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By Felipe da Silva Siqueira, Aline Cristine Lemos Duarte, Weslley Luiz da Silva Assis, André Luiz Moraes Alves, Guilherme Dias da Fonseca, Paulo Rangel Rios, Daniel Gomes de Souza dos Santos

Com o aumento da complexidade dos materiais metálicos, duas ou mais fases produto podem nuclear simultaneamente durante uma transformação de fase. A nucleação de novos grãos pode ocorrer por saturação de sítios ou por taxa constante. Neste contexto, esse trabalho busca estudar a influência da transformação simultânea com nucleação por taxa constante de duas fases produto na cinética, na microestrutura e na distribuição do tamanho de grão em uma região tridimensional. A efeito de comparação, também foi realizado o estudo de reações em que uma fase nucleia por saturação de sítios e a outra fase, por taxa constante e ambas iniciam sua transformação no instante inicial, de forma simultânea. Os resultados obtidos computacionalmente foram comparados às equações analíticas, apresentando ótima concordância entre os modelos. Foi observado que parâmetros microestruturais como tamanho médio de grãos e morfologia das interfaces podem auxiliar o pesquisador a identificar o tipo de nucleação, seja por saturação de sítios, seja por taxa constante.

Nov 8, 2019

By Benito Barbabela Silva, Michel Garant, Mathieu Dubé

Pellets market challenging scenario has stimulated pelletizing experts to pursue innovative alternatives to process development in order to increase pellets competitiveness vis-à-vis sinter. When it comes to indurating process, pelletizing productivity is still limited and its OPEX inflated by the lower input of carbon into mixes due to quality impairment caused by magnetite formation in pellets core. This obstacle led to the rethinking of carbon distribution strategy within the green balls. To achieve such purposes, COREM through its precompetitive research program dedicated to its members, has proposed the layered pellets®, a two-stage balling technology. Balling in disc and pot-grate tests in COREM’s pilot plant were carried out to proof the concept, support the arising technology and evaluate its potential. According to first results, while CCS strongly improved, tumble and abrasion indexes as well dynamic LTD must be further investigated. Tests on four classes of equivalent carbon content pellets to evaluate layering strategy gave very good perspectives concerning the increase of productivity, and the reduction of fuel consumption and GHG emissions.

Oct 1, 2019

By Fernanda Santos da Luz

Compósitos reforçados com fibras naturais lignocelulósicas apresentam elevada dispersão em suas propriedades devido as suas heterogeneidades, as quais dependem de uma série de fatores tais como, idade da planta, local de retirada da planta e as condições da plantação. Assim, a estimativa das propriedades elásticas por testes padrões (destrutivos) podem não reproduzir os resultados reais do compósito. No presente trabalho, as propriedades elásticas foram avaliadas por meio da técnica de excitação por impulso, a qual é um teste não-destrutivo. Foram analisadas a homogeneidade dos módulos elásticos ao longo de todo o compósito e a influência das diferentes frações volumétricas de fibra de coco usada como reforço no compósito. Além disso, para verificar a sensibilidade do método dinâmico, amostras foram testadas por testes mecânicos destrutivos. Com base nos resultados foi observado que as propriedades obtidas pelo teste dinâmico apresentaram pequenas variações diferentemente dos resultados obtidos no teste destrutivo que apresentaram elevada dispersão justificada pela natureza heterogênea das fibras lignocelulósicas.

Jan 16, 2018

By Leandro Seixas Bicalho, Raphael Alcantara da Costa, Pedro Martins de Almeida Rollo, Eduardo Tres, Anderson D. Thomazini

Usual pelletizing process requires the use of iron ore within a given range of particle size. The pelletizing plants often have comminution circuits composed of ball mills and roller presses to meet the granulometric parameters. Aiming at the partial removal of grinding operations and elimination of wet ore processing, the present study evaluated the pelletizing of two samples of ore with lower surface area: (1) sample with only one passage into the roller press (specific surface area of 997 cm²/g) and (2) “in natura” sample as fed to the pelletizing plant (specific surface area of 450 cm²/g). These experiments were conducted with the use of bentonite and the products E/PE MIN 070/19 and E/PE MIN 090/19, made available by Clariant for this purpose. The results indicated that conventional bentonite is not efficient for coarse particle agglomeration. On the other hand, the products E/PE MIN 070/19 and E/PE MIN 090/19 achieved good performance. Considering a sample with only one passage into the roller press it was possible to form pellets similar to those produced in the conventional process.

