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By Flavia de Paula Vitoretti

Pelletizing of iron ore fines is an important process used to produce high quality of raw materials for the subsequent reduction processes in the ironmaking industries. The process involves the production of green pellets and subsequent induration on a traveling grate furnace to promote inner partial melt and agglomeration which confer physical and metallurgical proprieties appropriated to the subsequent reduction processes. The pellets are produced with addition of charcoal to improve efficiency in the reduction processes. The lignin coal from sugarcane straw is an alternative source to replace the charcoal or coke in the self reduction of pellets. This work focused on the influence of biomass on the chemical kinetics parameters inner agglomerate pellet structure under industrial process conditions of the travelling grate furnace due hot gas flows within the pellets.

Aug 1, 2018

By Heitor Cristo Clem de Oliveira

O objetivo deste trabalho é estudar a reação de dessulfuração, envolvidas no processo de pré-tratamento de ferro-gusa. A princípio, as misturas utilizadas foram caracterizadas e estudadas através do software de termodinâmica computacional (FactSage 7.1). Em seguida, os resultados obtidos através do estudo termodinâmico computacional foram comparados com aqueles obtidos mediante os testes experimentais a 1400°C. As misturas dessulfurantes tiveram como base a CaO com três tipos de fundentes, fluorita, sodalita e barrilha, além da utilização de alumínio como elemento desoxidante. Os testes experimentais permitiram identificar que a adição de 0,1% em massa de alumínio no gusa, eleva a taxa de remoção de enxofre principalmente no instantes iniciais do processo. Com a utilização da termodinâmica computacional pode-se mostrar que a reação de dessulfuração no ferro-gusa é exotérmica para os teores de silício encontrados no processo. Além disso, a termodinâmica computacional também contribui, em alguns casos, para a análise de compostos sólidos que podem se formar na escória e limitar as reações de dessulfuração.

Oct 30, 2017

By Luís Marcelo Marques Tavares, Gilvandro Bueno, Túlio MoreiraCampos

The HPGR development and application in the minerals industry resulted in an important increase in its application in iron ore pellet feed processing in the last decades. Vale SA was one of the pioneers in application of the HPGR in integrated plants, currently operating with six HPGRs in the pelletizing plants of Complexo de Tubarão (Vitória, ES). The work uses the mathematical model of the HPGR, proposed by Torres & Casali and modified by the present authors, to predict the performance of two industrial pellet feed HPGR units of the Complexo de Tubarão. Besides model validation, results of process simulations are shown in order to optimize the pellet feed pressing according to industrial demands, presenting different scenarios that are more attractive to HPGR operation. Simulations showed that it is feasible to reduce the specific surface area of the HPGR feed from 1770 cm²/g to 1570 cm²/g, allowing to produce a pellet feed of the same quality in its product (1911 cm²/g) and therefore reduce the work done by upstream ball milling.

Oct 1, 2019

By Viviane Sardilli Rodrigues

Areia de fundição é utilizada para modelar peças metálicas no setor metalúrgico. Existem vários tipos de areia usadas para essa finalidade que em sua composição possuem desde o quartzo até a areia de zircônio, nas quais o uso de cada uma é dependente da temperatura e do material que será fundido. Um tipo de areia especificamente, a areia de cromita, é utilizada para fabricações de peças feitas a base de aço. Para aglomerar os grãos e construir moldes onde o metal líquido é derramado usa – se resina sintética, comumente a resina fenólica, que é produzida através da reação da reação química entre o fenol e o formaldeído (formol) empregando catalisadores ácidos ou ésteres. A estrutura presente nas resinas são ainda de longe compreendidas. Por se tratar de uma química complexa, poucos estudos são encontrados sobre as alterações na composição após a pirólise e o comportamento da resina perante ao material refratário. Neste trabalho o objetivo foi a identificação dos contaminantes residuais presentes na areia após o processo de fundição, além da caracterização dos metais também existentes no material. Através deste estudo pretendemos identificar os potenciais contaminantes ambientais presentes na areia de fundição para avaliar um possível tratamento através de biorremediação por micro-organismos.

Oct 30, 2017

By Maciej Korecki

Pyrowear®Alloy 53 steel is an excellent material for the construction of drive transmission components (gears, shafts, etc.) which have to operate in difficult conditions primarily in the aviation industry (Fig. 1.). Among the properties of such items is a high case hardness and abrasion-resistance, while the core remains flexible and is capable of carrying large impact loads. They can work at elevated temperatures with limited lubrication. The thermal treatment of such materials is based on case hardening by means of carburizing. This paper presents the technology of vacuum carburizing of Pyrowear® Alloy 53 steel. It discusses the methods of establishing different profiles of carbon concentration in a layer and their influence on the hardness profile. The effects of sub-zero treatment and tempering on the properties of the hardened case are also considered. It also presents a SimVaC® simulator of vacuum carburizing, designed especially for Pyrowear® Alloy 53 steel, which provides highly accurate predictions of the outcome of the process as the profile of carbon concentration in the layer, or vice versa: establishes the process parameters which will guarantee the required profile.

