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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 Roberto Quadros Menin

Os métodos de simulação estocástica permitem acessar o espaço de incerteza associado à estimativa de atributos geológicos. Esse espaço de incerteza, obtido através da geração de múltiplos cenários equiprováveis, pode ser utilizado para análise de risco e tomadas de decisões, de acordo com alguma função de transferência utilizada. Os métodos de simulação sequencial são amplamente difundidos para a construção destes modelos. Simulação sequencial gaussiana requer que a variável original seja transformada em uma distribuição normal. O método de simulação sequencial direta não necessita de alguma transformação anterior a realização das simulações, permitindo simular diretamente dentro do espaço original dos dados. A metodologia apresentada, neste trabalho, irá abordar as principais diferenças destas duas metodologias de simulação sequencial comparando os resultados. Simulação sequencial Gaussiana tende a reproduzir melhor o histograma, enquanto simulação direta é mais facilmente implementada, pois não necessita de nenhuma transformação dos dados. Os métodos serão ilustrados através de um estudo de caso.

Aug 8, 2018

By Silvio Pereira Diniz Maranha, Evandro Costa e Silva

The disposal of coal tailings in an economically and environmentally sustainable way can be considered one of the biggest challenges for coal producers due to their physical, chemical and mineralogical characteristics and the significant annual volumes generated. The processing and utilization of coal fines is recognized as one of the great technical challenges of this industry. These challenges become even greater when it comes to the use of tailings from coking coals. This is due to the potential changes in their various properties, variability of these characteristics along the deposits, the handling and dewatering aspects of the products and the granulometric restrictions imposed by the coking plants for the coals to be handling and coking. This work presents the current stage of project development for the use of a metallurgical coal fines dam, addressing the general concept of the project, the exploratory sampling program and the characterization of the tailings for process and product development purposes after processing. It aims at the characterization and the carbonization tests for product development, the mining method considered, product alternatives, suitable to the market, to be generated and the next steps.

Oct 3, 2019

By André Luis Martins de Souza

O objetivo do estudo foi medir e aumentar a produtividade das equipes de manutenção - em uma mineradora multinacional - dentro e fora das paradas de manutenção, avaliando os principais fatores que influenciam o indicador e, ainda, reduzir os custos de manutenção referente a contratação de efetivo terceirizado através da inovadora metodologia Six Sigma, para este trabalho utilizou-se um metodo quantitativo, analítico e experimental. Após a finalização do projeto obteve-se o aumento da produtividade da equipe de manutenção em todos os turnos analisados e os custos foram reduzidos em aproximadamente R$ 200.000,00 e o tempo para resolver pendências que era de 50,1 dias foi reduzido para 18,1 dias.

Oct 30, 2017

By Luis Alberto Sfalsin Passos

A aglomeração de minério de ferro para formação de pelotas é um processo dinâmico e seu controle é complexo. No controle manual o operador local é responsável pelos ajustes no processo e o tempo e a proporção de suas atuações dependem da percepção de cada um. Logo, o controle manual do processo é feito de forma individual e não padronizada e frequentemente não atende satisfatoriamente o controle da taxa de crescimento da pelota crua. Este artigo apresenta uma alternativa de controle automatizada, padronizada e otimizada da taxa de crescimento da pelota crua nos discos de pelotização. O “Sistema de Controle Avançado de Processo”, denominado SCAP, consiste em um controle multivariável baseado em ferramentas de controle convencionais e lógica nebulosa, que simula o pensamento humano nas tomadas decisão. As regras foram construídas e fundamentadas em conhecimentos previamente adquiridos por especialistas do processo. Verificou-se após a implantação um aumento do desempenho do processo produtivo. No âmbito das melhorias, destacam-se: redução de pelotas fora da especificação (granulometria), redução do consumo de insumos (agentes aglomerantes, gás natural, entre outros), melhoria na qualidade do produto final e aumento da produtividade.

Aug 1, 2018

By Osmar de Sousa Santos

NiTi shape memory alloys (SMA) have been widely used as construction materials due to their shape memory and superelastic properties. Usually the application of the NiTi alloy is in the wire form, which is ideal shape to make springs, orthodontic arc-wire and endodontic files. Since our research group (ITASMART) started producing NiTi wires, it was noticed that NiTi SMA produced by Vacuum Induction Melting (VIM) presents carbon contamination, which is due to the melting process. Therefore, alloys rich in carbon remove titanium from matrix, forming precipitates of TiC (titanium carbide). Also, Ti2Ni precipitation removes titanium from the matrix and these two precipitates TiC and Ti2Ni can produce internal volumetric defect in the wire drawing process. Seeing the importance of NiTi wires as base of many applications, this work studies the formation of volumetric defects caused by precipitates in the wire drawing process of a NiTi wire drawn down to 0,39 mm in diameter.

