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By Leandro Nakamura Alves Vieira

O acirramento da competição no mercado de aço tem exigido esforços de inovação e redução de custos. Por sua vez, as técnicas agrupadas como ICME - Integrated Computational Materials Engineering vêm acelerando o desenvolvimento e a otimização de materiais e processos de fabricação. O emprego destas técnicas tem sido uma ferramenta extra para assegurar a competitividade na indústria. Neste trabalho o uso da termodinâmica computacional no desenvolvimento e processamento de aços elétricos é revisado através da discussão de exemplos. Cálculos de equilíbrios mais relevantes para o processo de fabricação destes aços (tanto de grão não orientado-GNO como orientado-GO) permitem obter informações sobre as transformações de fases, solubilização de precipitados (sulfetos e nitretos) essenciais para a obtenção de texturas cristalográficas ideais. Os cálculos são discutidos e comparados com resultados reais. Discutem-se ainda, cálculos no sistema aço-gás, e os efeitos da composição da atmosfera na formação de óxidos na superfície do aço. Tais cálculos são importantes para descrever previamente as transformações que ocorrem durante as várias etapas de fabricação, assim como os efeitos dos parâmetros de processo sob os aços elétricos. A aplicação da técnica permite otimizar o processamento e o desenvolvimento dos aços elétricos em diversos aspectos. As vantagens e limitações do método, assim como o potencial de outras técnicas de ICME, na área, são discutidas.

Aug 7, 2018

By Altair Vieira de Souza

O tântalo é um dos metais mais versáteis na engenharia, podendo ser utilizado desde tecnologias espaciais até a biomedicina. Isso incentiva o estudo de novas tecnologias de obtenção do metal a partir do óxido de tântalo (Ta2O5). Neste trabalho é apresentada uma nova rota de obtenção de tântalo metálico a partir da reação magnesiotérmica do óxido de tântalo, usando como ignição o plasma de hidrogênio. Propõe-se um método alternativo ao processo Hunter, que apesar de ser o mais utilizado, é lento, pouco eficaz na produção de grandes quantidades e gera rejeitos degradantes ao meio ambiente. Foram misturados pós de magnésio (Mg) e Ta2O5 em recipiente projetado para permitir o efeito de catodo oco, e então aquecidos a plasma até a temperatura de ignição. Os experimentos foram realizados variando a pressão de trabalho buscando a redução completa do Ta2O5. Os produtos resultantes desses processos foram analisados por equipamentos de difração de raios X. Os resultados mostram que é possível a obtenção de tântalo metálico (Ta) a partir da redução metalotérmica do óxido de tântalo (Ta2O5) usando como agente redutor o magnésio e o plasma de hidrogênio como agente de ignição. A redução completa do Ta2O5 é obtida com o uso de pressões de 4,5 e 5,0 Torr.

Oct 30, 2017

By Paulo Sérgio Moreirar

A caracterização do tamanho de grão austenítico prévio dos aços é importante, pois a partir desta investigação é possível estimar parâmetros metalúrgicos que repercutirão na qualidade final do produto. Desenvolver métodos para a revelação do contorno de grão prévio se faz necessário, porém, muitas pesquisas apontam para a complexidade destes métodos. Este trabalho se propõe a avaliar diferentes técnicas de contraste para revelar o contorno de grão austenítico prévio dos aços ABNT 1045 e ABNT 4340. Foram utilizadas três técnicas para revelar o contorno de grão austenítico prévio, sendo: ataque químico, ataque térmico e têmpera superficial. Destacam-se o ataque térmico e a têmpera superficial como métodos inovadores. O ataque químico foi realizado em três condições, variando-se a composição de ácido clorídrico adicionado ao reativo a base de ácido pícrico. O ataque térmico foi realizado em duas condições, em atmosfera inerte e em atmosfera oxidante/inerte. A técnica de têmpera superficial consistiu em austenitizar e promover um tratamento térmico de têmpera com restrições na taxa de resfriamento, promovendo um efeito de transformação bainitica nos contornos de grãos austeníticos prévios. Pôde-se concluir que a técnica mais eficiente para os aços estudados foi o ataque químico a base de ácido pícrico. As técnicas de ataque térmico e têmpera superficial se mostraram eficientes para o aço ABNT 1045, apresentando potencial de melhoria metodológica para outros tipos de aços.

