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By Walter Valery, Kristy Duffy, Alex Jankovic, Peter Holtham

Hatch’s Mine to Process Optimization projects integrate mining and processing strategies, minimizing operating costs and maximizing overall profit. The methodology involves ore characterization, blast audits, plant surveys, analysis of historical data, and integrated modelling and simulation of mining and processing. Blast designs are tailored according to ore type and the downstream process is optimized for the changed feed. This approach has increased throughput and minimized costs for many operations worldwide. The implementation of this methodology at an iron ore operation that faced challenges with increasing mining strip ratio and ore body mineralogy changes is presented in this paper. The larger stripping ratio increased mining costs and constrained the run-of-mine (ROM) delivery to the process plant. Process performance was affected as the ore mineralogy shifted from predominantly hematite to include greater proportions of magnetite. The project objective was to minimize overall cost per ton mined and processed and maximize profit. Tailoring the blast designs according to ore type and process optimization increased the throughput of all process lines. This provided the potential to shut down one of the five processing line, aligning the mine and plant capacity and significantly reducing the processing costs.

Oct 3, 2019

By Nicolás Lugo

The electric steel industry has reached a level of maturity in its relative participation in the world’s steel production. As the industry has grown and matured, EAF steel producers have participated in an ever more competitive market. This competition has led to a continuous search for lower cost alternatives for energy and input materials. Over the years, the Electric Steel Furnace community of operators has developed a variety of technological improvements geared to increasing EAF productivity. Operators have emphasized lowering operating costs and improving the quality of steels produced. Depending on market conditions, the EAF operators may run with different goals and priorities. In times of low demand, the goal may be to operate with an emphasis on cost and the goal of maximizing cost effective use of resources. When the market demand is high the goal may be to maximize EAF throughput. The objective of this work is to list some of the EAF operating best practices observed by our team in the electric arc furnace operations around the world. EAF operators can consider and possibly implement these practices depending on the specifics of each EAF operating reality.

Jul 29, 2018

By Frank Schrama

Steelmakers worldwide agree that the most efficient and cost-effective solution in BOF steelmaking is to desulfurize the hot metal between the blast furnace and converter. Various methods are currently in use, among which the Kanbara Reactor (KR, using only lime as a reagent), Magnesium mono-injection (MMI, using only magnesium; also known as the Ukraina-Desmag process) and co-injection (using magnesium and lime/CaC2) are leading. These three hot metal desulfurization methods are compared based on metallurgy, efficiency, costs and overall performance. Both available data from literature and experience from Danieli Corus engineers is used for this study. The KR process is able to reach low sulfur concentrations (> 10 ppm) in hot metal and has lower reagent costs. However, due to higher Fe-loss and heavy wear the KR process has the highest operational costs. The Magnesium mono-injection process is very fast due to the use of the reactive magnesium as reagent. Major problems with resulfurization (sulfur levels below 50 ppm cannot be reached) and the violence of the process made that this process could never get a firm foothold in the western steel industry. The co-injection process with magnesium and lime proves to be able to combine the best of both worlds. It can reach low sulfur concentrations and desulfurize fast. Co-injection is also the most flexible and cost effective.

Aug 16, 2017

By Jorge Luis Barreto

A CBMM aplicou aços microligados ao nióbio de elevada resistência mecânica em caminhões basculantes que operam nas suas instalações de Araxá, com o objetivo de reduzir o peso das caçambas e obter maior desempenho com aumento da carga transportada, redução do consumo de combustível bem como das emissões de CO2. Também tinha o objetivo de eliminar as trincas de fadiga que ocorriam sobre os chassis desses equipamentos. Os caminhões já operam há 12 meses e o objetivo desse trabalho é apresentar os resultados obtidos até o momento. Com a aplicação dos aços de elevada resistência, foi possível desenvolver um novo desenho para sua estrutura e componentes. Houve uma redução de 25% da massa da caçamba o que proporcionou um aumento médio de carga transportada de 40,0t para 41,1t ou 2,7% por viagem, trazendo até o momento, economia de 3,00% no custo total de transporte e redução de consumo de combustível de 8,00%. Não houve trincas ou deformações no sobre chassis que apoiam as caçambas.

