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By Alim Ullah

The paper discusses the necessity of upgrading low-iron containing ores, giving as an example, NML-Tata Steel Project in the Quebec-Labrador region of Canada. As cooling of pellets is generally a bottle-neck in most pelletizing plants, examples are given of the methods used to improve cooling in the existing plants and a simple, low-cost alternative, tested on a pot-grate system, is presented. The procedure described is applicable to sinter plants also. The trends in iron and steel production worldwide are then given, as well as the reasons for the increase in steel production by the Electric Arc Furnace (EAF) route. The stoichiometric and thermodynamic requirements for producing iron, irrespective of the process, are explained. The different ironmaking processes, especially the Direct Reduction (DR) ones are briefly discussed, outlining recent improvements made to some of them. The pros and cons of producing cooled DRI and Hot-Briquetted Iron (HBI) are given with predictions made for their future growth. An alternative to cold-briquetting of DRI fines is also discussed. Highlights of an ironmaking processes which is at the laboratory/pilot plant stage are given.

Aug 1, 2018

By Wagner Viana Bielefeldt, Felipe Buboltz Ferreira, Antônio Cezar Faria Vilela

The continuous casting machine is one of the most important steel production steps in a melt shop. The tundish, a reservoir between the steelmaking ladle and the mold, has great influence over the steel cleanliness, along with the productivity bid. It must takes into account the quality of the metal and operational safety. Several different variables are related to the tundish process, of inclusionary cleanliness. Some of them are discussed in this paper: the free opening of ladle, tundish inertization, steel temperature in the reservoir and clogging formation, besides a brief topic about castability. Therefore, a critical analysis, with a review from some papers available in literature, is proposed in this study, with its focus on tundish.

Oct 1, 2019

By Maria Fernanda Gonçalves de Oliveira

O objetivo do trabalho é estudar a viabilidade da realização do tratamento superficial via implantação iônica por imersão em plasma (3IP) de nitrogênio de chapas de nióbio soldadas previamente com feixe de laser, para formação de camadas de nitretos sobre superfície do material base, zona termicamente afetada (ZTA) e do cordão de solda. Os resultados obtidos são discutidos levando-se em consideração a influência do tratamento nas alterações apresentadas pelo material tratado. Os resultados mostram uma significativa alteração na superfície do material, em termos de composição química, evidenciando a formação de nitretos de nióbio sobre esta superfície. Em geral, os nitretos de materiais refratários apresentam propriedades desejáveis para aplicações que envolvem temperatura elevadas de trabalho como: estabilidade térmica, elevado ponto de fusão, boa resistência à oxidação; além de apresentarem elevada dureza e baixas taxas de desgaste e corrosão. Em virtude do aquecimento do substrato, durante o tratamento, observam-se mudanças microestruturais no material tratado. Tais alterações microestruturais, nas diferentes regiões analisadas, mostram-se benéficas na homogeneidade dos valores de dureza apresentados, especialmente na região do cordão de solda e material de base. A redução da dispersão dos valores de dureza entre o cordão de solda, a zona termicamente afetada (ZAC) e o material de base podem minimizar a presença de regiões com concentrações de tensões, melhorando a resistência mecânica do material quando submetidos a esforços mecânicos, como tração uniaxial.

Aug 8, 2018

By Beatriz Fausta Gandra

A preservação do refratário do cadinho é fator determinante para o prolongamento da vida útil de altos-fornos. Assim, o presente estudo teve por objetivo avaliar o efeito da variação da composição química do gusa (silício, manganês e enxofre) sobre o bloco de carbono do cadinho, com foco na obtenção de informações que permitiram inferir sobre a viscosidade e a tensão superficial do gusa. Isto foi realizado por meio de análises via microscopia de aquecimento e ensaios para determinar a penetração de gusa em bloco de carbono a altas temperaturas. Os resultados indicaram a tendência de elevação do ângulo de contato entre o gusa e o bloco de carbono a partir do aumento do silício e do enxofre no gusa. Por outro lado, verificou-se que o ângulo de contato reduz com o aumento do manganês no gusa. Dessa forma, o gusa contendo maiores teores de silício e enxofre penetrou de forma menos significativa no bloco de carbono, enquanto que o gusa com altos teores de manganês penetrou de forma mais intensa no bloco de carbono. Esses resultados permitem estabelecer faixas de controle da composição química do gusa, em consonância com as necessidades de preservação dos altos-fornos e de sua estabilidade operacional.

