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By Anand Kumar Agrawal, Kinzel Klaus Peter, Lorenzo Micheletti, Cristiano Castagnola, Horst Kappes, Andre Oliveira, Björn Rösner, Philippe Bermes

Blast furnaces are widely employed today for iron production all around the world, with a total production of around 1.2 billion tons per year. Its operating principle, which relies on usage of coke to reduce the ore, to ensure the permeability in the reaction vessel, to maintain its flexibility of operation and acceptability for varying qualities of iron ores. The blast furnace route is widely considered as the most economic and efficient route of iron production, however it is based on fossil energy carriers. The blast furnace route has undergone significant developments in terms of energy efficiency in the last decades, which led to a substantial reduction in the use of fossil reduction materials. Being an energy intensive process, competitiveness and cost saving in the blast furnace plant was always strongly related to the saving of energy and hence reduction of CO2 emissions. In addition to this, EU emissions trading system (EU ETS) as a cornerstone of the EU's policy in response to climate change has set new “challenges” for iron production in Europe. Paul Wurth has always been deeply involved in the development of energy saving technologies for blast furnaces. In the following a review of energy saving achievements developed in the last decades will be presented and the potential of available CO2 saving technologies will be summarized. Additionally, an outlook about the potential of future technologies, concepts and their impact on the blast furnace and the steel plant’s energy balance will be discussed. Finally, the replacement of carbon by hydrogen as reduction agent in the steel plant will be reviewed, with special focus on a comparison of costs and incentives.

Oct 1, 2019

By Ismar Antônio Sardinha

Usually outer straight steel tubes are used to blow supersonic oxygen into LD converters (BOF) to make liquid steel, although conical tubes are used too. Inner tube for oxygen blow and intermediary tube for water IN and water OUT are normally straight steel tubes. Present paper shows the influence of outer tube shape and metal used to in lance cooling and, consequently, a skull retention on lance surface. There are two parameters more important related to lance cooling: velocity of water out and the total lance cooling by addition of thermal conductivity of outer tube metal to it. For this comparison outer tubes are made of carbon steel or copper, and can be straight or conical. As related to velocity of water OUT, outer straight tubes have bigger efficiency than conical tubes. As related to total lance cooling, outer tube metal made of copper has much bigger efficiency than steel because of its thermal conductivity 7 to 12 times more depending on work temperature. The lance cooling has much bigger efficiency for the patented SKULLS3® technology with no skulls on the lance and no skulls into the mouth of LD converters (BOF).

Aug 17, 2017

By Walter Valery, Kristy Duffy, Alex Jankovic, Peter Holtham

Hatch’s Mine to Process Optimization projects integrate mining and processing strategies, minimizing operating costs and maximizing overall profit. The methodology involves ore characterization, blast audits, plant surveys, analysis of historical data, and integrated modelling and simulation of mining and processing. Blast designs are tailored according to ore type and the downstream process is optimized for the changed feed. This approach has increased throughput and minimized costs for many operations worldwide. The implementation of this methodology at an iron ore operation that faced challenges with increasing mining strip ratio and ore body mineralogy changes is presented in this paper. The larger stripping ratio increased mining costs and constrained the run-of-mine (ROM) delivery to the process plant. Process performance was affected as the ore mineralogy shifted from predominantly hematite to include greater proportions of magnetite. The project objective was to minimize overall cost per ton mined and processed and maximize profit. Tailoring the blast designs according to ore type and process optimization increased the throughput of all process lines. This provided the potential to shut down one of the five processing line, aligning the mine and plant capacity and significantly reducing the processing costs.

Oct 3, 2019

By Claude Bodeving

The present steel economy drastically increases the financial strain on blast furnace operators. As a consequence, the importance of reliable cast floor operations is increasing drastically, which has a direct influence on the required clay mass and tapping equipment performances. When using modern high performance clay masses, pneumatic taphole drilling machines quickly reach their performance limits, which has made fully hydraulic drill hammers a standard in modern cast house operation. Besides the well-established hydraulic TMT hammers with high impact energy, an alternative version with lower impact energy, but high impact frequency was developed by TMT in the past, in order to achieve improved taphole protection. TMT’s recent research has shown that the drilling requirements inflicted by the taphole condition change over the taphole length, which has triggered the development of a new hammer, capable of switching between a high impact frequency mode and a high impact energy mode.