Aug 16, 2017

By Larissa Agrizzi Ronqueti

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

Aug 17, 2017

By Constantino Capurro

For certain applications, coarse titanium nitride (TiN) precipitates can be deleterious for the final properties of the material. Hence, in order to better understand the mechanisms involved in the generation of these precipitates, a thorough characterization of the particles observed in steels with different titanium and nitrogen content was carried out. Samples from liquid steel (tundish), continuous casting billets and final product were evaluated using an Automatic Particle Analyzer (APA) coupled to a Scanning Electronic Microscope (SEM). The location, frequency, size distribution and composition of the different particles observed were assessed. While only few TiN precipitates were observed in liquid steel samples, the density of this type of particle significantly increased in the continuous casting billets samples. Particles ranging from 1 to 10 µm were mainly found in the interdendritic zones of the as-cast structure. The density of TiN particles observed in these samples did not change after re-heating and rolling operations. A model to predict TiN precipitation during solidification was developed. A reasonable agreement was found between model results and measured data. Results of this analysis confirmed that the precipitated fraction of TiN increases as the product of steel Ti and N contents rises.

Oct 30, 2017

By Eustaquio Vieira Junior

O Alto-Forno 2 da thyssenkrupp CSA, no Rio de Janeiro, iniciou sua primeira campanha em 16 de dezembro de 2010. No decorrer de sua campanha, verificou-se problemas de deslocamento de staves de ferro fundido, deformação dos staves de cobre e desgaste acentuado do refratário do top cone. Na análise dos eventos adotou-se a inspeção por vídeo endoscopia e em seguida foram tomadas algumas ações para recuperação e preservação do Alto-Forno 2, sendo estendidas também do Alto-Forno 1. Dentre as ações de preservação dos Altos-Fornos destaca-se a projeção robotizada de material refratário, shotcrete, visando reduzir o desgaste acentuado dos staves e deterioração de suas tubulações de refrigeração. O trabalho apresenta o detalhamento das técnicas utilizadas e seleção de materiais assim como os preparativos operacionais que garantiram o bom desempenho do Alto-Forno 2 nos momentos que antecederam a parada e após seu retorno à operação, mostrando que a atividade é viável do ponto de vista técnico e financeiro.

Oct 30, 2017

By Fabiana Fonseca de Morais

A sinterização é um dos mais importantes e mais antigos processos de aglomeração da indústria metalúrgica. Entender a realidade atual do processo de sinterização e as qualidades requeridas para o sínter é primeiro passo para o desenvolvimento de equipamentos ou processo. Este trabalho visa entender o impacto das diferentes características de minério e resíduos empregados em uma sinterização, seu comportamento na qualidade do sínter e a sugestão de equipamentos para amenizar problemas encontrados. Parâmetros como CaO/SiO2, SiO2, Al2O3 e MgO são avaliados para entender a tendência do mercado e o efeito na qualidade final do sínter. A correta avaliação das necessidades da planta para otimização dos equipamentos a matéria-prima disponível se faz necessário para o melhor resultado no alto-forno. A granulometria da matéria-prima também é um ponto importante a ser analisado. O sinter feed tradicionalmente possui uma maior fração entre 0,7 e 6 mm, uma fração menor entre 0,2 e 0,7 mm e um conteúdo de ultrafino (<0,150 mm) limitado a 15%. Estudos identificam uma tendência do sinter feed com maior conteúdo de sílica e o consequente aumento da utilização de ultrafinos. Como resposta ao incremento de ultrafinos na sinterização as grandes siderúrgicas já estão investindo em equipamentos que minimizem grandes perdas de produtividade, como a instalação do misturador intensivo, utilizado em projetos da Pau Wurth. Outra solução inclui a instalação de uma mini-sinterização dedicada para receber este material mais fino e resíduos. O sínter produzido poderá ser adicionado diretamente no forno e/ou ser utilizado como nuclueante na sinterização grande para aumento de sua produtividade.

