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By Lucia Vieira

Kelvin probe force microscopy (KPFM) can be used to monitor electrostatic charges on the surfaces of materials. In this paper, we describe the use of KPFM to evaluate the electrostatic effect induced by silver nanoparticles incorporated as clusters in diamond-like carbon (DLC) films, before and after scratching. The results are compared to those obtained for DLC films without silver nanoparticles. Raman spectroscopy was used to identify the DLC signature, and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) was used to confirm the presence of silver in the film. The morphology of the DLC film containing silver was investigated using scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). The findings suggest that the incorporation of silver nanoparticles in amorphous materials could offer new options for electrostatic energy storage on the surfaces of these materials.

Jul 31, 2018

By Fábio Dian Murari, Antônio Adel dos Santos

The effect of reheating temperature of slabs on the precipitates dissolution and mechanical properties of Ti-Nb microalloyed steel was investigated in pilot scale. It was verified, by means of transmission electron microscopy, a significant decrease in precipitates formed during the solidification of the steel as the reheating temperature increased from 1100°C to 1200°C. No significant changes in size and shape of the precipitates were observed with further temperature increase up to 1280°C. In line with the precipitates dissolution behavior, an increase in strength was observed with the elevation of the reheating temperature up to 1200°C, due in part to the reprecipitation of fine Nb-rich precipitates during the hot rolling. At 1200°C the presence of deformed ferrite on the microstructure contributed to the additional increase in strength. After reheating above 1200°C up to 1280°C, a decrease in strength of the rolled plates was noticed. This effect has been credited to the absence of deformed ferrite grains and also to a small increase in the low angle grain boundaries size. The results were in agreement with Thermo-Calc and Dictra simulations.

Oct 1, 2019

By Edmar de Souza Silva, Antonio Augusto Gorni, Emanuelle Garcia Reis, Daniel Bojikian Matsubara

Controlled rolling followed by accelerated cooling, known worldwide as TMCP, aims to increase mechanical properties without toughness deterioration. The process principle is to promote the plate cooling with water jets along the range of the austenite transformation temperatures. The accelerated cooling process is only fully effective when controlled in an integrated manner, as it alone cannot ensure significant improvements in the final properties of steels. Plate surface quality depends on some parameters that must be controlled before the start of the plate accelerated cooling. Good flatness is essential to avoid irregular water accumulations during cooling. After the reheating process, the slab should have uniform temperature, uniform austenitic grain size and easily removable scale. The slab thermal and microstructural heterogeneities are inherited by the rolled plate and tend to increase further during the accelerated cooling. This results in flatness problems, high level of internal stresses and mechanical property variations. The descaling strategy is an extremely important factor and must be determined with great caution. It is important that scale thickness and distribution is uniform to ensure homogeneous cooling over the entire plate surface. Otherwise, there will be an uneven temperature distribution, which can cause serious problems of flatness, surface quality and mechanical properties.

Oct 1, 2019

By Osvaldo Guilherme Comineli

While the hot cracking of Cu-containing steels is a serious and widely known problem for the industry, the literature reports that copper only slightly impairs the hot-ductility measured in laboratory. A distinction is drawn between hot ductility and hot shortness and the respective cracking operating mechanism involved at the respective range of temperature. The representability of the laboratory assessment of hot cracking of Cu-containing steels by hot tensile tests compared with actual results in industrial practice is discussed. The effectiveness of the variable affecting in each cracking mechanism and respective temperature range, focused in improving the hot cracking assessment of Cu-steels and the relative importance of oxidation will also be discussed. It is concluded that the hot tensile test in argon might be a good simulation if properly interpreted and that the role of oxidation is secondary in causing hot shortness. A schematic diagram for the hot tensile test is proposed.

