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By Kenneth Williams

Economic drives dictate the exploitation of formerly less attractive ore bodies located close to or even beneath the water table. These ores can cause handling problems and expensive downtime of processing equipment due to their increased adhesive characteristics and are colloquially termed as “wet and sticky” ores. In order to gain a better understanding of the causes of poor handleability, experimental test methods for wall and inter-particle adhesion within bulk solids samples were developed and validated. The results confirmed that adhesion of bulk solid to equipment surfaces is mainly governed by capillary pressure. It can therefore be described using the Young-Laplace equation, which implies that adhesion is primarily dependent on the interfacial water between bulk material and the adhesion partner. Accordingly, the governing material parameters of adhesion are its capillarity and permeability, as these two characterize water transport to or from the interface of the adhesion partners. Furthermore a threshold for the classification of a material as wet and sticky based on the measurements of adhesion has been proposed.

Aug 17, 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 Milan Terčelj, Matej Drobne, Urška Klančnik, Peter Fajfar

The study of oxidation behavior of High Chromium Steel material used for surface layer of work rolls was carried out. Specimens taken directly from the roll were subjected to thermal fatigue in the temperature range between room temperature and 500 °C up to 700 °C by using thermo-mechanical simulator Gleeble 1500D. Our observation was focused on the impact of oxidation as a principal mechanism of degradation of the roll’s surface layer - mainly on the characteristics of oxidation propagation in relation to the test temperature and microstructure constituents characteristics of the material. Oxidation is considerably accelerated by certain characteristics of eutectic and primary carbides, i.e. their size (area), composition, morphology, orientation regarding to the water-cooled surface, etc. In the presented paper selected cases where emphasized oxidation takes place are investigated, analyzed and explained. Obtained results thus represent a contribution to explanation of conditions which lead to acceleration of oxidation behavior that in turn can lead to chipping or even early spalling of material from the roll surface layer.

Oct 1, 2019

By Dilermando Nagle Travessa

High strength-light weight materials are very attractive for the transportation sector, particularly to the aerospace industry. High strength-age hardenable aluminium alloys are widely used in airframes due to their unique combination of strength, density, toughness, corrosion resistance, cost and easy processing. However, the hardening capacity of such alloys is somehow saturated due to thermodynamic issues related to the conventional processing. The production of aluminum-matrix composites is a promising strategy to overcome this limitation, resulting in strength levels that cannot be reached by actual commercial aluminum alloys. In the present work, multiwall carbon nanotubes were used to reinforce the AA6061 aluminium alloy. 1 and 2% weight percent of MWCNT were mixed to the alloy powder by high-energy ball-milling process. The blended powder was consolidated by hot extrusion. The obtained composite bars were submitted to heat treatment for the T6 condition in order to combine both CNT dispersion and precipitation hardening effects. Optical and scanning electron microscopy, as well as hardeness testing, was used to characterize the bars. Typical wrought microstructure, free of defects, was observed on the extruded bars. Hardness of the composites was observed to increase by 20, 28 and 68% for 1% MWCNT 6 h milling, 2% MWCNT 6 h milling and 2% MWCNT 10 h milling, respectively, in the as-extruded condition. The better performance for the composites blended at higher milling time was attributed to a better nanotubes dispersion. Subsequent heat treatment to the T6 condition did not result in additional hardening.

Aug 8, 2018

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 Daniel Augusto Godinho de Carvalho

Since the beginning of BOF process, slag formation has been subjected to extensive development. During the initial stages of the blow, fast slag formation is primordial for the process performance. This is mainly to allow oxidizing reactions, and also to protect the refractory. A modeling of BOF process for the purpose of process optimization requires precise knowledge concerning the dissolution of CaO and MgO based materials. Using this knowledge, the optimal process conditions can be ensured by a controlling of the slag formation during the converter steelmaking process. Taking into account an application of large amount of different raw materials, as well as location-specific process conditions, the characterization of the dissolution behavior of different additives is an important key to improve the technological process. Thereby, in the frames of this project, an appropriate model for slag formation is established and compared to operational results for a 330t BOF, operating at ThyssenKrupp CSA, Santa Cruz, Brazil.

