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By Adriana de Oliveira Vilela

A produção de carvão vegetal em Forno Container Rima (FCR) consiste em um processo semi-contínuo composto por fornos cilíndricos metálicos móveis, com exaustão forçada dos gases. Cada ciclo se divide em 4 fases: carregamento, carbonização, resfriamento e descarregamento. Após o carregamento com toletes de madeira, 20% de umidade, o forno é deslocado para plataforma de carbonização, onde permanece por 3 a 4 horas. A entrada de oxigênio no interior do forno é regulada para controle das reações de pirólise. Todos os gases gerados são conduzidos a um sistema de queima para aproveitamento da energia e eliminação do metano. O peso, a temperatura e a pressão no interior do forno, bem como a vazão, composição e energia do fluxo de gás, são monitorados continuamente, em tempo real. A carbonização finaliza quando é atingido o rendimento gravimétrico de 35% em carvão e 60% em gás. O carvão ainda quente é transferido para cilindros de resfriamento, permanecendo por 12 horas. O forno então, é novamente carregado e se inicia um novo ciclo. Cada plataforma de carbonização pode gerar 1MWe de potência elétrica, produzir 20t/mês de alcatrão, 450t/mês de carvão vegetal e eliminar 500t/mês de CO2 equivalente. Cada FCR substitui 60 fornos Rabo Quente, reduzindo em mais de 50% a mão-de-obra braçal dos processos tradicionais, pela valorização, humanização e qualificação deste trabalho. O carvão produzido atende aos quesitos necessários para uso como redutor na metalurgia e na siderurgia.

Aug 16, 2017

By Diego Linhares de Azevedo

Este artigo contém uma pequena introdução à alguns dos protocolos de redes industriais mais populares atualmente, Foundation Fieldbus, Profibus e WirelessHart, apresentando brevemente suas arquiteturas e características, e, então, realizando uma análise comparativa de suas vantagens e desvantagens.

Aug 16, 2017

By Lara de Assis Moreira, Vinicius Thiago Lecco Rampinelli

The energy efficiency of reheating furnaces is a continuous challenge, as these equipment consume a representative portion of the total fuel of an integrated steel plant. Therefore, any investigation and implementation which brings improvement in this figure become an important issue for the mill competitiveness. In the case of production delays due to external factors (the condition addressed in this work), whether predicted or unforeseen, the slabs remain inside the furnace with high temperatures in order to avoid production delay during the production restart, elevating the specific consumption and scale formation. This work increased the energy efficiency of the two ArcelorMittal Tubarão’s walking beam reheating furnaces, by reducing the consumption of mixed gas during production delays (either scheduled or not) lasting less than 3 hours. The objectives were achieved through improvements, among them, tuning of Level 2 automation system parameters, automatization of procedures and operational training. The work resulted in a 34.4% fuel gas consumption reduction during the delays.

Oct 1, 2019

By Marcella Gautê Cavalcante Xavier

As ligas livres de chumbo (Lead-free solder alloys) potencialmente utilizáveis em processos de soldagem branda, tais como as ligas à base de Sn, vêm sendo estudadas como alternativas para substituir as ligas do sistema Sn-Pb. Em vista disto, o presente trabalho, aborda tanto a análise das características microestruturais formadas durante a solidificação transitória das ligas eutética Sn-0,2%Ni e hipereutética Sn-0,5%Ni, quanto a determinação das suas respectivas correlações com os parâmetros térmicos de solidificação: velocidade da isoterma eutética (VE) e taxa de resfriamento (?E). Para tanto, as ligas foram solidificadas unidirecionalmente no sentido vertical ascendente e em regime transiente, e caracterizadas por técnicas de microscopias ótica e eletrônica de varredura. Na liga hipereutética Sn-0,5%Ni, o aumento da quantidade de Ni na liga influenciou tanto o comportamento térmico quanto o espaçamento celular (λC), proporcionando maiores valores de ?E, porém, λC mais grosseiros.O intermetálico NiSn4 formou-se na região eutética de ambas as ligas, enquanto que na liga Sn-0,5%Ni, as fases primárias identificadas por EDS-MEV foram NiSn4 e Ni3Sn4. A transição morfológica celular/dendrítica(?E> 1,2ºC/s) ocorreu apenas para a liga eutética, enquanto que as células regulares da liga hipereutética deram origem as células do tipo placas(?E> 1,4ºC/s).

