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By Nishit Patel

Development work on the use of plasma torches in blast furnace ironmaking was completed in the 1980s. The technology developers planned to reduce blast furnace coke consumption using electrical energy and large scale coal injection through the tuyeres. Since this time, Westinghouse Plasma Corporation has improved torch reliability with industrial experience in solid-waste-to-energy facilities, as well as metallurgical applications. As coke makes up one-third of the hot metal cost, savings efforts frequently seek to lower coke consumption by increasing process efficiency or replacing coke with cheaper fuels. Alter NRG and Hatch assessed the merits of using plasma torch technology to superheat the hot blast. Coke rate savings, electrical purchase requirements, and a financial analysis to implement the torches are presented.

Aug 17, 2017

By Dilermando Nagle Travessa

High strength-light weight materials are very attractive for the transportation sector, particularly to the aerospace industry. High strength-age hardenable aluminium alloys are widely used in airframes due to their unique combination of strength, density, toughness, corrosion resistance, cost and easy processing. However, the hardening capacity of such alloys is somehow saturated due to thermodynamic issues related to the conventional processing. The production of aluminum-matrix composites is a promising strategy to overcome this limitation, resulting in strength levels that cannot be reached by actual commercial aluminum alloys. In the present work, multiwall carbon nanotubes were used to reinforce the AA6061 aluminium alloy. 1 and 2% weight percent of MWCNT were mixed to the alloy powder by high-energy ball-milling process. The blended powder was consolidated by hot extrusion. The obtained composite bars were submitted to heat treatment for the T6 condition in order to combine both CNT dispersion and precipitation hardening effects. Optical and scanning electron microscopy, as well as hardeness testing, was used to characterize the bars. Typical wrought microstructure, free of defects, was observed on the extruded bars. Hardness of the composites was observed to increase by 20, 28 and 68% for 1% MWCNT 6 h milling, 2% MWCNT 6 h milling and 2% MWCNT 10 h milling, respectively, in the as-extruded condition. The better performance for the composites blended at higher milling time was attributed to a better nanotubes dispersion. Subsequent heat treatment to the T6 condition did not result in additional hardening.

Aug 8, 2018

By Alessandro Molinari

In recent times, coke oven machines are acquiring a more prominent role in the coke making process. Apart from the traditional handling of the coal and coke flow, nowadays these machines are also deeply involved in all environmental and process control aspects. Paul Wurth coke oven machines have been developed by Schalke to meet the most recent requirements in terms of emissions control, automation, instrumentation, operability and maintainability. In CSP, Ceará, the new coke making plant represents the status of the art of the technologies applied to the whole coking process; starting from the Coke Oven Batteries and the Gas Treatment Plant developed by Paul Wurth up to the Coke Machines supplied by Schalker Eisenhütte, whose technology is now part of Paul Wurth coke making products portfolio. Present paper describes the plant configuration focusing on Coke Oven Machines and the key factors which are guarantying the success of the project.

Aug 16, 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 Samuel Filgueiras Rodrigues

An austenitic stainless steel ISO 5832-9 was deformed in a torsion test machine over the temperature range of 1,000°C – 1,200°C and strain rates of 0.05, 0.1, 1.0 and 5.0s-1. The Steel plastic behavior was studied by analyzing the flow curves shapes and using the constitutive equations under the conditions of thermomechanical treatment. The curves initially presented an increase in stress characterized by hardening work, followed by a drop in stress to an intermediate level that reached or not, for certain conditions, the steady state softening. The plastic flow curves of ISO 5832-9 steel displayed in three different ways: (i) Curves with continuous softening presenting plastic instability for low temperatures and high strain rates; (ii) curves type flat, here after the peak there is little variation of stress with strain presenting softening mechanism by higher contribution of dynamic recovery at low temperatures and low and intermediate strain rates; (iii) curves with softening after the critical deformation favored by high temperatures and low strain rates. These behaviors indicate the influence of the stacking fault energy (SFE) and precipitated particles on the softening kinetics of this steel.

