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By Bart de Graaff, Victor van Straaten, Edo Engel

The hot blast system is key ancillary plant equipment with respect to safe and stable operations during a long blast furnace campaign. Hot blast stove designs have been optimized to such an extent that in some cases, their lifetimes have surpassed the campaign lengths of the associated blast furnaces by a substantial margin, with the exception of the burner and a few critical areas. This article presents recent developments with respect to designing, building new and operating existing hot blast systems for a long lifetime and at optimized performance. These developments include fundamental improvements such as dome combustion designs as well as increasingly comprehensive packages for inspection, assessment and maintenance techniques. Examples of such techniques are burner replacement with the hot blast system at operating temperature, improved double shell approaches and TOFD measurement applications.

Oct 1, 2019

By Lionel Loïc Limol

Polymeric materials, such as polyurethanes and rubbers, are widely used in the mining industry because of their moderate cost and excellent mechanical properties. Such polymers have been used mainly in transportation (conveyor belt systems and pipes coatings) and screening, for their appreciable abrasion wear resistance. Studies revealed the complex influence of test parameters, such as grit size and applied normal load, on the abrasion wear process for polymers. In this study, the abrasive wear behavior of several polyurethanes and rubbers were investigated at room temperature according to a rotary drum abrasion method (DIN 53516). Wear tests were carried out at 26 cm/s test speed and load value of 5 N and 10 N. Corundum paper grit varying from 60 to 400 mesh were used as an abrasive surface. After each test the mass loss of the pin was recorded and the wear rates were calculated from wear volume. The wear surfaces were investigated by scanning electron microscopy.

Jul 31, 2018

By Guilherme Dias da Fonseca

Com base nos modelos analíticos de Johnson e Mehl, Kolmogorov e Avrami (JMAK) e Cahn, no presente trabalho estudou-se via simulação computacional a cinética das transformações de fases no estado sólido. Tais transformações ocorreram numericamente por nucleação e crescimento nas interfaces de poliedros do tipo Ortotetracaidecaedros em um domínio discreto. O intuito da matriz de Ortotetracaidecaedros é aproximar-se das características fenomenológicas de uma rede perfeita de grãos no espaço amostral. Realizaram-se simulações de nucleação com posições aleatórias em toda a matriz (bulk). Em um segundo estudo foram realizadas novas simulações de nucleação aleatoriamente, porém somente nas interfaces dos Ortotetracaidecaedros. A quantidade de núcleos iniciais para cada caso foi definida por processo de ponto de Poisson. A fração volumétrica, a área interfacial entre material transformado e não transformado, a contiguidade e o caminho microestrutural foram os resultados obtidos através das simulações. Tais resultados foram comparados com as equações analíticas. As nucleações com até mil núcleos corroboraram com JMAK e foram ratificados com o comportamento da contiguidade e do caminho microestrutural. Já as nucleações com valores acima de mil núcleos, mostram a presença de clusters, apresentando uma boa concordância com o modelo analítico de Cahn.

Oct 30, 2017

By Carolina Arriel Pedroso Dias

Neste trabalho, tiras de aço inoxidável duplex UNS S32205 foram laminadas a morno a 600°C com 60% e 80% de redução e, em seguida, foram recozidas a 1050°C durante 300 s. A tira como fornecida (laminada a quente industrialmente e recozida) também foi recozida para efeito de comparação. Avaliou-se o comportamento mecânico das amostras como fornecida, 60% e 80% por meio de ensaios de tração e microdureza Vickers, obtendo-se 779 MPa, 730 MPa e 807 MPa de limite de resistência a tração e 265 HV, 244 HV e 256 HV de microdureza Vickers para as três condições descritas, respectivamente. Outros ensaios de microdureza foram realizados ao longo da superfície do corpo de prova fraturado em tração, indicando um aumento da dureza nas regiões mais próximas da fratura. O aumento da dureza na região de estricção indicou o aparecimento da martensita induzida por deformação para as amostras laminadas a morno. Usando a derivada da curva tensão verdadeira em função da deformação verdadeira, (ds/de), avaliou-se o comportamento de encruamento do aço para as três condições. Juntamente com os exames por microscopia eletrônica de alta resolução e difração de raios X, buscou-se uma interpretação dos mecanismos de deformação plástica envolvidos no processo de encruamento. Em determinados estágios, observou-se uma mudança da inclinação para um regime estável, indicando a ocorrência de outros mecanismos de deformação plástica, diferentes do escorregamento de deslocações. A martensita induzida por deformação foi considerada responsável pelo aumento da taxa de encruamento do aço, i.e., por ser obstáculo à movimentação das deslocações e por postergar a formação da estricção.

