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By Samuel Filgueiras Rodrigues

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

Aug 8, 2018

By John Beaumont

The Plate-Steckel mill combines the asset utilization of the strip rolling process with the grade and width range of the reversing plate mill, delivering a broad range of steel products at low cost. Among rolling mill types, plate mills are distinctive in the way that they exploit the metallurgical attributes of their product. The downside of this flexibility, though, is a low level of asset utilization. The Plate-Steckel mill was originally developed to combine the utilization of the strip mill and the width of the plate mill. The Plate-Steckel mill is now setting new benchmarks in accessible grades and applications, whilst pushing the width boundaries of the process. Long experience in the Steckel process control and coiler furnace design is coupled with caster and plate mill expertise to deliver high level of performance in this increasingly important plate and coil rolling technique. Several new design features have been incorporated and the vertical integration of mechanics with process models is the key for better product quality and flexibility at these plants. The use of fully automatic thermo-mechanical rolling using the latest physical models and intelligent sequencing strategies achieves the optimum grain refinement and thus improves mechanical properties. The novel profile and flatness strategy relies on comprehensive physical models and makes use of SmartCrown® as a powerful actuator, enabling large reductions to be taken without risking poor flatness. Throughout the rolling and cooling stages of processing, accurate calculation of the thermal-mechanical state of the product is performed by the temperature monitor. This enables tighter control of the final plate mechanical properties by providing an insight into the plate evolution during the thermo-mechanical processing. Advanced pacing functionalities provide an optimized mill throughput, utilizing new cooling bed charging strategies. Considering the rolling process, process automation applies state-of-the-art model calculations to achieve saleable coil/plate target dimensions even in non steady state rolling conditions.

Aug 16, 2017

By Ana Carla de Melo Moreira Campelo

Para elaboração de planos de lavra é necessário que se faça o correto dimensionando da capacidade produtiva dos equipamentos envolvidos nas atividades de perfuração, carregamento e transporte. Esse estudo aborda o dimensionamento da produtividade de transporte para planejamento de curto prazo através da utilização de informações oriundas do banco de dados sistema de despacho e distância média de transporte oriunda da confecção dos planos de curto prazo, tomando como base os avanços de lavra e destinação dos materiais. A fim de chegar em um indicador da produtividade de transporte mais fiel aos resultados que de fato são praticados, foram levados em considerações os dados históricos mais recentes, obtidos por meio de um sistema de despacho e controle dos equipamentos (Dispatch®)... O trabalho proposto foi aplicado na mesma operação onde os dados foram obtidos e obteve resultados satisfatórios, possibilitando o acompanhamento mais detalhado da execução do plano de curto prazo e demonstrou-se passível de ser aplicado, também, para o planejamento de longo prazo. Os dados utilizados são provenientes de uma mina em operação (Cu-Au) situado no norte do Brasil.

Oct 30, 2017

By Camilo José de Freitas Neto

O objetivo deste trabalho foi estudar a variabilidade do depósito de zinco sulfetado do projeto Ambrósia Sul, da Votorantim Metais localizado em Paracatu - Minas Gerais, frente aos processos de beneficiamento e poder, assim, detalhar o comportamento geometalúrgico dos vários corpos de minério do depósito. Além do estudo da variabilidade dos corpos de minério, o trabalho também inclui testes em escala de bancada durante anos e semestres de operação: 2016, 2017/01, 2017/02, 2018/01, 2018/02, 2019. A metodologia do estudo é resumida nas fases de amostragem de testemunho de sondagem, composição das amostras representativas dos corpos de minério e anos e semestres de operação da mina, testes de moagem, peneiramento, flotação de bancada e caracterização mineralógica da alimentação e produtos dos testes. O teste de bancada desenvolvido neste trabalho, tem como objetivo principal verificar variações significativas entre os corpos mineralizados e/ou semestres de mina de operação, tornando possível identificar potenciais oportunidades de otimização do circuito de tratamento de minérios, maximizando o retorno financeiro de toda a jazida mineral.

Aug 17, 2017

By Aline Aguiar Lopes

A piora na qualidade dos minérios de ferro tem levado as empresas a adaptarem seus processos a novas condições de qualidade das matérias-primas, surgindo assim a necessidade de desenvolver estudos que auxiliem as tomadas de decisão. Esse trabalho avaliou a influência da qualidade do sínter e da composição da carga metálica na zona coesiva do alto-forno através dos parâmetros de amolecimento e fusão. A importância de se obter informações sobre a zona coesiva se deve principalmente ao fato de nessa região ocorrer a maior parte da perda de carga no interior do alto-forno. Cinco amostras de sínter de qualidades químicas distintas, produzidas nas sinterizações da CSN (Companhia Siderúrgica Nacional), foram selecionadas e caracterizadas para esse estudo. Os ensaios de Amolecimento e Fusão foram realizados no Centro de Tecnologia de Ferrosos da Vale através de um acordo de cooperação técnica entre as empresas. Os resultados obtidos mostraram que as técnicas utilizadas são adequadas para avaliação das propriedades em altas temperaturas, fornecendo dados importantes para a interpretação do comportamento da carga metálica no interior do alto-forno, como espessura e posicionamento da zona coesiva, permeabilidade e redutibilidade da carga, indicando assim, a composição da carga metálica de melhor desempenho para o alto-forno.