Aug 8, 2018

By Davi Silva Braga, Alexssander Lopes Sampaio, Rodrigo Carneiro de Oliveira

Vallourec was world pioneer in the deployment, development and consolidation of technology for the use of pulverized charcoal as the main energy source on the first Grate-kiln pelletizing plant in Brazil. The objective of this work was to delve into the subject and to bring more information about this innovative practice of Vallourec that has been attracting the attention of other companies in the steel industry. Industrial tests confirmed the technical feasibility, taking Vallourec ahead in the project of adaptation and investment. With consolidated data of two years and five months from the beginning of the implementation, the main benefits are the average reduction of CO₂e emissions by 50%, cost reduction higher than expected and return on investment in just 19 months.

Oct 1, 2019

By Alessandro Martinis

The performance requirements for modern steelmaking facilities are ever more stringent, as customers and markets are continuously pushing for technologies which allow having high quality steel produced in an economic and sustainable way. In the details, this paper has the aim to present the excellent results obtained by integrated steel plant where an EAF is fed with high quality hot ENERGIRON DRI. The recent technology developments, combined with the affirmed basic process design, contributed to further maximize the energy of the DRI, reaching the EAF at temperatures above 600°C with a carbon content up to 3.5%, as confirmed by plant data. These improved input material characteristics resulted in reduced electrical energy consumption and increased liquid steel production.

Aug 16, 2017

By Jeferson Preti

Este trabalho apresenta a análise, o projeto e o desenvolvimento de um manipulador robótico industrial de baixo custo para linhas de produção. O aparato proposto possui potencial para contribuir na melhoria das condições de utilização de células robóticas no cenário industrial nacional, auxiliando na superação dos desafios existentes na implantação de células robóticas por pequenas e médias empresas, nomeadamente, custos de implantação, manutenção e reprogramação/reconfiguração. O manipulador robótico industrial foi projetado considerando uma estrutura metálica leve de baixo custo, com elementos mecânicos de precisão média e não dedicados, facilmente encontrados no mercado nacional. Além disso, o manipulador robótico foi projetado para ser capaz de alcançar velocidades médias provendo tempos de ciclo de operação quase equivalentes aos apresentados por robôs polares articulados convencionais, nas mesmas aplicações. O sistema de controle foi concebido para não empregar o dispendioso sistema convencional de hardware centralizado de controle de eixos, sendo esta operação realizada por algoritmo computacional executado no mesmo PC responsável pela gestão e integração dos processos. Assim, a operação emprega dispositivos acionadores descentralizados considerando o envio dos sinais de referência diretamente aos acionadores, possibilitando a compensação das restrições dos esforços da estrutura com recursos de suavização de trajetórias. A integração com o usuário foi projetada para possuir uma interface gráfica de manipulação amigável e que permita facilmente os processos de operação, manutenção e de reconfiguração. Fornecendo ainda, recursos de supervisão, histórico de falhas e assistência remota. Por fim, um protótipo do manipulador robótico industrial proposto é apresentado demonstrando as principais características construtivas e operacionais.

Jul 30, 2018

By Leonardo de Oliveira Turani

A energia eólica, fonte de energia renovável e de baixo impacto ambiental, vem crescendo rapidamente na última década, em especial no Brasil. A conversão da energia cinética dos ventos em energia elétrica é realizada por aerogeradores, que são acopladas em torres, que na sua maioria são constituídas de anéis sobrepostos de aço, os quais são fabricados e montados com o emprego de várias etapas de soldagem. Em função disso, o conhecimento da soldabilidade dos aços estruturais é um fator importante para indústria eólica, dando subsídios para a elaboração de procedimentos que permitam a redução dos custos de soldagem e a seleção adequada dos aços empregados. Este trabalho objetivou a avaliação da soldabilidade do aço estrutural EN 10025-4 S355M através de ensaios mecânicos e metalográficos de juntas soldadas pelo processo de arco submerso (SAW) em duas diferentes técnicas: Single Arc e Tandem Arc. Os resultados mostraram que o aço S355M apresentou excelente soldabilidade, com destaque para o processo SAW Tandem Arc, o que possibilita a maior exploração desta técnica como uma excelente alternativa para a redução do tempo de soldagem durante a fabricação de torres eólicas.

