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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 Thomas Schanz

Current steel market conditions require small investments only to lower operational cost. SMS Concast has developed new products which optimize continuous casting process cost for long product steel production. This paper describes a selection of three products. All three systems are patented (patent pending for CONDRIVE). CONSAFE, a non-radioactive mould level measurement system for reliable mould level measuring on open stream casting CCM’s; CONSTIR-MWS, an improved control software for electromagnetic stirrers which lowers energy cost by 35%; CONDRIVE, a brand new oscillation drive system which provides the features of a hydraulic oscillator, however with a cost efficient electric drive.

Aug 17, 2017

By Stanislas Mauuary

Price pressure is a real challenge on the stainless steel market. With market globalization, increase production capacity and exorbitant raw material, the margins are squeezing for stainless strip producers. Primetals Technologies offers a wide range of advanced technological solutions to secure the margins of our customers. Our solutions, implemented with professional project management, allow an optimum coil to market time, securing then the return on investment for the investor. Among the possible lever used to optimize the production route, one drastic step can be made to cut rolling time and cost by replacing the common 20-Hi mill stand reversing process by state of art high capacity X-HI® stands in continuous rolling line. Other source of savings can be implemented by integrated several process steps together (rolling, annealing, pickling, skin passing), achieving then savings on stocks and logistics while coil processing is reduced to fraction of hour. Additional solutions can also be implemented on the new, as well as existing line, like maintenance free solid state laser welder, skin-pass and tension levelers, in-line inspection system coupled with process and quality management system.

Aug 17, 2017

By Fernando Henrique Gomes de Souza

Techniques which use a spring to supply the bias force to actuator are well adopted since they are inexpensive and simple to construct. In this work it was design an actuator concept using bias-type device technique, which comprises two coils that mutually push against each other to supply the stroke. For the coils springs, it was used a wire of NiTi shape memory alloys (SMA) and a wire of 400 grade maraging steel as construction materials.

Aug 8, 2018

By Altair Lucio de Souza

Este trabalho tem o objetivo de apresentar os principais modelos matemáticos e pacotes tecnológicos da nova linha de Laminação de Tiras a Quente da Gerdau e vantagem desses modelos no desenvolvimento de aços HTP (High Temperature Processing). Essa linha tem uma das mais modernas tecnologias de sistemas de automação com modelos matemáticos de alta performance para um laminador a quente.

Jul 30, 2018

By Milena Kellen Oliveira Mendes

O entendimento mais aprofundado dos parâmetros que afetam a temperabilidade dos aços carbono permitiu atingir propriedades antes alcançadas apenas por aços microligados. Assim, este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito dos teores de C e Mn, assim como da temperatura de austenitização sobre a temperabilidade de aços baixo carbono, possíveis candidatos para aplicação na fabricação de vergalhões de grau 50. Três aços com composições químicas diferentes foram submetidos a ensaios de temperabilidade Jominy, considerando temperaturas de austenitização de 850ºC, 920ºC e 1050ºC. Curvas de dureza em função da distância Jominy foram construídas e análises microestruturais por microscopia óptica foram realizadas em toda a extensão dos corpos de prova. Os resultados obtidos mostraram que tanto o C quanto o Mn aumentam a temperabilidade dos aços. O Mn, por ser um elemento de liga estabilizador da austenita, dificulta a nucleação e crescimento de constituintes difusionais. O C mostrou ter maior influência sobre a temperabilidade, pois além de também ser um elemento gamagêneo, é responsável pelo cisalhamento da rede da austenita que resulta na formação da martensita. A temperatura de austenitização influenciou a temperabilidade dos aços estudados, porém seus efeitos devem ser estudados com maior profundidade.

