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By Débora Cardoso de Oliveira Silveira, Jean-Christophe Huber, Hamzeh Hamadeh, Kateryna Pastel, Guillaume Brosse

The dynamic behavior of oxygen gas flow, determined by the lance nozzle and blow pattern, is a key factor for determining jet efficiency in BOF Steelmaking. The present work compares the performances of Laval and parabolic nozzles with the aid of the Computational Fluid Dynamics (CFD). The Method of Characteristics (MOC) was applied to design a minimum length parabolic nozzle. The results show that the parabolic nozzle generates more uniform and stable jet, with 2% longer potential core and supersonic length and less shock waves. For the parabolic nozzle, the pressure nearby the nozzle wall is higher, which can protect this region from reverse flow of converter gases and offer longer life for the lance tip. Likewise, the flow rate variations would affect less this nozzle. In addition, the nozzle wear was investigated, and the parabolic nozzle has proven relatively less sensitivity to the presence of this deformity.

Oct 1, 2019

By Beatriz Pereda, Ana Clara Fonseca da Silva, Tiago Seixas Bittencourt

Reinforcing steel bars are usually specified based on mechanical properties with flexibility in chemical composition and processing. Most developments, in these steels, are normally focused on alloy and process design to reach minimum cost and conformity to specification. Processing routes using quenching and self-tempering (QST) and accelerated cooling are the most common. Microalloying with V and Nb have been used in rebar. When acicular constituents must be avoided, a combination of Nb microalloying with judicious control of cooling is one of the preferred options. Niobium can contribute to improvement in tensile properties through austenitic grain size control during hot working, precipitation hardening due to carbonitrides or clusters, and hardenability increase. In the present work the alloy design and development processes of a Nb microalloyed steel for rebars are presented. The designed steel has fulfilled the required specification and is under regular production. Austenitic grain size refining – when comparing with the “basic composition” normally used was observed, even without any change in the thermomechanical processing cycle. There are indications that precipitation hardening may also occur. Results indicate that Nb is a good alternative as a microalloying element in rebars.

Oct 1, 2019

By Caroline Gomes de Oliveira

Os impactos causados pela exploração dos recursos naturais pelo homem geram uma crescente inquietação em relação futuro do planeta a longo prazo. Assim, as fibras naturais vegetais ganham destaque como material de reforço por suas boas propriedades mecânicas, baixo custo e por serem biodegradáveis. Umas das fibras que mais ganhou destaque nas últimas décadas é a fibra de rami, objeto de inúmeros estudos. Neste trabalho, analisou-se o efeitodo tecido produzido com a fibra de rami como reforço para a matriz epóxi sob esforços de impacto Charpy e Izod. A metodologia utilizada foi a produção de placas laminadas sob afeito de vácuo. Os resultados mostram notável diferença na resistência ao impacto do compósito comparado à matriz sem reforço.

Oct 30, 2017

By Ricardo Melo Pereira

Este trabalho tem como objetivo avaliar modelos de simulação, construídos através do software Talpac® em uma mina a céu aberto, a fim de analisar através de distribuições de probabilidade com o uso do software Minitab®, alguns parâmetros que influenciam diretamente a produtividade dos caminhões fora de estrada. Dentre estes parâmetros, os principais são: Carga média dos caminhões, velocidade média, número de viagens por hora de trabalho e tempo médio de fila na carga. Ao final, os dados de produtividade dos caminhões obtidos no modelo, serão comparados aos dados reais da mina, obtidos através do sistema de gerenciamento de frota Smartmine®, podendo este modelo ser validado ou não, tanto em termos de produtividade quanto dos demais parâmetros.

Aug 16, 2017

By Breno Totti Maia

Due to operational conditions and locations, BOF suffers variations in important parameters whose effects on the liquid bath are usually neglected. The present paper investigated two aspects: inner BOF pressure and oxygen temperature in the stagnant reservoir. The results have shown that oxygen temperature changes properties like density and velocity but has small influence on jet penetration. The BOF inner pressure has significant influence on jet penetration and creates a new challenge regarding nozzles dimensions considering overexpanding and underexpading jets.