Aug 17, 2017

By Eduardo Vitral

The present study focuses in the simulation of pattern formation by ion beam sputtering on a material surface. This process is responsible for the appearance of unexpectedly organized patterns, such as ripples, nanodots and hexagonal arrays of nanoholes. A numerical analysis of preexisting patterns is proposed to investigate surface dynamics, based on a model derived from a Kuramoto-Sivashinsky anisotropic equation, in a two dimensional surface with periodic boundary conditions. While deterministic, its highly nonlinear character gives a rich range of results, making it possible to describe accurately different patterns. A finite-difference semi-implicit splitting scheme is employed on the discretization of the governing equation. Simulations were conducted with realistic coefficients related to physical parameters (anisotropies, beam orientation, diffusion). The study dealt with a random and a monomode 1D structure initial condition in order to understand how the shape and wavelength of the initial pattern evolve with time. Ripples and hexagonal patterns were observed in the results, being physically consistent with the phenomenon. Moreover, the Method of Manufactured Solution has been used as verification of the developed numerical scheme.

Aug 16, 2017

By Amanda de Angelis Vitoi

A nitretação do aço inoxidável endurecível por precipitação do tipo 17-4PH foi estudada comparativamente pelos processos de Plasma-DC e de Tela Ativa. Os resultados mostram que os dois processos são eficientes em promover a formação da camada nitretada de elevada dureza superficial, cerca de 1300 HV0,025. Entretanto, diferenças importantes são observadas. No processo de Plasma-DC a camada nitretada é composta, além da martensita acicular saturada em nitrogênio, de nitretos de ferro e cromo precipitados pela supersaturação. No processo de Tela Ativa a precipitação de nitretos de cromo é praticamente suprimida e predominando os nitretos de ferro. Esta diferença na sequência de precipitação de nitretos é inferida como sendo causada pela oferta de nitrogênio. Em Plasma-DC a oferta de nitrogênio é suficiente para a precipitação do nitreto de cromo, o que não ocorre em Tela Ativa. A maior profundidade de camada e de endurecimento transversal confirma a maior difusão de nitrogênio em Plasma-DC. Ainda, em ambos os processos a dureza de partida do substrato envelhecido é preservada após o ciclo de nitretação.

Aug 16, 2017

By Felipe Buboltz Ferreira

O Pó de Aciaria Elétrica (PAE) é um resíduo sólido originado da fabricação de aços em Fornos Elétricos a Arco (FEA). Este resíduo contém metais nocivos ao meio ambiente e é constituído, em sua maior parte, pelos elementos ferro, zinco e oxigênio. Devido aos custos crescentes para disposição e por tratar-se de um resíduo perigoso, a indústria procura tanto opções de reciclagem quanto a possibilidade de retorno ao processo produtivo do aço. Uma das alternativas é a reintrodução na aciaria elétrica através de aglomerados autorredutores como parte da carga do FEA. Nesse trabalho, são confeccionadas misturas autorredutoras contendo PAE e coque de petróleo, apresentando as correspondentes caracterizações químicas e físicas. É feita também uma avaliação do comportamento destas misturas em ensaios termogravimétricos, mostrando a possibilidade do emprego desta técnica na aferição prática do teor ótimo de coque.

Aug 16, 2017

By Henrique Dias Gatti Turrer, Marcelo Nazaro Silva, Henrique Lopes Martins Pereira, Claudio Luis Goulart

The Minas-Rio industrial complex uses a pipeline with extension of 529 Km to transport the iron ore concentrate to the filtering industrial complex and exporting port. Since project phase, bench lab tests have provided important information for the pumped slurry rheology control. Based in these tests results was possible to verify the effects of slurry stability, rheology controller type and particle size distribution in the regrinded concentrate yield stress and relative viscosity. Controlling some characteristics of pumped slurry, such as particle size distribution, pH and solids concentration guaranteed to achieve the necessary rheology properties for its safe pumping through pipeline and resulted in a performance improvement over the years.