Aug 8, 2018

By Fábio de Oliveira Braga

Atualmente, tecidos de fibras sintéticas como a aramida (Kevlar®) e o polietileno (Dyneema®) têm sido os preferidos para proteção balística contra munições leves, e para integrar sistemas de proteção contra calibres superiores, como o 7,62 mm. Porém, por apelos econômicos, ambientais e da disponibilidade limitada destes produtos, materiais alternativos têm sido testados. Neste cenário, destacam-se os compósitos reforçados com fibras naturais, que têm demonstrado bom desempenho balístico. Assim, o objetivo deste trabalho é avaliar o desempenho individual de compósitos reforçados com fibras naturais de curauá, quando submetidos ao impacto balístico com munição 7,62 mm. Foram executados ensaios balísticos, medindo-se a energia do projétil absorvida pelos materais, e os resultados tratados estatisticamente por Anova e teste de Tukey. Mostrou-se que estes compósitos têm potencial para substituir as fibras sintéticas em sistemas de blindagem para proteção pessoal, com a vantagem de serem materiais leves, de baixo custo, nacionais, de ampla disponibilidade e ambientalmente corretos.

Aug 17, 2017

By Maísa Villela Freire

Refratários MgO-C encontram-se entre os mais adequados para o uso na linha de escória de panelas para aço líquido. Seu comportamento, nesta aplicação, depende de fatores termodinâmicos e cinéticos. Métodos de cálculo termodinâmico para avaliar o potencial de degradação de refratários MgO-C por escórias e pela atmosfera são revistos brevemente. Tais métodos envolvem, em geral, premissas importantes sobre a quantidade de materiais envolvidos. Para avaliar um método mais simples, foram escolhidos dois tijolos MgO-C e duas escórias típicas do processo da CSN. Estes tijolos e escórias foram caraterizados, neste trabalho. O método apresentado consiste na realização de cálculos de equilíbrio em que a principal variável é a fração de escória em uma mistura hipotética com o refratário. Para a composição do refratário foram empregadas (a) composição média e (b) composição da matriz do tijolo. Os resultados indicam que é possível realizar previsões iniciais quanto à reatividade do refratário e determinada escória de forma simples. Os cálculos, evidentemente, não substituem testes cinéticos e testes em escala industrial, em vista da complexidade dos sistemas em questão.

Aug 17, 2017

By Kleber da Silva Pazeto

No presente trabalho foram realizadas análises metalúrgicas para determinação das causas da falha em uma tubulação soldada de aço UNS S32750, que conduzia água do mar como captada. Foram realizados testes mecânicos, químicos e metalográficos para verificar a adequação da liga para a presente aplicação, e para investigar as causas do vazamento. Foi possível concluir que a falha foi causada pelo baixo teor de ferrita na raiz da solda, de forma que esta se tornou susceptível à corrosão por pites, ao interagir quimicamente com o meio corrosivo rico em cloretos.

Oct 30, 2017

By Bruno Alves Resende, Antonio Adel dos Santos

Temperature, microstructure and dimensions are the main material parameters to be controlled during hot rolling of steel. Although thermal mathematical models have long been developed and applied for hot strip rolling, each Hot Strip Mill (HSM) must have its own model adapted to its facilities. Thus, a mathematical model for temperature evolution during rough rolling has been developed for the Usiminas HSM at Ipatinga Plant. The model achieved a high level of accuracy, which was assessed by comparing measured values of temperature at the hot strip mill entry with the calculated ones, the difference ranging from 9°C to 17°C. Application examples have shown that the slab can be occasionally stopped before start of rolling for as long as a couple of minutes without compromising its further processing. On the other hand, if the transfer bar stops after rough rolling even for short time, further processing in the HSM can be hindered, due to excessive temperature drop. In case of such abnormal line stop, the model can be used as a tool for decision-making to either continuing the planned rolling schedule or to changing the route, thus improving the overall rolling process.