Oct 30, 2017

By Sidiney Nascimento Silva

O trabalho descreve os principais resultados dos testes industriais realizados na Usina Presidente Vargas, CSN, Brasil, envolvendo a adição de um catalisador à mistura de carvões, em termos da qualidade do coque e do processo da coqueria. O catalisador em questão é o produto Thermact, que possui partículas nanométricas em sua composição, fornecido pela empresa Abhitech Energycon Limited, Índia. O catalisador foi dosado e adicionado à mistura de carvões via correia transportadora, na proporção, em peso, de 1kg de catalisador para 4.000kg da mistura de carvões. Os resultados dos testes realizados nas Baterias # 1, 4A, 4B e 5 com a adição de um catalisador à mistura de carvões, sinalizaram a viabilidade técnica e financeira da sua aplicação no processo da coqueria. Os principais benefícios decorrentes da adição do catalisador foram: i) aumento potencial da capacidade de produção de coque ao redor de 10% ou, alternativamente, melhoria da qualidade do coque - aumento de 1,4% do valor médio do índice de resistência mecânica a frio do coque, DI150/15, mantendo-se o tempo total padronizado do processo de coqueificação, visando à preservação das Baterias, ou ainda, a utilização de uma mistura de carvões de menor custo, sem prejuízos ao atendimento à especificação do coque para os Altos-Fornos; b) aumento da geração e redução do consumo de gás de coqueria, GCO; iii) aumento na produção de BTX (Benzeno, Tolueno, Xileno) e redução da produção de alcatrão na Planta de Carboquímicos; iv) limpeza do sistema “PROven”, “goosenecks”, tubos de ascensão e paredes dos fornos, sinalizando a sua viabilidade técnica e econômica.

Aug 1, 2018

By Larissa Agrizzi Ronqueti

The effect of coiling temperature on selective oxidation behaviour of binary and ternary iron-based model alloys containing different contents of Si or Mn were investigated by SEM and SIMS. The experiments were carried out with a temperature ranging from 450 °C to 700 °C, under N2-5%H2 gas flow with a Dew Point of -3.3°C, for different durations. SEM images of binary iron-based model alloys revealed a decrease of grain boundary oxidation depth with increasing Silicon or Manganese content. At 530°C and 600°C SIMS results showed no Silicon diffusion toward surface, contrary to the results analyzed for Fe-x%Mn. Tests results and Wagner’s theory application (specific cases Fe-0.2%Si and Fe-0.5%Si) showed that grain boundary oxygen diffusion coefficient “DoGB” is almost 60 to 70 times faster than oxygen bulk diffusion coefficient. These results helped to broaden knowledge of single-element effects on grain boundary oxidation, in addition, will contribute of the future works in new steels with complex alloy compositions.

Aug 17, 2017

By Daniel Mapa Clemente

Processing of tin slags in reduction furnaces was studied in order to optimize tin recovery and reduce recirculation rates of slags containing thorium and uranium oxides. A theoretical approach considering a mass balance of the process was developed and adjusted by experimental results in order to predict the final slag composition. A metallic phase (FeSnSi) was discovered trapped in the slag due to high apparent viscosity, raising the FeO and SnO2 contents of the slag sample. This FeSnSi alloy is rich in tin and its recovery would help to reduce the slags recirculation. High contents of ZrO2 were found in the slag, restricting it from reaching complete fluid phase. Through an analysis of the slag in the CaO-FeOx-SiO2 and ZrO2-CaO-SiO2 phase systems it can be concluded that final slags should be modeled aiming fluid phase at working conditions and additions should be planned in order to control ZrO2 levels.