Oct 1, 2019

By Flávio Túlio Busatto, João Bosco Mendes, Marcio de Souza Lana, Raphael Dias de Medeiros, Gabriel Nazareth G. Alcoforado

The sintering process begins at the ignition stage of the surface layer of the mixture to be sintered. This ignition is performed through the heat supplied by a furnace, called "Ignition Furnace", and this burn must have sufficient heat potential to start the agglomeration process. As a result of the horizontal movement and the flow of air passing through the material, this surface firing front is transported until reaching the lower zones of the bed, thus producing the sinter. The higher the calorific value of the fuel used, the more efficient (lower fuel consumption and higher temperature) is the surface burning, thus raising the mechanical strength of the product during the process. Due to variations in fuel quality, keeping the ignition temperature controlled becomes a challenge, so, in this work, a study on the combustion of coke oven gas (COG) was carried out, evaluating not only its stoichiometric but also the most adequate control strategy, in order to maintain the working temperature and still optimize the yield and quality of the sinter produced. Mathematical knowledge, automation, control and industrial combustion were used in order to achieve the expected results.

Oct 1, 2019

By Natália Caixeta Rocha

O Terminal Integrador de Santa Luzia (TISL) recebe materiais de origem siderúrgica (fio máquina, bobinas, fardos e chapas grossas) dos clientes Arcelor Mittal Monlevade, Aperam e Usiminas por via ferroviária e os armazena até que sejam despachados para os clientes finais, por via rodoviária. O fluxo inverso (recebimento rodoviário e escoamento ferroviário) é realizado para o cliente Gerdau (tarugos e vergalhões) e para o minério da Usiminas. Os fluxos ferroviários são realizados por vagões Gôndolas, GDE e Plataformas, os quais possuem um ciclo dimensionado para o atendimento ao volume orçado anual, sendo um importante indicador de performance para o TISL, assim como o ciclo de permanência rodoviária. Inicialmente, o tempo de permanência de vagões e carretas estava muito acima da meta determinada e, com o objetivo de reduzir o tempo destes ciclos, foi desenvolvido um projeto de aumento produtividade no terminal. O projeto teve como base a implantação da cultura TPS na busca pela melhoria contínua dos processos, juntamente com a estruturação apresentada na metodologia do PCDA, resultando em grandes ganhos em produtividade.

Aug 17, 2017

By Ricardo Thomé da Cruz

O material refratário que constitui a placa de válvula gaveta é selecionado de acordo com vários critérios, cuja adequação vai influenciar diretamente no desempenho e vida útil das placas. Estes refratários apresentam alto grau de desenvolvimento tecnológico, demandam tempo para sua substituição em intervalos de poucas corridas e apresentam custo relativamente alto. No presente trabalho foi realizada a caracterização técnica e microestrutural de placas de refratários aluminosos com carbono, de diferentes fornecedores. As propriedades técnicas desses materiais foram relacionadas com o desempenho em serviço. Inclui-se nesse estudo a comparação do refratário novo com o usado (post mortem), relacionando-se os aspectos estruturais com o desgaste do canal da placa. Os resultados mostraram diferenças significativas dos constituintes microestruturais das placas, os quais explicam o melhor desempenho de um material na prática industrial.

Jul 30, 2018

By Janaina Gonçalves Maria da Silva Machado, Carlos Mateus Braga de Almeidar, Leandro Miranda Nascimento

Knowing the reduction of the concentration of iron in the mineral load extracted in the last decades and, therefore, greater need for comminution processes, there is no denying that iron ores tend to get increasingly thin for steelmakers. In Reactors such as Blast Furnace and others of fusion-reduction, where the reduction of the iron ore for the metallic iron for the steel production occurs, we observed that one of the alternatives is to agglomerate the raw materials in the form of briquettes, improving the kinetics of the chemical reactions, since ores in the form of fines impair factors such as the permeability required for reduction. These agglomerates are composed of a reducer, fines of ferrous materials and a binder material, and require, in addition to satisfactory Metallization, mechanical resistance, avoiding losses when the compound is fragmented during transport or during its deposition in the Steel Reactor. In the following work, Briquettes were produced with Charcoal, Pellet Feed, Molasses Cane and Hydrated Lime. The mixtures were pressed under different conditions of Pressure (1, 2 and 3 tons-force), and pressing time (20 , 60 and 100 seconds), aiming to analyze the influence of these two variables on the drop tests, mechanical resistance of the briquettes generated.