Oct 30, 2017

By Bernardo Siqueira

This paper presents a unique stirred milling technology, Outotec HIGmill™, a modern, flexible and energy efficient grinding solution for fine and ultra fine grinding being tested in an industrial scale level. The test was performed at an iron ore pellet producing plant in Sweden (for confidentiality reasons, it will be referred to only as “the client”) where a pilot HIGmill™ unit (HIG25) was installed parallel to a conventional regrind circuit to compare its performance to the existing ball mill. By using a continuous test run procedure and evaluating the parameters of F80, P80, mill shaft rotation speed and power drawn it was determined its grinding capabilities, operational flexibility and energy efficiency. Outotec HIGmill™ outperformed the existing ball mill in the plant proving its capabilities to grinding finer, with steeper particle size distribution (PSD) and much higher energy efficiency. The tests performed showed that, with further refining of its operation, it is capable of consistently deliver the required PSD with up to 30% higher grinding efficiency.

Aug 16, 2017

By Marcelo Rebellato, Beatriz Pereda, Beatriz Lopez, Pello Uranga

The classical application of Nb microalloying in the development of thermomechanical processes for flat products has been related to its suitability to enhance strain-induced precipitation and get a pancaked austenite prior to transformation. As new steel grades or new lay-outs are being developed, more complex metallurgical conditions need to be evaluated. In this context, Nb microalloying, alone or combined with other microadditions, needs to intervene in a more controlled way in additional steps of the thermomechanical process, besides its conventional strain-induced precipitation role. For example, the hardenability enhancement associated with Nb to properly achieve lower temperature transformation products, demands a proper balance of the Nb amount precipitated during rolling and the one remaining in solid solution. Similar effects are also sought when the final available Nb is used to increase strength through precipitation hardening. This manuscript evaluates how changes in the rolling strategies affect the interaction between Nb(C,N) precipitation and austenite recrystallization at different steps of the rolling process. As the possible interactions between parameters intervening simultaneously are quite complex, the application of microstructural models helps to properly define the best austenite conditioning combined with the convenient amount of Nb in solution, as a function of the final property requirements. Along the manuscript, several strategies will be discussed for the case of hot rolling of flat products comparing both normal and coarse initial austenite grain sizes.

Oct 1, 2019

By Juciane Maria Alves

O aço inoxidável austenítico metaestável 304L, aço TRIP, é suscetível à transformação de fase austenita-martensita (??a’) induzida por plasticidade, a intensidade desta transformação é influenciada pela temperatura. Devido a isto, o objetivo deste trabalho foi induzir a transformação (??a’) através da laminação à temperatura criogênica, mais próxima da temperatura Mi do material. Para avaliação da transformação de fase utilizou-se a técnica de difração de raios-X e os resultados mostraram a obtenção de amostras 100% martensíticas. Devido à suscetibilidade deste material sofrer transformação (??a’) por deformação plástica avaliou-se a influência da preparação metalográfica (via polimento mecânico, químico e eletrolítico) sobre às análises quantitativas. O polimento eletrolítico se mostrou a forma mais promissora às análises quantitativas, pois permitiu a quantificação de pequena fração volumétrica de austenita retida.

Oct 30, 2017

By Nicola Santangelo

The current economic crisis and growing environmental issues have led the steel industry to face the simultaneous effects of low demand and production overcapacity in a globalized steel market, whilst confronting high energy prices and the need to comply with the green economy. Heat Recovery from waste gas of the Electric Arc Furnace (EAF) represents one of the greatest opportunities to reduce the consumption of primary energy and reduce the CO2 emissions in steel industry. The heat of the off-gas, if recovered and converted into electrical power, can make the whole Fumes Treatment Plant autonomous from the electric point of view, thus making it a “Zero-Energy FTP”. The concept is to substitute the Cooling Components (Water Cooled Panels and Air Cooler) are substituted with Heat Recovery Components (Hot Water Cooled Panels and Heat Exchanger). The recovered heat can be converted into power by using an Organic Rankine Cycle (ORC) turbine. The heat recovered by the HWCP and the Heat Exchanger is characterized by a variable thermal power, which affects the efficiency of the downstream ORC System. Danieli, in collaboration with the University of Udine, has developed the Thermal Stabilizer Unit (TSU). Danieli has realized the first step towards Zero Energy FTP at ABS steelmaking plant (Italy) by installing a CHR® - Clean Heat Recovery. This plant has been started up on 17th October 2014. The HMI of the CHR® is integrated in the HMI of the furnace, so all the process could be kept under control by the furnace operator. At ABS recovered thermal power reaches 5.5 MW. The max power production reached with CHR plant in ABS (over 1MW of electric power) consents an annual saving of approx. 500,000 EUR.