Oct 30, 2017

By Ivênio de Oliveira Teixeira

Grelhas constituem o fundo móvel dos setores da esteira sem fim das máquinas de sinterização. Diferentes tipos de materiais têm sido utilizados para a fabricação dessas peças, desde aços resistentes ao calor e inoxidáveis até ferros fundidos de alta resistência, tendo como parâmetro de controle a perda de massa ou redução da espessura das grelhas. A necessidade do aumento do ritmo operacional das sinterizações ao longo dos anos tem levado ao aumento da substituição de grelhas, contrapondo ao aumento da produtividade das sinterizações. Desta forma, a adequação da resistência ao desgaste abrasivo e a minimização de transformações microestruturais em função as condições de utilização dos materiais desses componentes mecânicos têm sido alvo do desenvolvimento de materiais para essa aplicação. Nesse trabalho é discutido o desenvolvimento de materiais aplicados em grelhas de sinterização, visando o aumento da sua vida útil, a partir do melhor entendimento dos mecanismos de degradação e da realização de ensaios laboratoriais de desgaste abrasivo, corrosão a quente e fadiga térmica. Dentre cinco alternativas avaliadas, a concepção de material com matriz ferrítica e adição de elementos químicos formadores de carbonetos mais estáveis a elevadas temperaturas e formação de camada mais aderente de óxidos apresentou melhores resultados, gerando uma perspectiva de aumento da vida útil da ordem de pelo menos três vezes em relação à condição atual.

Aug 16, 2017

By Raíza da Silva Juvenal, Suelen Silva Rocha, Artur Ângelo Alcântara de Assis, Jorge Luiz Valença Mariz

Um estudo de viabilidade econômica deve considerar parâmetros e incertezas inerentes a um projeto para produzir resultados econômicos consistentes, fornecendo ao investidor uma ferramenta de tomada de decisão. O presente estudo objetivou efetuar inicialmente a avaliação econômica convencional do cenário realista de uma mineração de agregados em fase de implantação localizada em Pernambuco, cujo Valor Presente Líquido (VPL) obtido foi R$ 24.006.309,20, o que representa um resultado positivo. Através da metodologia de Monte Carlo foi efetuada uma análise de risco considerando incertezas em 100.000 cenários, nos quais nove variáveis assumiram valores estocásticos dentro dos domínios definidos, produzindo assim uma distribuição estatística do VPL ao invés de um único número, sendo ainda efetuada uma análise de sensibilidade para identificar e quantificar as variáveis que mais impactam no resultado da avaliação. Por fim, os dois fatores mais influentes identificados na análise de sensibilidade inicial foram isolados e submetidos a uma nova análise de risco em outros 100.000 cenários. Foi concluído que o projeto é economicamente viável e que a probabilidade de gerar lucro aos investidores é de 99,77%, embora a probabilidade do VPL ser igual ou maior que o previsto pelo método convencional seja de 49,98%.

Oct 3, 2019

By Altemar Dettogne do Nascimento

A Máquina de Lingotamento Contínuo nº 1 da ArcelorMittal Tubarão (AMT), com capacidade nominal de 1,8 milhões de toneladas/ano, teve seu start up em 1995. A máquina é curva com raio de 10,5 m. São produzidas placas de 200, 225 e 250 mm, largura de 800 a 1650 mm e velocidade até 1,7 m/min. Em Abril de 2012, a Máquina parou para uma reforma geral. A empresa Italiana Danieli Davy Distington foi contratada para fornecer a engenharia, fabricação e entrega dos equipamentos no período de 12 meses. No ano anterior à parada da máquina, foi realizado um site survey, o que possibilitou a elaboração de um planejamento detalhado de todas as atividades. A reforma da máquina teve como objetivos principais: correção do alinhamento da máquina, substituição de estruturas oxidadas, implantação de novas tecnologias e redução do tempo de exposição dos operadores a ambientes agressivos (alta temperatura, projeção de aço, queda de cascão da panela e material particulado) através da implantação da sala remota de controle dos veios. A máquina foi colocada em operação em 10 de agosto 2012 após ter completado, sem desvios, as fases de instalação e testes. Este trabalho mostra as fases de desenvolvimento deste projeto, os resultados das tecnologias implantadas e os testes de performance para diferentes famílias de aço.

