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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 Helênio Resende Silva Júnior

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

Aug 17, 2017

By Santiago Faucher

Molten slag from pyrometallurgical furnaces is tapped at high temperature, carrying a large amount of thermal energy. But the common slag dumping and water granulation methods used for slag treatment do not permit energy recovery. Furthermore, water is present in these processes and while operations are designed to minimize risks of steam explosions, from the contact of slag with water, these common slag handling practices have never been inherently safe. Common handling practices do permit some slags to be sold, but often in low volumes at low prices. Dry granulation offers advantages over these common slag handling practices, including the production of by-products, the recovery of thermal energy, and the eliminated consumption and safety hazards of water. For these reasons, there have been various studies in dry granulation and heat recovery, but most have never been brought to commercial scale due to scalability and cost challenges. Ecomaister- Hatch has developed and brought to commercial scale a reliable and simple dry granulation and heat recovery technology. Here we review common slag handling practices, the developments in dry slag granulation over the last three decades, introduce the Ecomaister-Hatch dry slag granulation process, and elaborate on future applications of the technology in the processing of argon oxygen decarburization and blast furnace slags.

Aug 17, 2017

By Dusan Ilic

Conveyor system wear of belts and transfers attribute to a significant proportion of the maintenance costs and lost productive hours when handling hard abrasive ores at high unit rates typical of the iron ore industry. The recent growth phase has seen a rapid increase in mine and export capacity, with many new and upgraded plants operating at high throughput and utilisation. Subsequently, the industry has progressed to an optimisation phase, seeking to maximise production capacity and reduce maintenance costs with minimal capital spend. To support this, a programme of modifying designs was executed to improve conveyor transfer chute and belt life, which identified a need to challenge the industry practice for specification of designs to improve the functionality of the installed equipment. While acknowledging the importance of selecting the highest wear resistant materials for the intended application, this paper investigates design criteria related to decreasing conveyor transfer and belt wear. Of focus is a shift in the manner in which designs are specified, from specifications primarily governing geometrical constraints, to those meeting technical and functional requirements aimed at producing optimum geometry for a given set of material handling parameters. An assessment of transfer design criteria is presented.

Aug 17, 2017

By Anand Kumar Agrawal, Kinzel Klaus Peter, Lorenzo Micheletti, Cristiano Castagnola, Horst Kappes, Andre Oliveira, Björn Rösner, Philippe Bermes

Blast furnaces are widely employed today for iron production all around the world, with a total production of around 1.2 billion tons per year. Its operating principle, which relies on usage of coke to reduce the ore, to ensure the permeability in the reaction vessel, to maintain its flexibility of operation and acceptability for varying qualities of iron ores. The blast furnace route is widely considered as the most economic and efficient route of iron production, however it is based on fossil energy carriers. The blast furnace route has undergone significant developments in terms of energy efficiency in the last decades, which led to a substantial reduction in the use of fossil reduction materials. Being an energy intensive process, competitiveness and cost saving in the blast furnace plant was always strongly related to the saving of energy and hence reduction of CO2 emissions. In addition to this, EU emissions trading system (EU ETS) as a cornerstone of the EU's policy in response to climate change has set new “challenges” for iron production in Europe. Paul Wurth has always been deeply involved in the development of energy saving technologies for blast furnaces. In the following a review of energy saving achievements developed in the last decades will be presented and the potential of available CO2 saving technologies will be summarized. Additionally, an outlook about the potential of future technologies, concepts and their impact on the blast furnace and the steel plant’s energy balance will be discussed. Finally, the replacement of carbon by hydrogen as reduction agent in the steel plant will be reviewed, with special focus on a comparison of costs and incentives.