Oct 30, 2017

By Dustin Vickress

The premature failure of copper staves in the lower stack and bosh is frequently the cause for an interim blast furnace repair at great cost to the blast furnace owner. Protective accretions may form on the stave hot face, but when these accretions are lost the staves can begin to deteriorate both due to abrasive wear from exposure to the descending burden materials and due to thermal cracking from exposure to hightemperature process excursions. These mechanisms can lead to failure of cooling passages, which forces blast furnace operators to shut off these channels, accelerating the rate of copper stave wear. Finger cooler technology was developed to extend blast furnace life by restoring cooling to damaged staves. Evidence for their effectiveness is presented herein in the form of experimental test work and conjugate heat transfer (CHT) analysis carried out using computational fluid dynamics (CFD) simulations. These tests demonstrate that under typical blast furnace excursion conditions, a stave fitted with finger coolers will undergo half the temperature rise of a stave fitted with conventional cigar coolers.

Aug 17, 2017

By Enrico Tosolini

O controle da massa linear dos arames CA60 vem sendo tratado com máxima prioridade, devido ao constante esforço da indústria nacional de reduzir os custos e melhorar a eficiência de produção. O trabalho é um estudo teórico dos fatores físicos que influenciam na variação da massa linear. Para desenvolver a análise, o problema foi simplificado para reconduzi-lo a um problema linear de fácil análise e com parâmetros intuitivos para fácil aplicação dos conceitos nos problemas diários da produção.

Aug 16, 2017

By Mónica Maria Jiménez Correa

A geração de resíduos sólidos tem se convertido em um problema para a sociedade. Milhões de toneladas de resíduos sólidos são produzidos diariamente no mundo causando numerosos problemas ambientais e sociais. Além disso, o acelerado consumo junto com o avanço tecnológico e o curto ciclo de vida dos produtos têm elevado a quantidade e complexidade dos resíduos sólidos descartados, tornando a situação ainda mais complicada. Nas últimas duas décadas, a indústria de equipamentos eletroeletrônicos (EEE) tem acelerado sua produção vertiginosamente, tendo como resultado o subsequente aumento na geração de resíduos de equipamentos eletroeletrônicos (REEE). Os REEE apresentam na sua composição materiais tóxicos e se descartados irregularmente, podem contaminar o meio ambiente e causar danos à saúde publica. Por outro lado, a sua reciclagem é um assunto que merece atenção especial, não só do ponto de vista de tratamento de resíduos, mas também do ponto de vista econômico. A fim de contribuir com a reciclagem e a diminuição dos resíduos sólidos, o presente trabalho pretende apresentar um estudo do processamento mecânico das placas mães de computadores descartados, visando recuperar o cobre, o níquel e o zinco presentes no resíduo.

Aug 7, 2018

By Michel Fillon

Hydrostatic assistance is a commonly used method to improve limited load carrying ability of tilting-pad thrust bearings during transient states of operation of the vertical shaft hydro-generators. Despite of special hydraulic equipment (as pumps, valves etc.), it also requires manufacturing of special recesses/pockets at the pad sliding surfaces, into which oil is injected under high pressure. It allows to lift the rotor before start-up of the machine and form a hydrostatic film between the pads and the collar. There is a quite wide variety of geometry of recesses (shape, depth, size) met in practical large bearing applications. The presence of a hydrostatic pocket (usually located in the sliding surface above the pivot area, where thin film, high oil pressure and temperature are observed) affects bearing performance under hydrodynamic operation. In theoretical researches, there is an almost common practice not to include hydrostatic recess in THD or TEHD analysis. This is probably due to the problems with obtaining solution for oil film geometry with pocket, with pocket depths order of magnitude larger than gap thickness. In this paper, an attempt was taken to study the effect of the lifting pocket on THD performance of a large tilting-pad thrust bearing of ltaipu power plant. Bearing performance was evaluated including recess shape for several cases of its depth. The results show, that hydrostatic recess changes calculated bearing properties quite significantly, especially in the vicinity of the pocket.