Jul 29, 2018

By Marcela Gotelip Barbosa

Pellets are the main iron input to the blast furnace at ArcelorMittal Lazaro Cardenas iron and steel making facility in Mexico. Pellets are made at this facility using the concentrates generated and shipped from their captive mines viz., Las Truchas, Pena Colorada, Volcan Sonora. The concentrating plants, after grinding the ore to the liberation size, use magnetic separation and flotation to reject the silica, sulphur and phosphorous impurities. At Volcan Sonora Mines, the ore is contaminated with phosphorous minerals, and hence, after magnetic separation, the phosphate minerals are floated using anionic carboxylate collector (sodium oleate). Apart from floating the phosphate minerals, the sodium oleate also has some tendency to smear on the iron bearing mineral surfaces leaving a hydrophobic surface, which is expected to reduce the green pellet strength due to absorption of ultrafine sized air bubbles on these surfaces, and further generate higher levels of dust during the induration process. In order to alleviate this industrial problem, comparative studies were carried out on the concentrates from magnetic separation using reagents from synthetic sarcosinate and carboxylate family collectors. Results have indicated that the sarcosinate family members not only were found as replacement to carboxylate collectors, but also reduce the phosphorous content below the values achieved with oleate, thus have considerable benefits in the downstream steel making process. Based on the results, plant runs are being taken up at Volcan Sonora. In this article, the laboratory results obtained on iron grades and recoveries, and phosphorous rejection using both the reagents are presented.

Aug 1, 2018

By Rene Grabowski

Optimization of workflows and intelligent stock management; Slab stacking improvement by automated transport orders; and System automatically registers any slab movements even in manual operation. Case story: Steel producer ArcelorMittal Eisenhüttenstadt GmbH in Germany uses Primetals Technologie’s new stock yard logistics system in its finishing department. An exact image of its slab storage at any times is given by the warehouse logistics system to the company. It not only enhances the composition of the stacks of slabs, but also automates recording of manual restacking operations. Therefore the solution improves workflows and simplifies stock control. Cycle times have also been reduced due to the fact that the slabs can be charged to reheating furnaces ahead of the rolling mill due to less restacking operations within the slab storage. The expandable, modular system is based on the Siemens Simatic IT and Primetals Technologies’ IT4METALS Logistics product platform. It provides a large number of organizational and commercial features in the form of sophisticated graphics and tabular evaluations. For example, it can show how many crane movements have been made per shift for any category of slab, so that the time and cost for each operation can be calculated accurately.

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 Lucas Batista de Almeida

Durante o processo de redução das cargas ferrosas em altos-fornos, observa-se a formação de uma região responsável por cerca de 70% da perda de carga do alto-forno, denominada zona coesiva ou zona de amolecimento e fusão, estruturada com camadas alternadas de coque metalúrgico e óxidos ferrosos pastosos e impermeáveis. Foram desenvolvidos ensaios para determinar as propriedades a altas temperaturas das cargas ferrosas, pela sua majoritária influência nas características da zona coesiva. Esse trabalho apresenta os parâmetros de ensaio e os equipamentos envolvidos e a metodologia de atualização de um equipamento para a avaliação das características de amolecimento e fusão das cargas ferrosas. Foram analisados ensaios de validação em diferentes amostras objetivando verificar a padronização, reprodutividade e repetibilidade do ensaio de amolecimento e fusão.

Oct 30, 2017

By Letícia Gomes Mathias Netto Lima

Propriedades mecânicas podem ser melhoradas por meio de tratamentos térmicos, isso foi demonstrado por meio de estudos ao longo dos anos. O tratamento criogênico tem demonstrado que pode melhorar as propriedades dos aços temperados e revenidos, ao se reduzir a presença da austenita residual e ao promover a precipitação de microcarbonetos. Nesse contexto o presente trabalho, pretende realizar tratamentos de resfriamento e criogenia, buscando melhorias nas propriedades de aços temperados e posteriormente revenidos. Foram preparados corpos de prova em aços SAE 4140 submetidos a tratamento térmico de têmpera (a 850°C), e após foi realizado o tratamento criogênico (-196°C) ou resfriamento (-82°). E por fim, as amostras passaram pelo processo de revenimento. O tratamento criogênico ou de resfriamento são procedimentos que costumam ser utilizados após o tratamento térmico de têmpera, estes consistem em submeter os materiais a temperaturas muito baixas durante períodos prolongados de tempo. Foi realizado ensaio de tração nas amostras já preparadas, assim foi possível realizar um estudo comparativo sobre as mudanças estruturais, morfológicas e mecânicas de um aço SAE 4140. Para as análises estruturais, morfológicas e mecânicas foram utilizadas técnicas de caracterização como microscopia ótica, difração de raios-X e microdureza.