Oct 1, 2019

By Talita Gama de Sousa

Determinadas aplicações de magnetos pulsados ocorrem sob a ação de campos magnéticos elevados, (= 100 T). Esses campos provocam efeitos tais como, elevadas tensões tangenciais (hoop stress) produzidas pela força de Lorentz e conversão de parte da energia elétrica em calor (efeito Joule) que deterioram o material. Assim uma combinação de alta resistência mecânica (> 1 GPa) e alta condutividade elétrica (mínimo de 70% IACS International Annealed Copper Standard) é necessária por parte destes materiais. No presente trabalho, foram desenvolvidos fios condutores para possível utilização em magnetos pulsados. O cobre e a liga nióbio-titânio foram escolhidos por possuírem boa condutividade elétrica e boa resistência mecânica, respectivamente; além de serem imiscíveis na temperatura ambiente. Inicialmente foram utilizados fios de cobre puro e Cu/NbTi, os quais foram convertidos em fios por trefilação. Após o processamento, os fios foram introduzidos em tarugos de cobre OFHC (Oxigen Free High Conductivity) e reprocessados. Foram produzidos 2 compósitos variando os tratamentos térmicos. Os compósitos obtiveram uma satisfatória interação matriz/filamento, o que melhor combinou propriedades mecânicas e elétricas foi o que atingiu limite de resistência de 547,8 MPa e condutividade 85,98% IACS.

Oct 30, 2017

By Michael Breuer, Christian Mengel, Luis Acainas Caballero, Olaf Jepsen

Stability of the hot strip mill rolling process remains a main topic when it comes to processing thin and hard materials. Strip steering especially at the end of rolling and tail out rips are a main source of unscheduled down times in a hot strip mill. Main focus of this paper is the new X-Roll® Guide system to improve mill stability and quality. An overview of SMS group developments in the recent years regarding equipment and control strategies is given. The new side guiding system in the entry area of the finishing mill is introduced and explained with operational examples. The system provides reproducible conditions for the threading process and during rolling. Steering control has a direct benefit on the availability of the mill. New developments of the roll alignment control strategies based on roll force and mill stand entry guide force measurement will be presented. Additionally a camera based measuring system is introduced that generates a direct process feedback of the strip position. It provides together with the roll alignment control the necessary control parameters for adjusting the roll gap and guiding the strip correct centered through the mill. As a summary the SMS group system is explained combining all features.

Oct 1, 2019

By Cássio Barbosa

O desenvolvimento da indústria metal-mecânica nos últimos anos tem levado à demanda de materiais com propriedades mecânicas e de resistência à corrosão cada vez melhores, com o objetivo de suportar severas condições de uso e assim garantir melhor desempenho para equipamentos e estruturas que utilizam os componentes fabricados com estes materiais. Neste contexto, é de fundamental importância conhecer bem a microestrutura destes materiais, que influencia consideravelmente suas propriedades. O propósito deste trabalho é realizar uma caracterização preliminar de ligas não ferrosas (de alumínio e de cobre) utilizadas na fabricação de componentes antifricção. Com esta finalidade, técnicas como microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura (MEV), envolvendo análises de EDS e de EBSD, assim como ensaios de microdureza foram utilizadas para caracterizar a microestrutura do material (liga Cu-Sn-Bi). Os resultados obtidos neste estudo permitiram a identificação das fases presentes neste material.

Aug 16, 2017

By Leiner Novaes Arêdes

Após o bobinamento com temperatura controlada, as bobinas são resfriadas até um valor próximo da temperatura ambiente para o processo de decapagem. Há uma bibliografia farta no que diz respeito à temperatura de bobinamento e seus efeitos nas propriedades mecânicas e na microestrutura do aço plano laminado a quente. Contudo, pouco se encontra sobre a influência das taxas de resfriamento pós bobinamento nas propriedades mecânicas e na microestrutura do aço, especialmente nas propriedades finais de materiais que são submetidos à laminação a frio e recozimento. O tempo médio de resfriamento com água é de dois dias. Já o tempo para resfriamento com ar é de sete dias. Estudou-se o efeito das referidas taxas na microestrutura e nas propriedades mecânicas para um determinado aço tanto após a laminação a quente como após a laminação a frio e recozimento.

