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By Aaron Samuel Young, Hiago Antunes Amador de Oliveira, William Pratt Rogers

Low commodity prices and lack of new high-grade deposits are pushing the mining industry for innovation. Lean mining has been vastly discussed in the past decades as a way to continuously improve mining efficiency. Although very theoretical, lean mining presents a set of new solutions enabled by the digital transformation that the mining industry is going through. This paper proposes a framework for a short interval control system with the purpose to allow timely responses by front line supervisors upon operational deviations. In the first part, the author briefly reviews concepts of short-range planning and lean mining. Then, the materials and methods used for the development of the short interval control system are discussed. Finally, alpha trial results are presented, and next steps discussed.

Oct 3, 2019

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 Angel Rafael Arce Chilque

Um estudo visando à caracterização metalográfica e metalúrgica foi realizado em um aço ARBL (alta resistência e baixa liga) tipo X80, soldado com o processo arame tubular (FCAW) robotizado, com três diferentes níveis de energia de soldagem. Para tal foram utilizadas técnicas de metalografia óptica e microdureza Vickers (Hv). Foram depositados cordões de solda em forma de camadas sobre chapas do aço X80, variando a energia de soldagem e sem pré-aquecimento, no estado como soldado. Os resultados mostram que a técnica de sobreposição utilizada, com baixa e média energia de soldagem, não foi suficientemente adequada para melhorar as propriedades metalúrgicas dos cordões depositados anteriormente, inclusive da ZTA do metal de base.Os cordões depositados com alta energia de soldagem promoveram crescimento do tamanho de grão da GGZTA do aço X80 com a consequente diminuição da resistência ao impacto.Este trabalho da subsídios para uma melhor compreensão das soldas multipasses.

Aug 16, 2017

By Lucas Sanches Magalhães

A utilização de resíduos industriais é dificultada, na maioria das vezes, pela presença de determinados elementos, como por exemplo, o ferro, justificando assim a sua remoção. Dentro deste contexto, o objetivo deste trabalho foi estudar a sulfatação de um resíduo proveniente da flotação de um minério de ferro e subsequente lixiviação deste resíduo sulfatado. A composição mineralógica da amostra inicial foi obtida por DRX e MEV sendo possível identificar quartzo (SiO2), hematita (Fe2O3) e muscovita (KAl2Si3AlO10(OH,F)2). De acordo com a análise química, os teores dos elementos principais foram: Fe (12,65%), S (4,02%), e Al (0,62%). Na sulfatação, realizada à 250ºC durante 4 horas, foi estudada a influência da relação ácido sulfúrico/amostra (0,1:1; 0,2:1; 0,7:1; 0,8:1; 0,9:1 e 1:1) na extração do ferro. A lixiviação foi conduzida com 5% de sólidos do material sulfatado, sendo avaliada a interferência da temperatura de lixiviação (25°C e 90°C) e do tempo de duração dos ensaios (15min, 30min, 60min, 120min, 180min e 240min). Pelos resultados obtidos observou-se que o tempo de lixiviação foi um parâmetro insignificante. A máxima extração de ferro foi encontrada sulfatando o resíduo na relação ácido/amostra 1:1 e posteriormente realizando a lixiviação deste resíduo sulfatado a 90°C por 30 minutos, alcançando 85,64% de extração do Fe.

Aug 17, 2017

By Fabricio Reis de Almeida

O presente trabalho tem como objetivo mostrar os ganhos financeiros e produtivos do Laminador de Aços Longos da CSN através da otimização do plano de passes. Analisando a árvore de calibração identificamos a possibilidade de ganhos com a unificação de famílias de bitolas. No laminador temos duas famílias: Família Ø 5,5 mm (bitolas 5,5; 7,0; 9,0; 11,0; 14,30) e Família Ø6,3mm (bitolas 6,3; 8; 10; 12,5 e 16) para a fabricação destas bitolas utilizamos até 18 passes no laminador duo horizontal/vertical e mais ate 10 passes no laminador acabador cantilever. Após um estudo detalhado do plano de passes existente, verificou-se a possibilidade da eliminação e unificação de passes entre as duas famílias. Para corroborar as alterações propostas, decidiu-se utilizar um modelo matemático que representasse os passes e realizasse os cálculos para verificar as reduções e capacidades dos equipamentos visando minimizar os riscos e custos adicionais com modificações de ferramental. Após mais de 60 horas de simulações e testes, foi desenhado um novo plano de passes para a Laminação eliminando-se a necessidade de troca de 8 cadeiras, o que representa um aumento de 6 horas no tempo disponível para produção por mês e também a redução de 8 pares de cilindros de laminação, redução de guias e roletes, e tempo de preparação na oficina de cilindros. Só após verificação e aprovação desta etapa foram iniciados os testes no laminador que confirmaram os resultados obtidos nas simulações.

