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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 Natália Cristina Candian Lobato

A fim de se evitar os danos causados pela corrosão, cresce cada vez mais o uso do aço galvanizado. Durante o processo de galvanização a quente ou por eletrodeposição é gerado um resíduo sólido perigoso conhecido por lama galvânica cujo descarte se trata de um processo oneroso. Sendo assim, as principais rotas de gerenciamento desse resíduo foram levantadas no presente trabalho, visando contribuir com a economia e aumento da sustentabilidade desse setor industrial. Ultimamente a lama galvânica é considerada uma matéria-prima potencial por conter metais com valor comercial presentes em concentrações elevadas, e isso tem estimulado pesquisas de rotas de recuperação desses teores metálicos. Paralelamente, a fim de resolver o problema de gestão do resíduo, estudos buscam rotas alternativas de descarte que visem estabilizar os elementos tóxicos e reutilizar a lama como matéria-prima em outro processo industrial.

Aug 7, 2018

By Zirlene Alves da Silva Santos

O presente trabalho analisa as falhas por desgaste em um transportador de correia de uma empresa mineradora que beneficia o minério de ferro. O transportador de correia, por ser um equipamento critico em qualquer linha de produção, é o objeto do estudo de caso utilizado para o desenvolvimento do trabalho. O objetivo desse estudo é reunir informações a respeito dos desgastes que o transportador apresenta em um determinado período de tempo para criar uma tabela com os principais tipos de desgastes e a freqüência com que eles ocorrem. As falhas por desgaste são encontradas através da pesquisa documental pelo software Maximo e da análise feita no local do transportador. Como resultados das análises foi constatado que o desgaste predominante é o abrasivo por dois e três corpos, esse promove a perda gradual de material da superfície dos componentes do transportador de correia.

Aug 16, 2017

By André Luíz Moreira de Souza

O objetivo do trabalho é demonstrar a otimização de recursos com a implantação de grades de agendamento e gestão logística via SAP do processo de abastecimento da Vallourec Tubos do Brasil, com carvão vegetal produzindo em fazendas da Vallourec unidade Florestal, distribuídas em quatro regionais no estado de Minas Gerais. O novo formato da operação permitiu a redução da frota utilizada e o aumento da taxa de ocupação dos equipamentos. Atualmente movimenta-se aproximadamente 400.000 ton./ano de carvão vegetal. A frota é composta por equipamentos novos, rastreados, transportadores dedicados, os quais são considerados parceiros no desenvolvimento da operação. Avalia-se o desempenho de cada equipe envolvida em frequentes reuniões, nas quais são definidas ações de melhoria sempre que necessárias. Temos um atendimento maior que 98 % a grade programada para recebimento do carvão vegetal, considerando os tempos de carga e descarga.

Jul 29, 2018

By Breno Carvalho de Oliveira

Neste trabalho é apresentado uma ferramenta de otimização multiobjetivo para planejamento da manutenção de ativos ferroviários. A aplicação foi modelada com base no problema do Caixeiro Viajante Multiobjetivo, considerando como objetivos a minimização da postergação da manutenção dos equipamentos e do deslocamento da equipe de manutenção. Foi utilizada uma instância real de 17 cidades que são atendidas por uma única equipe de manutenção. A ferramenta de otimização consiste na combinação do algoritmo SPEA2 (Strength Pareto Evolutionary Algorithm), da methaheurística GRASP (Greedy Randomized Adaptive e Search Procedure) e de uma heurística de busca local em vizinhança, cada uma com seu papel específico dentro da otimização. O algoritmo foi capaz de mapear soluções melhores que a atualmente adotada pela empresa, proporcionando uma economia significativa no valor total a ser gasto em um ciclo de manutenção dos ativos ferroviários.

Oct 30, 2017

By Mariana Sizenando Lyrio, Weslley Luiz da Silva Assis, Harison da Silva Ventura, Gabriella Maria Silveira de Sá, Paulo Rangel Rios

Nesse trabalho, simulações computacionais de transformações de fase são realizadas para analisar situações em que a nucleação e a velocidade de crescimento não são homogêneas no material. Os resultados foram comparados com modelos analíticos de Rios e Villa. A microestrutura e a cinética microestrutural das transformações são obtidas e analisadas para casos em que há um mesmo gradiente de velocidade e diferentes gradientes de núcleos. O principal resultado é que a cinética de transformação e a microestrutura são afetadas da mesma maneira para as diferentes quantidades de núcleos, embora o gradiente de velocidade seja o mesmo. Na microestrutura foi observado que na parte inferior os grãos são maiores enquanto que na parte superior os grãos são menores, como consequência da densidade de núcleos e da velocidade de crescimento. Todas as simulações computacionais apresentaram um bom acordo com os modelos analíticos.