Aug 16, 2017

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 Edilson Alves Maranhão, Willi Anton Buehler, Andrea Pezza

O processo de vácuo é a solução típica aplicada quando é hora de atualizar o nível de qualidade do aço de uma aciaria existente. A instalação do novo Tanque de Desgaseificação à Vácuo (VD) de 135t no Canadá e do novo RH de 150t na planta integrada no México para a produção de tubos de alta qualidade na América do Norte é um exemplo típico disso. A nova instalação inclui o mais recente conceito de design para este tipo de equipamento: operações totalmente automatizadas e menor impacto ambiental são os principais aspectos do projeto. A solução de bomba mecânica a seco continua sendo a melhor abordagem de investimento e custo operacional para a tecnologia de vácuo. Os principais aspectos do design da planta são descritos neste documento. O desgaseificador a vácuo VD é responsável pela melhoria das performances metalúrgicas, especialmente em termos de nitrogênio, remoção de hidrogênio e nível de pureza do aço. O processo a jusante e os resultados estão estritamente ligados aos desempenhos do desgaseificador a vácuo. O monitoramento de processos através da linha completa é uma prática padrão para obter uma melhoria efetiva da qualidade do produto. Os desempenhos metalúrgicos do desgaseificador a vácuo VD são analisados e comentados neste trabalho.

Oct 1, 2019

By Edilson Alves Maranhão, Willi Anton Buehler, Andrea Pezza

O processo de vácuo é a solução típica aplicada quando é hora de atualizar o nível de qualidade do aço de uma aciaria existente. A instalação do novo RH de 150t na planta integrada no México e do novo Tanque de Desgaseificação à Vácuo (VD) de 135t no Canadá para a produção de tubos de alta qualidade na América do Norte, é um exemplo típico disso. A nova instalação inclui o mais recente conceito de design para este tipo de equipamento: operações totalmente automatizadas e menor impacto ambiental são os principais aspectos do projeto. A solução de bomba mecânica a seco continua sendo a melhor abordagem de investimento e custo operacional para a tecnologia de vácuo. Os principais aspectos do design da planta são descritos neste documento. O desgaseificador a vácuo RH é responsável pela melhoria das performances metalúrgicas, especialmente em termos de nitrogênio, remoção de hidrogênio e nível de pureza do aço. O processo a jusante e os resultados estão estritamente ligados aos desempenhos do desgaseificador a vácuo. O monitoramento de processos através da linha completa é uma prática padrão para obter uma melhoria efetiva da qualidade do produto. Os desempenhos metalúrgicos do desgaseificador a vácuo RH são analisados e comentados neste trabalho.

Oct 1, 2019

By Hugo Leandro Rosa

A CBMM aplicou aços micro ligados ao nióbio em dois tipos de caçambas de carregadeiras de rodas que operam na usina de Araxá, Brasil. O objetivo foi avaliar os benefícios destes aços relacionados com redução dos custos, aumento da produtividade e vida útil dos componentes. Uma das máquinas analisadas coleta peças quentes de ferro nióbio para carregamento dos silos do britador. O uso de um aço ferramenta de alta resistência e resistente ao desgaste solucionou os problemas de deformação, desgaste e rachaduras durante o serviço, aumentando a vida útil da caçamba em cerca de 190%. A outra máquina avaliada foi uma carregadeira de rodas que opera na mina de minério de nióbio. O novo desenho com aços de alta resistência mecânica e resistente ao desgaste reduziu o peso em 14%, correspondendo ao incremento na capacidade de carga. A carga extra possibilitou um aumento na produtividade dos caminhões de 42 toneladas. Com os novos materiais, as trincas anteriormente encontradas na caçamba da pá carregadeira foram eliminadas, enquanto foi mantida a resistência ao desgaste antes oferecida pelo aço revestido com carbeto de cromo reduzindo também os custos de investimento em 7%.

Aug 17, 2017

By Jesse Paegle

Um grande esforço foi realizado por diversas empresas, visando à melhoria de nosso parque industrial e, nos últimos 10 anos, o nível de investimento no setor foi importante. Este cenário, fez com que novas tecnologias surgissem por aqui, facilitando ao corpo técnico avançar com soluções mais eficazes para carroçarias. A disponibilidade local de todos os estágios da cadeia produtiva, desde a matéria-prima, até a adequação das linhas de manufatura das montadoras, afasta o efeito da variação cambial. A ideia que ficou impregnada no mercado brasileiro, é que novos materiais e tecnologias são caros para nossa região. O que não é verdade. Estudos de caso realizados antes de 2005, incluíam no preço, taxas de câmbio e internação, pois consideravam o produto importado. Com a localização este custo extra reduz. Ações governamentais atuam, hora incentivando localizações, hora definindo objetivos de emissões e segurança. O programa INOVAR AUTO estabelece algumas metas importantes de emissões, percentual de localização e promove o P&D local. Todos estes ingredientes têm auxiliado no aumento da utilização de AHSS (Advanced High Strength Steel) nas estruturas veiculares. Usando os aços de alta resistência como base, temos um crescimento significativo. Em 2001 não passavam de 2% das carrocerias. Em 2008 chegaram a importantes 8%. Atualmente, estão próximo dos 15%.