Aug 8, 2018

By Juliana Segura Salazar

Algumas estratégias vêm sendo incorporadas na cominuição de minérios, voltadas para reduzir os custos operacionais (OPEX) e garantir o funcionamento de suas operações no longo prazo. Paralelamente, elas permitem reduzir os impactos ambientais desta operação sob a ótica da sustentabilidade, devido às melhorias na eficiência de uso dos recursos e na mitigação das mudanças climáticas. Porém, a incorporação dessas estratégias é restrita pelo tipo de tecnologia empregada e pelo layout da usina e, portanto, o maior potencial de minimização dos impactos econômicos e ambientais encontra-se principalmente na etapa de projeto dos circuitos. Este potencial muitas vezes é desperdiçado, sendo ainda poucas as implementações sistemáticas adotadas na indústria mineral, visando melhorar a ecoeficiência dos processos. Neste trabalho é proposta uma metodologia fundamentada em princípios de sustentabilidade e aplicável ao beneficiamento de minérios, usando uma abordagem simplificada da Avaliação de Ciclo de Vida (ACV). A metodologia é focada na cominuição de minérios brasileiros, tendo sido aplicada ao beneficiamento de Itabiritos, os quais estão se tornando estratégicos no Brasil.

Aug 16, 2017

By Andreas Jungbauer

The Chinese steel producer Rizhao Steel is now focusing on the highly attractive local and export markets for high-quality, thin-gauge strip products. The first line of five Arvedi ESP plants began operations in the spring of 2015. The new casting-rolling complex is designed for a total annual production capacity of 11 million tons of highquality, ultra-thin, hot-rolled strip products with widths of up to 1,600 mm and thicknesses down to 0.8 mm. The energy consumption and related costs are reduced by up to 45% compared with conventional casting and rolling processes. This also means a major reduction in CO2 emissions. During the project phase, the plant personnel from China received extensive training at the licensor’s plant – Acciaieria Arvedi S.p.A. in Italy – to prepare them to deliver the best operational performance with the new state-of-the-art endless casting-rolling facility. The plant setup, the training and support program, as well as the latest results from the start-up are presented in this paper.

Aug 16, 2017

By Giulio Antunes de Medeiros, Leonardo Martins Silva, Giselle de Mattos Araújo, Rayla de Souza Caldas

To analyze the direct reduction of self-reducting briquettes producted with different electric arc furnace dust contents, three sets of homogeneous mixtures were produced with elephant grass biomass, iron ore, cement and furnace dust in increasing levels, which were submitted to thermogravimetric tests in muffle furnace and TGA furnace at variable temperatures and times. The curves of degree of reduction were obtained and the reduced briquettes were analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The results showed that the reducibility of the agglomerates is diminished by the increase of furnace dust, with variations of this result at higher temperatures. The observed microstructures were spherical particles, porous structure or whiskers. Based on XRD results, it was considered probable that the decrease of the degree of reduction with the increase of furnace dust content is related to the reaction between hematite and zincite, which is expected to be controlled by zinc diffusion.

Oct 1, 2019

By Gustavo Tressia

Neste trabalho estudou-se a influência da classe do metal duro, sendo elas G30 e G20, utilizada para a fabricação de fieiras de trefilação de latão (ASTM C27000), na resistência ao desgate destas ferramentas. A geometria das ferramentas foi mantida a mesma, variando-se apenas o ângulo de entrada em 10, 13 e 15 graus, a fim de se observar alguma influência deste parâmetro. As ferramentas foram avaliadas após a tefilação de 10 toneladas de material. As superfícies de trabalho foram analisadas em Lupa Estereoscópica e Microscópio Eletrônica de Varredura, visando identificar os modos de desgaste predominantes. Em todas as fieiras foram observados riscos sendo estes mais intensos na fieira da classe G30. Em todas ferramentas também foi observado adesão de material trefilado, sendo que maiores quantidade de material aderido foram observadas também na fieira da classe G30. A ocorrência de maior quantidade de riscos foi associada a menor dureza da classe de metal duro e infere-se a menor vida útil desta ferramenta.