Aug 16, 2017

By Gabriel Felipe Tavares de Barros

O presente trabalho estuda a cinética de dessorção do hidrogênio em aços 9% níquel, comercial e tratado termicamente em diferentes condições, através da técnica de Espectroscopia de Dessorção Térmica (TDS). Para a identificação dos aprisionadores de hidrogênio e a determinação da energia de ativação para a dessorção, ensaios de TDS foram realizados a 3, 5, 6, 10 e 15°C/min. Foi identificado um pico de dessorção a 124,66 kJ/mol, classificando o referido sítio aprisionador de hidrogênio como interfaces de grãos de austenita retida, cuja presença é confirmada por microscopia eletrônica e difração de raios-X.

Oct 30, 2017

By Adriana da Cunha Rocha, Carlos Bruno Eckstein, Gabriela Ribeiro Pereira, Clara Johanna Pacheco, Elaine Felix da Silva, Raphael Silva de Araújo, Laudemiro Nogueira Junior, Luiz Henrique de Almeida

A composição química da camada de óxido formada durante operação em um forno de reforma a vapor por 70000 h em um aço inox resistente ao calor grau HP-Nb, foi analisada através da espectroscopia Raman confocal, com o objetivo de correlacionar as características químicas e morfológicas dos óxidos com os diferentes estados de envelhecimento. Os espectros Raman, adquiridos pontos aleatórios da camada de óxidos, revelam que os óxidos de Fe (-Fe2O3 e Fe3O4), bem como os óxidos mistos NiFe2O4 e NiFeMnO4 são as espécies predominantes no estado de envelhecimento I. Amostras envelhecidas dão origem a espectros característicos de Cr2O3, MnCr2O4, Fe3O4 e NiFe2O4, em consonância com estudos recentes reportados na literatura.

Oct 20, 2019

By Letícia Miranda Alves

Os pós fluxantes têm como base o sistema CaO-SiO2-Al2O3-Na2O-CaF2 sendo que, em alguns casos, podem conter também MgO, Li2O, K2O e B2O3. Os resíduos de mármore e granito, oriundos dos processos de produção de rochas ornamentais, são passivos ambientais na região sudeste, sobretudo no estado do Espírito Santo. As composições destes resíduos são similares a dos pós fluxantes utilizados nos processos de lingotamento contínuo e portanto serão utilizados neste trabalho para formulação de novos fluxantes. Uma mistura de granito, pó de mármore e adições foi realizada com o objetivo de produzir um fluxante similar aos comerciais encontrados no mercado. O novo fluxante foi caracterizado por difração de Raios X antes e depois de passar pelo teste de susceptibilidade de formação de fases cristalinas ou “teste de Stollberg” modificado. Os resultados mostraram que existe a formação de fases similares às observadas em fluxantes comerciais. Avanços nesta área podem viabilizar economia de matéria-prima e a diminuição do impacto ambiental causado pelo mercado de rochas.

Aug 17, 2017

By Luciano França Rocha

A medição online de umidade de finos de minério de ferro sempre foi uma informação muito desejada nas plantas de pelotização de minério de ferro. Controlar a umidade do pellet feed produzido pela unidade de filtragem além de possibilitar maximizar a produção deste setor da planta garante uma maior estabilidade no processo de pelotamento e de endurecimento. Para conseguir entregar esta medição à sala de controle, iniciamos um projeto utilizando a metodologia Design For Six Sigma para desenvolver uma forma de medição desta grandeza. Inicialmente foi feita uma revisão bibliográfica sobre o assunto. Posteriormente, foram realizadas visitas técnicas que eliminaram algumas possíveis tecnologias de medição. Finalmente, foram avaliadas as tecnologias de Absorção de RF e medição por um braço robótico para serem avaliadas. O primeiro teste industrial foi realizado com um medidor de absorção de RF que não apresentou bons resultados. A faixa de interesse de medição é muito estreita (9% a 11% de umidade). Esse fato exige uma boa precisão do equipamento para que a medida tomada do processo seja útil e sua incerteza não ocupe toda a faixa. Como nenhuma das tecnologias de medição online existentes no mercado se mostrou precisa suficiente para a aplicação, a alternativa foi utilizar um braço robótico para coletar, secar e medir a umidade através do método tradicional feito por um robô. Esta última alternativa se mostrou robusta e adequada ao controle de processo da unidade de filtragem, produzindo resultados confiáveis e precisos.