Nov 4, 2019

By Marcelo Ricardo de Souza Angelotto

A fractografia óptica é um método eficiente e de baixo custo para o exame de superfícies fraturadas, resultando em uma determinação típica e representativa da superfície de fratura, obtida com rapidez e precisão. O polimetilmetacrilato (PMMA), conhecido como acrílico, é um polímero semicristalino termoplástico de moderada resistência mecânica, leve, de boa conformabilidade, transparente e incolor. Por conter essas propriedades, é considerado um dos polímeros mais modernos sendo utilizado em muitas aplicações de engenharia. Em algumas dessas aplicações, é necessário o conhecimento do seu comportamento sob esforços mecânicos. Este trabalho visa caracterizar as fraturas ocorridas em CPs de PMMA, em ensaios mecânicos de tração uniaxial. As observações das fraturas das amostras ensaiadas mecanicamente foram realizadas com o auxílio de microscopia óptica. É feita a comparação das superfícies de fratura obtidas no ensaio mecânico identificando-se dois tipos de fratura.

Aug 16, 2017

By Kazuya Nakabo

In this article, influences of restraint and MgO content on densification of alumina-magnesia castable during heating were experimentally studied. High thermal expansion-alumina-magnesia castable specimens were surrounded by low thermal expansion-alumina-silica castables, and heated in an electric furnace. Doing so allows restrained heating of alumina-magnesia castable. According to the results of simple calculations, the restraint stresses were estimated to be between 2 to 20 MPa, so the experimental conditions were considered reasonable. As a result of the experiments, it was verified that restraint densifies alumina-magnesia castable, resulting in an increase in modulus of rupture and modulus of elasticity. The densification effect of restraint became larger as the MgO content increased. The effects are attributable to an in-situ spinel forming reaction, which improves corrosion resistance.Taking the temperature distribution in the castable lining into account, large restraint stress is expected for the hot face while only a little effect is expected for back end. Thus, excessive difference in material property in the thickness direction, which is undesirable in terms of structural spalling, is a concern.Hence, the MgO content of alumina-magnesia castable should be determined carefully, taking not only corrosion resistance but also spalling resistance into consideration.

Oct 30, 2017

By J. Bas A. F. Smeulders

Traditional laboratory lubrication tests, including those for cold rolling lubricants often involve measurement of neat oils. To achieve increased levels of test severity, such tests are often carried out at high temperatures and prolonged durations. However, we found that the levels of lubricant degradation and wear in these tests can be much higher than in the field. Moreover, steel rolling is not done with neat oils, but with emulsions, where the presence of water influences film formation, surface chemistry and oil composition in the roll bite. To better approach the situation in the field, and thus to be able to develop rolling oils with improved lubrication performance, several lubrication tests were developed for emulsions: direct measurement of film formation and measurement of Stribeck curves, in which the emulsions can be assessed in terms of their boundary lubrication and elastohydrodynamic behaviour. The key innovation is that also another test method was developed, which focuses on boundary lubrication and wear, and the role of extreme pressure and anti-wear additives. Realistic levels of test severity are achieved in the tribometer by mimicking frictional power intensities and flash temperatures for typical cold rolling or tinplate mills. Test conditions can be adapted according to the mill stand or pass number and other cold rolling process parameters. The emulsions are kept at normal operational temperature. Clear differences could be observed between emulsions of various concentration and composition. The viability of the method is illustrated by a number of field cases, in which a good correlation is demonstrated between the laboratory tests and the performance in a pilot or production mill.