Aug 16, 2017

By Ivênio de Oliveira Teixeira

Grelhas constituem o fundo móvel dos setores da esteira sem fim das máquinas de sinterização. Diferentes tipos de materiais têm sido utilizados para a fabricação dessas peças, desde aços resistentes ao calor e inoxidáveis até ferros fundidos de alta resistência, tendo como parâmetro de controle a perda de massa ou redução da espessura das grelhas. A necessidade do aumento do ritmo operacional das sinterizações ao longo dos anos tem levado ao aumento da substituição de grelhas, contrapondo ao aumento da produtividade das sinterizações. Desta forma, a adequação da resistência ao desgaste abrasivo e a minimização de transformações microestruturais em função as condições de utilização dos materiais desses componentes mecânicos têm sido alvo do desenvolvimento de materiais para essa aplicação. Nesse trabalho é discutido o desenvolvimento de materiais aplicados em grelhas de sinterização, visando o aumento da sua vida útil, a partir do melhor entendimento dos mecanismos de degradação e da realização de ensaios laboratoriais de desgaste abrasivo, corrosão a quente e fadiga térmica. Dentre cinco alternativas avaliadas, a concepção de material com matriz ferrítica e adição de elementos químicos formadores de carbonetos mais estáveis a elevadas temperaturas e formação de camada mais aderente de óxidos apresentou melhores resultados, gerando uma perspectiva de aumento da vida útil da ordem de pelo menos três vezes em relação à condição atual.

Aug 16, 2017

By Patrícia Mundim Campos Faria

The process of particle size reduction by grinding is inherently inefficient and involves high capital and operating costs. In particular, ball milling is one of the important unit operations in the iron ore pelletizing process. The mill product, due to its physical properties, determines the efficiency of subsequent stages of classification, filtration and pelletizing, thus impacting the quality of iron ore pellets. The work demonstrates the application of the population balance model in the optimization of a full-scale ball mil circuit grinding pellet fines with the aim to evaluate the optimal solids concentration to improve iron ore pellet quality. Initially, detailed experimentation was carried out in a 25.4 cm diameter batch mill and a relationship for mill scale-up using a linear population balance model in wet grinding systems was established. The selection and breakage parameters and the specific selection functions were determined for pellet feed iron ore. It was possible to identify the non-normalizable nature of the breakage functions of the ore studied, which were modeled properly. Afterwards, as a result of incorporating the specific selection functions and breakage functions into the linear population balance model, it was possible to predict product size distributions in the pilot and plant scale mills (0.416 and 5.18 m diameter, respectively) from data obtained in the 25.4 cm diameter mill. Finally, with this scale-up procedure it was possible to appraise the plant scale optimization via laboratory scale grinding mill tests. The effects of changing percent solids were assessed in order to improve the industrial mill performance and the optimal value should be in the range from 76 to 80%.

Aug 1, 2018

By Márcia Maria da Silva Monteiro Pereira

Durante o lingotamento contínuo de aço, partículas de ZrO2 adicionadas na escória de molde facilitam a nucleação heterogênea de cristais devido à sua limitada solubilidade. A adição de ZrO2 promove a cristalização da fase cuspidina, o que auxilia na redução da transferência horizontal de calor no molde, amenizando desta forma o problema das trincas longitudinais. Outro benefício da adição de ZrO2 em pós fluxantes é reduzir a taxa de desgaste da válvula submersa (SEN) na interface metal/escória; a erosão da SEN é um problema sério. Através de testes de laboratório e de testes industriais concluiu-se que a adição de ZrO2 em pós fluxantes reduz a taxa de transferência de calor horizontal no molde durante o lingotamento contínuo de aço, considerando os dois tipos de pós fluxantes que foram analisados no presente trabalho. Além disso, observou-se que a adição de ZrO2 reduz a taxa de desgaste da válvula submersa na interface metal/escória.

Aug 16, 2017

By Vitor Orlando Ferreira

The efficiency of an apparatus which uses a forced lubrication system, as well as the useful life of its components, is strongly related to the degree of contamination of lubricating oil. The presence of contaminants and the degradation of the oil itself cause it to release substances that fouling of the wall of the pipes. The cleaning and dialysis of the oil pipes, besides prolonging the life of the lubricant reduces wear of the components. There are several methods of cleaning in pipes, the problem is that some have abrasive characteristics, which could damage some types pipes. Among the non-abrasive methods stand the Flushing and Air scouring. Flushing uses the lubricating oil which circulates in temperatures alternating and high speeds, for generating turbulence to perform washing. The Air scouring method uses oil and filtered compressed air, injected into pipe, to generating higher flow, causing the power supply unit with fluid can work with lower power consumption and higher speeds, removing fouling of the pipe. The objective of this research is to evaluate the Reynolds number to correlate with the efficiency of cleaning the pipe. The method applied was the Air scouring and it was verified that the qualitative effects may occur when compared to Flushing. After testing, it was found that the chosen method brings significant changes in flow, and this flow regime varies considerably increasing the Reynolds number.