Oct 30, 2017

By Thiago de Souza Amaral

Os aços de alta resistência microligados ao nióbio tem se demonstrado uma solução ótima na fabricação de aços para utilização em perfis estruturais utilizando os conceitos já desenvolvidos para a indústria de gás e óleo. O nióbio com seu efeito refinador de grãos, com redução da temperatura de transformação entre austenitaferrita, endurecimento por precipitação e retardamento da recristalização da austenita, usado em equilíbrio com titânio, manganês e silício e os novos processos de produção com resfriamento controlado torna possível a obtenção de aços com microestrutura bainítica, baixo carbono e alta resistência mecânica. Este trabalho demonstra os pontos de destaque referentes ao projeto de estruturas utilizando estes aços, bem como uma avaliação quanto ao processo de soldagem durante a fabricação das mesmas. É possível evidenciar que a estrutura final se torna ideal para aplicação em diversos ambientes devido a sua baixa temperatura de transição dúctil-frágil, produção de uma estrutura com cerca de 10% a menos em peso, 5% a menos em custo e com excelente soldabilidade.

Aug 17, 2017

By Roberto Silva de Andrade

O inchamento é um grande problema durante a redução de pelotas de minério de ferro. Várias mudanças podem ser feitas nas pelotas para minimizá-lo. Conforme o sínter utilizado se torna cada vez mais básico, pelotas mais ácidas são desejadas. A adição de MgO, assim como a modificação da basicidade binárias das pelotas pela adição de CaO são soluções que têm sido apontadas. Dessa forma, este trabalho estudou os efeitos do MgO a da modificação da basicidade binária nas seguintes propriedades de pelotas: compressão a frio, porosidade e índice de inchamento. Foram preparadas pelotas com até 5% de MgO e com basicidades entre 0,67 e 1,5. O aumento do teor de MgO causou aumento de porosidade e queda de resistência. A basicidade diminuiu a porosidade e causou aumento de resistência nas pelotas de basicidade 1,0. Tanto o aumento de basicidade quanto a adição de MgO diminuíram o inchamento.

Oct 30, 2017

By Christian Overhagen

In bar and wire rod mills, rolling procedures featuring three- and four-roll technologies are state-of-the-art to produce high-quality long products. While a rolling model for the three-roll process including an equivalent pass method was already presented by the author, pass design methods are dealt with in the current work. The geometry of the rolled product and roll grooves are described mathematically using functional contours, allowing geometric-numerical methods to be used for manipulation and deformation simulation of the rolled product. For a given pass, the output section is constructed using these methods. Roll force, torque and rolling power are calculated using the mathematical rolling model presented before. Interstand tensions are discussed as influencing parameters on the force, torque and power demands, as well as on the section shape. A mathematical model for the influence of interstand tensions on lateral spread is incorporated in the model. To complete the pass design model, elastic mill stand feedback is considered in terms of a fixed elastic modulus for each rolling stand, the elastic feedback and therefore cross-sectional variation due to elastic mill spring being calculated iteratively from the roll force by application of the Gagemeter equation. The interaction of section height and width faults due to elastic mill spring and spread variations is analyzed in detail and the consequences for the roll pass design are shown.

Oct 1, 2019

By Roberto Abreu Alencar

Nos dias atuais ha uma busca por materiais que sejam ecologicamente responsáveis portanto, tenham um baixo custo, boa resistência mecânica e usem uma matéria-prima biodegradável e renovável. Os compósitos reforçados com fibras naturais são uma saída para esta problemática. As fibras de bambu são altamente resistentes a tração e podem ser extraídas como fibras longas, como as fibras de sisal. O que as torna ideais para reforços naturais para compósitos. Em uma maneira clara este artigo apresenta uma forma estatística de obter as propriedades mecânicas de materiais, sendo estas propriedades não muito constantes dentro do material, o que é o caso. Usamos uma ferramenta estatística chamada de distribuição de Weibull, pois esta distribuição prevê muito bem a falha de vários sistemas físicos, no qual a fratura frágil se encontra. Aplicarse- á este método nos resultados obtidos em ensaios de tração uniaxial de compósitos, reforçados com fibras de bambu para levantamento das propriedades mecânicas, realizados de acordo com a norma ASTM D3039 neste trabalho foram utilizados polipropileno virgem e reciclado para a confecção dos compósitos. Como a observado em muitos outros trabalhos a distribuição de Weibull conseguiu prever muito bem uma media para as propriedades mecânicas do material compósito.