Jul 31, 2018

By Verônica Silva Costa Medeiros

O chamote é um resíduo proveniente da indústria cerâmica, classificado como material não-plástico. Tal rejeito pode ser retornado ao processo de produção de cerâmicas, substituindo parte da matéria-prima convencional. O objetivo deste trabalho foi avaliar a incorporação de chamote nas propriedades físicas e mecânicas de peças cerâmicas sob três temperaturas de queima distintas: 850°C, 950°C e 1050°C. As matérias-primas utilizadas na pesquisa foram caracterizadas quanto à granulometria, limites de consistência e composição química por meio de EDX. Foram propostas três misturas, contendo 0%, 13,33% e 40% do resíduo. Corpos de prova prismáticos foram produzidos por prensagem e, após, realizou-se os ensaios de determinação da retração na queima, índice de absorção de água e resistência à flexão. Os resultados revelam que, quanto maior a temperatura, maior a retração linear na queima e a resistência à flexão em todas as misturas. Em relação à absorção, foram observados menores valores a 1050°C, devido ao processo de vitrificação. Verificou-se que a adição de chamote reduz a retração; no entanto, reduz também a resistência mecânica. Dentre as misturas com resíduo, a composição com 13,33% apresentou melhores resultados, sobretudo sob a temperatura de 1050°C.

Oct 30, 2017

By Wilian da Silva Labiapari

Austenitic stainless steels are widely known for their good weldability, excellent mechanical properties for deep drawing and superior corrosion resistance in environments where most of the metals fail. Their uses include many applications subjected to a combination of mechanical and corrosive wear, such as pumps, valves and surgical implants. Although their corrosion resistance has been largely investigated, their resistance to mechanical wear is less studied. In particular, their performance under conditions involving combined corrosive and mechanical wear is not well understood. The aim of this study is to demonstrate the effect of the mechanical component on the electrochemical signal of an anodic polarization curve. A test rig was developed to investigate micro-abrasion-corrosion using a fixed ball configuration. Tests were carried out using stainless steel AISI 304 samples and 25.4 mm zirconia balls as counter bodies. The electrolyte was a 1N H2SO4 solution with SiO2 as abrasive dispersed at the concentration of 10 wt%. The results showed an increase in current density when the counter face roughness and the normal load applied during the tests are increased, evidencing a mechanical influence on the surface activity of this material in a corrosive environment.

Jul 31, 2018

By Luiz Henrique Accorsi Gans

First, this works carries an experimental evaluation for austempered ductile iron (ADI) as a gear material. And second, in order to provide a better understanding of the microstructural effect on the stress state of subsurface regions, a finite element method approach was considered using the submodeling tool in ANSYS 11.0. For this, ADI gears were produced from continuous cast iron bars, heat and thermochemical treated and tested in FZG test rig. The results were compared to those of carburized steel AISI 8620 and induction hardened steel AISI 4140 gears. The wear experiments were performed at the temperature of 90ºC with two torque stages: 135 N.m (running-in) and 302 N.m (steady-state). The time for pitting and spalling on the gears surfaces were measured using image analysis. The results showed a very good potential of using ADI for manufacturing gears, replacing induction hardened steels. Also, the ADI gear with smaller nodules showed higher life for pitting. In contact fatigue tests with severe load, the carburized AISI 8620 steel proved more adequate than the austempered ductile iron, showing that the mechanical properties are critical in the resistance to damage in gear contact. The austempered ductile iron with smaller nodule size showed to be very competitive with wear resistance similar to AISI 4140 steel induction hardened. With ANSYS, it was verified that the nodule size affects the gears life independently of the mechanical properties of the matrix. The results showed that the nodules indicate the presence of a concentration stress, but their size doesn’t affect the contact fatigue life as much as the total amount of nodules, regardless of the ductile iron microstructure. The size and number of nodules affects both the nucleation and the propagation stage of cracks. ADIs with higher amount of nodules have a greater wear resistance. Also, compared to the Hertz contact theory (isotropic material), the presence of graphite nodules indicates a non-isotropic material and made the maximum shear stress point moves toward the surface.

Jul 31, 2018

By Henrique de Siqueira Queiroz

A indústria mineral brasileira é uma das maiores produtoras de minério de ferro do mundo e as reservas do país estão cada vez com teores mais baixos. Por isso hoje são necessários estudos para viabilizar a explotação de jazidas de baixos teores. Utilizando-se de minérios mais pobres, faz-se necessário uma maior cominuição para beneficiamento do minério. Com uma menor granulometria do material, o processo de flotação passa a ter importante papel no beneficiamento por ser mais tolerável aos finos. O objetivo deste trabalho foi testar diferentes coletores catiônicos, especificamente aminas, utilizados na etapa de flotação reversa de um minério de ferro da região do Vale do Rio Pardo. As amostras utilizadas nos testes são provenientes da remoagem que, pelo circuito de beneficiamento, alimenta a flotação de finos. Foram testados como coletores as aminas EDA, EDA3 e EDA 3C da Clariant. A amina que obteve melhor desempenho foi a Flotigam EDA 3C que obteve concentrado final com 67,4% Fe e 1,76% de SiO2, e recuperação metalúrgica de ferro de 92,14%.