Jul 30, 2018

By Luciana Pirone de Oliveira

O cobre é encontrado na natureza na forma de óxidos ou sulfetos e sua obtenção na forma metálica é usualmente alcançada através da pirometalurgia e eletrólise. Em ambos os processos há, além do gasto com energia, a geração de grande quantidade de passivos ambientais. Neste contexto a redução via plasma de hidrogênio se apresenta como uma alternativa promissora, pois valores significativos de carga metálica podem ser obtidos em temperaturas inferiores aos processos usuais e tendo como resíduo apenas vapor de água. Neste trabalho procurou-se investigar a influência do fluxo de hidrogênio na eficiência da redução do Cu2O por plasma de hidrogênio em baixa temperatura. Os experimentos foram realizados em reator de plasma pulsado CC nas vazões de 100, 200, 300 e 400 cm3/min, com temperatura constante de 300°C por 1h e pressão de 4Torr. A eficiência da redução foi determinada através de um balanço de massa e as análises dos produtos da redução foram feitas por difração de raios-x (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados parciais ratificam a redução a plasma como nova rota para a produção de cobre metálico e demonstram que as variações do fluxo de hidrogênio têm pouca influência na eficiência da redução.

Aug 8, 2018

By Flávio Parreiras Marques

A microabrasão é uma técnica para produzir desgaste abrasivo em escala micrométrica. Neste trabalho estudamos uma liga fundida de cobalto com composição química próxima à da superliga comercial Stellite 6com composição eutética sendo a matriz constituída por uma solução sólida de cobalto, cromo e molibdênio que embebe uma grande quantidade carbonetos eutéticos de cromo. O objetivo deste estudo é avaliar a resistência ao desgaste bem como os micromecanismos dominantes através de ensaios de microabrasão. Foram usados três diferentes tipos de lama abrasiva, sílica, alumina e carbeto de silício com uma concentração de 0,1 g/cm3, carga de 0,3 N e uma distância deslizada de 48 metros. O menor coeficiente de desgaste foi obtido com sílica e o maior com carbeto de silício. O micromecanismo dominante foi o riscamento com riscos em toda superfície da amostra e presença de indentações apenas na matriz.

Aug 16, 2017

By Marcos Paulo Kohler Caldas

Após a edição da RoHS Directive 2002/95/EC, diretiva que entrou em vigor em 1º de julho 2006 proibindo a utilização de seis substâncias perigosas: chumbo, mercúrio, cádmio, cromo hexavalente, bifenilos polibromados e éteres difenil-polibromados, fabricantes de equipamentos eletroeletrônicos passaram a utilizar soldas livres de chumbo (lead free) para montagem de suas placas de circuito impresso. A SAC 305 é um tipo de solda muito utilizada pelas empresas fabricantes de placas de circuito impresso. O presente trabalho visa caracterizar este tipo de solda verificando sua composição e identificar se a mesma se encontra livre de elementos perigosos ao ambiente. Avaliou-se a extração de metais como Ag e Sn através de digestão ácida em água-régia e rota HNO3 a temperatura ambiente. A composição do licor lixiviado foi caracterizada por espectrometria de emissão óptica com acoplamento de plasma induzido (ICP-OES). Os resultados indicam que a solda SAC 305 atende a RoHS, possui 2,7% Ag, 96,4% Sn e 0,9% de outros metais e a melhor rota para extração de Ag foi a HNO3 e para Sn foi a água-régia.

Aug 7, 2018

By Érico França

A CBMM aplicou aços microligados ao nióbio de alta resistência mecânica para a fabricação de containers de caminhões que transportam grãos na região do Triângulo Mineiro e Alto Paranaíba, com o objetivo de reduzir o peso desses equipamentos e possibilitar o aumento da carga útil transportada. O novo projeto reduziu em 10% o peso do container e também aumentou seu volume útil de 27 m3 para 29 m3. O investimento teve retorno com apenas 8 dias de operação com o novo projeto transportando arroz. Também foram obtidos ganhos no transporte de milho e soja com o retorno do investimento em 21 e 56 dias de trabalho respectivamente. O trabalho mostra os aços utilizados e as principais alterações nos projetos desses componentes.