Aug 17, 2017

By Jean Igor Margem

Nestes dias materiais ecológicos como compósitos com fibras naturais em matriz polimérica estão chamando a atenção de pesquisadores científicos, devido ao seu bom desempenho na substituição de materiais como madeira, polímeros à base de petróleo e outros. Neste trabalho foram avaliadas as propriedades de tração de compósitos de matriz epóxi reforçados com diferentes espécimes de fibras lignocelulósicas. Compósitos reforçados com até 30% em volume de fibras longas, contínuas e alinhadas de malva, sisal e bambu foram testados em uma máquina Instron a temperatura ambiente. A fratura foi analisada por SEM. Os resultados mostraram alterações significativas nas propriedades mecânicas com a quantidade dessas fibras. Estas propriedades mecânicas foram comparados com outros resultados em compósitos testados em ensaio de tração. A análise da fratura revelou uma fraca interação da interface fibra / matriz, o que poderia ser responsável por um maior desempenho de algumas propriedades.

Aug 17, 2017

By Jean Igor Margem

Materiais sustentáveis estão sendo investigados para substituir os materiais sintéticos, os compósitos com matriz polimérica têm sido aplicados em componentes, tais como capacetes e blindagem para os quais a resistência em um requisito importante. O presente trabalho avalia a classificação energética de impacto Charpy e Izod da matriz de epóxi compósitos DGEBA / TETA, reforçado com até 30% em volume de fibras de malva contínuas e alinhadas (Urena Lobata, L). Os testes de impacto foram realizados em amostras padronizadas em matriz de epoxi obtidas por aplicação de pressão em molde com cura a temperatura ambiente por 24 horas. Os resultados mostraram aumento significativo da energia de impacto com a fracção de fibras incorporadas de malva. A superfície de fratura foi analisada por microscopia eletrônica de varredura, SEM. O desempenho das amostras incorporados com 30% de fibras, sofreu apenas ruptura parcial devido a dificuldades impostas ao quebrar-se as fibras, e, consequentemente, a natureza dos quais fendas tendem a propagar na interface entre a matriz de fibra / resina epóxi, o que ajuda a absorver a energia do impacto.

Aug 17, 2017

By Alexandre Schultz Rizek

Esse projeto visou a substituição do sistema de controle instalado por um padrão RUSSULA, sistema esse que controla um laminador de barras e de rolos de 500.000 toneladas/ano na Usina Presidente Vargas da CSN em Volta Redonda, RJ/Brasil. Juntamente com o sistema de controle, RUSSULA forneceu um novo posto de operação para a cabine central, com novas telas de operação, sendo um posto “touch”. Equipado com controladores Siemens S7-400, IHM Wonderware InTouch, acionamentos ABB ACS800 e DCS800, o sistema se apresentava ineficaz, exigindo a otimização do processo, aumento de produtividade, diminuição de paradas, diminuição de perdas metálicas e maior confiabilidade no controle, o último através das ferramentas RUSSULA implementadas no software, como por exemplo detecção automática de sucata, controle de tração, controle de laço, rastreamento do material no laminador, otimização de corte das tesouras e barra fantasma.

Aug 17, 2017

By André de Albuquerque Vicente

Foram estudadas três corridas comerciais de ferro fundido nodular. Para produção das corridas, partiu-se do mesmo metal base e utilizou-se a mesma liga nodularizante. Cada uma das corridas foi feita com inoculantes diferentes. Os percentuais em peso de inoculante e liga nodularizante foram, respectivamente, 1,0% e 1,3%. Estudou-se a nucleação e o crescimento dos nódulos de grafita. Várias técnicas complementares de análise microestrutural foram utilizadas, tais como microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de raios-X por dispersão de energia (EDS). Observou-se a sequência de crescimento dos nódulos de grafita, evidenciando-se a formação de silicatos complexos ricos em alumínio, cálcio e bário ao redor dos núcleos, gerando uma interface favorável à solidificação heterogênea de grafita a partir destas partículas de tamanho superior ao raio crítico.