Jul 30, 2018

By Daniel Wild, Tobias Scheffer, Marvin Laugwitz, Martin Jochum

Leveling is a standard process in the rolling mill to eliminate flatness deviations. The process layout is based on models and the leveling result depends on the accuracy of the material parameters in these models. Even small deviations from the correct assumptions can have a major effect on the final flatness. Thus, after leveling the products may look optically flat, but subsequent to a final cutting process springback occurs due to residual stresses. The objective of this work is to analyze the influence of material parameters and gravity on the flatness after leveling. To evaluate the sensitivity of the process, an FE parameter study is exerted that reveals the influence of fluctuations in material properties in the case that the leveling setup is fixed. Gravity is neglected to not conceal flatness deviations. Examples of this study are rerun in a further step under consideration of gravity to also analyze its influence on the resulting flatness and residual stresses. Finally, to analyze the consequence of the residual stresses, all information of the plate from the previous step are transferred while gravity is suppressed to prompt springback. This study revealed that slight deviations of the material properties can lead to uneven plates in simulations where gravity is not considered. If gravity is taken into account, the unevenness is concealed and the plate seems flat. A springback simulation of the same plate shows that strong residual stresses are still present and would lead to unevenness if e.g. the plate were cut.

Oct 1, 2019

By Karl Berger

The paper gives a comprehensive overview of the historical development of various metal rolling technologies and also describes the influence to industrial and socio-economic developments. The rolling of steel, in particular of rails, beams, rebar, strip and plate has enabled the large scale transport and travel, the building of bridges and buildings, the manufacturing of ships and cars. All this has changed the face of the world significantly. Further the paper approaches technological highlights in the design, manufacturing, drive and control of modern mills and the various types developed to create industrial economic units for the different markets and customers’ requirements. An outlook of future challenges is as well discussed in the paper. Various solution approaches for the rolling technologies, from continuous improvement of existing plants to more radical new concepts like endless rolling, near net-shape casting and rolling are approached. A positive conclusion is drawn that rolling technologies will remain a valuable area for engineers with scientific and economic challenges, but also a clear vision for positive contribution to further industrial and social development.

Jul 30, 2018

By Levi de Oliveira Bueno

Constant stress testing was used for characterization of creep behavior of a 1Cr0.5Mo steel plate in the virgin 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 69 to 258 MPa producing rupture times varying from 8 to about 4908 h. 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 mentioned in literature for the same material in the virgin condition.

Aug 16, 2017

By Hormando Leocadio, CWM van der Geld, Julio Cesar Passos

Impinging water jets promote high heat flux extraction rate. Steel industry widely employs the process for accurate temperature control to improve the microstructure and to ensure adequate mechanical properties. The range of surface temperatures, heat fluxes and cooling rates are very large, which makes it important to obtain an accurate value of the heat transfer coefficient. This paper presents an experimental and numerical study of the heat transfer behavior of a high temperature (450°C - 900°C) steel plate cooled by a water jet at 20°C to 70°C. High-speed imaging (up to 20,000 fps) within water jet impingement zone allowed the characterization of the boiling regimes in the early stages of cooling. The effects of initial temperature, water jet temperature and velocity on the heat transfer coefficient were analyzed by inverse heat conduction method that predicts the heat flux and temperature on the top surface from temperatures measured with thermocouples inserted in test plate. Heat transfer is strongly affected by the initial temperature of the hot steel, water jet temperature and, less intensely, by jet velocity. High cooling rates start when liquid water is in direct contact with surface temperatures above 700°C.The results will contribute to the enhancement of the temperature cooling control on the runout table and cooling model employed at Usiminas Hot Strip Mill.

Oct 1, 2019

By Wolfgang Oberaigner

Primetals Technologies has always been a driver of innovation in steelmaking, especially by providing sophisticated process expert models for continuous casting machines. This capability is demonstrated by recent advancements in automation solutions that include: DynaPhase, Dynacs 3D, and DynaGap. This state-of-the-art suite of dynamic secondary cooling and soft-reduction packages take into account thermodynamic effects such as shrinkage and phase transitions, and thereby significantly contribute to direct quality improvements during the solidification phase in the continuous casting process. Speed Expert calculates an optimum casting speed for every casting situation, and additionally recommends a strand speed so that the point of final solidification is positioned at the end of a segment for optimum soft reduction. In the case of steel grade changes, the Intermix Expert precisely calculates the chemical properties of the mixed steel, thereby minimizing losses due to deviations from required specifications. The Nozzle Expert is a new model that detects clogged nozzles and broken hoses in secondary cooling systems. The first installations were highly successful and customers are pleased with impressive reductions in maintenance costs and improved steel quality. This paper describes these innovative process automation solutions and gives an overview about the successful results achieved within the first installations.