Aug 16, 2017

By Caroline Almeida Santos Fraga

Aços com elevada qualidade microestrutural cada vez mais são requeridos pela indústria, devido as suas propriedades mecânicas e metalúrgicas superiores. O conceito de qualidade microestrutural está relacionado à presença de inclusões não metálicas. Para atingir uma limpeza inclusionária efetiva é importante o conhecimento de como cada etapa do processo influencia no comportamento inclusionário. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é caracterizar as inclusões no processo de lingotamento contínuo, bem como estudar os efeitos de algumas variáveis do processo sobre as mesmas. Amostras de aço alto carbono foram retiradas no distribuidor do lingotamento contínuo em uma planta siderúrgica e foram submetidas à análise via MEV/EDS automatizado e medições de oxigênio total. O posicionamento da composição química das inclusões varridas em diagramas ternários remetidas às análises de morfologia e a correlação do nível inclusionário com parâmetros do processo e escórias, possibilitou entender o comportamento das inclusões. Como resultado parcial é observado a transferência de elementos da escória para as inclusões por intermédio do banho, por exemplo, devido à geração de espinélios ao final do processo. Percebe-se também que, além do efeito da diminuição da temperatura na geração de novas inclusões, alguma reoxidação deve ser considerada. O resultado esperado é obter maior conhecimento do processo, contribuindo no desenvolvimento de aços especiais.

Aug 8, 2018

By Luís Marcelo Marques Tavares

Pelotas de minério de ferro representam uma parcela significativa do mercado transoceânico de minério de ferro, contando com uma participação importante de empresas brasileiras. Pelotas concorrem favoravelmente com granulados e sínteres de minério de ferro na carga metálica de fornos, em particular devido à sua elevada resistência à degradação durante o manuseio e transporte. Entretanto, pelotas ainda sofrem desse problema, que resulta na geração de finos, removidos previamente à alimentação do forno, ou de cacos, que podem resultar no aparecimento de clusters em fornos de redução direta. Esses efeitos danosos da degradação podem ser minimizados caso uma metodologia adequada de caracterização de pelotas e de simulação do processo de manuseio se encontrasse disponível. O presente trabalho trata do desenvolvimento de metodologia inédita e inovadora para previsão de resultados de degradação de pelotas, desde a usina pelotizadora até o pátio ou forno do cliente, desenvolvido como parte da parceria entre o Laboratório de Tecnologia Mineral da COPPE/UFRJ e a Samarco Mineração. O trabalho mostra ainda uma validação preliminar a partir de um ensaio de quedas múltiplas em laboratório, mostrando ótima aderência. Um simulador do processo foi desenvolvido, o qual permite inserir as características das pelotas produzidas, bem como o fluxograma de manuseio, permitindo prever a intensidade da degradação.

Aug 16, 2017

By Alessandro Martins Duarte

O forno elétrico a arco é dos equipamentos mais versátil para produção de aço e representa os principais processos para reciclagem de sucata. A Aperam South America Timóteo possui dois fornos elétricos, dedicados à produção dos aços inoxidáveis, onde praticamente 90% da sucata de inoxidáveis gerada na planta é reciclada neste processo, com o adicional de sucata adquirida no mercado de inoxidáveis. Este projeto teve como objetivo o incremento de produtividade nos fornos elétricos através de ajustes no programa de potência dos fornos na fase de fusão, objetivando a redução do tempo de forno ligado, redução de paradas por engaiolamentos de forno, redução do consumo de energia elétrica e eletrodos. O incremento de produtividade nos fornos elétricos permitiu uma maior produção de aços inoxidáveis da série austenítica, ofertando um volume maior de aços para os processos posteriores de refino no AODL. Para a modificação do programa de potência foram necessárias adequações no processo de confecção de carga e ajustes no modelo térmico do forno, baseados na temperatura final da carga, estimada para cada fase. Além dos ganhos de produtividades auferidos com o projeto, o mesmo proporcionou uma economia significativa no consumo de energia elétrica e eletrodos, próxima a kR$ 3700 por ano.

Oct 30, 2017

By Rafael Fernandes Reis

A solidificação do aço no molde é determinante para a qualidade superficial da placa, considerando que os principais defeitos tendem a se formar nos primeiros estágios de formação da pele. Assim, diversos parâmetros do processo que afetam a solidificação no molde devem ser considerados e um deles é a oscilação do molde. A partir de amostras da face estreita de placas obtidas no processo industrial, duas técnicas para avaliar o efeito da oscilação foram desenvolvidas com base em perfilometria a laser e metalografia. Em relação à perfilometria a laser, desenvolveuse um método de análise da profundidade das marcas de oscilação. Foi comprovada a correlação da profundidade média dessas marcas com o tempo de estripamento negativo. A segunda técnica refere-se ao ataque metalográfico à base de ácido pícrico, que se mostrou eficiente para visualização, via microscopia ótica, do gancho na base da marca de oscilação. Bolhas de argônio e partículas de pó fluxante podem ser aprisionadas na região do gancho de oscilação, e eventualmente ocasionar defeitos nos produtos laminados. O uso das técnicas apresentadas nesse estudo forneceu subsídios à tomada de ações visando a diminuição da profundidade do gancho e da marca de oscilação, resultando em melhoria da qualidade superficial das placas produzidas.