Aug 17, 2017

By Andreas Munko

A Outotec está desenvolvendo em escala piloto o queimador de baixa emissão de NOx desde 2012, resultados expressivos foram atingidos (o pedido de Patente já foi depositado). Em 2014 utilizando simulações CFD, os resultados atingidos em escala piloto foram reproduzidos com boa aderência e os resultados em escala industrial se mostram com os mesmos comportamentos em tendências dos resultados da escala piloto, se mostrando promissores também. O presente trabalho apresenta os passos de desenvolvimento, os promissores resultados e o próximo passo deste desenvolvimento é realizar um teste em escala industrial com o queimador desenvolvido.

Aug 17, 2017

By Rafael Pereira Ferreira

O objetivo deste trabalho consiste em caracterizar o comportamento termomecânico do aço inoxidável austenítico AISI 316L a partir dos parâmetros de encruamento (h), recuperação dinâmica (r) e recristalização dinâmica (n, t0,5). Na parte inicial das curvas de escoamento plástico a relação sc/sp = 0,92 é relativamente alta, sendo um indicativo que o amaciamento promovido pela DRV é intenso, corroborado a moderada EFE, ?sfe = 66,86 mJ/m2. Na segunda parte das curvas vê-se que há um atraso na cinética de amaciamento dinâmico com maior valor para t0,5 e menores valores do expoente de Avrami n, devido à competição entre os mecanismos DRV-DRX

Aug 17, 2017

By Tatiana Salviano Gadelha

Rejeitos de mineração descartados na forma de polpa possuem, geralmente, grande quantidade de água e reutilizá-la no processo, por meio de operações de desaguamento mais eficientes é de grande importância para a implementação de projetos de menor impacto ambiental. O presente trabalho visa estudar as operações envolvidas no desaguamento de um rejeito de níquel, com o objetivo de principalmente a maximizar a recuperação de água de processo. Para tanto, foram avaliados: a influência da concentração de sólidos, uso e dosagem de floculante, pressão no filtro, o processo de filtração com e sem prensagem e a influência destas variáveis na umidade da torta e na recuperação de água. Os resultados mostraram que quanto maior a dosagem de floculante menor é a recuperação de água na filtragem; por outro lado, quanto maiores a concentração de sólidos e a pressão, maior a recuperação de água. Verificou-se a importância do uso da prensagem para maximizar a recuperação da água contida no sedimento, sendo possível comprovar que o rejeito de níquel floculado e filtrado com ?P de 6 bar com o uso de prensagem promoveu a recuperação de até 77% de água.

Aug 17, 2017

By Massimilinao Svetina

In 2010 Danieli & C. S.p.A. put into operation a new Pickling Tandem Mill in Cremona (Italy) at Acciaieria Arvedi, the last Pickling line coupled Tandem Cold Mill (PLTCM) in Europe. The plant was tailor-made to suit the specific requirements of this customer; a very broad range of sizes and grades (IF to AHSS as well as DP and TRIP1000) including ultra-thin hot band can be processed, achieving a total capacity of 1.6 Mt/y. The Danieli & C. S.p.A. Turboflo® process was selected because of its proven efficiency and ability to handle ultra-thin gauges at speeds exceeding 400 mpm in the pickling tanks. All the equipment, i.e. pickling section and rolling mills was provided with the last generation of Danieli market-oriented technologies. Danieli & C. S.p.A. - with the support of Arvedi and feedback from the field - is continuously improving its technical design solutions and optimizing plant operations.