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

By Frank Schrama

The Steel Plant Model (SPM) is an advanced logistic simulation model for steel plants. With the SPM, bottlenecks can be solved and logistics can be optimized. Both existing plants and greenfield designs can be simulated. All movements and actions simulated, from hot metal to cast products. Not only all major equipment and their relevant components (like a sublance) are simulated, but also ladles, scrap boxes, transfer cars and cranes. The whole plant is simulated in 3D and actual distances and speeds determine transport times. The SPM includes process time deviations and equipment downtimes for maintenance or unexpected breakdowns. This ensures more realistic and reliable results. Logistic optimization is based on comparison of different scenarios. For a new scenario, equipment and practices, etc. can easily be modified, added or removed. At the same time the SPM produces all relevant data for every new scenario, which can be presented conveniently. This makes the SPM the ultimate tool to find bottlenecks or optimize plant logistics. The SPM is validated for several plants world-wide, with different characteristics and layouts. The SPM not only realistically simulates existing plants with all utilizations, crane movements and waiting times, but also to accurately predicts the influence of plant modifications or unexpected events like breakdowns. Given the flexibility of the SPM, any (new) steel plant can be simulated quickly when a layout and the requested data are provided.

Aug 16, 2017

By Beatriz Luberiaga Bezerra, André Ben-Hur da Silva Figueiredo, Leticia dos Santos Aguilera, Ana Carolina Accioly Monteiro, Thainá Lucciola Hipolito de Lima, Barbara da Costa Araujo, Ana Luiza Buse da Silva

Cerâmicas porosas foram produzidas com nanopartículas de ferrita de manganês através da técnica de freeze casting, sendo possível obter poros direcionados. Foram produzidas duas amostras dessas cerâmicas tendo como ligante-dispersante o PEG-4000 e PEG-8000, ambos em 8%p. Por MEV foi possível observar as estruturas porosas das cerâmicas. O método de Arquimedes foi utilizado para obter as medidas de porosidade e densidade aparentes e de densificação. A ferrita pura e as amostras sinterizadas foram caracterizadas por DRX e foi identificada apenas a presença da fase ferrita, para as amostras antes da sinterização e transformação de fase da ferrita para óxidos de Mn e Fe após tratamento térmico. Tais resultados possibilitam indicar a aplicação dessas cerâmicas como elementos filtrantes.

Mar 1, 2019

By José Carlos D’Abreu, Luiz Cláudio Pinto Oliveira

Os pós ou lamas de aciaria gerados nos sistemas de despoeiramento dos gases de exaustão do conversor LD têm papel relevante entre os coprodutos siderúrgicos devido às suas significativas gerações, dificuldades no manuseio e acondicionamento e expressivo custo para processamento e/ou disposição. Em contrapartida, o elevado teor de ferro que possuem lhes garantem um potencial de substituição dos materiais primários nos processos metalúrgicos. Um método desenvolvido para a reciclagem do pó de aciaria LD foi a aglomeração a frio via briquetagem, para utilização como refrigerante no conversor LD. O efeito refrigerante do minério de ferro é cerca de três vezes superior ao da sucata de aço. Os briquetes de pó de aciaria LD contém ferro em diferentes estágios de oxidação e assim, seu poder refrigerante se situa em uma condição intermediária. Neste trabalho são avaliados, teórica e operacionalmente, o efeito refrigerante dos briquetes de pó de aciaria em comparação com outros refrigerantes. Considerando que a sucata tem um poder refrigerante de 340 kcal/kg, constatou-se que o poder refrigerante dos briquetes é cerca de 1,8 vezes superior ao da sucata e o poder refrigerante das pelotas é 2,8 vezes superior ao da sucata.

Nov 3, 2019

By Stefan Thelen

In November 2013 Salzgitter restarted their tandem mill after two weeks of shutdown, during which the existing mill entry equipment has been removed and replaced by new entry area equipment including pay-off reels, welding machine and a vertical entry looper for continuous feeding of the 5-stand tandem mill. It turned out to be beneficial to both product quality and production capacity.

Aug 16, 2017

By Cleber Caetano Thomazi

Rotary kilns are continuous process equipment used on calcining of nickel ore. The chemical and physical reactions are created by means of heat up the material to predetermined temperatures. Tertiary air fans are attached to the kiln shell to maintain oxidizing/reduction conditions. Special ducts orientate the air flow inside the kiln. In the present work, two types of failure on distinct tertiary ducts mounted on the same kiln are reported. Chemical analysis, hardness test, metallographic and fractographic examinations were carried out. Fabrication related problems and creep were identified as the root causes of damages.