Oct 3, 2019

By Armando Vazquez

Steel Dynamics Inc. (SDI) and Tenova Goodfellow Inc. (TGI) have successfully commissioned the first hybrid extractive/laser system for continuous and full spectrum analysis (CO, CO2, O2, H2 and H2O vapor) on two twin shell furnaces at Butler, Indiana. NextGen® technology using off-gas analysis as a main tool for EAF practice optimization is a proven effective method for improving plant productivity. Significant benefits attributed to the NextGen® system are operational cost reductions through the use of real-time dynamic control of chemical energy and improved environmental conditions through reduced GHG emissions. Additionally, the implementation of Tenova’s Water Leak Detection Technology® has shown results as an effective tool for operators to identify in real-time the presence of water during both reducing and oxidizing conditions. This paper will include project details, trials and results and will also outline the latest hardware developments and multipoint capabilities

Oct 30, 2017

By Pedro Jorge Walburga Keglevich de Buzin

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

Jul 30, 2018

By Andrelio Marcos Ribeiro, Lucio Ribeiro Camisao, Antonio Carlos Ataíde, Alan de Sousa Pereira, Renato Siqueira Campos

The annealing and pickling line n. 1, responsible for the production of stainless steel 3xx, 4xx and 430a in thicknesses from 4 to 0.4 mm, has two vertical strip accumulators. These are intended not to let the material exceed the determined time in the furnace and in the pickling, and consequently do not cause defects like burning and excessive pickling. Strip accumulator n. 1 avoids the line from stopping during welding execution of the coils in the welding machine. In sequence, the strip accumulator n. 2 avoids the line from stopping at the end cutting of the tips, and in the coils removal from the pickling. The strip accumulators have a roller table that during the strip accumulation moves vertically downwards while its counterweight moves vertically upwards, and do the inverse movement when the material is released. On December 12th 2018, the failure occurred in the strip accumulator n. 1, where it was verified that the shaft of one of the pulleys had been fractured by high-cycle mechanical fatigue, which was characterized by alternating bending. With the fracture of the shaft, occurred the unevenness of the counterweight that damaged the guides. Failure analysis of this occurrence was based on the PDCA methodology, when was verified a weld between the shaft and the pulley. The analysis of the microstructure transformation in the molten zone, in the heat affected zone and in the base metal was carried out in an optical microscope, and no abnormality was observed. It was also carried out the end test by penetrating liquid, finding an inadequate weld in its geometry, as well as longitudinal trunks along the center of the weld bead. However, after a huge investigation of the causes, it was found that the failure was triggered by an inadequate design of the pulley shaft. It was also verified that the shaft had an open measure, inadequate for the operational context. After the analysis, action plans were drawn up based on the FMEA methodology to inhibit the failure recurrence.

Oct 7, 2019

By Alessandro Molinari

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

Aug 16, 2017

By Priscila Batista Dias Santos

A ovalização é uma alteração indesejável na forma de bobinas laminadas a quente (BQs), que pode ocorrer durante seu resfriamento e que dificulta o processamento posterior. Esse fenômeno pode estar relacionado a diversos fatores, entre os quais se destacam, especialmente em aços com carbono equivalente mais alto, alterações associadas à decomposição da austenita durante o resfriamento da BQ. Neste estudo foi investigado, utilizando simulações por dilatometria, o efeito das condições de resfriamento após a laminação a quente nas transformações de fase de aços C-Mn propensos à ovalização. Os resultados obtidos mostraram que as condições de resfriamento afetam não só a microestrutura final, mas também a cinética de decomposição da austenita dos aços avaliados, indicando que é possível reduzir o índice de ocorrência de ovalização de BQs desses aços por meio de alterações na temperatura de bobinamento.

Oct 30, 2017

By Giulliane Meireles Casali Gonçalves Torres

Os arrebentamentos que ocorrem durante o processo de trefilação geram impacto na produtividade e rendimento operacional em função do retrabalho gerado na realização de solda cada vez que o material se rompe e consequentemente no tempo perdido para execução desta etapa. A metalografia é a ferramenta mais eficiente para caracterização das causas dos arrebentamentos durante a trefilação. Faz-se necessário a utilização de microscopia e aplicação dos reativos específicos destinados a revelar a origem da anomalia. O presente trabalho objetiva mostrar os principais tipos de fraturas na trefilação e suas respectivas origens, através do estudo de quatro casos distintos, são eles: fratura resultante de quebras internas (rupturas centrais), fratura dútil por tração, fraturas resultantes de quebras na solda e fraturas lascadas causadas por formação de “pé de corvo”. Os resultados das análises mostram de forma objetiva se a anomalia foi gerada a partir da matéria prima (defeitos superficiais no fio máquina) ou problemas de processo/operacionais durante a trefilação.