Aug 8, 2018

By John Ross Middleton

Based upon 30 years+ experience in the Development, Implementation and Ongoing Support of Computer based Melt Shop Management Systems in about 40 plants in the UK, Europe and the USA, consideration of the overall facilities of a state of the art, comprehensive, Integrated Melt Shop System covering Melting and Secondary processes for all grades of steels and superalloys; the scope of functionality of these systems, covering Raw Materials and Consumables Procurement and Inventory Management, Laboratory Management, Melt Shop Scheduling, Furnace Charge and Additions Optimisation, Level 1.5 to Level 2.5 Materials Optimisation and Process Control Calculations, Process Data Recording, Management of Ladles, Furnace Bodies, Vessels and Moulds, Comprehensive Management Reporting and Integration with Corporate ERP Systems. The second section of the paper reviews the key ‘Success Factors’ to achieve rapid, successful implementation, comprehensive, fast response user support, continuing system improvement and maintaining ‘perfect fit’ of system to operations in an ever changing future technical, operations and business environment.

Jul 29, 2018

By Karl Berger

The paper gives a comprehensive overview of the historical development of various metal rolling technologies and also describes the influence to industrial and socio-economic developments. The rolling of steel, in particular of rails, beams, rebar, strip and plate has enabled the large scale transport and travel, the building of bridges and buildings, the manufacturing of ships and cars. All this has changed the face of the world significantly. Further the paper approaches technological highlights in the design, manufacturing, drive and control of modern mills and the various types developed to create industrial economic units for the different markets and customers’ requirements. An outlook of future challenges is as well discussed in the paper. Various solution approaches for the rolling technologies, from continuous improvement of existing plants to more radical new concepts like endless rolling, near net-shape casting and rolling are approached. A positive conclusion is drawn that rolling technologies will remain a valuable area for engineers with scientific and economic challenges, but also a clear vision for positive contribution to further industrial and social development.

Jul 30, 2018

By Lukas Pichler

The market trend of advanced high strength steel (AHSS) with demand for higher strength products is increasing continuously. The inline cooling technologies have established as the most powerful metallurgical tool to achieve these demands. However, the cooling capabilities of existing hot strip mills, plate and Steckel mills are often not adequate to generate high cooling rates and the cooling accuracy required for the production of AHSS. Hence there have been many developments for an intensive, highly flexible accurate homogeneous cooling technology. Considering the wide variety of strip and plate geometry, Primetals Technologies have developed Power Cooling Technology for strip and introduced MULPIC®4 Technology for the plate production. In this paper we shall discuss these enhanced technologies that provide the inline cooling requirement with examples from the recently commissioned machines.

Aug 17, 2017

By Pedro Jorge Walburga Keglevich de Buzin

Steel production process generates waste, among which is the electric arc furnace dust (EAFD). This waste has varying amounts of zinc, which is principally contained in the minerals zincite (ZnO) and franklinite (Fe2ZnO4). The presence of Zn is capable of economically motivating the recycling of this residue and facilitating the co-processing of the remaining material. The zinc content in EAFD and the presence of zincite, however, have significant influence on the application of hydrometallurgical recovery processes (economic alternatives to the Waelz process). In this study, based on the computational thermodynamic tool FactSage, theoretical considerations are made on the conditions for the formation of zinc-containing minerals found in EAFD. Through thermodynamic analysis, the best conditions for obtaining a high fraction of ZnO were analyzed, which favor the hydrometallurgical processes for EAFD treatment. A classification of dust depending on the phases present in the EAFD is suggested as a guide for the feasibility analysis for the use of a hydrometallurgical process.

