno do reômetro de torque Haake visando a obtenção de concentrados que posteriormente foram diluídos com o PP em extrusora. As amostras preparadas foram caracterizadas por medidas de calorimetria exploratória diferencial (DSC) e difratometria de raios-X (DRX). Os resultados obtidos mostraram que embora as três argilas tenham atuado como agente nucleante para o PP a MPH foi a mais eficiente.

Aug 8, 2018

By Érico França Oliveira e Silva

O conceito de utilização de aços microligados de elevada resistência mecânica nas estruturas automotivas como forma de reduzir peso, aumentar desempenho, reduzir o consumo de combustível e proporcionar maior segurança, já está bem difundido na indústria mundial. A CBMM vem desenvolvendo um projeto com a equipe da Unicamp que compete na Fórmula SAE como um meio de difundir o conceito da aplicação dos aços microligados para aqueles que serão a próxima geração da tecnologia automotiva. O projeto foi iniciado em 2011 e praticamente todas as peças do protótipo foram trocadas de aço AISI A36 para vários tipos de aços microligados com limite de escoamento superiores a 700MPa. Esse trabalho apresenta exemplos de componentes onde as reduções em massa atingiram até 32%.

Aug 7, 2018

By Fabiane Leocádia da Silva

Cristais da família cristalográfica do sal de Tutton A2B(XO4)2.6H2O, A=K, NH4, Rb, Cs, Tl, B=Mg, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, V, Cr, X=S e Se tem sido investigados por diversas técnicas experimentais com o objetivo de compreender suas propriedades físicas e potenciais aplicações tecnológicas. Investigações sobre o comportamento estrutural têm sido realizadas por difração de raios-x a fim de compreender suas propriedades estruturais, principalmente a distorção Jahn-Teller presentes nos cristais com cromo e cobre. Soluções sólidas destes sais na forma A2B'xB”(1-x)- (SO4)2.6H2O, têm sido relativamente pouco investigadas embora possam apresentar distorção Jahn-Teller. A estrutura dos cristais desta série à temperatura ambiente é monoclínica, grupo espacial P21/a com duas moléculas por célula unitária. Bons monocristais da série (NH4)2NixCu(1-x)(SO4)2.6H2O com 0

Aug 16, 2017

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 Márcia M. S. M. Pereira, Hervé Tavernier, Gérson T. Ferreira, Caio Nogueira Araujo Diniz, Fabio Luiz Lourenço, Wagner C. Moreira, Vinicius Cunha Aranda

Pós fluxantes desempenham um papel significativo na qualidade do aço durante o processo de lingotamento contínuo. Os pós fluxantes são escórias sintéticas usadas para lubrificar o molde durante o lingotamento contínuo do aço. Para que isso ocorra, o fluxante deve apresentar as seguintes funções: isolamento químico e térmico do aço, absorção de inclusões não metálicas do aço, lubrificação do molde e controle da transferência de calor entre o aço e o molde. O desempenho de cada função está relacionado às propriedades químicas e físicas do pó fluxante, que são dependentes de sua composição química e sua composição mineral, devido a sua relação com a taxa de fusão do material. A fim de garantir uma produção eficiente e de alta qualidade durante o lingotamento de um aço ultra baixo carbono, os pós fluxantes A e B foram investigados de acordo com diferentes propriedades físico-químicas. Diversos experimentos laboratoriais foram realizados para comparar o desempenho dos materiais A e B, visando à diminuição de captura da escória pelo aço no molde: avaliação do comportamento de fusão e fluidez, composição química e viscosidade. As temperaturas de processo foram avaliadas através de testes estatísticos, visando caracterizar o fluxo de calor e o trabalho de fricção durante lingotamento. Os testes industriais preliminares, realizados na Ternium Brasil, foram conduzidos com o objetivo de analisar o comportamento do pó fluxante durante a operação de lingotamento contínuo em relação a alguns aspectos operacionais e fornecer informações sobre sua influência na qualidade superficial do aço. Os resultados mostraram que, aumentando a viscosidade do fluxante, o consumo de pó tornou-se menor, levando a um maior trabalho de fricção e menor fluxo de calor no molde. No entanto, o comportamento da camada de escória mostrou que, apesar do aumento da força de atrito no molde, a espessura da escória foi adequada e não houve relatos de defeitos superficiais durante o uso do material fluxante de maior viscosidade.