Aug 16, 2017

By Stephanie L. Kaster, John G. Speer, Blake M. Whitley

Niobium-microalloying technology has been increasingly applied in a wide range of steel applications over the past half-century, to increase strength, control microstructure, enhance properties and enable a variety of applications. To achieve desired performance levels, thermomechanically processed microalloyed steels are widely supplied by the steel industry for high volume applications in hot-rolled plate, sheet and structural steels. However, in steel long products and forgings, the final properties are often generated by downstream users, after heat-treatment, surface hardening, forging or wire drawing. Two examples are presented highlighting advancements associated with Nb-microalloying, to enhance microstructures and properties developed during thermomechanical and/or downstream processing. In the first example, a 0.02 wt. pct. Nb addition was made to a medium-carbon bar steel intended for induction-hardening applications requiring fatigue and fracture resistance in bending and torsion. The Nb addition as well as thermomechanical bar processing led to beneficial refinement of both the pre-induction and post-induction microstructures. In the second example, a 0.01 wt. pct. Nb addition to a high-carbon wire rod was found to refine the pearlite colony size and interlamellar spacing, and increase the hardness.

Oct 1, 2019

By Uazir Bezerra de Oliveira, Günther Staudinger, Michael Skorianz, Edo Engel

Oct 1, 2019

By André Carlos Silva

Dewatering stage is among the most important industrial unit operations, and is wide adopted in many different industries, due the fact that a large portion of industrial products is produced using suspensions of solids in liquids. Nowadays the mineral processing tailings disposal is a big problem due the environmental degradation produced. The phosphate rock processing in Anglo American Phosphate Brazil, situated in Catalão/Go/Brazil, generates around 180 t/h of tailings for a plant feed of 480 t/h (approximately 37,5% of the processing plant feed), with 5 to 10% of solids and approximately 14% of P2O5. Nowadays the tailings are sent direct to the tailings dam. The present work proposes the paste production using with the tailings from phosphate rock processing plant divide in two different stages. The first one composed by the free settling of the material in presence of industrial flocculants in a graduated cylinder with 2.0 L of internal volume for one hour, in the same way it must occur in conventional thickeners. After that time, the clarified liquid was drained and the remaining pulp was sent to the second stage consisting in the tailings vacuum filtration. Ten different flocculants and nine different filter media were tested. The found results were satisfactory for paste tailings production with solids percentage around 65%.

Aug 8, 2018

By Darina Manova

Plasma assisted surface modification methods have been used to nitride stainless steels in order to enhance hardness and therefore the lifetime of industrial components. Nevertheless, the corrosion resistance is not always preserved since it is very sensitive to the process parameters, either in implantation or in thermochemical diffusion techniques. AISI 316L stainless steel was plasma nitrided using three different techniques: Low Energy Ion Implantation (LEII), Plasma Immersion Implantation (PI3) and conventional DC pulsed plasma nitriding (DCPN). For each method several parameters were tested and some of them were selected to achieve the so called S phase of about 3 µm thickness and no nitrides precipitation. The nitrided layer was characterized with OM and SEM. Hardness was assessed on the surface with Vickers indenter and 25 g load. XRD was performed to characterize the S phase and to detect other phases if present and electrochemical corrosion tests were carried out in 3.5% NaCl solution. Although the S phase thickness in the three groups of samples was comparable, hardness was not and neither was the corrosion resistance. The PI3 samples were the hardest with the best performance in corrosion experiments, resulting in a higher breakdown potential and lower currents.