Oct 1, 2019

By Gustavo Coqui Barbosa

Neste trabalho, foi desenvolvido um modelo de elementos finitos para simular o primeiro passe da laminação a quente do trem acabador de tiras de aço C-Mn. O comportamento desse aço é definido por equações constitutivas que descrevem os mecanismos de encruamento e recristalização acoplados aos campos de tensões, deformações e temperatura. Foi implementada uma sub-rotina em linguagem FORTRAN disponível no programa de elementos finitos ABAQUS/Standard. O modelo foi estabelecido no estado plano de deformação por meio de elementos finitos com acoplamento dos campos de temperatura e deformação para o cilindro de trabalho e tira. As dimensões e condições de processo foram obtidas a partir de dados industriais do laminador de tiras a quente da CSN. O modelo prevê as distribuições de temperaturas e valor de carga de laminação em boa concordância com as medidas industriais. Os resultados do modelo evidenciam que há ocorrência de recristalização dinâmica durante o primeiro passe e, apontam que em determinadas regiões da tira a fração recristalizada dinamicamente chega a 100%. A análise de sensibilidade dos parâmetros do modelo foi feita para determinar o seu impacto nos resultados das simulações, notadamente na força de laminação e no tamanho de grão austenítico final.

Jul 30, 2018

By Marcelo Rebellato, Leonardo Silvestre, Zhang Yongqing, Felipe Bastos, Zhang Weiqiang

This work reviews the new version of GB1499.2-2018 Chinese national standard and specification, which governs the production of high-strength reinforcing hot rolled ribbed bars in China. In addition, it discusses the main concerns from Chinese rebar makers that might affect production and application of Nb-bearing rebars, like reheating temperature required to dissolve given niobium additions, the promotion of bainite microstructure and continuous yielding, as well as Nb strengthening effects. Through extensive investigation involving both thermomechanical laboratory simulations and industrial trial, the existing state and effects of Niobium along the reheating, rolling and cooling are illustrated. At the end, optimum processing conditions have been established to produce high strength rebars for the specified requirements. The adoption of new process conditions reflected in an amount of about 20.0 million tons of Nb-bearing rebar being produced in China in 2018 with required tensile properties and microstructure, and helped rebar makers to reduce production costs considerably. Based on production data, Niobium demonstrated positive strengthening effect for high strength rebars, in particular for small diameter rebars with earthquake resistant performance. What is more, the results of the research enrich the knowledge of the application of Niobium in steels when TMCP rolling is not used.

Oct 1, 2019

By Paula Maria Gomes Cunha Leão, Flávio de Castro Dutra, Fabrício Vilela Parreira, Silvio Maranha

In the iron ore beneficiation, tailings are inherent in the concentration processes to which the ores are subjected for the production of commercial products. The large generation of tailings has been motivating the study of technological alternatives for its reuse, with the development of processes that contemplate the concentration of fine ore particles present in the tailings, such as the reintroduction of these particles in the process of manufacture of the iron and steel itself, through the agglomeration techniques such as briquetting. The aim of this article is to study the technical feasibility of the production of iron ore tailings and coking coal briquettes for use in reduction reactors, through a systematic review of the literature on agglomeration, briquetting and self-reduction processes, covering the main variables that influence the production of high quality briquettes, such as binders use, binder behavior of coking coal, coal granulometry, iron ore and coal proportion, compacting pressure and temperature of thermal treatment and the effects of these variables on briquettes final properties.

Oct 1, 2019

By Martim Hideki Nakayama Kurauchi

One of the main issues regarding the use of charcoal in metallurgical processes is its mechanical strength, which is much lower than coke. There is no defined standard to determine charcoal compression strength, and the methods described in the literature consist in using a prepared specimen and applying compressing load in the same direction of the charcoal fibres. As charcoal is highly anisotropic, it is proposed a procedure that does not use a specimen and with load applied on a specific direction. Instead, it intends to simulate industrial conditions by randomly dumping charcoal inside a tube, without preferential directional arrangement. This is an attempt to determine charcoal mechanical strength and predict the behaviour of bulk charcoal under a static load, as in a blast furnace. Experiments with controlled loads have been carried out on randomly distributed bulk charcoal with controlled initial size and their effect on the size distribution has been analysed. After compression, charcoal is screened and each size is weighed, determining the particle size distribution of the experiment. This method can therefore be used to evaluate charcoal mechanical strength.

Aug 1, 2018

By Felipe Darabas Rzatki

Polyether ether ketone (PEEK) is a high performance thermoplastic often selected for high temperature tribological applications under chemically aggressive environments. The present work evaluate the tribological behavior of a high performance PEEK composite under ambient and high temperature (30 and 80°C, respectively). The atmosphere was also varied (air or tetrafluorethane). An AMTI tribometer equipped with a hermetic chamber and a heating system was used to carry out sliding tests of PEEK cylinders on 304 stainless steel polished discs (Sq < 10 nm) with reciprocating movement and 175 N normal force. Surfaces roughness analyses were performed with a white light interferometer. As expected, there was a strong influence of temperature on the tribological behavior of the samples tested in ambient atmosphere (25% decrease in friction coefficient associated with a 100% increase in wear rate). On the other hand, samples tested in tetrafluorethane atmosphere showed no significant friction temperature dependence.