Oct 1, 2019

By Walter Valery, Kristy Duffy, Alex Jankovic, Peter Holtham

Hatch’s Mine to Process Optimization projects integrate mining and processing strategies, minimizing operating costs and maximizing overall profit. The methodology involves ore characterization, blast audits, plant surveys, analysis of historical data, and integrated modelling and simulation of mining and processing. Blast designs are tailored according to ore type and the downstream process is optimized for the changed feed. This approach has increased throughput and minimized costs for many operations worldwide. The implementation of this methodology at an iron ore operation that faced challenges with increasing mining strip ratio and ore body mineralogy changes is presented in this paper. The larger stripping ratio increased mining costs and constrained the run-of-mine (ROM) delivery to the process plant. Process performance was affected as the ore mineralogy shifted from predominantly hematite to include greater proportions of magnetite. The project objective was to minimize overall cost per ton mined and processed and maximize profit. Tailoring the blast designs according to ore type and process optimization increased the throughput of all process lines. This provided the potential to shut down one of the five processing line, aligning the mine and plant capacity and significantly reducing the processing costs.

Oct 3, 2019

By Armando Fernandes da Veiga Rodrigues

Itabirito é um minério de fero encontrado no Brasil. As reservas futuras de Itabirito requerem moagem para atingir o grau de liberação necessário para concentração. Os circuitos convencionais de cominuição adotados em projetos de Itabirito consistem de três estágios de britagem seguido de moinhos de bolas. Estes circuitos demandam uma alta frequência de manutenção e uma grande área de construção. Por esta razão um estudo de bancada e piloto foi conduzido para entender a rota de cominuição de Itabirito utilizando moinhos autógenos (AG ou FAG) e semi-autógeno (SAG). Os testes piloto demonstraram que moinhos SAG e AG são apropriados para a cominuição de Itabirito.

Aug 1, 2018

By Claudio Luiz Schneider

Não existe na literatura formal uma descrição dos ensaios de caracterização necessários para a correta determinação de parâmetros de balanço populacional para escalonamento pelo método de Austin. As rotinas envolvidas são normalmente aprendidas em Universidades e Centros de Pesquisa que contam com engenheiros e/ou pesquisadores especificamente treinados para estes experimentos. Isso faz com que estes sistemas modernos sejam pouco utilizados na engenharia e restringe sua aplicação. Este artigo tem por objetivo estabelecer os procedimentos envolvidos na caracterização de processos de moagem e fomentar a utilização de técnicas modernas de escalonamento de moinhos de bolas nas empresas.

Aug 16, 2017

By John Ross Middleton

Based upon 30 years+ experience in the Development, Implementation and Ongoing Support of Computer based Melt Shop Management Systems in about 40 plants in the UK, Europe and the USA, consideration of the overall facilities of a state of the art, comprehensive, Integrated Melt Shop System covering Melting and Secondary processes for all grades of steels and superalloys; the scope of functionality of these systems, covering Raw Materials and Consumables Procurement and Inventory Management, Laboratory Management, Melt Shop Scheduling, Furnace Charge and Additions Optimisation, Level 1.5 to Level 2.5 Materials Optimisation and Process Control Calculations, Process Data Recording, Management of Ladles, Furnace Bodies, Vessels and Moulds, Comprehensive Management Reporting and Integration with Corporate ERP Systems. The second section of the paper reviews the key ‘Success Factors’ to achieve rapid, successful implementation, comprehensive, fast response user support, continuing system improvement and maintaining ‘perfect fit’ of system to operations in an ever changing future technical, operations and business environment.

Jul 29, 2018

By Amilton Feliciano Castro

In this work, activated carbons (ACs) were prepared using Sewage sludge as starting material. The ACs were pyrolyzed in an inert atmosphere at 550 °C after independent chemical treatment with ZnCl2 or KOH with ratio of 1:1. The materials were used as adsorbents for removal of Cu(II) from aqueous solutions. The adsorbents were characterized using adsorption/desorption nitrogen isotherm, SEM (scanning electron microscopy). The results showed that copper removal could be linked to surface pH and compounds present on the surface of adsorbent. KOH-treated adsorbent has smaller surface area (186 m2 g-1) than ZnCl2-treated adsorbent (192 m2 g-1), however, KOH-treated adsorbent exhibited higher removal of Cu(II). The performance of KOH-treated adsorbent could be attributed to the presence of basic groups on the adsorbent surface. Liu isotherm model gave the best description of the equilibrium data. From the Liu isotherm, the maximum adsorption capacities at 298 K for KOH-treated, ZnCl2-treated and sewage sludge (without inorganic activation) adsorbents are 31.85, 19.79 and 3.513 mg g-1, respectively. The best desorption experiment was obtained using 1.50 mol L-1 of HNO3 as eluent. Recoveries of Cu(II) from Cu(II)-loaded adsorbents are 98.9% (ZnCl2-treated) and 95.5% (KOH-treated.