Aug 16, 2017

By Manuela Arend Prediger

Este trabalho teve como objetivo desenvolver um banco de dados com ênfase em materiais semicondutores e condutores para disponibilizar informações dos quatro principais grupos de materiais: metais, compósitos, cerâmicos e polímeros. Isto foi realizado através de uma seleção de materiais e definição de quais os mais adequados à área de semicondutores. Por intermédio de levantamentos bibliográficos em livros, periódicos e sites, foi possível compilar as características e as aplicações destes diferentes tipos de materiais. Assim, obteve-se um site que contém informações precisas e confiáveis e que está disponível àqueles que possuem interesse nesta área. Infere-se a partir do trabalho feito que o uso de materiais semicondutores faz-se cada vez mais necessário e crucial para satisfazer as exigências de equipamentos eletrônicos.

Aug 16, 2017

By Luana Araújo Batista

Os aços inoxidáveis austeníticos apresentam interessante junção de propriedade mecânica com elevada resistência à corrosão. Porém, quando aplicados em temperaturas na faixa de sensitização e submetidos a ambientes agressivos, tornam-se suscetíveis à corrosão intergranular. Para verificação da suscetibilidade desses aços sofrem este fenômeno são realizados ensaios de corrosão. Dentre eles os mais utilizados são os contidos na norma ASTM A262, que possui cinco diferentes procedimentos. Este trabalho consiste na comparação dos procedimentos das Práticas A, C e E, contidos nessa norma, para determinação da tendência à corrosão intergranular do aço AISI 304L. Para isto, amostras do aço foram sensitizadas a 675°C por uma hora e em seguida submetidas aos diferentes ensaios descritos na norma. Após a realização dos três procedimentos, considera-se que a metodologia mais assertiva e confiável seja a Prática E, conhecido como ensaio de Strauss, e que as amostras analisadas não apresentaram corrosão intergranular.

Aug 16, 2017

By José Divo Bressan

Present work examines material surface damage by cavitation erosion of metals or the wear phenomenon from water bubbles collapse near the metallic surface. Material surface damage by cavitation erosion is due to wear mechanisms of liquid micro-jets impingement and shock waves. Experimental cavitation in tap water was investigated, using the proposed new design of compact rotating disk equipment. In this device, a rotating disk with cavitation inducers and specimens fixed on it ran in tap water to provide cavitating flow at constant high speed of 47.9 m/s similar to service conditions in pumps and propellers. Two types of cavitation inducers in the rotating disk were investigated: through-holes and pins. Carburized cast iron, aluminum, brass and bronze specimens were tested in this device. The cavitation damage mechanisms were observed by scanning electron microscope. Surface damage in the specimens was measured by mass loss and plotted in graphs of mass loss versus running time. After 25 hours testing, the specimens surface showed pitting formation and mass loss. All specimens presented surface damage: pit diameter size was about 100 or 150 to 300 micron. In aluminum specimen, damages by burned pit formation and plastic deformation could be seen, however, the mass loss was lower than the expected, possibly due to alumina film formation. Present equipment had quite good test reproducibility when compared with results from literature.

Jul 31, 2018

By Mariana Carla Mendes Rodrigues

The present study deals with the effects of strain rate on the functional behavior of NiTi thin wires. The samples, in the austenitic condition at room temperature, were mechanically cycled 20 times by loading up to 6% strain followed by complete unloading, at 25°C. Four different quasi-static strain rates were assessed: 1x10-4, 1x10-3, 1x10-2 and 5x10-2s-1. The functional properties are described by means of critical stress to induce martensite, stress at maximum strain, energy dissipated per cycle and residual strain. The sensitivity of repeated cyclic deformation to strain rate is also analyzed in terms of phase stability. The results show that the fluctuation in the loading plateau, due to non-homogeneous transformation, increases with increasing strain rate. During cycling, it is observed that higher strain rates result in lower critical stress to induce martensite after the 5th cycle. However, the stress at maximum strain is higher at high strain rates, regardless the number of cycles. The accumulation of residual strain also increases with the strain rate due to the higher applied stress. During unloading, both the elastic deformation of stress-induced martensite and the reverse transformation seem to overlap at high strain rates. The dissipated energy behavior changes between the 1st and 20th cycle. No martensite is stabilized after training, but the intensity of the X-ray diffraction peaks of austenite increases with strain rate, as a result of stress relaxation.

Aug 17, 2017