Aug 16, 2017

By Mozart Henrique Teixeira

As reservas de minério de ferro da Mineração Usiminas S.A. (MUSA) estão localizadas no extremo oeste do QF e ocupam a porção ocidental da Serra do Curral (Alkmin, 2009 [1]), também chamada Serra Azul e inseridas no Supergrupo Minas / Formação Cauê. Abrangem as Minas Oeste, Central e Leste. Atualmente a classificação geológica industrial adotada pela empresa leva em consideração o teor de ferro, contaminantes e compacidade (granulometria) das rochas. Os minérios são separados em dois domínios litológicos, hidratado e silicoso. Estes domínios apresentam comportamento granulo-químico fortemente heterogêneo tanto lateral como em profundidade (Teixeira, 2015 [2]), este comportamento confere ao planejamento da lavra elevado grau de dificuldade em relação às estimativas de massas e teores no que se refere à separação dos estéreis e minérios. Até novembro de 2015 o Planejamento de Lavra de Curto Prazo utilizava modelos de blocos atualizados mensalmente para a liberação de planos de lavra mensais e estimativas de teores do ROM, porém, ao longo do mês os desvios de teor na alimentação da planta e dificuldades na execução da geometria planejada eram frequentes. Diante disto, com foco na redução destes desvios, passou-se a gerar os modelos de blocos semanalmente para confecção de programações de lavra semanais e diárias com expectativa de liberação de estimativas de massas e teores com maior grau de confiança e melhor previsibilidade das características granuloquímicas dos produtos finais. Para a elaboração dos modelos semanais foram adotados novos métodos nas ferramentas de topografia, amostragem de frentes de lavra e mudança na rotina do mapeamento geológico, que passaram a ser executados semanalmente. Os resultados obtidos foram as reduções de desvios de teores na alimentação dos processos unitários das plantas e na produção de granulados.

Oct 30, 2017

By Adriano Alex de Almeida

Dois aços de grão não orientado com 2,45 e 3,3 %Si com 7 amostras para cada liga, foram estudados para compreensão do efeito do teor de silício nas perdas histeréticas. As amostras foram recozidas com diferentes temperaturas de recozimento final, resultando em diferentes tamanhos de grão. As perdas histeréticas e B50 foram medidos. Os resultados de B50 mostraram que não houve variação de textura entre as ligas com diferentes %Si. Por fim, os resultados não mostraram variações da energia dissipada pela perda histerética com adição de %Si.

Aug 7, 2018

By Marcio José Campos Borba

A cotação do minério de ferro caiu muito nos últimos anos. Em função disto, a Vale buscou se adaptar para continuar atendendo às condições do mercado. Considerando que o principal cliente mundial atualmente é a China, que os principais concorrentes estão na Austrália, e que as suas operações deste produto estão localizadas no Brasil, os desafios da Vale têm sido cada vez maiores para se produzir com qualidade e com baixo custo. Com este cenário, o desdobramento da estratégia da empresa, bem como sua execução, têm merecido destaque especial na Diretoria de Ferrosos Sudeste. Em meio a este momento, foi implantado o Escritório de Projetos, que recebeu a responsabilidade pela condução do planejamento estratégico, desdobramento da estratégia e gestão de carteira de projetos nessa Diretoria, de forma integrada com outros pilares da Gestão da Qualidade.