Jul 31, 2018

By Vinicius Cardoso Ottani

Os processos de estampagem de materiais de alta resistência requerem o uso de aços ferramenta de alto desempenho, uma vez que a aplicação de pressões elevadas produz o desgaste acelerado das ferramentas de conformação, e até mesmo a ocorrência de falhas catastróficas e prematuras. Frequentemente, o desgaste de ferramentas é superado pelo aumento da dureza dos punções e matrizes, o que implica na diminuição da tenacidade. Esta estratégia, entretanto, não pode ser aplicada em operações de conformação de alta solicitação em que os componentes devem ser tenazes o suficiente para suportar as cargas elevadas envolvidas. A maior dureza retarda o início das trincas, porém também diminui a tenacidade do material, facilitando sua propagação. Uma dureza mais baixa, por outro lado, propicia maior resistência do material à propagação de trincas pela maior tenacidade, porém facilita sua nucleação. Constata-se então, que a relação dureza e tenacidade em aços ferramenta deve ser aprimorada através de um design microestrutural preciso, no qual ambas as propriedades possam ser melhoradas. O presente estudo buscou avaliar a vida útil de punções e matrizes de aços ferramenta AISI D2 e VF800AT limitada por trincas e lascamentos em processos de estampagem. O VF800AT apresentou resultado satisfatório e contribuiu para um aumento de até cinco vezes da vida útil da ferramenta quando comparada com o aço AISI D2. Os ferramentais empregados nesse trabalho foram também caracterizados em laboratório por meio de microscopia óptica e eletrônica de varredura. O superior desempenho das ferramentas produzidas em aço VF800AT é justificado pela sua superior tenacidade em relação ao AISI D2, devido a uma microestrutura composta de uma matriz de martensita revenida e carbonetos primários em menor fração volumétrica.

Jul 30, 2018

By Walter Luiz Castro dos Santos, Leandro Resinentti Zanon

In the production of iron ore pellets, one of the factors that strongly influence the cost of ore-pellet processing is the specific consumption of natural gas that occurs during the thermal processing stage of the pellets. The filtration process is the step where the adequacy of the moisture percentage of the retained pulp occurs, so that subsequently there is the processing in the subsequent stages of the pellet formation and hardening of pellets. The water contained in the raw pellet is withdrawn at the stage of thermal processing. For this purpose, the literature indicates the demand of 600 Kcal/kg of water for the heating and vaporization of the moisture of raw pellets. The statistical analysis of the performance data of a pelletizing plant showed that for each decrement of 0.1% of water in the retained pulp is equivalent to the reduction of 0.091 Nm3 in the consumption of natural gas per tonne of pellets produced. Thus, the proper performance of the filtration stage is essential to reduce the percentage of pulp moisture retained and consequently to increase the energy efficiency of the pelletizing furnaces. The aim of this article is to present the main steps in conducting a work to increase the filtration performance to reduce the percentage of retained pulp moisture and the positive impacts on the specific natural gas consumption of a plant Pelletizing.

Oct 1, 2019

By Alberto Nei Carvalho Costa

Devido às novas tendências de design de carrocerias de automóveis, as peças pertencentes a estas carrocerias apresentam características de fabricações cada vez mais críticas, principalmente relacionadas ao processo de estampagem. Uma forma de atuar neste processo para evitar perdas de produtividade, principalmente com o rompimento do material, é atuar na lubricidade entre o material e o ferramental do equipamento. A aplicação do óleo lubrificante na bobina de aço é uma forma de atuar na lubricidade, mas devido à criticidade de estampagem que determinadas peças apresentam, somente o óleo lubrificante não é suficiente para este fim. Visando atender essa necessidade, a CSN e seus fornecedores desenvolveram um sistema de lubrificante para seus aços, conhecida como tecnologia de pré-fosfato. Este trabalho tem como objetivo apresentar as vantagens fornecidas pelo aço pré-fosfatizado no que se refere a estampagem crítica de peças automotivas, bem como avaliar o seu impacto no processo de pintura automotiva. Como resultado verificou-se que a camada de pré-fosfato impactou na redução do coeficiente de atrito do aço zincado de forma suficiente para confecção de peças críticas de carrocerias de automóveis. Verificou-se também que o filme de pré-fosfato é totalmente removido na etapa de desengraxe do processo pintura automotivo, não prejudicando as etapas subseqüentes do processo: fosfatização e pintura.