Aug 7, 2018

By João Domingos Guimarães de Athayde Júnior

A prática de desoxidação dos aços durante o vazamento, na qual se utiliza o alumínio como desoxidante é bastante difundida entre os aciaristas. Entretanto, gera-se como produto da desoxidação a alumina 2 Al + 3 O = Al2O3(s). Na maioria das vezes, a alumina compromete a qualidade interna do produto, assim como a lingotabilidade do aço líquido elaborado. Estas inclusões não metálicas contribuem para a obstrução da válvula submersa durante o lingotamento. Visou-se neste trabalho avaliar o potencial da substituição de parte do alumínio pelo coque na desoxidação parcial dos aços baixo carbono acalmados ao alumínio durante o vazamento do metal dos convertedores para a panela. Após o desenvolvimento da metodologia e do procedimento operacional, utilizou-se o coque como pré desoxidante em 868 corridas, no período de 09/2014 a 02/2015, sem a ocorrência de reações durante a adição de coque no vazamento e sem o comprometimento do acerto da composição química.

Aug 16, 2017

By Benito Barbabela e Silva

O pelotamento é a mais complexa etapa de aglomeração de finos de minério de ferro. Sua resposta é naturalmente oscilante, sendo bastante influenciada pelas características físicas obtidas nos processos de beneficiamento mineral que a precedem e tem papel crucial para a etapa de tratamento térmico de sinterização à jusante. O presente trabalho aborda o processo de classificação de pelotas verdes, sólidos singulares de aspecto deformável e pegajoso, em peneiras de rolos por modelamento por aplicação de Método dos Elementos Discretos. Esta técnica mostra-se como uma importante ferramenta pois supera as limitações impostas na modelagem física (quantificação e identificação de fluxos por ausência de instrumentação em escala industrial, amostragem sem representatividade) ao reproduzir de forma verossímil as repostas do sistema para importantes variáveis de controle: comprimento de gap, umidade, dispersão de tamanhos e resistência das pelotas.

Oct 30, 2017

By Eduardo Amado Marconato

Na usina siderúrgica de Cubatão da Usiminas, o forno de reaquecimento de placas do LTQ2 utilizava como gás combustível a composição de gases de coqueria, alto forno e natural. A partir da interrupção da produção das áreas primárias (Redução e Aciaria) em Cubatão, o equipamento precisou ser adaptado para uso exclusivo do gás natural como gás combustível. Além das adequações feitas nos sistemas de controle de combustão foram adotadas ações para redução do consumo de combustível como desenvolvimento de novos procedimentos de acendimento do forno, reduzindo o número de queimadores ligados visando aproveitar melhor o calor gerado pela combustão do gás natural. O sistema de combustão foi reconfigurado, permitindo reduzir a temperatura da zona de pré-aquecimento e o tempo de permanência no forno, com isso a economia alcançada no consumo térmico superior a 7%.

Oct 30, 2017

By Ana Flávia Tardin Siviero

A “Terra de Sucata” é o coproduto gerado pelo processo de beneficiamento de sucata na indústria siderúrgica. Atualmente, a aplicação desse coproduto é limitada pela falta de uma caracterização completa do mesmo. Dessa forma, o presente trabalho visa à caracterização de tal material para viabilizar o levantamento das possibilidades de aproveitamento do mesmo. A amostragem foi feita em uma usina siderúrgica localizada na cidade de Cariacica, no Espírito Santo. Foram realizadas análises via Difração de Raios-X (DRX) e Microscopia Eletrônica de Varredura acoplada à Espectroscopia de Energia Dispersiva (MEV/EDS). Além disso, foram feitas a determinação de pH, distribuição granulométrica, teor de umidade, densidade e análise elementar. A partir desses experimentos, observou-se que se trata de um material bastante heterogêneo em termos de morfologia, composição e granulometria, o qual apresenta 6,43 ± 0,15 de pH, 4,53% ± 0,92% de teor de umidade e 2,25 g/cm³ ± 0,25 g/cm³ de densidade. Esse material é composto pelos elementos ferro, alumínio, silício, cálcio, zinco, magnésio, manganês, fósforo, enxofre, carbono, titânio, potássio e sódio. A partir da análise de DRX, foi possível identificar a presença das fases quartzo, hematita, calcita, óxido de ferro (II) e outras.