Aug 16, 2017

By José Marcelino dos Reis

Com o empobrecimento das jazidas minerais, os novos projetos industriais e as expansões das atuais usinas de tratamento de minério de ferro, em sua grande maioria, têm sido concebidos/ adaptados para processar itabiritos pobres para produção de pellet feed. Neste contexto, a otimização dos processos já existentes e/ou a implantação de projetos mais eficazes, são medidas fundamentais para a redução do teor de ferro no rejeito; consequentemente, maximiza-se a produção e a vida útil da jazida, além de reduzir os custos operacionais. O processo de flotação reversa de minério de ferro da usina de concentração de Brucutu responde por expressiva parcela de produção, sendo constituído por quatro estágios de concentração: rougher, cleaner, recleaner e scavenger. O concentrado final é produzido no estágio recleaner e o rejeito final no estágio scavenger, cujo teor médio atual é de 18% Fe. Objetivando reduzir o teor de Fe no rejeito scavenger da flotação para teores próximos a 10%, foi realizada uma série de testes exploratórios em bancada em diferentes faixas de pH, com adição de soda caustica e/ou amido gelatinizado. Os resultados obtidos em escala de bancada se mostraram bastante satisfatórios apresentando considerável ganho de recuperação mássica/ metalúrgica, o que motivou a realização de um projeto para viabilizar a implementação desta proposta.

Aug 1, 2018

By Fernanda Santos da Luz

Desde o período Neolítico, a argila é usada na produção de materiais para construção. Posteriormente, verificou-se que queima da argila em fornos aumentava a resistência do material, permitindo seu uso na maioria das formas abrasivas. Com a melhoria das propriedades, a cerâmica vermelha encontrou várias aplicações tais como, telhas, tijolos, louças e revestimentos. Na região estudada, a noroeste do Rio de Janeiro e a área leste da zona da mata mineira, as telhas produzidas e comercializadas exibem características correspondentes à argila local e ao método de queima. Neste trabalho foi avaliada a qualidade das telhas na região, referente às características geométricas, físicas e mecânicas, padronizadas pela norma NBR 15310:2009. De acordo com a análise dos resultados, concluiu-se que a tendência da qualidade das telhas existentes no mercado não atende aos parâmetros atuais da norma brasileira. O teste geométrico apresentou o maior número de não conformidades. A planicidade da superfície e os testes de rendimento também apresentaram desvios maiores em relação ao padrão aceitável. As não conformidades encontradas nas amostras indicaram que ocorreram falhas nos controles de fabricação do produto e na aprovação do lote que liberou o material para a produção de fábrica, resultando em produtos sem padronização.

Oct 30, 2017

By Gustavo Eduardo Praes

A Samarco Mineração S.A., nos últimos anos estudou diversas alternativas para a substituição dos combustíveis fósseis por combustíveis renováveis (Biomassa) em seus fornos de pelotização tipo “Traveling Grate” (grelha móvel). Avaliou-se o uso de carvões vegetais, de eucalipto e de capim elefante, em substituição total ao antracito na composição da mistura. Estudou-se gaseificação em planta piloto, foi realizado um modelamento computacional do uso de gás de síntese e a comparação com os combustíveis tradicionais utilizados em fornos de pelotização de grelha móvel da Samarco. Os trabalhos iniciais foram realizados em escala de laboratório (Pot Grate). Em 2014 foi realizado um teste industrial, com um combustor de biomassa piloto acoplado ao duto que direciona o ar quente para a região de secagem ascendente do forno 02 da Samarco Mineração S.A. O teste ocorreu entre 27 de janeiro a 21 de julho de 2014. Realizou-se uma avaliação detalhada da engenharia deste sistema e de seus impactos no forno de pelotização. O combustor consiste em um sistema para queima de biomassa, o qual gera os gases quentes a serem introduzidos no sistema. Dependendo da configuração, o sistema poderá elevar a temperatura dos gases de secagem em até 75°C, quando comparado a uma situação de referência.

