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By José Aparecido Pereira

The innovative methodology developed by the author allows the elaboration of an Angle Roll Pass Design based on the practical observations of the rolling process and applies mathematical criteria, using the Ekelund´s formula supported by Advanced Excel tools (Reach Goal, PROCV-PROCH, Macros) and AutoCad. The first step is the definition of the number of stands, roll dimensions, gear boxes reduction, initial stock, average reductions, spread factors, finishing speed and type of grooves. For each pass are calculated: bite angle, spread, section reduction, lost and gain of temperature, separating force, speed, torque and motor power. After these calculations and checking of the parameters, the program calculates the dimensions of the passes transforming the flat passes into shaped ones. With these dimensions it is possible to draw the grooves using AutoCad and check section reductions. This methodology was already used for the development of a new project and also to check the parameters of existing ones, with comparison of the results and has shown to be reliable in real and tested projects. It is an innovative process that is not available in known literature.

Oct 1, 2019

By Yuechang Wang

A new method of manufacturing the wavy-tilt-dam(WTD) mechanical seal has been mentioned. In this method, the special equipment is designed to provide a predetermined force to external and inner circular surface of the ring. After milling the end face of the seal by grinding miller and releasing the preload, the wavy-tilt-dam can be done on the seal surface. In this paper, a prediction model is built up to investigate the relationship between the predetermined force and the deformation on the surface of the ring by using ANSYS software. A WTD ring is manufactured by this method which approves that the prediction model is in accord with the real process and this manufacturing method of the WTD mechanical seal is a proper choice.

Jul 31, 2018

By Jean-Paul Simoes

The development of the blast furnace over the last years lead to a substantial increase in production capacity and productivity. This development triggered an evolution of the cooling systems in order to cope with the raising heat loads. The excellent protection of the shell by copper staves allowed blast furnace operators to achieve campaign lifetimes of more than 20 years. However in recent years some blast furnaces have experienced severe wear of the copper staves due to abrasion. The influences of the blast furnace design as well as of the operation conditions on this premature wear have been analysed and the mechanisms leading to the wear will be explained. New developments in the copper stave technology are part of the solution for avoiding premature wear during periods with less favourable conditions. The protection mechanisms made available by the new design extend the inherent protection mechanisms of copper staves to these periods. BFXpert® system is the ideal tool for the monitoring of the process data, the process models and the recommendations given by Sachem® support the operator in choosing efficient operation points. The charging with a Bell Less Top® (BLT) allows an accurate controlling of the blast furnace with regard to the optimization of the gas distribution. High performance operation together with long campaign lifetimes are thus made possible.

Aug 1, 2018

By Jean Viana Bahia

O óxido de ferro produzido nas Plantas de Regeneração de HCl da Usiminas, Usina de Ipatinga, é comercializado como coproduto para diferentes aplicações. Um dos requisitos de qualidade do óxido é o teor de cloreto abaixo de 0,30%. Nesse contexto, foi realizado um estudo de pesquisa e desenvolvimento visando à melhoria da qualidade do óxido de ferro, por meio de adequações de parâmetros operacionais das plantas baseados em balanços de massa. Os resultados destes balanços mostraram que o excesso de ar tem considerável influência sobre a quantidade de cloreto no óxido, considerando que os demais parâmetros das plantas estejam ajustados adequadamente. Quando o excesso de ar é muito elevado, gera-se óxido de ferro de boa qualidade. No entanto, existe a possibilidade de emissão de Cl2 para a atmosfera devido à ocorrência de reações paralelas indesejáveis. Caso o excesso de ar seja muito reduzido, não há problemas com emissão de Cl2, mas o teor de cloreto no óxido de ferro aumenta. Portanto, o excesso de ar deve estar em uma faixa de valores adequada para gerar óxido de ferro de boa qualidade sem comprometer o meio ambiente. Calculou-se que o excesso de ar ideal varia entre 16% e 18% para as condições estudadas.