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 Pedro Cunha Alves, Wagner Viana Bielefeldt, Vinicius Cardoso da Rocha, Augusto Lachini Pereira, Julio Aníbal Morales Pereira

The capacity of steelmaking slags (CaO-SiO2-Al2O3-MgO) on inclusion removal from liquid steel was investigated through experimental conditions. Laboratory experiments with slag and steel samples (with inclusion population known) were performed using a vertical electric resistance furnace at 1600 ºC. After the melting experiments, slag and steel samples were separated and analyzed regarding their chemical composition and inclusion population evolution. The capacity of slags on inclusion removal was evaluated based on the thermodynamics (solid and liquid phases proportion, phase composition and effective viscosity of slags) calculated using the FactSageTM 7.2. Results indicated that changes in the composition of slags (regarding CaO/SiO2 e Al2O3) presented effects on the steel cleanliness. The total inclusion density decreased in all steel samples and the removal of inclusions by slags shows a tendency to improve as their viscosity decreases (< 0.23 Pa.s).

Oct 1, 2019

By Gerhard Finstermann, Ichiro Maeno, Takehiko Saito, Hironori Shimogama, Konrad Krimpelstätter

Automobile manufacturers are developing Electrified Vehicles with light steel body structure designs that reduce mass and therefore greenhouse gas emissions over the vehicle’s entire life cycle. This raises the demand for the production and development of Advanced and Ultra High-Strength Steels (AHSS / UHSS) and Electrical Steels with increased permeability and reduced core loss to improve energy conversion efficiency. To meet this requirements the steel market is tending towards new generations of AHSS with improved formability (3rd generation AHSS) and high-silicon steels with higher strength and thinner products. With this growing demand for advanced high-strength steels and electrical steels, producers are faced with a unique and interesting challenge in producing materials that strain or exceed the capabilities of existing mill equipment and automation designed to produce low- to medium-carbon sheet. While specialty steel producers have known for decades how to process special high-strength steels and thinner gauges, this equipment typically does not offer the yield and productivity desired by the market, necessitating innovation in re-engineering existing equipment to meet the market demands more economically than new construction. In the case of cold rolling, this can be supported through variable roll geometries, more effective roll-gap lubrication technologies, application of strip heaters (Warm Rolling) to reduce risk for edge crack propagation and strip breaks as well as continuous rolling managed by state-of-the-art automation technologies.

Oct 1, 2019

By Christoph Aichinger

A smart combination – Primetals Technologies developed the Circular Pelletizing Technology (CPT), which is a combination of the well-proven travelling-grate pelletizing technology with the design of a circular dip rail cooler of modern sinter plants. The overall space requirement and the installed weight for a CPT plant is significantly less compared to conventional technologies and by that CPT is a very attractive alternative for new projects.

Aug 16, 2017

By Anna Paula Littig Berger, Caio Vaccari Silva, Victor Bridi Telles, Felipe Fardin Grillo, José Roberto de Oliveira

No presente trabalho foi proposto uma análise da eficiência de desfosforação de uma mistura padrão M1 e outras três misturas, onde foi realizado um aumento progressivo da %FeO em sua composição química (5%,10% e 15%). Além disso, esta mistura padrão M1 foi testada utilizando-se CaO em duas granulometrias diferentes, uma mais fina (M1A) e uma mais grosseira (M1). Os testes experimentais foram realizados a uma temperatura de 1400°C, com agitação de 450 RPM, em um forno de resistência. Para a análise das propriedades da escória, foram realizadas simulações através do software de termodinâmica computacional FactSage 7.2 e análises de imagens obtidas da superfície do cadinho ao final dos experimentos no software Quantikov. A mistura M1 apresentou melhor desempenho do que as misturas onde foi adicionada uma maior quantidade de FeO, visto que foi observado que à medida que a %FeO nas misturas é aumentada, a eficiência de desfosforação diminui. Além disso, a utilização de uma granulometria grosseira mostrou-se mais eficiente do que a granulometria fina, devido a maior aglomeração causada por essa. Esses resultados corroboraram as equações utilizadas para calcular o Fator de Desfosforação (FDeP), calculado para correlacionar as propriedades termodinâmicas das misturas desfosforantes e a eficiência de desfosforação.

Oct 1, 2019

By Danielle Duarte Bernardi

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

Aug 16, 2017