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By Luke A. Balzan

Access to information is a key component for making improvements to any process. This is particularly true for all aspects of the iron mining and steelmaking process. The ability to make rapid control decisions can significantly influence process outcomes, including ensuring product specification, mining quality, transportation limits, upgrade factors, waste bypass and direct shipping, among many others. While traditional laboratory methods provide feedback for such processes, having access to analysis results in real-time can lead to positive reactive and predictive control decisions to be made rapidly, leading to significant improvements throughout the process. Scantech has been designing, manufacturing and supplying technological products to the minerals industry since 2002 to enable the availability of such realtime information to a mine or plant, with the benefits being enjoyed by a wide range of operators. This paper provides a summary of the available technologies used in the iron ore and steel industries, as well as providing a case study of their use at an Australian site, and a description of the potential benefits of a range of analysis equipment.

Aug 17, 2017

By Thais da Silva Rocha

O objetivo deste trabalho é avaliar a reatividade de um metacaulim comercial a partir da análise de sua cristalinidade. Um tratamento térmico é proposto a fim de tornar o material mais amorfo e para isso o metacaulim comercial já calcinado foi submetido a três tempos e temperaturas de queima em forno mufla (700°C em 1h, 600°C em 2h e 500°C em 1h). Após a queima o tratamento térmico que alcançou o melhor resultado foi o de 600°C em 2 horas, apresentando quase que somente picos cristalinos de quartzo nas análises de DRX. Para avaliar a influência do amorfismo na resistência mecânica de argamassas geopoliméricas foram moldados corpos de prova cilíndricos de Ø 50x100 mm com o metacaulim comercial como referência e com os metacaulins calcinados. Todas as argamassas foram feitas com a mesma dosagem e ensaiadas com 24 horas após a moldagem. O aumento de resistência à compressão chegou a 53% com o metacaulim queimado a 600°C, mostrando que assim como acontece com argamassas de cimento Portland a calcinação completa é um fator crucial para o ganho de resistência mecânica em argamassas geopoliméricas.

Oct 30, 2017

By Igor Teixeira da Costa

Os pós fluxantes são formados por escórias sintéticas que em contato com o aço líquido deve fundir e gerar uma escória líquida. Suas principais funções são: lubrificar e controlar a transferência de calor entre a casca sólida do metal e o molde. Eles possuem composições diferentes para diferentes condições de lingotamento, sendo formados, basicamente, por CaO, SiO2, Al2O3, Na2O, CaF2 e podem conter MgO, Li2O, K2O e B2O3. Como alguns componentes influenciam diretamente na cristalinidade dos fluxantes, como o CaO, o MgO, o CaF2, neste trabalho serão analisadas quatro misturas de pós fluxantes com leves variações na composição de modo que possa gerar cristalinidades diferentes. Para esta análise será utilizada o método de lâminas delgadas, com auxílio de um microscópio óptico de luz transmitida, que tem apresentado resultados bem satisfatório sobre o detalhamento da cristalinidade dos materiais.

Oct 30, 2017

By Marcos Paulo Kohler Caldas

Após a sanção da RoHS Directive 2002/95/EC que entrou em vigor em 01/07/2006 proibindo a utilização de seis substâncias perigosas, sendo elas: chumbo, mercúrio, cádmio, cromo hexavalente, bifenilos polibromados e éteres difenil-polibromado fabricantes de equipamentos eletroeletrônicos tiveram que restringir os usos de tais substâncias. Com isto, as placas de circuito impresso dos equipamentos passaram a ser identificadas com a sigla RoHS ou outra identificação que indique o atendimento a diretiva. O presente trabalho visa analisar um lote de placas mãe de computadores obsoletos direcionados ao CEDIR-USP (Centro de Descarte e Reuso de Resíduos de Informática) no período de 01/01/2013 a 30/05/2013, identificando-as como “lead free” ou “comuns”, a fim de verificar a relação entre placas livres de substâncias perigosas e placas contendo tais substâncias. O lote possuía quantidade aproximada de 3.230 placas. Após a separação, as placas “lead free” foram classificadas por marca e nacionalidade. O resultado da pesquisa mostrou que mesmo após onze anos da edição da diretiva o percentual de placas livres de substâncias perigosas ainda é muito baixo. Cerca de 97,80% das placas de circuito impresso coletadas ainda possuem em sua composição substâncias perigosas. Verificou-se que todas as placas “lead free” encontradas são de origem chinesa e seus fabricantes são: Gigabayte, Itautec, Intel e CE. O estudo também classifica a origem dos resíduos como: industriais, da própria universidade ou residenciais.