Aug 17, 2017

By Marcos Velho Ludolf

O projeto de Substituição dos Controladores Lógicos Programáveis da Sinterização tem como objetivo a substituição dos PLCs da Família S5 (Siemens) já obsoletos por novos PLCs de tecnologia atual. O projeto de substituição foi dividido em etapas, sendo que a primeira etapa ocorreu em 2012. Consequentemente, teremos novos e antigos PLCs na mesma plataforma de controle até o fim do projeto. Os maiores desafios foram fazer toda a migração e adaptação de hardware e software dos novos PLCs ao restante da planta adequando-se aos sistemas existentes tais como PIMS, comunicação com o Nível 2, comunicação com balanças já obsoletas, SCADA, outros PLCs e concluir toda a migração da primeira etapa do projeto em apenas 60 dias compreendendo desde a desmontagem do sistema anterior, montagem dos painéis novos, recomissionar todo o I/O substituído, conciliar todos os testes à frio e parciais com demais serviços de manutenção programados e realizar o comissionamento a quente de toda a sequência da planta nos últimos 04 dias de implantação, quando todas as linhas de operação foram liberadas para testes. Em 2014 foi iniciada uma segunda etapa, e um PLC de 600 pontos de I/O já foi substituído em apenas 80 h usando uma nova estratégia.

Jul 30, 2018

By Alexander Schultz Rizek

O trabalho que será apresentado irá descrever o projeto realizado de atualização tecnológica do sistema de controle com controladores Automax instalado em um laminador de fio máquina de dois veios, a Acerías Paz del Río, da Votorantim Siderurgia na Colômbia. Este projeto consistiu na substituição do antigo sistema de controle com PLC’s Automax do laminador fio máquina de dois veios, mantendo-se parte do sistema antigo Automax convivendo com o novo sistema Contollogix. O novo PLC instalado para o controle do laminador foi o Rockwell ControlLogix, através do qual foi desenvolvido o controle principal do laminador, como: cascata de velocidade utilizando o fator R, que poderia ser ajustado do IHM (antes os ajustes eram feitos diretamente no rpm dos motores), controle de laços, controle das mesas de laço, as primeiras da Russula, produzidas e programadas em companhia com a Russula Itália exclusivamente para esse projeto, controle de tração, ciclos de posicionamentos manuais e automáticos, intertravamentos, etc.

Jul 30, 2018

By Fabrício Silveira Garajau

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

Aug 17, 2017

By Bruno Vidal de Almeida

A campanha dos refratários à base de carbono aplicados como revestimento de trabalho de diversos equipamentos siderúrgicos depende da soma de diversos fatores como resistência à corrosão, resistência à oxidação do carbono, estabilidade termomecânica, entre outros. Durante a etapa de aquecimento inicial de revestimentos refratários novos ocorre a oxidação prematura do carbono presente no revestimento refratário, reduzindo a vida útil do revestimento precocemente. Para reduzir a oxidação precoce do carbono foi desenvolvido um novo coating cerâmico que atua como uma eficiente barreira física, reduzindo o contato do oxigênio da atmosfera de aquecimento com o carbono presente no refratário. O coating desenvolvido possui uma fase ligante com pega química ativada termicamente e possui como carga refratária um composto sílico-aluminoso com elevada estabilidade térmica. Os resultados laboratoriais de avaliação de desempenho revelaram que com a aplicação do novo coating desenvolvido reduz-se a oxidação prematura do carbono em até 77% e elevase a vida útil do revestimento em alguns casos em até 15%. O coating desenvolvido revelou possuir excelente desempenho quanto a proteção do refratário MgO-C contra a oxidação do carbono que ocorre durante a etapa de aquecimento de equipamentos com refratários novos, comprovando sua aplicabilidade em diversos equipamentos siderúrgicos que possuem revestimentos refratários à base de carbono.

Aug 17, 2017

By Carlos Alberto Alves Nunes Filho

Este trabalho tem o objetivo de traçar o panorama atual das exportações de minério de ferro e a logística integrada desde a jazida, extração, empilhamento e transporte para uma área de armazenagem próxima ao Terminal Portuário do Pecém para posterior embarque no navio e entrega ao cliente final. Optou-se por uma pesquisa exploratória descritiva para identificar as dificuldades na logística que dificultam o escoamento do minério pelo Terminal. Utilizando dados coletados de empresas que atuam na região e que utilizam o Porto do Pecém como saída de sua produção, demonstrando também os estudos de custos e de produção, tipos de modais mais utilizados os navios e suas especificações que fazem o transporte do minério a granel, os equipamentos pertinentes a operação portuária de embarque, bem como os tipos de minério existentes e os que são encontrados nas áreas de mineração no Estado do Ceará e as suas características. O Terminal Portuário do Pecém possui uma estrutura de acostagem preparada para esse tipo de operação proporcionando facilidades aos exportadores.

Aug 17, 2017