Aug 17, 2017

By Rodrigo Vitorino da Silva

Ligas a base de zircônio são utilizadas na indústria nuclear devido à suas boas propriedades mecânicas, baixa absorção de nêutrons e boa resistência à corrosão. No entanto, durante a operação do reator, o hidrogênio é absorvido pela liga, resultando na formação de hidretos. Para aumentar o tempo de operação desses componentes é necessário o desenvolvimento de novas ligas que retardem ou diminuam esse efeito. Este trabalho tem como objetivo avaliar a influência dos tratamentos termomecânicos no zircônio puro, através de testes que avaliem a corrosão, absorção e dessorção de hidrogênio nas condições laminada a frio e tratada termicamente. Análises de difração de raios-X indicam a existência de uma matriz Zr-a para as condições analisadas. Após a hidrogenação são formados ZrH e ZrH2. O zircônio puro encruado absorveu 1,23%p H. O zircônio puro laminado e tratado termicamente absorveu 0,85%p H. O resultado de DSC mostra que a decomposição dos hidretos ocorre em faixas de temperatura entre 318 e 368°C para a condição tratada termicamente. Para condição laminada, o resultado mostra uma transformação de fase entre 565 e 650°C. O conjunto de resultados permite concluir que a amostra tratada termicamente absorve menos hidrogênio, porém o início do processo é menor. A amostra tratada termicamente é menos resistente a corrosão e a velocidade da corrosão é menor.

Aug 16, 2017

By Dalila Chaves Sicupira

A pitting corrosion study of welded joints of lean duplex stainless steel (LDSS) UNS S32304 has been performed. LDSS S32304 thick plates were welded by different processes commonly employed in equipment and piping construction: SMAW (Shielded metal arc welding), GMAW (Gas metal arc welding) and FCAW (Flux cored arc welding). The electrochemical behavior of different weldment zones (fusion zone (FZ), base metal (BM) and heat affected zone (HAZ)) was characterized both independently using an electrochemical microcell and together through whole sample analysis. The electrochemical method applied was performed in acidified glycerin, a process fluid of the biodiesel industry. The results were correlated to the microstructural features of the materials. Based on the results, is possible to conclude that the breakdown potential (Eb) of the fusion zone (FZ) was higher than the Eb obtained for the heat affected zone (HAZ). In general, top samples show higher breakdown potential than root samples and also the samples welded using filler metal 2209 has a better anodic behavior than the filler metal 2307. According to the results, GMAW welding process with 2209 as filler metal was revealed as the optimum chosen for application of 2304 duplex stainless steels in this case.

Jan 16, 2018

By Elton Douglas Heriger Pereira

Refratários de alta alumina apresentam boa refratariedade, elevada resistência mecânica em altas temperaturas, boa resistência à variação bruscas de temperatura sem se romper sendo utilizados em revestimento de panelas e válvulas siderúrgicas devido sua propriedade anfótero e ter aplicações sobre à ação de escórias básicas. Neste trabalho procurou-se avaliar o efeito de adições de 1,5; 3,0 e 4,5%p. de Nb2O5 em refratário de alta alumina, estes obtidos a partir de uma mistura de diversos tipos de alumina, 5,0 %p. ZrO2 nanométrica (TZ-8Y) e agregado de mulita, sinterizados em temperaturas de 1400 e 1600 °C. Como nestes refratários a ZrO2 não surte o efeito de microtrincamento, a formação de fase vítrea a partir de Nb2O5 e a incorporação de agregados ao refratário foram fundamentais nas propriedades obtidas. Foram avaliadas propriedades tecnológicas como densidade e porosidade aparente pelo método de Arquimedes, formação de fases por difração de raios-X e análise microestrutural por microscopia eletrônica de varredura e resistência ao choque térmico.

Oct 30, 2017

By Caroline Gomes de Oliveira

A busca por materiais que atendam as demandas ambientais que vem surgindo com o passar dos anos abre um importante mercado para a aplicação de fibras naturais. Além de biodegradáveis e provenientes de fontes renováveis, as fibras naturais possibilitam a produção de materiais compósitos de baixa densidade e com boas propriedades mecânicas. Para aumentar ainda mais essas propriedades, estuda-se o uso de tecidos de fibra natural em vez das fibras alinhas. As principais vantagens desta nova configuração são o reforço em mais de uma direção ao mesmo tempo e o fato de serem mais compactos, viabilizando a incorporação de uma fração maior de material de reforço. O presente trabalho investigou a resistência ao impacto de compósitos de matriz poliéster reforçados com tecido puro de rami, que é uma das fibras lignocellusosicas mais resistentes encontradas até hoje. Os corpos de prova foram reforçados com 1, 2 e 3 camadas de tecido e foram ensaiados num pêndulo de impacto Izod. Concluiu-se com base nos resultados que o aumento da fração volumétrica de tecido aumenta a resistência ao impacto dos compósitos.