Jul 30, 2018

By Wilton Pacheco de Araújo

A siderurgia gera grandes volumes de escória de aciaria como coproduto e precisa incrementar o aproveitamento desse material em novos processos para evitar a disposição em aterros, aumentando a competitividade do setor. Este estudo tem como objetivo caracterizar a escória de aciaria LD da Usiminas em Ipatinga-MG, buscando avaliar o seu potencial para uso como corretivo agrícola e fonte de nutrientes para agricultura. Foram utilizadas técnicas analíticas tradicionais e microscopia para determinar suas principais características. Os resultados mostraram que uma etapa a mais de separação por peneira (2 mm) no processo rotineiro de remoção de metálicos é possível produzir um produto com características químicas e granulométricas estáveis para se constituir um corretivo agrícola comercial. O material apresenta características superiores aos corretivos tradicionais, pois além de corrigir o pH, fornece nutrientes importantes para a agricultura. O processo mais lento de hidratação dos silicatos e de liberação dos nutrientes pode ser interessante para o fornecimento progressivo desses compostos dando longevidade ao corretivo, reduzindo potencialmente o custo de aplicação.

Aug 16, 2017

By Daniel Rigon Orellana

O emprego de fontes renováveis de carbono encontra nos processos de coqueificação uma forma de reuso de partículas carbonosas finas ou fora das especificações necessárias para utilização em outros processos metalúrgicos, além de reduzir as emissões de carbono. O presente trabalho avalia os principais efeitos da incorporação de um carvão vegetal de eucalipto a uma mistura de carvões para a produção de coques em forno piloto. Para isso, o carvão vegetal foi adicionado em teores de 3%, 5% e 10%, e em duas frações granulométricas, a uma mistura de carvões. A qualidade dos coques gerados foi avaliada e discutida ao longo do trabalho por ensaios de caracterização do coque como, análise imediata, teor de enxofre, reatividade e resistência pós-reação (CRI/CSR), resistência mecânica a frio (DI 150/15) e textura óptica. Foi observado que a adição de 3% de carvão vegetal, na fração mais grosseira, à mistura de carvões resultou no coque de melhor qualidade.

Aug 16, 2017

By Jorge Madias

O trabalho está centrado na análise comparativa de normas de vinte paises/regiões sobre vergalhão, escolhidos levando em conta os principais paises productores, exportadores, e consumidores deste produto para a construção civil. São comparadas as propriedades mecânicas: limite de escoamento, resistência à tração, elongamento à rotura, elongamento uniforme, relação escoamento/tração), a análise química, testes especiais como fadiga e adherência e outros ítens. Tambén é tida em conta a evolução dos quesitos das normas ao longo do tempo. O foco é o comportamento anti seismo do vergalhão.

Oct 30, 2017

By Susanne Hahn

The Siemens VAI software model DynaPhase calculates thermodynamic properties depending on the chemical analysis of steel. It can be used online together with Siemens VAI’s secondary cooling model SIMETAL Dynacs 3D which is a unique feature. Offline it can be used to investigate the thermodynamic properties of steel grades and therefore supports the development of new grades. The core of DynaPhase is a substitutional solution model for the Gibbs free energy to calculate multi-component phase diagrams. The parameters of this model are determined by employing the CALPHAD approach. This model is combined with a microsegregation model to account for the interdendritic solidification process. New DSC (differential scanning calometry) measurements of the department of metallurgy of the Mining University of Leoben have been used to improve the DynaPhase database for high Al or Si concentrations. By comparing this experimental data to calculations it has been found that some of the widely used commercial software tools do not describe the ternary system FeAlC for high aluminum concentration correctly. In this paper we will show how thermal properties of high Al grades change with the optimized database and what impact this has on the secondary cooling of continuous casting, e.g. how the solidus point shifts on the strand. Moreover we will show that the online use of DynaPhase has many advantages for the production. Since DynaPhase uses the actual chemical analysis of the steel grade and not just concentration ranges or averaged concentrations it is possible to optimize the cooling strategy during casting for the actual chemical analysis of the actual heat.