Jul 30, 2018

By Maciej Korecki

Pyrowear®Alloy 53 steel is an excellent material for the construction of drive transmission components (gears, shafts, etc.) which have to operate in difficult conditions primarily in the aviation industry (Fig. 1.). Among the properties of such items is a high case hardness and abrasion-resistance, while the core remains flexible and is capable of carrying large impact loads. They can work at elevated temperatures with limited lubrication. The thermal treatment of such materials is based on case hardening by means of carburizing. This paper presents the technology of vacuum carburizing of Pyrowear® Alloy 53 steel. It discusses the methods of establishing different profiles of carbon concentration in a layer and their influence on the hardness profile. The effects of sub-zero treatment and tempering on the properties of the hardened case are also considered. It also presents a SimVaC® simulator of vacuum carburizing, designed especially for Pyrowear® Alloy 53 steel, which provides highly accurate predictions of the outcome of the process as the profile of carbon concentration in the layer, or vice versa: establishes the process parameters which will guarantee the required profile.

Aug 16, 2017

By Thamiris Auxiliadora Gonçalves Martins, Karen Espina Gomes, Amilton Barbosa Botelho Junior

The present work aims at the synthesis of nanoparticles of copper by chemical reduction in microwave oven. The solution used comes from the selective copper precipitation of the lateritic nickel leachate. The copper solution (20mL) was placed in a beaker, and 2mL of 100g/L ascorbic acid and 20mL of 20g/L sodium citrate were added in that order and at room temperature. The pH of the mixture was corrected with 1M sulfuric acid or 2M sodium hydroxide. Then the mixture was placed in a microwave oven. The effect of pH, time and microwave power were evaluated. The morphology, composition and size of the particles were verified in Scanning Electron Microscopy with Energy Dispersion Spectroscopy (SEM/EDS). Results showed that the particles formed had no nanometric size. This may have occurred because the reducing action of ascorbic acid together with sodium citrate generates a very rapid reduction rate, which makes it impossible to form particles on a gauge scale. Particles synthesized at pH 4, after 4 minutes of reaction with 1000W of power presented particles with spherical morphology and only copper in the composition.

Oct 3, 2019

By Ryoma Fujiyoshi

In this article, the technologies of highly durable MgO-C bricks for the scrap impact zone and bottom blowing tuyere of converters are demonstrated. On the bases of our recent investigations, wear of scrap impact zone and bottom tuyere are explainable in terms of crack initiation and propagation. Theoretically, crack propagation in brittle material is regarded as generation of new crack surface area. It occurs when the elastic strain energy stored in the material exceeds the energy required to generate a new crack surface area. Since the overall energy consumed for crack propagation until fracture is evaluated by fracture energy, materials exhibiting high fracture energy can be regarded as materials with high fracture resistance. Therefore, two fracture energy-improving technologies for MgO-C bricks were developed. One is matrix reinforcement and the other is carbon bond enhancement. These technologies were applied to bricks for the scrap impact zone and bottom tuyere. As a result of commercial applications, notable decreases in wear rates were recognized for high fracture energy materials for the scrap impact zone and bottom blowing tuyere of converters.

Oct 30, 2017

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

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

Oct 1, 2019

By Alexandre Gonçalves Andrade, Crisley Dellaqua Pacheco, Gabriel Miranda Teixeira, Aline Maria Santoro Nasaré, Tatiane Ferreira Alvarenga

Diffuse emissions are that directly related to particulate matter suspended from civil structures, materials disposed in conveyor belts carried out by wind, stack e reclaimers operations and that one where dust collectors are not able to act correctly. Vale implemented in the last years a unique system capable to measure this kind of dust, called RAMPs (Dust Monitoring Automatic Network), which creates an analytical net in Tubarao industrial site, located in Vitória, ES. In order to prevent diffuse emissions in Tubarao’s pellets stockyard, it was proposed and developed a predictive model based on operational and climate variables available on the site, using big data and advanced analytics tools. The models developed shows to be adherent to the real emissions rates measured by the RAMPs and proved to be an efficient tool to predict emissions over the internal target with 4 hours of precedence.

Oct 1, 2019

By Carolina Conter Elgert

A influência dos parâmetros termomecânicos e da adição de elementos microligantes na relação processo, microestrutura e propriedades de chapas laminadas, do aço DIN 20MnCr5 foi o objetivo de estudo deste trabalho. Os testes foram desenvolvidos em escala piloto, no laboratório de processos metalúrgicos do IPT. Foram testadas variações de composição química, condições de laminação e taxas de resfriamento. Ocorreu alongamento dos grãos austeníticos para os materiais processados por laminação termomecânica e refino de grão e aumento de limite de escoamento para os aços microligados, tanto na condição de laminação convencional, quanto na condição de laminação termomecânica.