Oct 30, 2017

By Anna Carolina Cerqueira Neves

As fibras sintéticas vêm sendo gradualmente substituídas por fibras naturais. Em comparação com a fibra sintética, fibra natural demonstrou vantagens econômicas e ambientais. Visto que apresenta características interfaciais com matrizes poliméricas que favorecem a absorção de energia de alto impacto pela estrutura. No entanto, até agora pouco foi avaliado sobre a fibra de cânhamo incorporada em matrizes poliméricas. Este estudo tem o objetivo de avaliar a resistência ao impacto deste tipo de compósito com matriz de poliéster reforçada com diferentes porcentagens de fibras de cânhamo. A resistência ao impacto aumenta proporcionalmente com a quantidade relativa de fibras incorporadas como reforço na matriz polimérica. Este desempenho foi relacionado com a dificuldade de ruptura imposta pelas fibras, resultante da interação da matriz de fibra de cânhamo / poliéster de forma a ajudar a absorção da energia de impacto.

Aug 17, 2017

By Roney Eduardo Lino

As ocorrências recentes de terremotos em diversos países têm incentivado o desenvolvimento de vergalhão com características sísmicas, ou seja, que apresente elevada resistência mecânica sem que a ductilidade seja deteriorada. Este trabalho propôs uma abordagem investigativa dos principais fenômenos metalúrgicos atuantes no processo de laminação a quente de vergalhão em rolo Ø20 mm. Foi utilizado um modelo matemático de evolução microestutural com equações capazes de prever a quantidade de elementos microligantes ao longo do processo, a cinética de precipitação e o comportamento do tamanho de grão austenítico durante todo o tempo de laminação. Os resultados industriais de microestrutura e propriedades mecânicas convergiram com os resultados previstos pelo modelo. Com combinação do modelo matemático com testes industriais foi possível obter vergalhão com limite de escoamento superior a 600 MPa e alongamento de 15 %.

Oct 30, 2017

By Anderson Ayres Bittencourt

O monitoramento de sistemas e ativos de automação sempre existiu de forma rudimentar e descentralizada. A análise desses dados tanto quanto sua obtenção é um desafio para as empresas atuais. Foi a partir deste princípio que nosso projeto foi desenvolvido.Este trabalho tem como objetivo demonstrar a solução de Monitoramento online e preditivo implementada na ArcelorMittal Aços Planos da América do Sul, onde desde o início de sua implementação pudemos capturar benefícios operacionais, melhoria dos processos, otimização, eliminação e/ou diminuição de indisponibilidade de plantas, entre diversos outros retornos que serão apresentados.

Oct 30, 2017

By Taciana Rezende Pereira

O aço 10B06 é utilizado na produção de fio máquina para trefilação. Por ser produzido em aciaria elétrica, o teor de nitrogênio desse aço é elevado, o que pode causar envelhecimento por deformação, resultando em aumento de resistência e queda de ductilidade. Reduzir o teor de nitrogênio livre é uma forma de minimizar esse efeito, o que é feito pela adição de boro. O presente trabalho teve como objetivo realizar uma caracterização mecânica e microestrutural de materiais com teores de boro variando de 55 a 112ppm’s. Nas propriedades mecânicas obtidas no fio máquina, foi observada uma redução do limite de resistência com o aumento do teor de boro, evidenciando o seu efeito em minimizar o envelhecimento. Na análise metalográfica, as microestruturas apresentaram-se similares para todos os testes. Nas imagens do reagente Le Pera foram identificadas três fases, austenita retida e/ou martensita, ferrita e perlita. A presença de martensita não era esperada nesse aço. O que pode ter potencializado a sua formação é a presença de boro livre, que pode causar aumento da temperabilidade. Nos próximos passos desse trabalho serão feitas outras análises para confirmar esse resultado, como microdureza, MEV-EDS e detalhamento do processo produtivo do fio máquina.

Aug 17, 2017

By André Alexandrino Lotto

A demanda global por energia renovável vem aumentando ao longo dos últimos anos. A energia solar é uma energia limpa e abundante, mas seu uso ainda é limitado por causa dos preços altos e baixa eficiência das células fotovoltaicas. O silício bruto, também chamado de silício de grau metalúrgico, tem sido alvo de muitos estudos visando sua purificação a um nível suficiente para aplicações de energia solar por processos mais baratos do que o processo convencional, chamado Processo Siemens. Neste trabalho, 3 kg de silício de grau metalúrgico foram fundidos por plasma térmico numa atmosfera de vapor de água, hidrogênio e argônio. O teor de boro foi reduzido de 10 ppm para 0,09 ppm em 18.000s (5 horas), mostrando que o processo poderia ser uma alternativa viável ao processo tradicional por via química