Aug 8, 2018

By Luana Lessa Pacheco, Antônio Vitor Magalhães Cota

With the sharp fall in commodity prices, the terms cost reduction and higher productivity have become subjects that are constantly addressed in the daily life of companies, since these factors represent a question of survival of the organizations. To achieve this, the search for continuous improvement of our processes in order to guarantee space in the market is a reality and necessity, so it is important that companies know their processes in detail and have the maturity to make decisions based on data and facts. Thus, this work aims to apply the Six Sigma methodology to investigate which are the variables that most influence the transportation process, carried out by large trucks, increasing their specific consumption of diesel, which is the second largest expense of a company. mining in the city of Mariana MG. The goal of the project was to reduce diesel consumption in the large transport fleet by 7.4%, from 0.32 l / t (average carried out from Feb / 16 to Jan / 17) to 0.30 by February 2018 , with an estimated gain of R $ 4.2 million. The results achieved exceeded the established target, reaching a 10% reduction in specific diesel consumption, totaling a projected real gain of R $ 6.4 Million, in addition to the reduction of 1,710.52 t of CO2 in the atmosphere.

Oct 3, 2019

By Camila Simon Christ

O desenvolvimento de aços de alta resistência associados à boa tenacidade é uma alternativa para redução de custos na construção e instalação de oleodutos e gasodutos, devido à possibilidade de redução da espessura dos tubos sem que seu desempenho seja afetado. Os aços da classe API (American Petroleum Institute) pertencem ao grupo de aços ARBL (Alta Resistência Baixa Liga) que possuem as combinações desejáveis de resistência à tração, ductilidade, tenacidade e soldabilidade. No processo de laminação a quente o comportamento dos aços está diretamente relacionado aos parâmetros de processamento como temperatura, deformação, taxa de deformação, taxa de resfriamento e tempo entre passes. O controle desses parâmetros é importante na determinação da microestrutura e propriedades mecânicas do material. O objetivo deste trabalho é estudar o comportamento termomecânico do aço API 5L X80M–PSL2 através de ensaios de torção a quente isotérmicos. Através desses ensaios serão determinados a tensão e deformação de pico, tensão e deformação crítica e a porcentagem de amaciamento do material.

Aug 8, 2018

By Nilson Nedes de Paula

Este trabalho visa apresentar os resultados de um estudo de correlação envolvendo concentração magnética nas escalas bancada-piloto e piloto-industrial. Os testes que sustentam este estudo foram realizados no CPT (Centro de Pesquisas Tecnológicas da Vale). A correlação entre as escalas piloto-industrial tende a ser direta, uma vez que, concentradores magnéticos piloto possuem os mesmos mecanismos de atuação de um industrial. Por outro lado, entende-se que a correlação entre as escalas bancada-piloto não seja tão direta assim, necessitando de um entendimento/conhecimento maior para descrevê-la. Aproveitou-se este trabalho também para estudar uma forma de melhorar o modelo atual utilizado pelo CPT em interpretações mineralógicas voltadas para concentração magnética. A metodologia deste trabalho foi dividida em seis etapas distintas: escolha das amostras, amostragem industrial, caracterização das amostras, interpretação mineralógica, testes piloto, testes de bancada e análise de correlação. Em relação aos resultados, este trabalho confirma a interpretação mineralógica como uma boa ferramenta para estimar recuperação mássica e qualidade de concentrado em processos de concentração magnética, e que modelo utilizado atualmente pelo CPT apresenta melhores resultados em relação à modificação proposta neste trabalho. Os testes piloto apresentam resultados praticamente idênticos aos resultados da industrial, confirmando que a correlação entre as escalas piloto-industrial é direta. Por fim, este trabalho confirma que é possível correlacionar os resultados de bancada com os resultados da piloto. Os gráficos de correlação apresentam R2 superior a 0.77, podendo se basear na utilização de equações de regressão para estimar resultados piloto, a partir dos resultados de bancada. Entretanto, entende-se que é necessário realizar teste complementares, uma vez que, o espaço amostral (número de amostras estudadas) foi pequeno.