Aug 17, 2017

By Lis Nunes Soares

A Vallourec Tubos do Brasil é uma siderúrgica integrada com produção de tubos de aço sem costura. A qualidade e o acabamento superficial dos tubos estão diretamente relacionados com o processo de laminação pelo qual eles passam. Um fator extremamente importante para um bom processo de laminação é uma boa lubrificação da peça de laminação, o mandril. Durante o processo de laminação, o mandril passa por várias etapas além da lubrificação, incluindo etapas de aquecimento e resfriamento, que se repetem em ciclos de laminação. Um dos principais parâmetros do processo de produção que influenciam a lubrificação do mandril é justamente o perfil térmico e a temperatura superficial do mesmo. O perfil térmico do mandril afeta a aderência do lubrificante em sua superfície. Visando a melhor compreensão do processo, esse trabalho tem como objetivo propor um modelo matemático em diferenças finitas que descreva a evolução do perfil térmico do mandril durante o processo de laminação de tubos sem costura. O mesmo modelo matemático é validado através de engenharia reversa. A proposta do modelo matemático é ser usado na análise de possíveis métodos de pré-aquecimento de mandris antes da lubrificação, diminuindo ou eliminando assim possível sucateamento de peças e paradas da linha de produção por esse motivo.

Jul 31, 2018

By L. Martins Demuner, D. Burzic, V. Cunha Aranda, F. L. Lourenço, G. Romeu Trindade dos Santos, F. Ramstorfer

For many years, Dynamic Soft Reduction has been regarded as a proper method in improving internal quality of slabs. Even though processes models improved significantly over the past years, the efficiency of Soft Reduction was always limited by the discretization error, which inherently exists if segment rollers cannot be positioned individually. The recently developed SRD segment type allows for an individual roller positioning within the mushy zone by avoiding any discretization deviation from the optimal gap. This paper provides a detailed technological overview of the SRD segments as well as operational results at their very first implementation at Ternium Brazil.

Oct 1, 2019

By Danilo Gonçalves de Oliveira, Rogério Martins Pereira

Chatter is a widely studied vibration phenomenon that affects most cold mills around the world and its impact on these lines are tremendous: from productivity and quality losses to mechanical equipment damage. The investigation of its origins and how to minimize the occurrences and their impact on the equipment require special instrumentation and algorithms in order to have a detection of the vibrations as soon as they start. This paper presents three methods of identification of chatter on a Tandem Cold Mill and the actions to leave the vibration frequency range before its amplitude achieve catastrophic values.

Oct 1, 2019

By Kioshy Santos de Assis

O desenvolvimento de aços baixa liga e alta resistência (ARBL) tornou-se um desafio constante para a indústria. Enfoques como o aumento de resistência mecânica para espessuras menores tem um forte apelo técnico-científico. Modificações na composição química bem como o refino de grão são ações que apresentam um benéfico sinergismo neste sentido. Um elemento que atua nos dois sentidos supracitados é o nióbio (Nb), pois sua presença na composição química durante o processamento termomecânico promove o refino de grão e possibilita a obtenção de chapas de menores espessuras e com excelentes propriedades mecânicas. Entretanto, a adição do Nb como elemento de liga ficou restrita a percentuais em peso abaixo de 0.05%, devido à redução na soldabilidade encontrada em aços desenvolvidos com técnicas ineficientes de redução do carbono. Contudo, com técnicas mais efetivas de redução utilizadas na aciaria, torna uma alternativa o desenvolvimento de aços com maiores percentuais em peso de Nb, visando a produção de aços com maior resistência mecânica, menores espessuras e com boa soldabilidade. O objetivo do trabalho é apresentar resultados acerca da influência do Nb soldabilidade de um aço API 5L X70.

Aug 16, 2017

By Ludimila Melo Vieira

O foco deste estudo é avaliar a capacidade de dissolução das partículas de cal a uma temperatura próxima da fase inicial de sopro do processo BOF. Os testes foram realizados em um forno elétrico utilizando amostras de Cal com diâmetros de 6 mm e 9 mm, 80% e 100% calcinadas em diferentes basicidades de escoria. Os resultados mostram que com o menor nível de calcinação a dissolução foi mais rápida. Podendo ser atribuído a algumas diferenças na porosidade da cal ou um efeito de formação de espuma observado durante os testes devido à evolução do CO2 da calcinação restante. O aumento na basicidade da escória resultou na redução da taxa de dissolução que pode ser atribuída a uma precipitação de fase sólida mais densa na interface das partículas aumentando a viscosidade da escória e reduzindo a porosidade da partícula. A partir de um modelo de regressão linear o nível de calcinação mostrou maior efeito sobre o coeficiente cinético do processo de dissolução seguido do tamanho de partícula. O efeito mais fraco foi a basicidade da escória. Este resultado sugere que a área de contato cal escória parece ser mais significativa do que a viscosidade no processo de dissolução de cal nos presentes experimentos.