Aug 8, 2018

By Verônica Scarpini Candido

O uso cada vez mais frequente do poli metacrilato de metila (PMMA), muitas vezes em substituição ao vidro temperado, se deve a sua alta rigidez, praticidade, leveza e transparência. No entanto, as normas de fabricação atuais na indústria de polímeros recomendam testes específicos nesses materiais. O presente estudo tem o objetivo de testar mecanicamente as propriedades do material Polimetacrilato de Metila (PMMA) em condições que simulem um ambiente muito mais agressivo do que o usual. Para tanto foram realizados testes de espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), análise termogravimétrica (TGA), testes de tração e impacto Izod, e análise por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os resultados revelaram que o Polimetacrilato de metila (PMMA) manteve suas propriedades mecânicas em tração até a temperatura de 105°C. No que se refere à resistência ao impacto, a temperatura influenciou negativamente no desempenho desse polímero.

Oct 30, 2017

By Maria Fernanda Gonçalves de Oliveira

O objetivo do trabalho é estudar a viabilidade da realização do tratamento superficial via implantação iônica por imersão em plasma (3IP) de nitrogênio de chapas de nióbio soldadas previamente com feixe de laser, para formação de camadas de nitretos sobre superfície do material base, zona termicamente afetada (ZTA) e do cordão de solda. Os resultados obtidos são discutidos levando-se em consideração a influência do tratamento nas alterações apresentadas pelo material tratado. Os resultados mostram uma significativa alteração na superfície do material, em termos de composição química, evidenciando a formação de nitretos de nióbio sobre esta superfície. Em geral, os nitretos de materiais refratários apresentam propriedades desejáveis para aplicações que envolvem temperatura elevadas de trabalho como: estabilidade térmica, elevado ponto de fusão, boa resistência à oxidação; além de apresentarem elevada dureza e baixas taxas de desgaste e corrosão. Em virtude do aquecimento do substrato, durante o tratamento, observam-se mudanças microestruturais no material tratado. Tais alterações microestruturais, nas diferentes regiões analisadas, mostram-se benéficas na homogeneidade dos valores de dureza apresentados, especialmente na região do cordão de solda e material de base. A redução da dispersão dos valores de dureza entre o cordão de solda, a zona termicamente afetada (ZAC) e o material de base podem minimizar a presença de regiões com concentrações de tensões, melhorando a resistência mecânica do material quando submetidos a esforços mecânicos, como tração uniaxial.

Aug 8, 2018

By Günther Staudinge

Aperam is a global player in producing of stainless, electrical and special steel qualities. The steelmaking plant in Timoteo Brasil is equipped with one AODconverter for stainless steel and one MRPL-converter for special steel production. After almost 20 years of operation Aperam decided to exchange the existing 80 t MRP-L converter by a new one including a new trunnion ring and a state of the art suspension system. Due to an optimized design the inner volume of the new converter could be increased which comes along with improved production. A special feature is a flange connection in the barrel section of the converter. This allowed to avoid any critical site welding and the time between shut down of the old and cold commissioning of the new converter could be done with 17 days only.

Aug 17, 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 Rogério Vicentini

O objetivo deste trabalho foi desenvolver um suporte cerâmico apropriado para a soldagem unilateral de liga de alumínio, utilizando a cordierita, uma vítria cerâmica constituída de óxidos. Trata-se de uma proposta tecnológica que viabiliza a produtividade da operação de soldagem, mantendo-se inalterada a qualidade da junta soldada ampliando os conhecimentos relacionados aos suportes cerâmicos focando a redução dos custos de fabricação.A soldagem unilateral com este tipo de suporte de solda foi executada em chapas de alumínio com arame de solda de alumínio 4043 pelo processo Gas Metal Arc Welding (GMAW). A eficiência do suporte cerâmico em suportar o metal de solda líquido foi verificada durante a soldagem do passe de raiz. Várias soldas foram executadas em chapas com espessura de 6,35mm para testar a eficiência do suporte. Parâmetros e variáveis do processo foram estudadas: a abertura de raiz, a tensão, a corrente e a energia de soldagem. Os resultados mostraram que o suporte foi eficiente para suportar a poça de solda líquida. Foi possível estimar uma faixa de operação do processo, com abertura de raiz de 2,0 a 6,0 mm e a energia de soldagem calculada ficou entre 0,62 e 1,46 kJ/mm. A soldagem foi realizada com mecanismo para facilitar a saída do arame de alumínio (tocha Push-Pull) sendo soldado puxando, da esquerda para direita, com pequena oscilação lateral em relação ao cordão de solda. As macrografias das juntas soldadas, além de revelar boa penetração lateral (entre 2 a 4,5mm) e reforço de solda com até 2,1mm de altura, pôde revelar ausência de descontinuidades como: trincas, falta de fusão, inclusão de escórias e porosidades.