Jul 31, 2018

By Ernesto Gustavo Maffia

En la actualidad, el moldeo por inyección es una tecnología muy utilizada en el procesamiento del plástico pues permite fabricar formas geométricas complejas. Para fabricar los moldes se utiliza ampliamente la aleación C17200 (Cu-2%Be), pero están en desarrollo algunas alternativas con aleaciones base cobre libres de berilio, que tienen valores de dureza por encima de los 30 Rockwell C y buena conductividad. Las aleaciones base de cobre, tipo CuNiSiCr son las más adecuadas como reemplazo. El siguiente trabajo trata del estudio y desarrollo del proceso de fabricación, por fusión, colado y conformado, de una aleación tipo CuNiSiCr de alta dureza y buena conductividad para ser utilizada en la fabricación de moldes de inyección para la industria del plástico. Los resultados preliminares de esta investigación demuestran que a través del aumento sistemático en el contenido de níquel y silicio se consigue un aumento de la dureza (>32 Rockwell C) y una aceptable conductividad eléctrica (˜25%IACS). El fenómeno segregación interfiere fuertemente en los tratamientos termomecánicos, pues se forma una segunda fase interdendrítica, de características frágiles, que genera fracturas en el conformado. Los resultados demuestran que la aplicación del recocido total y control de la temperatura durante la forja minimizan este problema.

Aug 7, 2018

By Nigel Marx

In order to understand (and ultimately to predict) the friction reduction resulting from the use of polymer solutions, the rheological properties of model polymer solutions have been measured over a wide range of shear rates. Both temporary and permanent shear thinning have been observed. By using base fluids of different viscosities it has been shown that permanent shear thinning depends more closely on the shear stress experienced by the fluid than on the strain rate. Hydrodynamic measurements have been made on the polymer solutions using a compliant ball on flat lubricated contact that operates in isoviscous-elastic conditions. The measured friction values can only be predicted with reasonable accuracy if the measured shear thinning properties of the lubricant are taken into account in the hydrodynamic model.

Jul 31, 2018

By Franz Reufer

At Rogesa in Dillingen, Germany, a joint venture company of AG der Dillinger Hüttenwerke and Saarstahl AG and at Salzgitter Flachstahl GmbH in Salzgitter the sinterplants are equipped with the Paul Wurth EFA™ process for the final sinterplant off-gas cleaning. In Dillingen two and in Salzgitter one EFA™ plant are in operation at the respective sinterplants to comply with the very stringent environmental rules prevailing in Germany according to the German Clean Air Act called “TA Luft”. The main target is to eliminate or reduce emissions like dust, sulfur components, dioxins/furans and others in the sinter process off-gas. Since 2006 and 2011 the two EFA™ plant are in operation at Rogesa while the EFA™ plant in Salzgitter was also commissioned in 2011. These installations significantly contribute to the improvement of the emission situation of the Dillingen and Salzgitter Works. The EFA™ technology is the state-of-the-art process for such kind of application in terms of additive and energy consumption, reliability and availability. The report gives an overview of the EFA™ process and the performance results of the Dillingen and Salzgitter plant.

Aug 1, 2018

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 Jovanir Francisqueto, José Fagundes, Nayara Neves Coutinho, Marco Túlio Costa

The purpose of this project is to increase the visibility of which will be daily produced on the hot strip mill (HSM). The forecast was performed through the implementation of an automated tool for weekly HSM production planning. The project was started with the definition of the weekly planning process, through the determination of the main business objectives, like as: priorities of service (customers and delivery date), definition of HSM’s rules and restrictions of operating resources. Using a sophisticated mathematical model, through the computational simulation is possible the experimentation of various production scenarios, allowing the visualization of volumes by type of sequence, clients / priorities, mix to be produced, cylinder change quantity forecast, better forecasting of the productivity of the HSM, consumption of utilities, within others. Main benefits: sequencing which production orders should be produced, reducing unforeseen stops due lack of material, improving the quality of the stock which allows the reduction of the aging of slabs in the slabyard and the vision of customer services. Computational simulation as a weekly planning tool achieve, with other benefits, to present alternatives for better decision making.