Oct 30, 2017

By Matteo Tomba

Today’s steel market is characterised by high competitiveness and tight profit margins; therefore, the operational costs of rolling mills must be as low as possible, while ensuring a final product of the highest quality standards. PERT SRL is an engineering company with a long-term experience in the international steel market, specialised in the design and supply of highly innovative and bespoke solutions for siderurgical and environmental plants. Because of its strong commitment to deliver excellent products and services, and its ability to innovate and adapt to the fastchanging market requirements, PERT has studied a new generation of BI-SUPPORT rolling stands, designed to be used in rolling mill plants for the production of rebars, rounds and sections in special quality bars (SBQ) steel grade, wire rod, light and medium section, suitable also for special steel plants. This paper will provide a deep insight into the key technical and economic features that have revolutionised the rolling technology for long products, such as the absence of spindles and piping on board, the considerably reduced number of spare parts required, a ring gap regulation system, and the compact dimensions, which lead to significant savings in investments and production costs; at the same time, the BI-SUPPORT stands guarantee excellent standards to the final product, an increase in plant productivity and a general improvement in the plant management.

Aug 16, 2017

By Fabio Tavares Chamonge

A Decapagem 3 da Usina de Cubatão, instalada em 2013, possibilita a oferta de novos produtos ao mercado consumidor e a agregação de especiais valores àqueles já oferecidos pela Usiminas, incluindo a ampliação do portfólio de produtos. Desde a partida, os resultados da Decapagem 3 evoluíram significativamente, com base nos indicadores de segurança, qualidade, produtividade. Obteve-se consistente redução das dispersões de processo o que resultou, entre outros, em produtos com qualidade superficial superior. Para que isto fosse possível, um abrangente conjunto série de ações foi planejado e executado. Este trabalho apresenta os principais resultados obtidos e as ações implantadas no período inicial de funcionamento da Nova Decapagem.

Aug 16, 2017

By J. N. Stevens, M. Tulwin, P. J. Lawlor

All metals producers are on an unending search for a competitive advantage. They need to produce in the most cost effective way. Sometimes a new mill might be considered but in this paper we present examples of how this might not always be necessary. A detailed investigation by an equipment vendor who can consider the mill and or plant as a complete entity: mechanics, automation and process control can often find solutions that are both lower cost and can be implemented in shorter time frames.

Oct 1, 2019

By Karl Berger, Michael Steinkogler

The evolution in Metal Cutting: Inventors around the world have been successfully developing innovations for decades, but only some of these developments have had „GAME CHANGING“ potential. One of these innovations is the new developed saw blade LINCUT®, a patented changing system that paves the way for a fundamental reorientation of the entire saw blade industry worldwide through a simple and economical concept for rolling mills or heavy forging lines. Cost efficiency starts with the raw material: Circular saws equipped with a standard saw blade are expected to have a necessary 2 percent standstill per year due to required tool changing. The applied technology reduces this unnecessary loss of production by more than 50%. The ROI can therefore be reached faster which immediately lowers your production costs. No matter what material, conventional carbon steel or highly alloyed stainless steel, the coating and shape of carbide plates is perfected for extended tool life up to 25% with increased performance. Due to LINSINGERs own tool-technology-centre in Austria specialized in research and development of tools, constantly expanding R&D activities, best results are achieved in quality and cost efficiency: a (r)evolution in metal cutting.

Oct 1, 2019

By Douglas Glenn Stalheim

Hot strip structural steel coil used in construction, engineering, transport, structural applications and other applications are widely used in yield strengths from 300 – 700 MPa. However, structural design engineers are now not only requiring various strength levels but also other mechanical properties, primarily good formability, toughness and weldability. To produce a balanced approach to a cost effective structural steel, hot strip coil requires an understanding of utilization of an optimized alloy composition designed for the layout/equipment capabilities of a given hot strip mill to produce the desired metallurgy for optimum mechanical property performance. The term “cost effective” does not just focus on alloy design, but also ease of overall processing from steelmaking, casting, rolling and cooling, stable mechanical properties with a statistically normal distribution, no downgrades/rejections and a product that the end user recognizes as being superior to others. The desired metallurgy is simply understanding what will be the optimum microstructure and cross sectional grain size/distribution needed to meet the mechanical property requirements. This paper is a follow up paper that previously described optimum base alloy designs along with steelmaking/casting processing considerations and will focus on proper reheating, rolling and cooling metallurgy/processing strategies to produce quality cost effective hot strip structural steel coil.