Aug 16, 2017

By José Divo Bressan

Present work examines material surface damage by cavitation erosion of metals or the wear phenomenon from water bubbles collapse near the metallic surface. Material surface damage by cavitation erosion is due to wear mechanisms of liquid micro-jets impingement and shock waves. Experimental cavitation in tap water was investigated, using the proposed new design of compact rotating disk equipment. In this device, a rotating disk with cavitation inducers and specimens fixed on it ran in tap water to provide cavitating flow at constant high speed of 47.9 m/s similar to service conditions in pumps and propellers. Two types of cavitation inducers in the rotating disk were investigated: through-holes and pins. Carburized cast iron, aluminum, brass and bronze specimens were tested in this device. The cavitation damage mechanisms were observed by scanning electron microscope. Surface damage in the specimens was measured by mass loss and plotted in graphs of mass loss versus running time. After 25 hours testing, the specimens surface showed pitting formation and mass loss. All specimens presented surface damage: pit diameter size was about 100 or 150 to 300 micron. In aluminum specimen, damages by burned pit formation and plastic deformation could be seen, however, the mass loss was lower than the expected, possibly due to alumina film formation. Present equipment had quite good test reproducibility when compared with results from literature.

Jul 31, 2018

By Andrew Slifka, Pello Uranga, Douglas Glenn Stalheim

Structural steel final mechanical properties of strength and ductility are predominately generated by the final ferrite grain size/packet size and homogeneity of that ferrite grain size/packet size through the cross-sectional area. Forty to seventy percent of the strength components come from how fine the final cross-sectional ferrite grain size/packet size that can be produced.[1] All the ductility properties of structural steels for a given microstructure are predominately driven by how fine AND homogenous the final cross-sectional ferrite grain size/packet size can be refined.[2,3,4] One key ductility property of structural steels used in construction and energy transmission applications is fatigue. Both low and high cycle fatigue can be realized in these end applications, however, low cycle fatigue is typically the predominate mechanism. In construction applications the environment for fatigue is typically air, such as in wind towers or high-rise building construction. In energy applications, there is an interest in high pressure (5.5 – 21 MPa, 800-3000 psi) gaseous hydrogen as an alternative fuel source to fossil fuels. A project to study the effect of the cross-sectional grain size/homogeneity of a relatively pure polygonal ferrite microstructure on the fatigue performance in air and high-pressure gaseous hydrogen has been developed. This paper will discuss the project strategy, microstructure developed for the project and initial test results.

Oct 1, 2019

By Ernst Lindemann

Steel suppliers are required to deliver sheets with particular qualities and with lightweight-potential to the automotive industry. New types of steel call for new production processes. SMS group has developed a new micro-mill-concept, the core of which is the belt caster. This was first built on an industrial scale and has been put into operation and developed together with Salzgitter Flachstahl GmbH. The robustness in industrial-scale operation could be verified. The full use of the belt casting technology, mainly related to energy efficiency and CO2 reduction, is realized with the micro-mill-concept. This is an in-line-process, casting and rolling in one line.