Oct 6, 2019

By John Anthony Vasquez

During the last years Riva Acciaio Verona has taken the decision to invest in the route of a fully automated meltshop. The aim is to reduce at the minimum the operator's intervention from the bucket preparation till the ladle transfer to the continuous casting bay. The foundation for achieving the goal is the introduction of innovative technological solutions (fully automated cranes for bucket charge in the EAF, robots for sampling, etc. The paper underlines how the different solutions are based on the best practices to improve operator's safety and describes the different steps of the project, the different solutions adopted and the results in terms of production, energy savings, cost reduction and improved safety. Details are presented for: scrap yard management and bucket preparation, EAFs centralized controls and related robots for auxiliary operations (sampling, EBT cleaning, scraper for slag door automation, complete mass & energy balance based on process control), LFs centralized controls and process integration.

Aug 16, 2017

By Samanta Neves da Silva

Depósitos estratiformes são característicos por apresentarem irregularidades nos contatos entre minério e estéril, motivo que requer especial atenção no planejamento de lavra. No depósito de Bauxita em estudo, a definição da geometria da camada de minério é realizada por interpretação dos furos de sondagens com espaçamento médio de 200 metros. O modelo gerado dos contatos litológicos, comumente, não incorpora as oscilações em curtas distâncias das elevações (Z) entre furos, o que influencia na fase de modelamento geológico, logo, na previsão dos fatores de diluição e perdas de minério. Este trabalho propõe agregar dados de curta distância, aumentando as informações entre furos de sondagens e, a partir das medidas de cota no topo e base da camada de minério, melhor refletir a geometria do corpo de minério. Assim a metodologia se divide em: criar modelos de superfícies interpoladas irregulares de topo (SIT) e base (SIB), considerando as informações de curta distância; analisar elevações médias em cada superfície, a fim de pressupor superfícies planas de lavra no topo (SPT) e na base (SPB); verificar a amplitude entre essas superfícies - SITxSPT e SIBxSPB, mensurando os fatores de perdas e diluições de minério a partir da diferença entre as elevações. O produto final deste trabalho consistiu da quantificação dos fatores de diluição e perdas de minério, aplicadas ao planejamento de lavra de curto prazo, otimizando o aproveitamento dos recursos e, consequentemente, aumentando a vida útil da mina.

Aug 8, 2018

By Péricles Bosquetti

Estudou-se o comportamento dos aços inoxidáveis AISI 304 e 316, quanto à corrosão causada pelo caldo da cana-de-açúcar nos processos que simulam a sua extração. Devido a inviabilidade de realização dos ensaios de imersão utilizando o próprio caldo da cana-deaçúcar de pH médio de 5,5, pela deterioração do caldo e da variedade da concentração devido a variedade da cana, do tempo de maturação e das condições ambientais expostas, foi utilizado o ácido cítrico, que é o precursor do ácido transaconítico, sendo este o ácido encontrado em maior concentração no caldo da cana, utilizando-se uma solução de 10% em massa, apresentando pH em torno de 5,0 [1]. As amostras permaneceram imersas por vários períodos de tempo, sendo que para tornar o ensaio acelerado, a solução foi submetida à ebulição durante todo período que as amostras ficaram imersas. Ao final de cada um dos períodos, os corpos de prova foram limpos, pesados e avaliados na relação de perda de massa por área, tendo-se medido a massa inicial bem como a área superficial inicial das mesmas. Foram obtidos resultados interessantes que mostram o ataque diferenciado da solução ácida a estes dois aços inoxidáveis, onde se observou a presença de “pites”, cujo tamanho e quantidade dos mesmos foram diferentes, sendo que o AISI 304 foi o que sofreu maior ataque.

Aug 16, 2017

By Luiz Bruno de Oliveira Araujo, Luciano Morais Teixeira, Luiz Gustavo Pedrosa de Melo, Altair Lúcio de Souza

The off-line simulation of the metallurgical process in an industrial line brings several benefits such as: evaluation of the influence of the main parameters that affect the results of the process, comparison between different set ups, greater assertiveness in operational adjustments, process optimization and reduction tests for development of new products. With this objective, a software for offline simulation of the hot strip mill process of Gerdau Ouro Branco was developed based on the logic of calculations implemented in the online model. The software results in important process variables such as mill pass scale, load, torque, and power at each pass, temperature and the hot mean flow stress of the simulated material. During rolling mill process the strip presents different temperatures and time between passes for different points along the length, which directly influences the hot strength of the product and consequently in the calculated variables, thus the calculations executed by the software were divided to three points of the strip, head, body and tail bringing the individual results to each of these positions.