Jul 30, 2018

By Rafael Rocha Maia

No presente trabalho, analisaram-se três amostras metálicas ferrosas provenientes da Real Fábrica de Ferro de Ipanema (RFFI) outras três do sitio arqueológico de Sardinha (SAS) em busca de uma assinatura química dos processos produtivos destes objetos com base num modelo de regressão linear dos resultados de análise química de inclusões não metálicas proposto por Dillmann et al. [1]. Foram usadas técnicas de caracterização microestrutural associadas com microanálise EDS (Energy dispersive X-ray spectroscopy) destas inclusões. Com os resultados de microanálise, foram construídos gráficos de relações entre os principais constituintes destas inclusões (%FeO versus %SiO2, %SiO2 versus %Al2O3, %Al2O3 versus %MgO e %CaO versus % K2O). Utilizou-se, então, a técnica de regressão linear (com reta passando e sem passar pela origem) para cada uma destas relações de modo a obter e avaliar o valor do coeficiente de determinação linear R2. Aplicou-se, ainda, o teste de t de Student para avaliar a hipótese de “reta passando forçosamente pela origem”, como proposto por Dillmann et al. [1]. Não foi possível obter a assinatura química dos processos produtivos, visto que a análise estatística dos dados mostrou uma incoerência no modelo utilizado por Dillmann et al. [1], que assumia que a regressão linear passava pela origem dos eixos.

Aug 8, 2018

By Luciana Angelita Machado

Os rejeitos gerados na mineração de carvão, sob condições atmosféricas e a possível presença de bactérias acidofílicas proporcionam a oxidação primária do sulfeto de ferro, formando sulfatos e ácido sulfúrico. Com a redução do pH da água, ocorre a mobilização de metais contidos no material, gerando a drenagem ácida de mina (DAM). A DAM causa um impacto nocivo na qualidade da água superficial ou subterrânea. Uma das tecnologias de prevenção da geração da DAM consiste no método de aditivos alcalinos. Assim, o objetivo do presente trabalho foi avaliar o controle da DAM pela mistura de rejeito de carvão com escória de aciaria elétrica do forno panela. A metodologia utilizada baseou-se nos ensaios estáticos e ensaios cinéticos. Os resultados demonstram que o rejeito de carvão gera DAM. Contudo os problemas ambientais podem ser em grande parte resolvidos pela mistura do rejeito com a escória na proporção acima de 10:10. Os ensaios cinéticos demonstram que, nessa condição, ocorre aumento do pH e redução do potencial redox e sulfatos na água lixiviada. Desta forma, a disposição conjunta de escória de aciaria elétrica do forno panela com rejeito de carvão é uma alternativa viável para o controle da geração de DAM em minerações de carvão.

Jul 30, 2018

By Nei Bongiorni Alff de Freitas

O uso de velocidade de onda sônica tem ganhado espaço na estimativa de resistência à compressão uniaxial (UCS) por ser um método mais barato, rápido e não destrutivo em comparação com o método tradicional. No entanto, por ser uma correlação empírica, as equações de correlação geradas variam muito quanto a precisão e necessitam serem aferidas para cada nova localidade geológica estudada. Com o objetivo de alcançar correlações mais precisas, esse artigo utiliza um maior critério de seleção das amostras. Arenitos e conglomerados criteriosamente selecionados resultaram em uma forte correlação com R2=0,99. Dessa forma, se constatou que quanto mais específica for a litologia selecionada, melhor é a correlação obtida.

Oct 30, 2017