Aug 16, 2017

By Paulo Sérgio Moreira

O tamanho de grão austenítico prévio é determinante na área de tratamentos térmicos dos aços, pois este parâmetro influencia sua microestrutura e propriedades. Para que o tamanho de grão possa ser medido, é necessário que antes se aplique métodos de contraste para sua revelação. A literatura relata, entre métodos desenvolvidos, dificuldades em se conseguir bons resultados em função deles serem susceptíveis a variações de composição química e histórico de processamento dos aços. Neste contexto, esse trabalho propôs métodos para a revelação dos contornos de grãos austeníticos prévios dos aços ABNT4340 e ABNT1030. Foram utilizadas duas técnicas: ataque químico e ataque térmico. Para a técnica de ataque químico, utilizou-se um reativo a base de ácido pícrico. Já na técnica de ataque térmico, as amostras foram austenitizadas de forma a promover uma oxidação controlada. Os resultados obtidos mostram o sucesso das técnicas, com destaque para o ataque térmico que se mostrou mais efetivo para o objetivo proposto. Foi possível mostrar que no ataque químico, o ajuste da concentração de HCl em função da composição química do aço é o ponto de maior importância, ao passo que no ataque térmico, a segregação química e a temperabilidade dos aços são relevantes para o sucesso da técnica.

Aug 17, 2017

By Marcela Alves Silva

Os aços inoxidáveis duplex - AID são ligas de Fe-Cr-Ni com no mínimo de 10,5% de Cr, promovendo uma película superficial aderente de Cr2O3, com proteção a corrosão e proporção microestrutural de austenita e ferrita próximas a 50%, potencializando as propriedades mecânicas e resistência à corrosão.Possuem boa soldabilidade, porém pode provocar um desbalanceamento microestrutural e a precipitação de fases deletérias, acarretando o declínio das propriedades, principalmente na zona afetada termicamente – ZTA. Desta forma o presente trabalho tem como objetivoavaliar à influência da energia de soldagem sobre a ZTA da junta soldada de AID, comparando soldas realizadas pelo processo TIG e FCAW levando em consideração o balanceamento das fases ferrita e austenita. Para tanto, foram realizadas soldas com parâmetros comumente utilizados nas indústrias em geral. As amostras apresentadas foram soldadas de acordo com o padrão da Thermon Indústria Mecânica, uma das colaboradoras deste projeto. Conclui-se que a comparação entre os dois processos distintos resultou em fatos já esperados, embasado na revisão bibliográfica, onde o corpo de prova soldado pelo processo TIG apresentou menor região propensa a fragilizações, menor ZTA. As frações de austenita e ferrita em cada corpo de prova foram similares nesta região.

Aug 17, 2017

By Helênio Resende Silva Júnior

PT. Krakatau-POSCO coke making plant, located in Cilegon, Indonesia, is the results of the know-how and experience of Paul Wurth (PW) in coke making field. The plant has a capacity of 1,321,000 t/y of gross coke achieved by two coke oven batteries with 42 top charging Paul Wurth “Jumbo” ovens each. PW “Jumbo” oven with a useful volume of 78,92 m3 allows decreasing drastically the number of pushing/charging operation per day with a consequent reduction of the diffuse emissions. Gas treatment plant with a capacity of 88000 Nm3/h has been designed in collaboration with DMT GmbH & Co. KG, adopting the latest technologies with specific design know-how. PT. POSCO-Krakatau plant has been successfully commissioned and started-up in October 2013. The present paper will highlight the main technology features applied in PT. Krakatau-POSCO project for both coke oven and gas treatment plants.

Aug 17, 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 Pedro Gabriel Bonella de Oliveira

O processo usual para elaboração de aços utilizados na indústria de petróleo e gás é a laminação controlada, porém, não é adequado para fabricação de peças de geometria complexa, como juntas e conexões. Nestes casos, o forjamento é a melhor opção, pois permite maior diversidade de conformação. A produção de componentes por esta técnica exige tratamentos de têmpera e revenimento para obtenção das propriedades exigidas em trabalho. O objetivo deste projeto é avaliar o comportamento em tração e a microestrutura de um aço microligado submetido ao aquecimento a 855, 900 e 1000°C. Modelos termodinâmicos de Kasatkin foram utilizados para cálculo das temperaturas de transformação austenítica. Os resultados mostram que o tratamento realizado na zona de transformação intercrítica favorece a formação de uma estrutura bifásica de ferrita e martensita com maiores valores da tensão de escoamento e resistência máxima à tração. Nos tratamentos térmicos realizados em maiores temperaturas há diminuição na resistência mecânica, porém com aumento no alongamento em consequência de uma estrutura composta de bainita e ferrita acicular.