Oct 1, 2019

By Daniel Wild, Tobias Scheffer, Marvin Laugwitz, Martin Jochum

Leveling is a standard process in the rolling mill to eliminate flatness deviations. The process layout is based on models and the leveling result depends on the accuracy of the material parameters in these models. Even small deviations from the correct assumptions can have a major effect on the final flatness. Thus, after leveling the products may look optically flat, but subsequent to a final cutting process springback occurs due to residual stresses. The objective of this work is to analyze the influence of material parameters and gravity on the flatness after leveling. To evaluate the sensitivity of the process, an FE parameter study is exerted that reveals the influence of fluctuations in material properties in the case that the leveling setup is fixed. Gravity is neglected to not conceal flatness deviations. Examples of this study are rerun in a further step under consideration of gravity to also analyze its influence on the resulting flatness and residual stresses. Finally, to analyze the consequence of the residual stresses, all information of the plate from the previous step are transferred while gravity is suppressed to prompt springback. This study revealed that slight deviations of the material properties can lead to uneven plates in simulations where gravity is not considered. If gravity is taken into account, the unevenness is concealed and the plate seems flat. A springback simulation of the same plate shows that strong residual stresses are still present and would lead to unevenness if e.g. the plate were cut.

Oct 1, 2019

By Michael Windhager, Karl H. Ziehenberger

ULTIMA® are high performance, centrifugal cast, double poured (CC duplex) work rolls. This paper describes the principle of the ULTIMA® roll concept and its wide range of usability. The ULTIMA® concept provides a solution for rod and bar mills to increase performance and output, even under harsh rolling conditions. The main focus is on highly loaded mill stands that require both high wear resistance and resistance against thermal fatigue, like pre-dog bone, dog bone, slitter. Specific case studies of quite different mill configurations and rolled product mix prove the positive impact on production yield, mill and roll shop operations, and profitability in terms of TCO (total cost of ownership).

Oct 1, 2019

By Rodrigo Sanchotene Silva

Currently the industries of paint have directed their efforts on cleaner production of products that provide effective performance in corrosion protection of metallic materials. This work search introduce a new alternative of organic coating, without the presence of hazardous metals and replace equipments commercials used method of anodic protection for protection of oxidized metals. From this it, was produced Smart Paint (SP), consisting of Paint Acrylic Commercial (PAC) mixed the 1 % of binder, compound by the conducting polymer, Polyaniline Emeraldine Base (PAni EB) and plasticizer 4-chloro-3-methylphenol. The SP and PAC were applied to plates of carbon steel AISI 1010, with the aid of dip coat technique and then were subjected to drying for 48 h. The SP was characterized by thermals and physicochemical analyzes in order to verify possible changes in chemical properties of the ink produced, beyond perform electrochemical tests of Open Circuit Potential and Electrochemical Impedance Spectroscopy, employing equipment Potentiostat/Galvanostat Autolab PGSTAT302 Ecochemie, and aqueous 2 mol.L-1 of H2SO4. The results obtained allow us to state that the plasticizer does not alter the electrochemical properties of PAni and application of binder PAni EB to PAC does not alter the physicochemical properties of commercial coating. The binder PAni EB adds to PAC the capacity to induce the formation or maintenance of protective oxides in oxidizable metals submitted to harsh environments, method known as anodic corrosion protection.

Aug 8, 2018

By Sara Hornby

After almost half a century of experience in using DRI/HBI in electric arc furnaces (EAFs), and taking into account the decrease of natural gas cost in the USA, it is interesting to revisit some trends and controversial issues around this alternative iron source. This paper reviews aspects like the evolution of iron ore quality and its influence on EAF operation; DRI stockpiling and transport, regarding the risk for selfcombustion; optimum charge design; cold DRI/HBI charging (fifth hole, bucket, transporter); hot charging (ways and results); carbon content, metallization and silica in DRI/HBI, and its influence on EAF operation and performance; oxygen / carbon balance; chemical energy and DRI/HBI charge.

Aug 16, 2017