Aug 8, 2018

By Gustavo Nucci Franco

A indústria do aço passa por seu pior período no Brasil e as empresas vêm buscando soluções para minimizar custos e garantir as operações com menos recursos. Ponto importante nessa busca de ganhos potenciais, a Logística vem, assim, merecendo uma atenção especial. Este trabalho apresenta esforços da AM Juiz de Fora, em parceria com a Franco Arbeit Engenharia, para reduzir o tempo de permanência de veículos em sua unidade e, com isso, evitar custos com o pagamento dos novos valores de permanência. Para isso, foram utilizadas modernas ferramentas de Simulação em Computador para que as soluções mais adequadas pudessem ser implementadas com sucesso.

Aug 17, 2017

By Mônica Aline Magalhães Gurgel

Nas últimas décadas o setor siderúrgico vem desenvolvendo aços com maior valor tecnológico, surgindo assim várias classes, entre elas os aços avançados de alta resistência, onde encontra-se o aço bifásico ou “Dual Phase” (DP). Este aço é caracterizado por uma microestrutura ferrítica-martensítica, associada a uma matriz ferrítica com ilhas dispersas de martensita. Neste trabalho utilizou-se amostras de um aço baixo C e Mn, com micro adição de Nb e Mo, em desenvolvimento, onde se propôs uma avaliação da evolução microestrutural e propriedades mecânicas das amostras extraídas após a laminação a quente, a frio, seguida de recozimento intercrítico, em escala laboratorial, com auxílio de forno Mufla e um equipamento de análise termomecânica (TMA), resultando em taxas de aquecimento distintas, onde selecionou 7 temperaturas de encharque distintas e subsequente resfriamento com patamar isotérmico a 600°C por 20 minutos, onde observou-se que para esse ciclo a microestrutura com aspectos mais característicos de um DP se deu em tratamentos com temperatura de encharque entre 760 e 800°C.

Aug 17, 2017

By Jari Larkiola, Aarne Pohjonen, Juha Jokisaari, Oskari Seppälä, Joonas Ilmola

Finite element method (FEM) is widely used to model the hot strip rolling process. Flatness defects e.g. front-end bending in multipass hot strip rolling is studied by authors using a finite element (FE) model with interactively operating automated controlling logic (ACL) [1]. However, industrial corresponding grade of accuracy in strip thickness subsequent to the rolling pass is not easily accessible in FE-model without separate calculation of significant rolling parameters and integrated roll gap control. In order to study flatness defects and optimize pass schedules the controlling and physics of the FE-model must correspond to the industrial process. For this need the automated controlling logic is upgraded by setup calculations to predicting roll force and work roll flattening. These predictions are utilized in setup positioning of a work rolls. Reliable setup calculation enables smooth multi stand rolling process without significant additional adjustment of roll gap clearance. State of art rolling technology requires above-mentioned setup controlling for the FE simulations to simulate different pass schedules without time consuming preparations. Operational setup calculations together with automated controlling logic of hot strip rolling enable simulation of new pass schedules and efficient problem solving.

Oct 1, 2019

By Antonio Augusto Gorni

O posicionamento de bobinas a quente com seu eixo na direção horizontal protege suas bordas, mas restringe sua área de apoio sobre o solo. Logo, é inevitável que a bobina sofra algum grau de ovalização pela ação de seu próprio peso, o qual se torna particularmente acentuado em algumas situações, como no caso de aços com médio e alto teor de carbono após bobinamento sob temperaturas relativamente altas. O objetivo desse trabalho foi identificar as possíveis contramedidas para minimizar o grau de ovalização das bobinas a quente. Foi constatado que a ocorrência desse problema é crítica para bobinas mais finas, com maior peso e com menor tensionamento entre as espiras, bem como quando seu bobinamento termina antes da transformação total da austenita, particularmente no caso de aços com alto carbono equivalente. Por outro lado, o posicionamento das bobinas em berços com ângulos otimizados contribui para minimizar a ovalização. A seleção das medidas a ser adotadas para reduzir esse problema deve ser ponderada caso a caso, pois elas podem eventualmente interferir com as características finais do produto solicitadas pelo cliente.

Jul 30, 2018