Oct 30, 2017

By Matheus Neugebauer Motta

O alto-forno (AF) corresponde à principal rota de produção de ferro-gusa, matéria-prima do aço. O maior desafio para as usinas siderúrgicas, nos dias de hoje, é a redução do consumo de coque, principal combustível utilizado no AF. Diante disso, o processo de injeção de carvão pulverizado (PCI – Pulverized Coal Injection) é largamente empregado para substituir parte do coque utilizado por carvões de menor custo. A fim de estudar a combustibilidade de carvões e outros combustíveis sólidos com potencial para ser utilizado em PCI, o Laboratório de Siderurgia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (LaSid-UFRGS) desenvolveu um simulador capaz de avaliar os fenômenos envolvidos na combustão desses materiais em condições semelhantes às encontradas no AF, permitindo selecionar combustíveis, ou misturas desses, que sejam mais apropriados ao AF. Um dos principais diferenciais do equipamento é a possibilidade de coleta tanto de gases de combustão quanto de char (resíduo da combustão). Portanto, a eficiência de combustão pode ser avaliada dessas duas formas. Este trabalho tem por objetivos apresentar a automação do ensaio de combustão realizado pelo simulador de PCI do LaSid-UFRGS e mostrar alguns resultados de ensaios realizados..

Oct 30, 2017

By Rhelman Rossano Urzêdo Queiroz

Amostras de um aço Dual Phase, não deformadas e deformadas à temperatura ambiente e em condições de envelhecimento dinâmico foram examinadas por microscopia eletrônica de transmissão, visando analisar modificações na subestrutura de deslocações na faixa de temperaturas em que ocorre o fenômeno. Observaram-se mudanças significativas no padrão de distribuição das deslocações que evoluiu de uma distribuição uniforme, no material deformado à temperatura ambiente, para uma distribuição em forma de linhas alongadas a 200°C e 300°C, culminando em uma subestrutura complexa com elevada densidade de deslocações a 350°C. A 400°C, a distribuição uniforme foi novamente verificada. As imagens obtidas não indicaram a ocorrência de formação de carbonetos de transição ou precipitação na martensita durante a deformação nas temperaturas em que foram observados os efeitos de envelhecimento dinâmico.

Aug 7, 2018

By Victor Velho de Castro

O presente trabalho tem por objetivo avaliar a resistência ao desgaste de dois diferentes materiais (três amostras de aço SAE 52100 e três amostras de SAE 1045) em diferentes condições microestruturais, sem lubrificação e com lubrificação (utilizando biodiesel B100, óleo diesel/biodiesel B50 e óleo diesel comercial B7). Quatro amostras foram submetidas a tratamento térmico de têmpera (830°C resfriado em óleo nas amostras de aço SAE 52100 e 850°C resfriado em água nas amostras de SAE 1045) seguida de revenimento (100°C e 200°C nas amostras de aço SAE 52100 e 100°C e 300°C nas amostras de SAE 1045). Os ensaios foram realizados em um tribômetro do tipo pinosobre- disco, com rotação de 300 RPM, 1,5kg de carga e 4400m de distância percorrida, seguindo as recomendações da norma ASTM G99–95, medição da microdureza superficial da pista de desgaste e avaliação da superfície desgastada das amostras com um Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV). Ao final dos ensaios, observou-se a variação da resistência ao desgaste entre os diferentes materiais, diferentes microestruturas e diferentes lubrificantes aplicados no ensaio. Os resultados indicaram uma tendência de diminuição de desgaste nos ensaios realizados com lubrificação de biodiesel B100.

Aug 16, 2017

By Gerhard Richter, Norbert Asamer, Gerwald Decker

At various stages during their manufacturing processes - from casting to finishing before delivery - semi-finished steel and special alloy products must be cut and surface-treated as well. The requirements for the individual conditioning steps, however, can be quite different. For example, the work piece can be hot, warm or cold. At any rate, the product must always be perfectly prepared for the next manufacturing step - reliably, in the shortest-possible time and at the lowest-possible cost. For cutting and grinding, BRAUN has developed innovative technologies and highly flexible, tailor-made solutions which meet these requirements in the most optimal way. In particular, BRAUN’s cutting and grinding technologies can also be used for large-scale products.

Oct 1, 2019