Aug 17, 2017

By Haruki Inami, Takashi Ishida, Kazuhiro Ohara, Hiroyuki Imanari

The highly competitive business environment of the international metals industry is driving demand for more cost-effective operation of steel making facilities, rolling mills, and strip processing lines. Achieving stable operation is vital if the steel industry is to produce high-quality products constantly and productively. In recent years, advances in computer processing speeds, data acquisition rates, and data storage capacity have rapidly led to greater use of the new technologies of big data, analytics, the IoT, and AI by control system designers and process engineers, and the introduction of industrial applications. The “Smart Rolling Mill” solutions for hot strip mills have been developed by our group with the goal of achieving sophisticated, state of the art, and automated operation in steel rolling mills. The various solution engines improve process stability, increase the performance of mill equipment, and provide improved process control. These solution engines are based on extensive knowledge of the rolling process and the associated control systems. Two solution engines in particular are the diagnosis systems for rolling condition and for product quality that contribute to cost-effective operation and lower yield loss. This paper focuses on the diagnosis systems for rolling condition and for product quality in hot strip mills. Advanced information technologies using big data analytics and machine learning are applied to real-time data collected from the automation system that controls operation and the rolling process. We have developed diagnosis solutions for rolling condition and product quality utilizing predictive and clustering diagnosis. Predictive diagnosis prevents serious problems by detecting changes in the state of the plant or in the rolling condition. Clustering diagnosis classifies patterns of fluctuation in product quality trend charts, providing effective tuning guidance for improving product quality. This paper describes these applications with several examples.

Oct 1, 2019

By Johne Jesus Mol Peixoto, Itavahn Alves da Silva, João Víctor Gomes Guimarães Ananias, Salvatore Giuliano Peixoto Tropia de Abreu, Weslei Viana Gabriel, Thiago Araujo Santos de Oliveira

O fluxo de aço em um distribuidor de lingotamento contínuo é um dos fatores que ajuda a determinar a qualidade final do aço. O presente trabalho aborda o caso de fluxo assimétrico em um distribuidor de dois veios provocado pelo posicionamento descentralizado da válvula longa, avaliando o efeito de diferentes configurações de barreiras e diques na assimetria, além da influência nos campos de velocidades. Foram realizados testes em modelo físico de acrílico, utilizando água para simular o aço e KCl como traçador para obtenção das curvas de Distribuição de Tempo de Residência (DTR). Simulação computacional e a técnica PIV também foram utilizadas para análise do fluxo. Foi possível verificar que a utilização de barragens e diques melhoraram as condições para a flotação de inclusão, devido ao aumento do tempo mínimo de residência do aço, além da diminuição de zonas mortas e da quantidade de descarte gerada durante a troca de panelas. A utilização de barragens e diques em conjunto foram eficientes para uma melhor distribuição do fluxo na superfície livre do distribuidor, o que também favorece a limpidez do aço.

Oct 1, 2019

By Cláudio Antônio Goulart Valadares

O fluxante para aços baixo carbono, aplicado no lingotamento contínuo de placas, apresenta como características a temperatura de fusão entre 1.030°C e 1.070°C e a tendência a cristalização suprimida. Desta forma, o filme de escória apresenta predominantemente a fase vítrea que facilita a transferência de calor na interface molde de cobre e pele de aço em solidificação. Há uma tendência em retirar ou reduzir o teor de flúor nos fluxantes, com o objetivo de minimizar a erosão da câmara de exaustão do lingotamento contínuo, além de ser um risco potencial para a saúde e segurança e do aumento da taxa de erosão da válvula submersa. Este trabalho apresenta os resultados de análise dos filmes de escória do fluxante referência e a sua versão isenta de flúor via microscópio eletrônico de varredura e microscópio óptico de luz polarizada. Mais resultados como difratometria de raios-X e análises térmicas também complementam esta análise assim como algumas características físico-químicas dos produtos em questão.

Jul 30, 2018

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 Leandro Nakamura Alves Vieira

O acirramento da competição no mercado de aço tem exigido esforços de inovação e redução de custos. Por sua vez, as técnicas agrupadas como ICME - Integrated Computational Materials Engineering vêm acelerando o desenvolvimento e a otimização de materiais e processos de fabricação. O emprego destas técnicas tem sido uma ferramenta extra para assegurar a competitividade na indústria. Neste trabalho o uso da termodinâmica computacional no desenvolvimento e processamento de aços elétricos é revisado através da discussão de exemplos. Cálculos de equilíbrios mais relevantes para o processo de fabricação destes aços (tanto de grão não orientado-GNO como orientado-GO) permitem obter informações sobre as transformações de fases, solubilização de precipitados (sulfetos e nitretos) essenciais para a obtenção de texturas cristalográficas ideais. Os cálculos são discutidos e comparados com resultados reais. Discutem-se ainda, cálculos no sistema aço-gás, e os efeitos da composição da atmosfera na formação de óxidos na superfície do aço. Tais cálculos são importantes para descrever previamente as transformações que ocorrem durante as várias etapas de fabricação, assim como os efeitos dos parâmetros de processo sob os aços elétricos. A aplicação da técnica permite otimizar o processamento e o desenvolvimento dos aços elétricos em diversos aspectos. As vantagens e limitações do método, assim como o potencial de outras técnicas de ICME, na área, são discutidas.

Aug 7, 2018