Aug 17, 2017

By Airton Antônio Silva

A Samarco Mineração, desde o início de suas atividades em 1977 na mina de Germano, tem sido pioneira na lavra e beneficiamento de minério de ferro friável e de baixo teor (itabiritos). Atualmente, a queda no teor de Fe associada à maior participação de materiais compactos, semi-compactos e com maior presença de contaminantes tem impactado na recuperação do circuito de flotação convencional do concentrador I. A redução da recuperação nessa etapa de flotação motivou a reavaliação do circuito de flotação atual buscando alternativas para reestabelecer a recuperação sem afetar o teor de concentrado final e com menor investimento. Foram realizadas amostragens, caracterização física e química das amostras e, em seguida, execução dos ensaios de flotação em bancada, balanço de massas e desenvolvimento de modelos para a simulação de circuitos. Os resultados analisados mostraram oportunidades de melhoria do desempenho do circuito. O circuito de flotação antes da modificação era composto das etapas: rougher, cleaner, recleaner e scavenger. Com a reavaliação do circuito, a recleaner foi transformada em cleaner da scavenger. O concentrado scavenger antes da modificação possuía teores de 23%Fe e representava 38% da alimentação nova. Com a modificação do circuito, a carga circulante foi reduzida de 36% para 15% e o teor de ferro subiu para 41,7%, aumentando o tempo de residência. O teor de ferro no rejeito global foi reduzido de 10,92% (média 2013) para 10,2% gerando ganhos de recuperação em massa e metalúrgica.

Aug 16, 2017

By Michel Fillon

Hydrostatic assistance is a commonly used method to improve limited load carrying ability of tilting-pad thrust bearings during transient states of operation of the vertical shaft hydro-generators. Despite of special hydraulic equipment (as pumps, valves etc.), it also requires manufacturing of special recesses/pockets at the pad sliding surfaces, into which oil is injected under high pressure. It allows to lift the rotor before start-up of the machine and form a hydrostatic film between the pads and the collar. There is a quite wide variety of geometry of recesses (shape, depth, size) met in practical large bearing applications. The presence of a hydrostatic pocket (usually located in the sliding surface above the pivot area, where thin film, high oil pressure and temperature are observed) affects bearing performance under hydrodynamic operation. In theoretical researches, there is an almost common practice not to include hydrostatic recess in THD or TEHD analysis. This is probably due to the problems with obtaining solution for oil film geometry with pocket, with pocket depths order of magnitude larger than gap thickness. In this paper, an attempt was taken to study the effect of the lifting pocket on THD performance of a large tilting-pad thrust bearing of ltaipu power plant. Bearing performance was evaluated including recess shape for several cases of its depth. The results show, that hydrostatic recess changes calculated bearing properties quite significantly, especially in the vicinity of the pocket.

Jul 31, 2018

By Eden Santos Silva

Usando os testes de torção a quente isotérmico contínuo e relaxação de tensão determinou-se as curvas de escoamento plástico e de relaxação de tensão, juntamente com a evolução mecânica e microestrutural do aço inoxidável austenítico ISO 5832-9 segundo as condições de deformação expressa pelo parâmetro de Zener-Hollomon (Z). Equações constitutivas foram usadas para avaliar e prever o amaciamento dinâmico. Verificou-se que os níveis de tensões são elevados com alto valor de energia de ativação aparente e descolamento da deformação crítica e de pico para as condições de alto Z. A tensão crítica encontra-se muito próxima do pico de tensão produzindo um retardo no início da recristalização dinâmica. Além do pico vê-se que o estado estacionário de tensões é alcançado para grandes deformações evidenciando um atraso no amaciamento dinâmico. Este comportamento é consequência da moderada valor de energia de falha de empilhamento (EFE), átomos de soluto em solução sólida (Nb, N, Mo) e presença de partículas de precipitados da fase Z (NbCrN) reduzindo a mobilidade das discordâncias e contornos de grãos retardando a cinética de recristalização.

Aug 16, 2017

By José Adilson de Castro

In this paper a new technology for a compact iron ore sintering machine is analyzed. The compact sintering process is based on the massive injection of gaseous fuels and the solid fuel is only agglomerated fine charcoal obtained by biomass. The solid fuel used in this study is obtained by agglomeration of fine charcoal produced from elephant glass which has very short period for production and CO2 capture(less than 6 months in tropical climate). To overcome the lower heat supply into the combustion front of the sintering process the simultaneous injection of oxygen and gaseous fuel is proposed. The proposed methodology is to combine the solid fuel (agglomerated fines charcoal) and steelworks gases in a compact machine to enhance heat and mass transfer with high productivity (about 5 times the conventional large machine). A multiphase mathematical model based on transport equations of momentum, energy and chemical species coupled with chemical reaction rates and phase transformations is used to analyze the inner process parameters. A base case representing a possible actual industrial operation of the sintering machine is used in order to compare different scenarios of practicable operations which represents advanced operations techniques. The model was used to predict six cases of combined operation with biomass and fuel gas utilization with oxygen support.