Aug 16, 2017

By Belmira Benedita de Lima

Estudos no sistema Nb-B mostram a fase Nb5B6 com formação peritética a partir do líquido, porém sua estabilidade abaixo de 2.000°C não é comprovada experimentalmente. Há também dúvidas sobre a ocorrência da fase Nb2B3 neste binário. Este trabalho tem como objetivo o estudo da estabilidade das fases Nb5B6 e Nb2B3 nas temperaturas de 1.400°C e 1.800°C. Amostras com composições nas estequiometrias Nb5B6 e Nb2B3 foram produzidas através de fusão a arco assim como confeccionadas a partir de misturas de pós de B e NbB. Pastilhas com composição Nb5B6 foram produzidas com e sem adição de semente da fase Nb5B6. Os tratamentos térmicos em 1.400°C foram realizados por até 10h enquanto aqueles em 1800°C por até 1h, todos em atmosfera estática de argônio. As microestruturas das amostras, tanto no estado bruto de fusão como após tratamento térmico, foram caracterizadas por difração de raios X (XRD). Os resultados confirmam a formação fase Nb5B6 a partir do líquido e nas amostras produzidas via metalurgia do pó. A fase Nb2B3 não é observada nas amostras no estado bruto de fusão e nas amostras produzidas via metalurgia do pó tratadas termicamente a 1.800°C, porém, esta fase se estabiliza nas amostras produzidas via metalurgia do pó tratadas a 1.400°C, indicando sua estabilidade com formação peritetóide a partir das fases Nb3B4 e NbB2, abaixo de 1.800°C.

Aug 8, 2018

By Luís Marcelo Marques Tavares, Gilvandro Bueno, Túlio MoreiraCampos

The HPGR development and application in the minerals industry resulted in an important increase in its application in iron ore pellet feed processing in the last decades. Vale SA was one of the pioneers in application of the HPGR in integrated plants, currently operating with six HPGRs in the pelletizing plants of Complexo de Tubarão (Vitória, ES). The work uses the mathematical model of the HPGR, proposed by Torres & Casali and modified by the present authors, to predict the performance of two industrial pellet feed HPGR units of the Complexo de Tubarão. Besides model validation, results of process simulations are shown in order to optimize the pellet feed pressing according to industrial demands, presenting different scenarios that are more attractive to HPGR operation. Simulations showed that it is feasible to reduce the specific surface area of the HPGR feed from 1770 cm²/g to 1570 cm²/g, allowing to produce a pellet feed of the same quality in its product (1911 cm²/g) and therefore reduce the work done by upstream ball milling.

Oct 1, 2019

By Tiago Ramos Ribeiro

Os processos de redução direta utilizam-se de gases redutores (CO e H2) para redução do ferro e produção do DRI. A geração deste gás se dá através de reforma de metano que pode ser feita em um reformador, ou dentro do reator de redução com o DRI como catalizador. O último caso ocorre nos processos auto reformadores. A cinética da reforma de metano com H2O catalisada por DRI foi estudada em temperaturas entre 875°C e 1050°C. Os resultados mostraram que até conversão de metano de 0,50, a reforma é controlada por reação química catalítica conforme mecanismo proposto por Münster e Grabke(3,4). Acima desta conversão, o mecanismo não foi determinado. O uso de gás com potencial abaixo do limite para carburação (CH4/H2O < 1) resultou em DRI sem carbono. Com gás de potencial igual ou acima do limite, a carburação do DRI ocorreu e no caso do gás similar ao do processo industrial a carburação impediu a reação catalítica de reforma.