Aug 1, 2018

By Fabiana Fonseca de Morais

A sinterização é um dos mais importantes e mais antigos processos de aglomeração da indústria metalúrgica. Entender a realidade atual do processo de sinterização e as qualidades requeridas para o sínter é primeiro passo para o desenvolvimento de equipamentos ou processo. Este trabalho visa entender o impacto das diferentes características de minério e resíduos empregados em uma sinterização, seu comportamento na qualidade do sínter e a sugestão de equipamentos para amenizar problemas encontrados. Parâmetros como CaO/SiO2, SiO2, Al2O3 e MgO são avaliados para entender a tendência do mercado e o efeito na qualidade final do sínter. A correta avaliação das necessidades da planta para otimização dos equipamentos a matéria-prima disponível se faz necessário para o melhor resultado no alto-forno. A granulometria da matéria-prima também é um ponto importante a ser analisado. O sinter feed tradicionalmente possui uma maior fração entre 0,7 e 6 mm, uma fração menor entre 0,2 e 0,7 mm e um conteúdo de ultrafino (<0,150 mm) limitado a 15%. Estudos identificam uma tendência do sinter feed com maior conteúdo de sílica e o consequente aumento da utilização de ultrafinos. Como resposta ao incremento de ultrafinos na sinterização as grandes siderúrgicas já estão investindo em equipamentos que minimizem grandes perdas de produtividade, como a instalação do misturador intensivo, utilizado em projetos da Pau Wurth. Outra solução inclui a instalação de uma mini-sinterização dedicada para receber este material mais fino e resíduos. O sínter produzido poderá ser adicionado diretamente no forno e/ou ser utilizado como nuclueante na sinterização grande para aumento de sua produtividade.

Aug 16, 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 Maria Auxiliadora Mendes Aguiar

O sistema de flotação de minério de ferro consagrado no Brasil desde 1977 é a flotação catiônica reversa, na qual deprimem-se os minerais-minério de ferro e flota-se a ganga silicática. Em termos de reagentes, o amido é utilizado como depressor de minerais de ferro e a amina como coletor de quartzo e espumante. Teoricamente, espera-se que o aumento da dosagem de amina eleve a flotabilidade do quartzo. Entretanto, a realidade industrial tem mostrado um comportamento contrário. Este fato tem sido explicado pela formação de clatratos - termo utilizado para denominar o composto molecular formado pela adesão das moléculas de amina no interior das moléculas de amido, que resulta na depressão do quartzo. Em laboratório, a avaliação da flotabilidade de minerais puros pode ser feita através de ensaios de microflotação em tubo de Hallimond modificado. O objetivo do presente trabalho é verificar a flotabilidade do quartzo utilizando-se diferentes dosagens de amina e amido. Para isso, ensaios de microflotação em tubo de Hallimond modificado foram realizados em faixa de pH entre 6 e 12. Identificou-se a dosagem de reagentes que favoreceu a formação dos clatratos.

Aug 1, 2018

By Carolina Vaghetti

Aliar qualidade do produto final e otimização dos custos de produção é o que toda indústria de componentes mecânicos almeja. Um dos problemas enfrentado na produção de eixos automotivos é o surgimento das distorções de formas, e saber as causas dessas distorções vem se tornando cada vez mais imprescindíveis. Dentre os processos de fabricação, o tratamento térmico é conhecido como uma etapa da produção que potencializa os efeitos dos potenciais de distorção acumulados ao longo da cadeia. As tensões residuais são consideradas um dos principais potenciais de distorção e, por isso, é de grande importância o seu entendimento. Sendo assim, o presente artigo, inserido no âmbito do projeto "Investigation and improvement of a manufacturing process chain from cold drawing processes to induction hardening", realiza uma análise das distorções e da distribuição das tensões residuais após a têmpera por indução e uma análise das tensões residuais após o processo de retífica durante a fabricação de eixos automotivos de aço ABNT 1045. Foram variados parâmetros nos processos de trefilação e têmpera por indução. A partir dos resultados obtidos, foi possível verificar a influência da profundidade de camada temperada, onde a maior camada apresentou, em média, maiores distorções.

Aug 16, 2017

By Cyro Takano

A degradação durante o processo de redução de minérios de ferro é bastante conhecida pelos fenômenos de crepitação e inchamento. Em aglomerados a frio, auto-redutores utilizando cimento como aglomerante, há também degradação pela decomposição de hidratos que conferem resistência a frio, além de aumentar os vazios deixados pelo consumo do redutor. Outro fenômeno que afeta na velocidade da reação de redução é a formação de escória. Esses aspectos são analisados neste trabalho e principalmente em processos de auto-redução.

Oct 30, 2017