Oct 30, 2017

By Aldo Henrique de Almeida Barbosa

A demanda do setor automobilístico por aços revestidos destinados à conformação a quente vem crescendo substancialmente nos mercados brasileiro e mundial, por eles possuírem boa conformabilidade e, após conformação, terem sua resistência significativamente aumentada. A busca por alternativas de revestimentos para essa aplicação está focada no revestimento galvannealed (GA), visando garantir a sua integridade durante o processo direto de conformação a quente. Nesse trabalho, foram desenvolvidos, em escala de laboratório, ciclos de recozimento e de galvannealing para o aço 22MnB5-GA, visando tornar o revestimento GA capaz de suportar as aplicações de conformação a quente para a indústria automobilística. Foram avaliados, também em escala de laboratório, tratamentos de austenitização desse aço. As melhores condições, tanto de produção do revestimento quanto do tratamento térmico para conformação a quente, foram validadas industrialmente. Os resultados mostraram a viabilidade de se utilizar o aço 22MnB5-GA em aplicações de conformação a quente, com excelente qualidade superficial, propriedades mecânicas e microestrutura do substrato ajustadas à aplicação, inexistência de trincas no aço, boa aderência e aparência da camada de tinta e, também, bons desempenhos em termos de resistência à corrosão e de soldabilidade.

Aug 17, 2017

By Douglas Glenn Stalheim

The demands for improved mechanical properties in hot rolled long products are increasing as the expectations of global Standards and construction designer’s increase. Cost constraints limit the excessive use of expensive alloys to meet these expectations. In addition, depending on the mill, equipment can limit what can be realized to meet the increasing expectations. The most effective way to meet the increasing expectations for improved mechanical properties of optimum strength and ductility is through producing steel with as fine as possible uniform cross sectional grain size in the “as-rolled” condition. The best solution to the development of this fine and uniform cross sectional grain size is to develop a cost effective alloy design coupled with proper metallurgical process control implemented into an existing mill’s equipment capability and layout. In other words, properly bringing together alloy, metallurgy, process control and existing equipment capabilities to develop an optimum product that can meet the increasing demands of the construction designer. This paper is designed to give a solid understanding of the production and metallurgical requirements to achieve a grain size in “as-rolled” long products that is as fine as possible within the limitations of the process and production parameters of the individual plant.

Jul 30, 2018

By Gabriela Lemos Lages

Os parâmetros influenciadores do processamento mineral para a concentração magnética, como granulometria das partículas, fluxo de alimentação da polpa, susceptibilidade magnética, atuam de forma conjunta em uma planta de beneficiamento. Foram analisadas amostras de polpa contendo sulfetos de níquel, cobre e metais preciosos em seis amostragens objetivando medir a eficiência de um separador magnético de tambor de 750 Gauss em um circuito primário de britagem. O rendimento do equipamento na planta industrial foi comparado com os parâmetros medidos em laboratório. Os resultados obtidos da granulometria médias das partículas da polpa para 80% e material passante (P80) foram: 150 µm, 300 µm, 163,6 µm, 146,1 µm, 287,5 µm e 164,8 µm, e a taxa de alimentação do circuito variou entre 30,2 tph e 55,2 tph, com pressão de lavagem média de 1,0 kg/cm3. As amostras foram submetidas ao balanceamento metalúrgico utilizando o software Bilmat 9.5, após os resultados dos ensaios de caracterização: ICP-metais básicos, Satmagan e LECO-S. O percentual médio de recuperação magnética do laboratório foi de 80,1%, enquanto na planta a média foi de 96,38%, com a eficiência da planta em torno de 20,8% superior à recuperação magnética em laboratório.