Jul 30, 2018

By Peter Grawenhof

In steel mills universal joint shafts, slipper spindles and gear spindles are used to overcome the design- and process- related offset between the axis of the motors and the work rolls. At the roll side the available space for the couplings is limited by the minimum work roll diameter. This leads to extremely high loaded components of the universal couplings especially at the roll side joints. Furthermore modern steel mills continuously strive to roll larger plates and materials with increased strength. This requires drive solutions with even higher torque capacity. For these applications conventional design joints are not sufficient anymore. Even alternative solutions such as hybrid- or offset- designs fall short. Therefore the companies Voith and BUMA Engineering developed together the new GearLink drive concept in close cooperation with the Voestalpine Grobblech GmbH. A completely new combination of universal joints and gear couplings offers an up to now unique solution enabling the use of 1,35- times bigger joint with a 2,5- times higher torque capacity and a 20- times longer lifetime. The GearLink system was first time successfully taken into operation at Voestalpine Grobblech in December 2013 and is up to now working without issue.

Aug 16, 2017

By Norbert Asamer, Stefan Purrer

Depending on the product or the material grade, conventional deburring machines, such as e.g. with rotating hammers, are in many cases not capable to reliably or completely remove burrs from the edges of a continuously cast product. Burr, however, is generated at the front and/or tail ends of a slab, bloom or billet as a result from torch cutting. Likewise, traversal grinding of the slab’s rolling surfaces can also cause burr at the long side edges of the slab whereby such burr can even be more difficult to remove. Based on their experience and know-how with abrasive machining processes (abrasive cutting, high-pressure grinding) over a period of more than 50 years up to now, BRAUN has developed a highly flexible deburring grinding machine for applications which are too difficult for conventional deburring techniques. BRAUN’s deburring grinding machines were successfully introduced to the steel industry and have proven their worth under normal production conditions already. The subject paper describes the key features and advantages of BRAUN’s machine design and the operational results from the first already completed projects.

Oct 1, 2019

By Lorena Cristina Amorim Moura

O balanço de enxofre ao longo da cadeia de produção de aço é um problema muito discutido no setor siderúrgico, pois afeta a qualidade do produto final. Assim, este estudo tem como objetivo desenvolver uma metodologia de previsão de enxofre do coque, a partir de enxofre do carvão, com base na sua taxa de dessulfuração, obtida através do Índice de Inchamento Livre (FSI) em escala laboratorial. Estes resultados mostram boa correlação com o processo de fabricação de coque, permitindo a determinação do valor em uso em relação ao teor de S de cada carvão.

Oct 30, 2017

By Marcos Paulo Kohler Caldas

O desenvolvendo da indústria de eletroeletrônicos associada ao barateamento dos produtos tem reduzido a vida útil de equipamentos levando a uma geração elevada de resíduos de equipamentos eletroeletrônicos (REEE). Um componente desse resíduo são as placas de circuito impresso, que possuem em sua composição altos teores de metais, que podem ser recuperados através de processos de reciclagem. O presente trabalho busca caracterizar placas mãe de computador, determinando sua quantidade de material orgânico, cerâmico e metálico. As placas foram direcionadas para cominuição, que foi realizada em moinho de facas com grelha de 9mm, seguida por um moinho de martelos, atingindo uma granulometria menor que 2mm. A amostra foi então quarteada, para uma maior homogeneização e passou por ensaio de digestão em água régia. O licor resultante foi diluído para determinação do teor dos metais Ag, Al, Au, Ba, Ca, Cu, Fe, Ni, Pb, Sn, e Zn utilizando espectrometria de emissão óptica por indução de plasma (ICP-OES). O sólido filtrado, também resultante da digestão em água régia, passou por um ensaio de perda ao fogo a 800°C por uma hora, para determinar o teor de material orgânico. Os resultados indicaram que o Cu é o metal de maior concentração com 22,5% na placa de circuito impresso e que a mesma possui 43,7% de metais, 31,9% de polímeros e 24,4% de cerâmicas. A prata representa 0,04% dos metais e sua obtenção será realizada na forma de nanopartículas a partir de rotas hidrometalúrgicas.