Jul 30, 2018

By Larissa Rodrigues de Carvalho Rocha, Mauro Vivaldino Fernandes, José Eduardo da Silva Moreli, Beatriz Fausta Gandra, Adriano Cesar Carvalhido

No atual cenário siderúrgico, o prolongamento da campanha de um alto-forno tem sido prática usual em diversas empresas. Nesse contexto, a Usiminas tem realizado diversas ações de preservação dos altos-fornos, conciliando com a manutenção da competitividade. Particularmente, o Alto-Forno 3 da Usina de Ipatinga passou por duas trocas de staves, em 2015 e 2018, totalizando a substituição de 68 peças. No presente trabalho é apresentado o planejamento e a execução do retorno operacional após a 2ª troca de staves, destacando as contingências adotadas e lições aprendidas face às ocorrências que impactaram o cumprimento do cronograma previsto. Essa intervenção possibilitará a postergação da reforma para 2021, em alinhamento com as diretrizes da empresa e garantindo uma estabilidade operacional, fundamental para os cumprimentos e superação das metas.

Oct 1, 2019

By F. D. Rodriguez, J. Ramirez Cuellar, J. Salinas Reyes, C. Gómez-de-la Garza

The Pickling Line and Tandem Continuous Mill (PLTCM) at Ternium Pesquería Facility with a Five Stands, Six High configuration started in 2013. Manufactured by PRIMETALS, to produce steel to exposed automotive market, Turnkey project, with supervision of best practices from Nippon Steel. The main equipment that the process has are; Laser welding machine, 3 loopers, Scale Breaker, jet Pickling tanks, Inspection Station and COGNEX System Side Trimmer (flying width change), Type of Mill: UCMW(S) Carrousel, 2 Tension Reels. The principals goals are, Simulate production programs, validate materials for thin thicknesses before processing, low Re-welds, optimization use Cognex, good performance in Thickness, flatness and productivity.

Oct 1, 2019

By Renzon Daniel Cosme Pecho

O consumo do carvão mineral no mundo se encontra em aumento nos últimos anos, devido ao aumento dos preços dos combustíveis fósseis. No caso do Brasil, o carvão mineral é de baixa qualidade contendo, por exemplo, elevado teor de cinzas. Desta forma, o beneficiamento do carvão mineral gera uma quantidade grande de rejeito (RJ) que em contato com a água da chuva é responsável pela conhecida formação da drenagem acido. Alguns trabalhos vêm sendo propostos para contornar este inconveniente, alguns voltados para o aproveitamento do enxofre contido, outros pensando na geração de um possível condicionador de solos ou ainda na obtenção de absorventes para tratamento de efluentes. Dentro deste contexto, o presente trabalho estuda uma possível utilização do rejeito de carvão mineral do sul de Brasil através da extração de Ácido Húmico (AH) e a subsequente utilização deste no tratamento de efluentes. O trabalho reporta o uso da eletrooxidação do RJ seguido da caracterização do AH obtido por analise elementar e espectroscopia de 13C RMN CP/MAS. A etapa de aplicação do AH foi conduzida através de uma avaliação sobre a remoção de Pb+2 contido em uma solução sintética. A extração do AH consumiu cerca dos 12% da massa do RJ e a sua caracterização indicou um componente aromático de 54%, seguido pelos grupos alifáticos (34%). A proporção de grupos contendo oxigênio foi relativamente da ordem de 6% de O-alquilo, 3% de COO- e 3% de C=O.

Aug 8, 2018

By Juan Marcelo Rojas Arango

O refino de grão da estrutura bruta de solidificação da liga Cu-8%Sn com a adição de Cu-50%Zr (inoculante) foi estudado utilizando analise térmica e metalografia quantitativa. Os efeitos da adição de Cu-50%Zr foram analisados nas curvas de resfriamento, no tamanho do grão médio e no calor latente liberado durante a solidificação. Os resultados mostram que as curvas de resfriamento sofrem uma alteração significativa na região da recalescência com a adição do inoculante. Observou-se que adições que resultam em um teor de 0,009% de Zr na liga causaram uma redução do tamanho médio de grão de até 90%. Algumas evidências parecem indicar que o mecanismo de inoculação causado pela adição de Cu-50%Zr é o surgimento no banho líquido de partículas de ZrC, sobre as quais ocorre a nucleação heterogênea da fase Cu-a.

Aug 16, 2017