Aug 16, 2017

By Henrique Silva Furtado, Flaviani Marculano Marchesi, Silas Gambarine Soares, Elton Volkers do Espírito Santo, Felipe Fardin Grillo, Heitor Cristo Clem de Oliveira

Devido ao aumento da restrição do teor de enxofre nos aços torna-se necessário investigar a eficiência do processo de dessulfuração de ferro gusa. Portanto, o objetivo deste trabalho é empregar diferentes matérias-primas e fundentes como cal calcítica, sodalita, pré-cal, mistura padrão, fluorita, escória de KR, borra de alumínio e B2O3, a fim de encontrar a composição com maior eficiência de dessulfuração, relacionando-a ao fator de dessulfuração, obtido pela termodinâmica computacional. Os testes foram realizados a 1350°C, em uma atmosfera inerte com agitação constante. Os resultados mostraram que a mistura com maior eficiência foi aquela com 69% de cal, 5% de sodalita, 15% de pré-cal, 6% de escória KR e 5% de B2O3.

Oct 1, 2019

By John Malcolm Gray

Interest in X-80 linepipe steels emerged in the early 1980’s and it was first used in 1985 by Ruhr Gas [1]. The early steels were extensions of conventional Nb-V or Nb-Mo microalloyed X-70 steels but other alloying concepts emerged based on Nb-Mo-B alloying (NKSTAF [2] and ULCB [3]). The latter had acicular ferrite/bainitic microstructures and carbon contents below 0.05 percent. In parallel renewed interest developed in ultra low carbon (0.02 percent) higher niobium steels which had first been studied in 1962 [4]. Such steels exhibited excellent notch toughness when processed with high finish rolling temperatures (>950°C) which made them suitable for processing on weak, older rolling mills. With time such steels, designated “High Temperature Processed”, or HTP steels, were further optimized and produced in modern, very strong rolling mills due to their superior economy compared with traditional vanadium and molybdenum containing steels. The chronology of the HTP development is presented in the present paper. Full scale demonstration heats of a 0.06 percent carbon 0.10 percent niobium steel were produced by Bofors Steel Plant in 1972 and were converted from slabs to plates by nine different steel mills [5-7]. Commercial application in API Grade X-70 first occurred in Canada in 1974 [8,9] but the concept was only used sporadically after that until 1998 when it was applied for the API Grade X-70 Sour Service Cantarell Project [10] in Mexico. Soon thereafter, the El Paso Cheyenne Plains Project used a 0.05%C 0.095%Nb 0.27%Cr variant of the HTP steel [10-12]. Nowadays the HTP concept is being utilized for construction of approximately 6000 km of 48” OD x 18.4 mm X-80 per year in China. The metallurgical principles and history of the development are presented in details in this paper.

Aug 7, 2018

By Jackson de Brito Simões

As ligas com memória de forma (LMF) apresentam características funcionais de recuperação de deformações plásticas aparentes e mudança de suas propriedades mecânicas quando submetidas a variações de temperatura, proporcionando um crescente interesse para aplicações de engenharia e originando uma nova maneira de projetar sistemas mecânicos. Nesse contexto, é importante desenvolver novos métodos de fabricação de componentes e dispositivos a partir de LMF. Infelizmente essa fabricação pode ser ainda extremamente complexa e dispendiosa, principalmente para LMF do sistema Níquel-Titânio (Ni-Ti). No final do século XX, a fundição de precisão se tornou uma alternativa eficaz para a conformação de componentes de titânio e suas ligas em aplicações de alta tecnologia. Entretanto, não existem informações da utilização desse processo para fabricação de componentes mecânicos de LMF. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar o processo de fundição de precisão para o desenvolvimento de novos, produtos principalmente miniatuadores ativos de LMF Ni-Ti. Para isso, foi realizada a fabricação de diferentes formatos de miniatuadores de LMF Ni-Ti (de composição nominal em peso de 54,9Ni-45,1Ti) pelo processo de fundição de precisão com molde sólido, e ainda sua caracterização térmica e por ensaios não destrutivos. Foram obtidos quatro miniatuadores distintos, nos formatos de minitubo duplo, arruela Belleville, mola e parafuso, com bom acabamento superficial. A presença da transformação de fase característica das LMF foi avaliada por técnicas de calorimetria diferencial exploratória (DSC) e resistência elétrica em função da temperatura (RET) nos quatros tipos de miniatuadores. As técnicas não destrutivas de raios X e tomografia computadorizada foram empregadas para avaliar a qualidade dos miniatuadores produzidos, sendo importantes na detecção da presença de defeitos de processo. Ficou evidente a eficiência do novo processo proposto, porém ainda se faz necessário mais investigações principalmente com relação ao comportamento termomecânico dos miniatuadores obtidos por esse processo.