Aug 2, 2018

By Gustavo Henrique Bolognesi Donato

Ensaios de curva R (J vs. ?a – crescimento dúctil de defeitos) e de propagação de trincas por fadiga (da/dN vs. ?K) são balizados por normas como a ASTM E1820, ISO 12135 e E647, as quais exigem dimensões mínimas para as amostras C(T) ou SE(B) a fim de garantir condições SSY e portanto a validade de K e J. Entretanto, tais exigências usualmente conduzem a dimensões expressivas que dificultam a retirada de amostras de chapas finas ou mesmo de muitas estruturas reais. Como alternativa, estudos de Koppenhoefer e Dodds (1998) e mais recentemente de Shin e Lin (2012) indicaram a possibilidade de uso de amostras em miniatura (inclusive Charpy contendo pré-trinca) para determinação de curvas R e da/dN vs. ?K. As grandes questões são a viabilidade de ensaio de amostras pequenas com repetibilidade e a adequada avaliação dos limites de validade das forças motrizes nestas geometrias, a fim de garantir condições de similitude. Como um passo nesta direção, este trabalho investiga o potencial de amostras Charpy pré-trincadas (10x10x70mm) na determinação de curvas R e da/dN vs. ?K. Inicialmente, ensaios de ambos os tipos foram realizados em amostras de um aço estrutural ferrítico empregando uma máquina universal MTS 810. Apesar das dimensões reduzidas dos espécimes, os ensaios se mostraram viáveis e apresentaram boa repetibilidade e estabilidade dos resultados experimentais. Ainda, boas práticas de ensaio puderam ser estabelecidas para suportar os trabalhos futuros com tais geometrias.

Aug 8, 2018

By Francisco Alberto Marreiros da Rocha Filho

No processo de laminação a quente ocorre ocasionalmente a perda de ductilidade a quente que pode causar o fenômeno denominado como “abertura de cabeça” da barra durante a sequência de passes. Essa perda de ductilidade a quente pode ser severa e causar interrupções no processo produtivo. Esse fenômeno pode estar associado a diversos fatores entre eles: composição química do aço; defeitos presentes no tarugo; condições do processo de laminação; e temperatura do aço durante o processo, principalmente nos passes de desbaste e intermediários de laminação. No processo em estudo, a perda de ductilidade a quente ocorre associada à laminação de vergalhões a partir de tarugos oriundos diretamente do lingotamento contínuo. O presente trabalho tem como objetivo avaliar a influência da temperatura e da microestrutura formada ao longo do processo na perda de ductilidade a quente das barras através de um exame comparativo entre os vergalhões laminados com e sem o uso da etapa de reaquecimento.

Oct 30, 2017

By Moacir Medeiros Veras

A tecnologia de sensor-based sorting faz uso de sensores high-tech para pré-concentrar seletivamente partículas de minérios que tenham teores toleráveis para planta de beneficiamento, rejeitando as partículas que são totalmente estéreis ou rejeitos. A pré-concentração de carvão assistido pelo método Dual Energy X-Ray Transmition possibilita separar seletivamente o carvão com melhor quantidade de matéria orgânica das rochas silicáticas com maior densidade. O objetivo desse trabalho foi investigar a afinidade da tecnologia de sorting na pré-concentração do carvão mineral da Carbonífera do Cambuí/PR assistido por sensor de raios-x. Os testes foram realizados em dois lotes cujo range granulométrico foi -4”+2” e -2”+1”. A pré-concentração foi feita em 2 cortes de separação, o primeiro para retirar o rejeito e o segundo para obter 2 tipos de produtos. Os resultados indicaram que 52,15% da massa foi rejeitada, concentrando 47,85% do material de carvão na fração média -2”+1”. Na fração grossa -4”+2” foi rejeitado 62,51% da massa e concentrado 37,49% de carvão. As análises imediatas dos pré-concentrados mostraram que na fração grossa houve redução de 44,57% de cinzas totais e houve aumento de 4,59% para 8,29% de enxofre [S], enquanto na fração média a redução foi de 36,98% de cinzas totais e de 1,19 % [S].

Oct 30, 2017