Oct 30, 2017

By Thiago Pama Lopes

O presente trabalho teve como objetivo estudar a formação de fases em um aço inoxidável superduplex 2507, com adição de diferentes teores de boro, por meio do software termodinâmico Thermo-Calc, versão 4.0, avaliando a formação de boretos, considerando condições de equílibrio e segundo o modelo de Scheil na solidificação. Os resultados foram comparados com experimentos realizados utilizando-se um aço inoxidável superduplex de uma classe ligeiramente inferior (menor PREn) ao utilizado neste trabalho, com 3,7% em massa de boro. Verificou-se a formação de boretos primários do tipo (Fe,Cr)2B tanto nos cálculos termodinâmicos quanto na microestrutura do aço fundido. Conforme se aumenta o teor de boro, de um modo geral, a temperatura Liquidus aumenta, assim como também a fração da fase (Fe,Cr)2B. Por conta da presença de um teor mais elevado de nitrogênio no AISD 2507, foram formadas duas novas fases, identificadas como BN e Cr2N. Portanto, verificou-se que o software termodinâmico proporcionou uma boa previsibilidade, pois os resultados apresentaram-se em boa conformidade com experimentos.

Aug 16, 2017

By Flavio Viana Diniz Soares

Neste trabalho foi avaliada a desnitrogenação ao longo do tratamento no Desgaseificador a vácuo – RH2 da Usiminas, a partir da amostragem de 10 corridas de aço estrutural para chapa grossa de classe de resistência mecânica de 50 kgf/mm2 microligado com nióbio e titânio, de composição química e em condições de processo similares. Foram retiradas amostras de aço nos tempos 0, 5, 10, 15 e 20 minutos de cada corrida. Os dados foram tratados em dois grupos baseado no teor inicial de nitrogênio. Para o grupo de corridas com o teor menor que 39 ppm, não se verificou redução nos valores de nitrogênio após o tratamento no RH. No grupo de corridas com teor de nitrogênio acima de 39 ppm, evidenciou-se uma redução média de 17% do teor de nitrogênio. Além disso, o teor médio final de nitrogênio em ambos os grupos ficaram com diferença de apenas 2 ppm, evidenciando que o desgaseificador a vácuo RH foi eficiente na redução de nitrogênio para teores acima de 39 ppm.

Oct 30, 2017

By Diniz Ramos de Lima Júnior

Dentro das refinarias os tanques de armazenamento desempenham um papel fundamental, pois armazenam matéria prima para abastecimento das unidades, produtos intermediários entre os processos e produtos finais para distribuição. O presente trabalho apresenta de modo comparativo as características mecânicas e microestruturais da zona termicamente afetada de juntas soldadas formadas pelos processos de soldagem com Arame Tubular (FCAW) e Eletrodo Revestido (SMAW) aplicados na fabricação e reparo de tanques de armazenamento utilizados na indústria de petróleo. Os procedimentos de soldagem para cada junta soldada seguiram EPS (Especificação do Procedimento de Soldagem) utilizada por uma empresa que fabrica e repara tanques de armazenamento para indústrias de petróleo. O metal de base utilizado foi o aço estrutural de classificação ASTM A-36 em geometria plana e com chanfro tipo K. A solda foi multipasses de topo na posição horizontal (2G). Para realização deste estudo foram realizados quatro tipos de ensaios destrutivos: tração, microdureza Vickers, impacto Charpy e metalográfia. Os resultados indicaram a importância da seleção do processo de soldagem em termos de produção e formação da junta soldada e uma heterogeneidade devido as diferentes microestruturas presentes nas zonas termicamente afetadas que demostraram grande influência no perfil de microdureza.

Aug 8, 2018

By Júlia Mont’Alverne Martins

A Votorantim Metais processa pós de aciaria elétrica (PAE) e outros resíduos contendo zinco em sua unidade de Juiz de Fora, por meio do processo Waelz. Devido ao alto teor de óxido de cálcio (CaO) nos resíduos processados, a etapa de desalogenação apresenta baixo rendimento de remoção de fluoretos -aproximadamente 20%. O processo de lixiviação sob pressão foi testado para o tratamento de amostras de óxido Waelz (O.W.) da Votorantim Metais com o objetivo de lixiviar os cloretos e fluoretos contidos nesse material. Os parâmetros avaliados foram: temperatura de lixiviação (120°C a 180°C) e razão de carbonato de sódio (Na2CO3) adicionado (100kg/t a 200kg/t óxido Waelz), em um reator piloto com capacidade de 10L. A técnica mostrou-se eficiente para lixiviação de cloretos, com remoção acima de 94,2%. Os resultados para fluoretos obtidos apresentaram variação entre 63,0% e 96,2% de rendimento de lixiviação e uma forte correlação dos resultados com a temperatura. Esse processo mostrou-se eficiente em escala de bancada, apresentando rendimento de extração superior a 90% para a remoção de halogênios em temperaturas acima de 150°C e adição de Na2CO3 de 140 kg/t O.W.