Aug 8, 2018

By Marcos Paulo Kohler Caldas

A combinação do elevado volume gerado de resíduos de equipamentos eletroeletrônicos (REEE) com o aumento da obsolescência programada faz com que haja a necessidade de se pensar em alternativas para a disposição destes resíduos sem impacto ao meio ambiente e à saúde humana, como a reciclagem com posterior recuperação de metais. Para isso, é necessário conhecer a natureza dos materiais constituintes do resíduo. A Placa de Circuito Impresso (PCI) é um importante representante dos REEE, pois está presente em grande parte dos equipamentos eletrônicos, como nos computadores. Sua composição heterogênea possui um alto teor de metais, alguns deles preciosos, que representam quase a totalidade do valor intrínseco da placa, justificando a importância da reciclagem para recuperação dos mesmos. No presente trabalho foi realizada a caracterização de uma placa de memória de computadores obsoletos para a posterior recuperação dos metais preciosos nela contidos na forma de nanopartículas. Conclui-se que a placa de memória possui 18,9% de metais, 48,4% de cerâmicas e 32,7% de polímeros em massa. Dentre os metais o Cu é o que aparece de forma mais expressiva, constituindo 13,83% em massa da placa. Os metais preciosos Ag e Au constituem 0,053% e 0,069% em massa, respectivamente, porém seu alto valor de mercado justifica a viabilidade de sua recuperação.

Oct 30, 2017

By Marcos Paulo Kohler Caldas

A recuperação de metais presentes em equipamentos eletroeletrônicos tem atraído interesse em virtude de novas e diferentes tecnologias que visam a reutilização desses elementos químicos em novos processos produtivos. A recuperação de metais das placas de circuito impresso tem atraído o interesse das empresas, pois, ao mesmo tempo que produz bons resultados do ponto de vista econômico, também se pratica o desenvolvimento sustentável, reduzindo a extração de metais da natureza. Este trabalho tem como objetivo caracterizar as placas de circuito impressos (PCI’s) de memória de computadores, através de imagens de microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia por dispersão de energia (MEV/EDS), a fim de verificar a presença de metais, visando a sua recuperação.

Aug 17, 2017

By André Luiz Vasconcellos da Costa e Silva

O sistema ferro-oxigênio alumino tem sido investigado há muitos anos em função de sua importância para a indústria do aço. Uma grande fração de todo o aço plano produzido é de aço de baixo carbono acalmado ao alumínio, não apenas pelo baixo conteúdo de oxigênio residual em solução que pode ser obtido mas, também, pela importância do alumínio residual na formação de AlN, ferramenta importante no controle de estrutura e textura obtidas. O sistema Fe-O é relativamente bem compreendido e quantificado, da mesma forma que o sistema Fe-Al. Entretanto, há discrepâncias significativas na quantificação do comportamento do sistema Fe-Al-O havendo, ainda, bastante controvérsia com respeito a equilíbrios importantes. Assim, o objetivo deste trabalho é (a) realizar uma revisão crítica dos experimentos e avaliações termodinâmicas principalmente do equilíbrio Al-Fe-O–Al2O3 (b) avaliar os métodos atualmente usados para descrever este equilíbrio e (c) apresentar recomendações sobre os dados, com base em sua confiabilidade e consistência.

Aug 16, 2017

By Marco Vinicio Guamán Alarcón

O modelo do Gradiente de Tensão (SG) e a Teoria da Distância Crítica (TCD) são usados para estimar o limite de fadiga de corpos de prova com entalhes alongados, e essas estimativas são testadas em C(T) modificados submetidos a tensões cíclicas de amplitude constante com uma razão de tensão R = 0.1. Os valores medidos são comparados com as previsões feitas por ambos os modelos. As previsões do modelo SG estiveram mais de acordo com os resultados experimentais. Também foi demonstrado que o modelo SG é quase equivalente à TCD no caso de entalhes com raios grandes, quando a TCD usa o método do ponto. Para o caso de entalhes afiados, os valores dos limites de fadiga previstos pela TCD são mais conservativos que os previstos pelo modelo SG.