Aug 17, 2017

By Konrad Krimpelstätter

The need for more effective and flexible roll-gap lubrication technologies in hot and cold rolling mills is steadily increasing due to ever-greater requirements placed on the rolling process and the final products. In particular, the rolling of high-strength steels poses enormous demands for both the rolling mill and the coolant/lubricant to be used. The presented paper focuses on two innovative technologies for highly efficient roll-gap lubrication for hot and cold rolling, which were developed utilizing extensive knowledge and expertise about the tribological interactions in the roll-gap. The advanced work-roll lubrication package (A-WRL) for hot rolling and ESP mills is using specially designed mixer-nozzle units to mix the water/oil emulsion very close to the nozzles to minimize the risk for contamination and clogging. The nozzles are quickly exchangeable and are optimized to ensure uniform lubricant distribution, high plateout efficiency and minimum oil consumption. This eco-friendly solution does not require any chemical additives or cleaning agents and significantly reduces electrical energy consumption and work-roll wear. The roll cooling system on mill entry and exit side remains switched-on, which is of vital importance especially for highperformance hot strip mills. Minimum Quantity Lubrication MQL® represents a new generation of roll-gap lubrication technologies for cold rolling, which applies minimum amounts of pure rolling oil finely atomized with pressurized air directly onto the work roll surface. This allows controlling the oil film thickness depending on actual process and product parameters, providing increased lubrication flexibility, significant improvement of strip surface cleanliness through reduction of strip wear. MQL® was successfully installed and tested on two industrial tandem cold rolling mills in Europe. Advanced WRL and MQL® represent Primetals’ latest technologies that feature a robust and reliable system comprising standardized interfaces and flexible communication options. Both packages can easily be integrated into existing or new hot strip mills, ESP lines or cold mills.

Aug 17, 2017

By Sidiney Nascimento Silva

O trabalho descreve os principais resultados dos testes industriais realizados na Usina Presidente Vargas, CSN, Brasil, envolvendo a adição de um catalisador à mistura de carvões, em termos da qualidade do coque e do processo da coqueria. O catalisador em questão é o produto Thermact, que possui partículas nanométricas em sua composição, fornecido pela empresa Abhitech Energycon Limited, Índia. O catalisador foi dosado e adicionado à mistura de carvões via correia transportadora, na proporção, em peso, de 1kg de catalisador para 4.000kg da mistura de carvões. Os resultados dos testes realizados nas Baterias # 1, 4A, 4B e 5 com a adição de um catalisador à mistura de carvões, sinalizaram a viabilidade técnica e financeira da sua aplicação no processo da coqueria. Os principais benefícios decorrentes da adição do catalisador foram: i) aumento potencial da capacidade de produção de coque ao redor de 10% ou, alternativamente, melhoria da qualidade do coque - aumento de 1,4% do valor médio do índice de resistência mecânica a frio do coque, DI150/15, mantendo-se o tempo total padronizado do processo de coqueificação, visando à preservação das Baterias, ou ainda, a utilização de uma mistura de carvões de menor custo, sem prejuízos ao atendimento à especificação do coque para os Altos-Fornos; b) aumento da geração e redução do consumo de gás de coqueria, GCO; iii) aumento na produção de BTX (Benzeno, Tolueno, Xileno) e redução da produção de alcatrão na Planta de Carboquímicos; iv) limpeza do sistema “PROven”, “goosenecks”, tubos de ascensão e paredes dos fornos, sinalizando a sua viabilidade técnica e econômica.

Aug 1, 2018

By José Aparecido Pereira

The innovative methodology developed by the author allows the elaboration of an Angle Roll Pass Design based on the practical observations of the rolling process and applies mathematical criteria, using the Ekelund´s formula supported by Advanced Excel tools (Reach Goal, PROCV-PROCH, Macros) and AutoCad. The first step is the definition of the number of stands, roll dimensions, gear boxes reduction, initial stock, average reductions, spread factors, finishing speed and type of grooves. For each pass are calculated: bite angle, spread, section reduction, lost and gain of temperature, separating force, speed, torque and motor power. After these calculations and checking of the parameters, the program calculates the dimensions of the passes transforming the flat passes into shaped ones. With these dimensions it is possible to draw the grooves using AutoCad and check section reductions. This methodology was already used for the development of a new project and also to check the parameters of existing ones, with comparison of the results and has shown to be reliable in real and tested projects. It is an innovative process that is not available in known literature.

Oct 1, 2019

By Fabio Dummer

Este trabalho apresenta o desempenho de duas grandes empresas, após a implantação do envio direto de pelotas da Usina de Pelotização Vale 8 para abastecimento dos Alto Fornos da Arcelor Mittal Tubarão, com o propósito de aumentar a produtividade, reduzir custos, otimizando as rotinas operacionais e a utilização da mão de obra. Esse processo é pioneiro no atendimento a clientes de fornecimento de pelotas.

Oct 30, 2017