Aug 16, 2017

By Everton Pizzio

Parafusos utilizados para fixação de partes submetidos a carregamentos cíclicos estão sujeitos a falhas por fadiga. No estudo do conjunto carcaça/corrediça de um compressor fixado por parafusos prisioneiros - ISO M24x3, que fixam o flange da corrediça falharam prematuramente por fadiga. O objetivo deste trabalho é desenvolver uma metodologia para otimizar o desempenho em fadiga do conjunto parafusado. Para tanto, foram realizados ensaios de fadiga visando o melhor processo de fabricação no desempenho em fadiga. Observou-se que o processo de laminação da rosca seguido de tratamento térmico é o mais adequado para o caso em estudo. A conclusão principal foi que a configuração atual de união do flange com a carcaça, resulta num baixo índice de aperto que é verificado através das cargas máximas que são transferidas diretamente ao parafuso e que aumentando o comprimento do parafuso através da inserção de uma bucha extensora, aumenta a vida em fadiga

Aug 17, 2017

By Flaviani Marculano Marchesi, Silas Gambarine Soares, Elton Volkers do Espírito Santo, Felipe Fardin Grillo, Heitor Cristo Clem de Oliveira

O objetivo deste trabalho é utilizar a termodinâmica computacional para estudar as propriedades de escórias iniciais dessulfurantes utilizando misturas com diferentes fluxantes: fluorita, sodalita, borra de alumínio, B2O3 e ilmenita. A princípio, as misturas foram definidas e em seguida foram realizadas simulações para o aquecimento dessas misturas a 1350 ºC por meio do software FactSage 7.2. Assim, foi calculado o fator de dessulfuração (FDeS) para cada mistura com base nas condições de equilíbrio. As misturas contendo 5 e 10% de fluorita e 5% de sodalita foram as que apresentaram maior FDeS. Em contrapartida, as misturas com 10,15 e 20% de B2O3 tiveram os piores resultados nessa análise. Misturas da literatura também foram simuladas a fim de se obter o FDeS e relacioná-lo com a eficiência.

Oct 1, 2019

By Helder da Fonseca Nunes

Na última década, com o crescente aumento da demanda na produção de aço, as usinas siderúrgicas estão, cada vez mais, procurando soluções que tornem seus processos mais ágeis e economicamente competitivos, sem perder qualidade do produto final. O presente trabalho visou a uma avaliação post mortem dos tijolos refratários utilizados em carros torpedo. Esse estudo foi feito através das técnicas de difração de raios-X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) associada à espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDS), com o intuito de se avaliar as modificações estruturais nos materiais em estudo (refratários TCP e TCE). Com base nos resultados obtidos foi possível verificar modificações estruturais mais significativas nos tijolos refratários TCE após o uso com base na incorporação de material associada à escória na sua superfície, o qual contribui para um aumento significativo na sua densidade.

Aug 16, 2017

By Ana Clara Petrucelli

A principal ferramenta de controle do processo BOF reside na regulagem do sopro de oxigênio. A análise dos parâmetros de interação entre o sopro e o banho metálico compõe o objetivo deste trabalho. Através de uma análise visual da penetração e fração volumétrica da bacia de descarburação, foi determinada a melhor configuração de sopro entre diferentes combinações de bicos multifuros (3 a 6 furos), distância lança-banho e vazão. Foram feitas previsões sobre a penetração do jato a partir de um balanço de energia a fim de validá-las com o modelo físico. As maiores penetrações foram alcançadas com os bicos de 3 e 4 furos, com a maior vazão e menor distância lança-banho dentre os padrões testados. Todavia, as maiores frações volumétricas da bacia de descarburação foram obtidas com 5 e 6 furos, vazão e distâncias variadas dentre as ensaiadas.

Jul 29, 2018