Aug 17, 2017

By Bruno Santos Malaquias, Carlos Eduardo Pessoa Gomes, Diego Canez Fernandes, Henriquison Magela Bottrel Reis

A formação de depósito de carbono é inerente ao processo de coqueificação, com tendência a se acumular nas regiões da zona livre do forno (teto, boca de carregamento e paredes) e no tubo de ascensão dos gases. Contudo, o depósito quando em excesso, se não for removido a tempo, pode causar queda na produtividade, além de impactos ambientais e redução da vida útil da coqueria. Neste contexto, foram avaliados os mecanismos de formação de depósito de carbono, bem como os fatores relacionados ao processo de coqueificação e da mistura de carvões. Foi realizada uma análise estatística dos dados da coqueria, para identificar as principais variáveis que influenciam a formação do depósito de carbono. Em paralelo, foram avaliadas amostras coletadas nas regiões da boca de carregamento, no tubo de ascensão dos gases e do MIQ de alcatrão. Verificou-se que as amostras são formadas por partículas de carbono pirolítico (craqueamento do gás) e majoritariamente pelas partículas carreadas, correspondendo a 60%, 54% e 72%, respectivamente para as regiões da boca de carregamento, da base do tubo de ascensão e superior do tubo. Foram identificadas e sugeridas ações visando minimizar a formação de depósito de carbono, tais como: redução da temperatura da zona livre; aumento da densidade da carga; controle da fração superfina (< 0,105 mm); redução do teor de matéria volátil da mistura de carvões e uso de técnicas de descarbonização.

Oct 1, 2019

By Marcio José Cuccolo Rosales

A soldagem por brasagem a vácuo promove a união de materiais dissimilares com alto valor agregado. Este trabalho visa estudar a interação química do nitreto de boro hexagonal (h-BN) na interface de ligação brasada do par Kovar®/h-BN. As variáveis de processo são determinantes para formação da junta brasada metalurgicamente estável. O trabalho estuda a molhabilidade do h-BN quando em contato com ligas de adição do sistema eutético Ag-Cu durante a solidificação. Foram conduzidos ensaios no h-BN a fim de caracterizar sua aplicação no sensor de posição do feixe de elétrons (BPM) do projeto do Sirius, e as propriedades que influenciam o seu processamento durante a brasagem, como coeficiente de expansão térmica e molhabilidade superficial. Os ensaios de brasagem com a liga Ag-Cu-4,5Ti, mostraram boa molhabilidade e espalhamento na superfície, favorecendo a formação da junta sem descontinuidades. As reações na interface são complexas no sentido de formação de novas fases e intermetálicos e, influenciadas pela seleção dos materiais, que possuem diferentes temperaturas de fusão e coeficientes de expansão térmica. Os resultados indicam que a seleção da liga com Ti, que é o elemento de ativação, promove a interação na superfície do h-BN com os demais materiais da junta.

Oct 30, 2017

By Jorge Madias

Durante la laminación de barras y alambrones para construcción civil; perfiles y ángulos estructurales y barras redondas y hexagonales de aceros de corte libre puede presentarse la apertura de la punta o la cola y el estallido central, con la consiguiente parada y caída de la productividad, y pérdida de rendimiento metálico. En este trabajo se analizan las diversas causas que confluyen para que este problema ocurra. Se analiza la influencia de posibles defectos en las palanquillas, las características del corte de las mismas y otros problemas de calidad. Se revisa el rol del precalentamiento previo a la laminación, la refrigeración de los cilindros, el diseño de pasadas y la respuesta del material en función de su ductilidad. Se presentan diversos casos industriales para ilustrar las diferentes razones detrás del problema de la apertura de punta.

Jul 30, 2018