Aug 17, 2017

By Noan Tonini SImonassi

Compósitos cerâmicos de TiB2-AlN foram preparados por técnica de “spark plasma sintering”. A densidade máxima relativa e resistência foram de 96,9% e 16,2 GPa, respectivamente. As amostras foram submetidas a testes de usinagem de curto tempo. Os compósitos com 70% de AlN foram utilizados como ferramenta de corte e apresentaram resultados satisfatórios para os parâmetros de corte. Análises de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) permitiram a análise da microestrutura e o desgaste da superfícies após os testes de corte.

Oct 30, 2017

By Luiza Esteves

Corrosion testing was performed in white liquor from a Brazilian Kraft mill. Specimens of duplex stainless steel (DSS) and lean duplex (LDSS) were exposed at 170 °C for 30 days to simulate conditions of the digester. Corrosion rates were determined from weight loss measurements. After this exposure, the corrosion products formed on the steel surface was characterized by using scanning electron microscope (SEM) equipped with EDS, X-Ray Diffraction (XRD), and X-ray photoelectron spectrometer (XPS). EBSD can be used to quantify of basis balance phases in DSS and LDSS. General corrosion rates for UNS S32304 LDSS were higher than the UNS 31803 DSS in industrial white liquor at 170 °C for 30 days. XPS and XRD analyses indicated that the film formed after the immersion test may be consisted by Fe and Cr oxides and sulphides.

Oct 30, 2017

By Daniel Augusto Ferro

O aço 27MnCrB5-2 tem sido muito utilizado para aplicação em facas, além de peças de boa resistência mecânica e resistência ao desgaste, alguns exemplos são verificados no ramo agrícola como faca para corte basal de colheitadeiras de cana, lâminas de roçadeira e helicoide para transporte de grãos. A indústria de beneficiamento de papel/papelão é outro segmento onde esse aço está presente, sendo usado para facas de corte e vinco. Com o objetivo de melhorar a conformabilidade da liga 27MnCrB5-2 no estado temperado, de forma a atender o nível de conformação solicitado, principalmente na fabricação de facas de corte e vinco, foram processados quatro lotes com diferentes conceitos de tratamento térmico de têmpera (martêmpera e austêmpera) para posterior avaliação das estruturas e propriedades mecânicas, a fim de correlacioná-las com a conformabilidade da dobra em cada situação. Com os resultados encontrados e testes práticos realizados durante fabricação da faca de corte e vinco, foi possível constatar melhora significativa na microestrutura/propriedade mecânica/processamento da peça considerando sua conformabilidade com um dos parâmetros de austêmpera utilizados.

Aug 16, 2017

By Loyslene Rabelo Fernandes, Tom Depover, Dagoberto Brandão Santos, Davi Silva Alves, Kim Verbeken, Lisa Claeys

Os aços inoxidáveis duplex (AID) possuem boas propriedades mecânicas da ferrita com a resistência a corrosão da austenita. São bastante empregados na indústria petroquímica, de papéis e nuclear. Porém, são suscetíveis à fragilização por hidrogênio (H2). Amostras de AID 2205 foram recebidas na condição de recozimento de homogeneização (1100ºC por 300 s e resfriamento em água). Em seguida, foram laminadas a frio e recozidas a 1100ºC por 2 h e a 850ºC por 24 h. Foram então carregadas com H2. Análises de extração por fusão foram aplicadas para quantificar o hidrogênio no aço. Testes de tração in situ com carregamento de H2 simultâneo foram usados para avaliar a fragilização provocado por esse elemento. Completando as análises de H2, foram construídos espectros de dessorção térmica. A microestrutura foi caracterizada por microscopia eletrônica de varredura, difração de elétrons retroespalhados (EBSD), difração de raios-x e microscopia eletrônica de transmissão. Na condição envelhecida o foram identificadas as fases sigma, chi e carboneto. O AID apresentou uma redução de ductilidade considerável, alcançando 5% de alongamento já no estado envelhecido. O carregamento de hidrogênio não alterou essa condição. A extração por fusão revelou um teor de hidrogênio na microestrutura de até 50 wppm para a condição recozida, enquanto para a amostra envelhecida foi de 10 wppm. Apesar da alta fração volumétrica de fases intermetálicas e carregamento com H2, as superfícies de fratura foram caracterizadas como microcavidades e intergranulares.

Oct 16, 2019