Oct 1, 2019

By José Wilmar Calderón-Hernández

Aços inoxidáveis supermartensíticos (AISM) surgiram em meados dos anos 1990, após algumas empresas petroleiras e centros de pesquisa empreenderem projetos para desenvolver aços inoxidáveis com boa resistência mecânica e resistência à corrosão. A força motriz destes projetos foi a procura de aços inoxidáveis alternativos para os aços duplex e superduplex na extração de reservas de petróleo “offshore”, devido a seu alto custo e a problemas de produção naquela época. Os AISM são derivados dos aços martensíticos inoxidáveis convencionais, possuem menor teor de carbono, para permitir melhor soldabilidade e melhorar a resistência à corrosão, adição de níquel para evitar a presencia de ferrita delta (d) e adição de Mo, que também aumenta a resistência à corrosão. Através de ensaios de polarização potenciodinâmica foi avaliada a resistência à corrosão de um AISM 13Cr-5Ni-2Mo, denominado neste trabalho como AIS_2Mo, para três diferentes ambientes, NaCl, NaCl+CO2 e NaCl+H2S (soluções desaeradas). O material foi recebido como chapas laminadas a quente, as quais foram normalizadas a 1.050°C (½ hora/ar) e posteriormente revenidas a 600°C (2 horas/óleo). O melhor desempenho foi observado no eletrólito contendo apenas NaCl, com potencial de pite ao redor de 40 mV (ECS); o ambiente mais agressivo foi a mistura NaCl+H2S, com potencial de pite ao redor de -300mV (ECS), a mistura NaCl+CO2 teve potencial de pite intermediário, com valor 60 mV (ECS) abaixo do eletrólito contendo só NaCl.

Aug 8, 2018

By Clebson Joel Mendes de Oliveira

Sulfur control in steel have been challenging process experts since the discovering of it deleterious effect on most of steel product properties. To separate this slag from hot metal is mandatory to complete desulfurization process. The preferred method is to skim hot metal surface physically removing the contaminated slag, attributing to the operator the evaluation of skimming efficiency. Thus, we present a new lower cost system using image processing methods foreseeing a future full automation skimming process.

Aug 16, 2017

By Diego Berti Salvaro

A morfologia, dimensões e composição química de tribocamadas são fortemente dependentes das pressões e temperaturas existentes no contato e oriundas das reações das superfícies entre si, com a atmosfera, com os lubrificantes e contaminantes presentes no contato. No presente artigo foi analisada a formação de tribocamadas em pares DLCaço inoxidável testados por 180, 500, 1000 e 2500 horas em atmosfera de gás refrigerante R134a sem a presença de óleo lubrificante. A caracterização foi realizada por microscopia eletrônica de varredura espectroscopia de energia dispersiva (MEV-EDS) (morfologia e composição química) e interferometria ótica de luz branca (dimensões). Nas análises por MEV-EDS foram identificadas tribocamadas que se apresentaram mais pronunciadas nas superfícies do aço inoxidável sendo as mesmas oriundas de transferências mútuas entre os pares tribológicos bem como oxidação. A espessura das tribocamadas, por sua vez variou de 100 a 500 nm. Os resultados revelam que as tribocamadas são quimicamente estáveis e que suas espessuras não variam significativamente após mil horas de ensaio.

Aug 16, 2017

By Andreas Volkert

Energy efficiency, equipment reliability and cost reduction are of the key factors in any efficient plant. Badische Stahlwerke (BSW) started using its own burner technology in 2001, this was developed by Badische Stahl-Engineering (BSE). Over the past 15 years, Badische improved all aspects of its Virtual Lance Burner (VLB), to perfectly fit all steelmaking requirements. This tiltable VLB was first tested at BSW’s electric arc furnace no. 2 in 2012. Promising results like reduction of refractory wear, energy efficiency, reliability, etc., were obtained. At the same time the existing VLB system was further improved with regards to the design of the water-cooled copper box. Today in 2016 both EAFs at BSW are equipped with the new patented tiltable system and the new copper box design. The paper will describe the results of the past years at Badische, but will also show the performance at other installations.