Oct 30, 2017

By Dielle Cristine Toledo Costa

Os aços austeníticos 304L quando processados tem suas propriedades mecânicas afetadas pelas transformações martensíticas induzidas pela deformação plástica (efeito TRIP). O objetivo deste trabalho foi avaliar esse comportamento em corpos de prova que sofreram deformações gradativas por meio de ensaios de tração uniaxial a partir de diferentes técnicas de análises microestruturais e mecânicas, a saber: ferritoscopia, difração de raios-x e ultramicrodureza. Os resultados obtidos foram satisfatórios e permitiram estimar o efeito da deformação na transformação martensítica e comparar as técnicas utilizadas.

Aug 8, 2018

By Lívia Silvestre Andrade

Uma das rotas mais importantes de produção do Fe-Nb para aplicações siderúrgicas é a aluminotermia. Para que o processo seja eficiente, é necessário projetar adequadamente a escória, para garantir a mínima retenção de metal na escória e reduzir as perdas, assim como determinar a carga da aluminotermia considerando os balanços de massa e de energia. Neste trabalho, os efeitos das adições de CaO e CaF2 sobre as características das escórias do processo são determinados através da termodinâmica computacional. Um balanço de massa e um balanço de entalpia são formulados, de modo a verificar se as quantidades dos diversos materiais adicionados são adequadas e se as temperaturas de fim de processo são razoáveis. Verifica-se que, a partir de uma carga hipotética formulada, há espaço para melhorias importantes balanceando-se corretamente as adições de CaO e CaF2. Além disto, verifica-se a influência do teor de Mg contido como impureza no Al empregado como redutor, observando-se que seu efeito é bem menos significativo do que inicialmente esperado por diversos operadores.

Oct 30, 2017

By José Rogério de Oliveira Júnior, Carlos Eduardo dos Santos, Geraldo Lúcio de Faria, Sidney Nicodemos da Silva, Rogério Felício dos Santos, Darlan Vale Bayão, Emiliana Cristina Marques Arthuso, Ivete Peixoto Pinheiro

A fase sigma () é conhecida por afetar negativamente as propriedades mecânicas e a resistência à corrosão dos aços inoxidáveis duplex (AIDs). Dessa forma, a exposição da liga a temperaturas elevadas durante os processos de produção, soldagem ou tratamentos térmicos devem ser realizadas de maneira cautelosa a fim de se evitar a precipitação da mesma. Assim sendo, modelos adequados para predizer a precipitação da fase são ferramentas muito úteis. Entre os numerosos modelos, a relação de Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov (JMAK) é um dos modelos mais comumente utilizadas para descrever a cinética das transformações isotérmicas de fases em muitos sistemas regidos pelos mecanismos de nucleação e crescimento. Diante disso, o presente trabalho teve como objetivo realizar um estudo cinético baseado na aplicação do modelo JMAK, da precipitação da fase em um AID UNS S31803 envelhecido isotermicamente nas temperaturas de 750ºC, 800ºC e 850ºC. Concluiu-se que a cinética de precipitação da fase na liga obedeceu ao modelo JMAK, pois foi obtida uma boa correlação entre dados experimentais e os simulados. Observou-se que o aumento da temperatura de envelhecimento de 750ºC para 850°C acelerou a cinética de precipitação de A energia de ativação determinada (182,4 kJ/mol) para precipitação da fase neste sistema, sugere que a difusão do Cr na ferrita seja o principal mecanismo envolvido na formação dessa fase.

Nov 2, 2019

By Patrícia de Fátima Rodrigues

Neste trabalho, a técnica de ensaios de torção a quente foi utilizada na simulação física do processo de laminação a quente do produto fio-máquina. Foram realizados ensaios em dois tipos de aços, a saber, um aço baixo carbono (BC) e outro aço ultrabaixo carbono (UBC). A realização dos ensaios de torção a quente, sob condições próximas ao processamento industrial, ou seja, utilizando parâmetros de processo como taxa de deformação, temperatura e tempo entre passes, fornecidos pelo fabricante do laminador, possibilitou evidenciar os mecanismos de amaciamento destes aços. Foram obtidas as curvas de escoamento para as condições propostas e realizadas análises metalográficas para avaliar as microestruturas resultantes. A partir dos resultados obtidos pode-se concluir que ambos os aços apresentaram bom desempenho na laminação do fio-máquina. Em particular, o aço ultrabaixo carbono mostrou-se capaz de suportar as condições de processamento impostas nas simulações, o que torna viável sua possível aplicação no mercado de produtos de aços longos.

Aug 16, 2017