Oct 30, 2017

By Luca Tommasi

Danieli complemented its wide range of production plants for the iron and steel industry with a further step upstream into iron ore pelletizing and beneficiation. Danieli has engineered and constructed a state of the art and fully automated pilot plant facility – pot grate and sinter box – at Altos Hornos de Mexico S.A. (AHMSA) Pelletizing Plant, Monclova, Mexico. Installation and commissioning were completed in October 2009. Key features of the pot grate include the avoidance of the need for operator intervention during the test, automatic system preheat, absence of dead time, heat recuperation system with an air/air heat exchanger, oxygen control in preheating and firing with zirconia oxygen analyzer, possibility to test deep beds up to 625 mm. A series of projects have been accomplished by AHMSA availing of the pot grate facility with the aim to enhance pellet plant productivity and to reduce operating costs. The results obtained by use of Danieli pot grate combined with the experience and skill of plant operators has shown significant technical and economical benefits thus fully justifying the initial investment made by AHMSA and confirming the importance of having an in-house testing facility in order to optimize industrial plant operations.

Aug 16, 2017

By Raquel Dei Agnoli

Membranas a base de polímeros perfluorosulfonados, como o Nafion® (DuPont), vêm sendo extensivamente usadas como membrana de troca protônica em células a combustível. Contudo, o elevado custo e a baixa condutividade em temperaturas superiores a 80oC restringem o uso destes dispositivos. Em opção ao uso da membrana Nafion®, membranas a base da blenda polindeno sulfonado/polifluoreto de vinilideno (SPInd/PVDF) foram desenvolvidas, investigando o efeito da composição na performance das membranas. As membranas foram produzidas por evaporação de solvente da solução dos polímeros precursores. As blendas foram caracterizadas por termogravimetria e calorimetria exploratória diferencial. A caracterização das membranas eletrólito envolveu medidas de grau de inchamento, capacidade de troca iônica e condutividade protônica. Foi possível observar que o PVDF confere boa resistência mecânica e aumento da estabilidade térmica das membranas. Membrana com 50% em peso de PVDF apresentou a maior condutividade protônica (1,89.10-3S.cm-1). Membranas de SPInd reforçadas com PVDF mostraram resultados promissores para uso como eletrólito em células a combustível.

Aug 17, 2017

By Patrícia Mundim Campos Faria

The process of particle size reduction by grinding is inherently inefficient and involves high capital and operating costs. In particular, ball milling is one of the important unit operations in the iron ore pelletizing process. The mill product, due to its physical properties, determines the efficiency of subsequent stages of classification, filtration and pelletizing, thus impacting the quality of iron ore pellets. The work demonstrates the application of the population balance model in the optimization of a full-scale ball mil circuit grinding pellet fines with the aim to evaluate the optimal solids concentration to improve iron ore pellet quality. Initially, detailed experimentation was carried out in a 25.4 cm diameter batch mill and a relationship for mill scale-up using a linear population balance model in wet grinding systems was established. The selection and breakage parameters and the specific selection functions were determined for pellet feed iron ore. It was possible to identify the non-normalizable nature of the breakage functions of the ore studied, which were modeled properly. Afterwards, as a result of incorporating the specific selection functions and breakage functions into the linear population balance model, it was possible to predict product size distributions in the pilot and plant scale mills (0.416 and 5.18 m diameter, respectively) from data obtained in the 25.4 cm diameter mill. Finally, with this scale-up procedure it was possible to appraise the plant scale optimization via laboratory scale grinding mill tests. The effects of changing percent solids were assessed in order to improve the industrial mill performance and the optimal value should be in the range from 76 to 80%.

Aug 1, 2018

By Fábio Dian Murari, Antônio Adel dos Santos

The effect of reheating temperature of slabs on the precipitates dissolution and mechanical properties of Ti-Nb microalloyed steel was investigated in pilot scale. It was verified, by means of transmission electron microscopy, a significant decrease in precipitates formed during the solidification of the steel as the reheating temperature increased from 1100°C to 1200°C. No significant changes in size and shape of the precipitates were observed with further temperature increase up to 1280°C. In line with the precipitates dissolution behavior, an increase in strength was observed with the elevation of the reheating temperature up to 1200°C, due in part to the reprecipitation of fine Nb-rich precipitates during the hot rolling. At 1200°C the presence of deformed ferrite on the microstructure contributed to the additional increase in strength. After reheating above 1200°C up to 1280°C, a decrease in strength of the rolled plates was noticed. This effect has been credited to the absence of deformed ferrite grains and also to a small increase in the low angle grain boundaries size. The results were in agreement with Thermo-Calc and Dictra simulations.

Oct 1, 2019