Aug 17, 2017

By Afonso Garcez de Azevedo

As primeiras argamassas utilizadas em construções pelo homem continham em sua composição, materiais argilosos. Porém, por ser um material com muitas cargas elétricas livres, as argilas reagem constantemente com a água, ocasionando grande variação linear que acaba causando fissuração nas argamassas feitas com esse material. Assim, para solucionar esse problema, passou-se a utilizar cal hidratada no lugar dos materiais argilosos. Dessa maneira, mesmo não sendo composta por argila, a argamassa mantém sua trabalhabilidade. Nesse cenário, o presente trabalho teve como objetivo balancear estequiometricamente a cal hidratada e as argilas estudadas, para utilizar essas quantidades em argamassas para revestimento, barateando assim o material. Para encontrar esse balanceamento estequiométrico calculou-se a massa molar para um mol de cal hidratada e para um mol teórico de argila. Assim foram estipuladas algumas proporções possíveis de balanceamento da equação de reação cal+argila. Além disso, foram confeccionados corpos de prova, variando as quantidades de argila e cal, para realização de ensaios de capilaridade, a fim de comprovar a eficácia dos resultados encontrados no balanceamento teórico.

Oct 30, 2017

By Elham Kordzadeh

As the world’s reserves of coarse and high-grade iron ores continue to shrink, beneficiation is becoming increasingly important. The resulting concentrates cannot be used directly as feedstock for iron making, but require an additional agglomeration step. Pelletizing is preferred, because the uniform chemical, physical, and metallurgical characteristics of pellets make them a more desirable feed for the iron making processes. The heat hardening or induration of pellets is typically done in shaft furnaces, grate-kiln systems or on straight grates. Rotary kilns were originally developed in the late 19th century for Portland cement production [1]. The main development work for the successful adaptation of the process to the thermal treatment (induration) of green balls from iron ore was performed by Allis Chalmers in Milwaukee, Wisconsin, USA in the 1960’s [2].The straight grate process, which was first used in 1955 at Silver Bay, Minnesota, was a dedicated development with the aim to pelletize and indurate magnetite (taconite) concentrate [2]. There are various important technical and economical distinctions between the two pelletizing technologies. The most important differences include that a grate-kiln has three distinct pieces of equipment, a preheat grate, a rotary kiln and an annular cooler, whereas in the case of a straight grate, the entire indurating process is done on one piece of equipment only. In addition, both technological solutions have differences in their recuperation systems, direction of air flow in drying, number of burners, form of pellet movement, etc., which cause differences in raw material suitability, process control, economical aspects, plant operation and product pellet quality.

Oct 30, 2017

By Eduardo Macedo Junior

O presente trabalho descreve o desenvolvimento de uma nova especificação para a Linha de zincagem numero 3 (LZC#3) da Companhia siderúrgica nacional (CSN), de grande demanda e aceitação, alta produtividade e foco nos requisitos do cliente que tangem qualidade superficial e características metalúrgicas (resistência mecânica) em aços para atendimento do mercado Norte-americano. Este novo produto tem como característica o ciclo de recozimento com velocidade alta para obtenção de microestrutura 100% encruada na saída do equipamento e limites de escoamento e resistência acima de 500 MPa. A combinação dessas características do produto junto com as características do processo tornou a especificação “ASTM-A653MSS80CL1” um grande desafio para garantir qualidade superficial sem comprometer as propriedades mecânicas especificadas assim como a integridade do equipamento. O baixo custo de produção associado a alta produtividade desse produto fazem da especificação “ASTM-A653M-SS80CL1” um produto de extrema importância para a estratégia adotada pela CSN, mantendo dessa maneira sua competitividade no mercado Norte-americano e garantindo capacidade máxima de produção do seu equipamento em tempos de retração do mercado interno.

Aug 17, 2017

By Humberto Tronconi Coelho

The use of friction dampers are wide proposed for a variety of mechanical systems for which it is not possible to apply viscoelastic materials, fluid based dampers or others viscous dampers. An important example is the application of friction dampers in aircraft engines to reduce the blades vibration amplitudes. In most cases, friction dampers have been studied in a passive way, however, a significant improvement can be achieved by controlling the normal force in the contact region. The aim of this paper is to study four control strategies for friction dampers based on three different hysteresis cycles. The first control strategy maximizes the energy removal in each harmonic oscillation cycle, by calculating the optimum normal force based on the last displacement peak. The second control strategy combines the first one with the maximum energy removal strategy used in the smart spring devices. Finally, is presented the strategy which homogenously modulates the friction force. Numerical studies were performed with these four strategies defining the performance metrics. The best control strategy was applied experimentally. The experimental test rig was fully identified and its parameters were used for numerical simulations. The obtained results have shown the good performance for the friction damper and selected strategy, also, the agreement between numerical and experimental results.