Aug 17, 2017

By Willian Facundes

Algumas qualidades de aço UltraBaixo Carbono têm exigido teores de fósforo cada vez mais baixos. Quando se obtém teor de fósforo fim de sopro no convertedor acima dos níveis exigidos pelo cliente, faz-se necessário realizar um retrabalho na corrida ou promover desvios, utilizando-a em aços para outras aplicações. Para reduzir ainda mais o teor de fósforo durante o vazamento do aço do convertedor para a panela desenvolveu-se uma escória sintética desfosforante a ser utilizada quando o teor de fósforo não atende ao especificado no fim de sopro. Foram comparadas corridas com utilização da escória sintética e corridas utilizando somente cal. Obteve-se um aumento de 28,2 pontos percentuais na taxa de remoção de fósforo durante o vazamento com a utilização da escória sintética. Diante dos resultados obtidos, o produto foi aprovado para utilização na Aciaria 2 da Usiminas Ipatinga

Aug 17, 2017

By Daniel de Carvalho Silva

O presente trabalho estuda a evolução microestrutural e mecânica ao longo do processo de produção de um aço baixo carbono com micro adição de molibdênio, destinado a produção de chapas de aço dual phase galvanizadas. Para realização do estudo foi feita a caracterização microestrutural e mecânica ao longo do processo produtivo de amostras (placa, chapa laminada a quente, chapa laminada a frio “full hard”, e galvanizada) deste aço via microscopia ótica e eletrônica de varredura das amostras, avaliação da dureza via microdurômetro, do comportamento mecânico via ensaio de tração, este último somente nas amostras de chapa laminada a quente e galvanizada. Os resultados obtidos revelaram um aumento significativo na resistência mecânica do material conjugada uma alta ductilidade, devido principalmente ao refino de grão e a formação de dispersão de martensita.

Aug 17, 2017

By Bruno Leonardy Sousa Lopes

Este trabalho tem como objetivo mostrar a correlação entre as fases constituintes do aço superdúplex SAF 2507 na junta soldada por processo MIG-MAG, considerando os efeitos da energia de soldagem nas propriedades mecânicas e de corrosão. Os resultados mostraram que a energia de soldagem causou mudanças no balanço das fases a/?, na formação pontual da fase s nos contornos de grãos ferriticos e mudanças de microdureza e tenacidade nas regiões da zona fundida (ZF) e zona termicamente afetada (ZTA), além de promover o aumento da fase ? e do índice de resistência à corrosão por pite (PREN?), quanto maior energia de soldagem. Entretanto, a tenacidade na ZF diminuiu mesmo com maior formação da fase ?, coalescimento dos grãos ferriticos, elevando a microdureza na ZTA sob baixa energia de soldagem. Assim, espera-se que estes resultados permitam estabelecer diretrizes para procedimentos de reparo em aços superdúplex sob processo de soldagem

Aug 17, 2017

By Cristiano José Scheuer

Experiments were carried out aiming to study the influence of micro-abrasive wear test variables and plasma treatment parameters, on the tribological characteristics of low-temperature plasma carburized AISI 420 steel. The first part of this study was conducted in order to evaluate the influence of abrasive particle size, normal load and counter body rotation speed on carburized sample wear behavior; and the second part was conducted in order to evaluate the treatment temperature and time effect on carburized samples wear behavior. Plasma carburizing treatments were performed at 8 and 12 h, for temperatures ranging from 350 to 500°C; and at constant temperatures of 400°C for times between 12 to 48h, and for 450°C for times of 4 to 16h. Micro-abrasive wear test were performed by mean of a calowear ball-cratering equipment using a polished ball of AISI 52100 steel rotating at 80, 120 and 160 rpm, for sliding distances from 2.6 to 104.2 m. Alumina abrasive particles with sizes of 0.05, 0.3 and 1.0 ?m were employed. The normal loads applied on this study were 0.1, 0.3 and 0.5 N. Carburized sample was characterized by mean of OM, XRD and hardness measurements. Worn crater characteristics were evaluated by confocal laser microscopy. Results showed that the transient wear regime prevails along the outer layer length (composed by Fe3C and ?’C), and the steady-state wear stabilizes in the diffusion layer region (composed by ?’C). It was verified that the wear rate and wear coefficient decreases with treatment temperature in the range of 350–450°C and increase for 500°C. It was also verified that the wear rate and wear coefficient decreases with treatment time in the range of 12–36 h (for 400°C cycle) and 4–12 h (for 450°C cycle), and increase for larger treatment times due the chromium carbide precipitation. It was also found that the wear coefficient increases with the increase of abrasive particle size, and decrease with the increase in counter body rotation speed and normal load. Lastly, the analysis of the worn craters indicates the occurrence of grooving and micro-rolling abrasion wear mechanisms.