Aug 17, 2017

By Débora Guimarães da Silva

Este trabalho trata da deposição de um nanofilme de sílica através do processo sol-gel na superfície de um substrato vítreo para sua aplicação em usinas térmicas de energia solar. Os filmes foram confeccionados pelo processo de revestimento por imersão utilizando-se um equipamento dip-coating e passaram por um tratamento térmico à 425°C durante 30 minutos. Na etapa de caracterização foram feitos ensaios de espectroscopia de fluorescência de raios-X, refletância difusa no UV-Vis, microscopia eletrônica de varredura e medidas de molhabilidade. As propriedades mecânicas foram avaliadas por teste de adesão da fita e dureza a lápis. Resultados dos ensaios de espectroscopia de fluorescência de raios-X confirmaram haver a deposição de sílica sobre o substrato. Foi obtida uma refletância difusa de 2,72% para o filme antirreflexivo. Imagens no MEV revelaram uma superfície lisa, uniforme e isenta de trincas. Medidas de molhabilidade mostraram que houve o molhamento dos filmes pela água, caracterizando-os como hidrofílicos. Os filmes apresentaram uma adesão de 4B e dureza de 3H. Os nanofilmes de sílica confeccionados apresentaram propriedades ópticas e mecânicas satisfatórias para a aplicação solar.

Aug 17, 2017

By Edwan Anderson Ariza Echeverri

O processo de estampagem a quente também conhecido como press hardening, é um dos métodos mais utilizados atualmente pela indústria automobilística para produzir aços de alta e ultra alta resistência. Esse processo é principalmente usado em peças relacionadas à segurança passiva e à resistência ao impacto, tais como pára-choques e barras de proteção laterais. O uso desse processo aumenta a segurança dos passageiros e reduz o peço do veículo e, portanto, o consumo de combustível. No presente estudo, amostras de aço ao boro foram deformadas a quente, não isotermicamente, a 850ºC e 750ºC em 30% a uma taxa de 0,5s-1. As microestruturas obtidas após deformação a 850ºC foram quase totalmente martensíticas, diferente das amostras deformadas a 750ºC, onde houve uma diminuição da fração volumétrica de martensita e um aumento da fração volumétrica de ferrita. Portanto, a deformação aplicada a 750ºC resultou em uma diminuição dos valores de microdureza. Desta forma, tornou-se possível investigar a influência da deformação em alta temperatura na transformação martensítica, na fração volumétrica de ferrita e nos resultados de microdureza.

Aug 16, 2017

By Alexandre Silva Guimarães

Investigou-se a extração seletiva de Ca e Mg do licor sulfúrico concentrado de Ni visando sua purificação. Observou-se que a mistura sinérgica dos extratantes D2EHPA + ácido naftênico apresenta maior afinidade na extração de Ca em pH = 5. Comportamento oposto foi verificado pelo extratante Cyanex 272, cuja preferência de extração é pelo Mg para 5 = pH = 6. A cinética de extração de Ca e Mg é rápida atingindo o equilíbrio em menos de 6 minutos. A purificação do licor de Ni requer a utilização de 2 circuitos de extração em operações estagiadas. No primeiro circuito, Ca pode ser removido do licor empregando-se o sistema orgânico D2EHPA (10% v/v) + ácido naftênico (20% v/v). O pH ótimo é 3,5, no qual foram extraídos 72% de Ca (ßCa/Ni = 40) em uma contatação. No segundo circuito, o licor deve ser submetido a uma extração de Mg pelo Cyanex 272 (20% v/v). O pH operacional propício é 5,5 com extração de 66% de Mg (ßMg/Ni = 16, uma contatação). O licor purificado de Ni pode ser encaminhado à etapa de eletrorrecuperação almejando-se a obtenção de Ni metálico.

Oct 30, 2017

By Humberto Almeida de La Serna, Kayleigh Meneghini, Gabriel Rubio Pirillo, Maurício Guimarães Bergerman

The Mining Annual Report (RAL) is an obligation for every current owner of a brazilian mining process which is already undergoing extraction. This document is basically composed by the company’s annual book balance, where is possible to educe informations that allow to evaluate the mineral market behavior. This research gathered filtered data linked with RAL production and technical responsability between 2010 and 2017, gotten by the Information Access Law, without the real CNPJ of each company, in order to preserve their identity. The results allow to quantify the Brazilian mining production during the period, illustrating that approximately 46% of the companies can be classified as micro, 30% as small, 20% as medium and 4% as large mining companies. It was observed that the micros concentrate the most part of technical responsibles who sign for more than three mines.

Oct 3, 2019

By Robin Schott

The blast furnace process is the most important process to produce pig iron. The necessary process energy is mainly covered by coke. But the production of coke is connected with CO2-emissions and high costs. A significant measure to reduce the coke rate and with it the CO2-emissions plus costs is pulverized coal injection (PCI) through the tuyeres into the blast furnace. A further increase to substitute coke by coal can be achieved by using the Oxycoal+ technology. This article compares and shows the cost effectiveness and the decrease of CO2-emissions with the help of simplified energy balances for the only coke operation of the blast furnace, the operation using pulverized coal injection and the operation using the Oxycoal+ technology.

Aug 17, 2017