Jul 31, 2018

By Cermets

Ti(C,N)-based cermets offer good high temperature strength, perfect chemical stability, excellent wear resistance, and relativly better machinability. In the present work, the tribological behaviors of Ti(C,N)/SiC sliding pairs lubricated in water and seawater were evaluated using a ball-on-disk tribometer. The experimental results show that a relatively low friction coefficient (about 0.025) can be obtained when lubricated with artificial seawater at the sliding speed of 200 mm/s, while the date is about 0.2 in purified water. The wear surface profiles and the lubricants collected after running-in process for the high/low friction conditions were compared. In addition, the effect of salt molar concentration of the lubricant on the Ti(C,N)/SiC friction properties was investigated. It was found that the smooth and flat surface is the premise to gain the low friction. At the same time, the proper concentration of silica colloid, which is affected by the salt ions, is also an essential one. Moreover, the high sliding speed (200 mm/s) is beneficial to achieve low friction.

Jul 31, 2018

By Rodrigo Fina Ferreira, Jacek Kolacz, Luciana Gois, Neymayer Pereira Lima

The recent developments on the sensor detectors together with the higher capacity of the machines, due the high-speed computing recent advances, have made possible extending the application in the mining industry. The use of x-ray fluorescence, x-ray transmission and radiometric sensor based sorting can selectively remove gangue minerals in different size fractions for different minerals. This paper summarizes the potential application of SBS for an iron ore in three size fractions aiming to increase the %Fe after the removal of particles with main gangue minerals associated. Pilot plant tests were carried out with samples of iron ore in different size fractions and different content of hematite and gangues. The use of x-ray transmission sensor showed the possibility to increase the %Fe from about 63% to above 68% for particles below 80mm and 45mm, after the removal of low density particles. The presence of fines on the feed affected the performance of the SBS X-rays transmission machine, especially for the fine fraction feed. The mineralogical determination, carried out to know the association between hematite and gangue minerals, and the density of the particles on the feed, can be used to preview the quality of products of the x-transmission sorting process.

Oct 3, 2019

By Fernando Nunes da Silva

Wear mechanisms of materials that constitute the equipments and operating parts in the pre-salt area during the production of petroleum and gas can include corrosion, corrosion-cavitation and corrosion-cavitation-erosion. In the laboratory, it is realizable, but at times it is inaccurate to reproduce or visualize some of these mechanisms due to the real complexities caused by hydrodynamic flows, and the physico-chemical and mechanical non-linearities. The main objective of this work was to study coupons of low carbon steel under laboratory conditions, such as corrosive, cavitative-corrosive (CO2) and corrosive-erosive (CO2 + SiO2), in a stirring aqueous saline solution (0 and 5.0 m/s) at two levels of temperature, with bubbling of gas (5.0 L/min) and contaminated with or without (2.5 % mass), by solids particles of SiO2. The surface of the coupons subjected to upstream flow (0° in a cylindrical generatrix of coupon), and downstream flows (180º) were analyzed by profilometry. The measurements of roughness and waviness of all coupons were statistically analysed using Statgraphics® Centurion XVI, at a confidence level of 95% and significant differences observed in some matrices were discussed.

Jul 31, 2018

By Joaquim Luiz Monteiro de Barros

Com base na atual situação de restrição de disponibilidade e do custo da energia no Brasil, sistemas tipo Heat Pipe (tubos de calor) tendem a ser cada vez mais utilizados na recuperação do calor dos gases de exaustão nos processos de produção de gusa, para o pré-aquecimento de ar/gás, aumentando a eficiência energética global do sistema e reduzindo o consumo de combustível. Esta tecnologia agrega uma série de vantagens, quando comparada com os trocadores de calor tradicionais, pois possui um design compacto, transferência de calor uniforme em toda a área de troca térmica, alto grau de vedação, de forma a evitar o risco de vazamento e mistura/contaminação entre os fluidos quente e frio.

Sep 25, 2017