Aug 17, 2017

By Thiago Augusto Ávila

A limpidez de aços e a diminuição de problemas de lingotabilidade em aciarias tem sido alvo constante de esforços de engenheiros na siderúrgica. O bom entendimento dos efeitos do processo e as suas respectivas particularidades garantem a redução de ocorrências de inclusões e má lingotabilidade. Dentre os principais aços de construção mecânica com maior ocorrência de problemas de inclusões e lingotabildade estão os aços “Baixo Si” e aços com faixa de S e acalmados ao Al e Si/Mn. Entre os parâmetros de análise, a ordem de adição de ligas, definição de temperatura de lingotamento e a estabilidade térmica e química, são os de maior influência na quantidade de inclusões e problemas de lingotabilidade. Para aços baixo Si, a pré-desoxidação com Al, auxiliada por maiores temperaturas de lingotamento, confere inclusões líquidas no inicio do processo promovendo a maior remoção destas. Da mesma forma, aços com S e Al são beneficiados pelo aumento da temperatura de lingotamento, mas fortemente afetados pela estratificação térmica do aço na panela, quando é elevado o teor de S e Al nestes. Sendo assim, o tempo de espera e o estado térmico da panela e distribuidor passam a ser um fator importante para redução da estratificação térmica bem como a redução de problemas com macroinclusão e má lingotabilidade.

Jul 30, 2018

By Marcela dos Passos Galluzzi Baltazar

Catalisador monolítico comercial de níquel foi selecionado com o objetivo de se determinar o regime cinético da reação de oxidação parcial do metano (OPM). As estruturas cristalinas deste catalisador foram identificadas por DRX. A composição química superficial e o estado químico dos elementos presentes na superfície da amostra foram determinados por EDX. A técnica de microscopia (MEV) com emissão de campo foi utilizada neste trabalho com as finalidades de análise morfológica do catalisador antes de sua utilização nas reações de oxidação parcial. Análises de TG-DTA foram realizadas com o objetivo de se estudar o comportamento térmico do catalisador. A área superficial e a área metálica foram determinadas por BET e Quimissorção, respectivamente. A temperatura de redução do catalisador foi determinada através de TPR. Foi utilizada uma unidade experimental para realização de testes catalíticos. Antes das reações, os catalisadores pulverizados na faixa granulométrica < 0,150 mm foram submetidos a uma etapa de redução para ativar os sítios de níquel metálico. As análises dos produtos de saída do reator e das cargas reagentes foram realizadas por cromatografia gasosa, utilizando-se um Cromatógrafo VARIAN CP3800. Foi determinado o regime cinético na OPM utilizando as massas de catalisador 65, 80 e 95 mg.

Oct 30, 2017

By Theodore James Kurela

Analysis of adverse technical issues has traditionally relied on a snapshot of the state of the operation complemented with both the melt shop’s archived data and eyewitness accounts of adverse events. The GrafTech ArchiTech System is helping EAF shops solve problems faster by combining continuous analysis of information with statistically based alerts of process deviations. After one year of system implementation, a number of cases have been detected and communicated to melt shops worldwide. The objective of this paper is to examine a few of these cases; the early detection, statistical analysis, deviation reporting and the resulting countermeasures implemented.

Aug 17, 2017