Aug 16, 2017

By Brunno Spinelli Pimentel

Ambientes contendo H2S e CO2 impõem condições severas a componentes fabricados em aços, já que estes podem sofrer corrosão com perda de propriedades mecânicas e falha das instalações. Uma preocupação é a quantificação dos fenômenos envolvendo difusão do hidrogênio atômico, o qual (seja pelo gás H2 em interfaces ou pela interação com ligações atômicas ou discordâncias) pode causar redução nas energias superficiais de fraturamento prejudicando ductilidade e tenacidade. Neste cenário, este trabalho investiga a fragilização por hidrogênio em um aço microligado API 5L X65 sour obtido de um tubo de diâmetro externo 32” e espessura de parede 20,6 mm fabricado pelo processo UOE. Amostras longitudinais e transversais de tração (ASTM E8/E8M) foram extraídas e imersas em solução saturada com H2S. O eletrólito empregado foi a solução A (ácido acético contendo cloreto de sódio) da norma NACE TM0284-2011, fazendo-se purga com N2 e injeções de H2S. Os tempos de imersão foram de 0, 96 e 360 horas, sendo os ensaios de tração realizados após doze dias do término da imersão. Os resultados não revelaram efeito estatisticamente relevante na resistência mecânica, na evolução tensão-deformação e tampouco no módulo de tenacidade. Entretanto, foi observado maior espalhamento dos resultados advindos de amostras submetidas a H2S. Esse comportamento sugere que o hidrogênio influenciou no micromecanismo local de fraturamento, mas com inexpressivo comprometimento das propriedades monotônicas macroscópicas. Tal desempenho pode ser fruto da microestrutura com grãos refinados e do baixo nível de inclusões encontrado, indicando poucos e uniformes sítios de ancoramento de hidrogênio irreversível.

Aug 8, 2018

By Kyle T. Chomyn

Multi-disciplinary engineering analysis and advanced modeling techniques were used to identify and develop low cost design modifications to improve a blast furnace hot blast air distribution main that experienced frequent refractory failures. Piping flexibility analysis helped identify the root causes of refractory damage and determine the need for new expansion joints. Finite element analysis was used to optimize a custom-designed elbow-to-elbow tie-rod system, which ensures thermal expansion loads are not placed on connecting piping. Heat transfer coefficients through the elbows were estimated using computational fluid dynamics (CFD) flow modeling. The cast refractory design was changed to a more reliable brick refractory design. Excessive draft was occurring during furnace back-drafting, so the system was assessed using CFD, and a passive flow-reduction spool was designed. This firstprinciples engineering design approach allowed for optimization and verification, ensuring that the new design addressed the root cause of the previous deficiencies.

Aug 17, 2017

By Gerd Weyand

Gontermann-Peipers GmbH (GP) Germany developed a new, high alloyed steel grade for the manufacturing of back-up rolls. The advanced GP double pour casting processes provide highest flexibility in being quite open in rolls work layer chemistry and hence microstructure with no influence on core respectively neck properties. GP took the process advantage to provide a brand new back-up roll grade with remarkably reduced roll wear while operating with textured work rolls. In the meantime several successful trials have been made with this new roll grade on different Skin Pass Mills. As a result the performance of back-up roll and thus availability of mill will be improved while specific costs for mill will drop. This quite new back-up roll grade has recently been launched. As next step increasing the field of applications is under progress.

Aug 17, 2017

By Lukas Pichler

The market trend of advanced high strength steel (AHSS) with demand for higher strength products is increasing continuously. The inline cooling technologies have established as the most powerful metallurgical tool to achieve these demands. However, the cooling capabilities of existing hot strip mills, plate and Steckel mills are often not adequate to generate high cooling rates and the cooling accuracy required for the production of AHSS. Hence there have been many developments for an intensive, highly flexible accurate homogeneous cooling technology. Considering the wide variety of strip and plate geometry, Primetals Technologies have developed Power Cooling Technology for strip and introduced MULPIC®4 Technology for the plate production. In this paper we shall discuss these enhanced technologies that provide the inline cooling requirement with examples from the recently commissioned machines.

Aug 17, 2017

By Leticia Costa Macêdo

Esse trabalho tem como objetivo analisar por meio da termodinâmica computacional a influência do K2O na dissolução das fases sólidas formadas durante o processo de dessulfuração de ferro gusa. Para isso, foi utilizada a cal como agente dessulfurante e a Sodalita (Fonólio) como fundente, realizando uma adição de K2O no fluxante de 1% a 10%, com uma temperatura de trabalho de 1400ºC. Por meio do uso de software de termodinâmica computacional FactSage, foi possível simular e avaliar as fases sólidas e líquidas formadas na temperatura determinada e comparar com os resultados obtidos com outras análises. Os resultados obtidos mostraram que o aumento gradativo de K2O levam a um aumento do potencial termodinâmico de dessulfuração e melhores condições cinéticas, sendo a mistura que apresentou os melhores resultados a que continha 10% de sodalita com adição de 10% de K2O na fonte.

Oct 30, 2017

By Juliana Mesquita de Andrade

Em sistemas cerâmicos policristalinos as homojunções e heterojunções podem apresentar comportamento elétrico desde completamente ôhmico até com elevada característica retificadora, que no limite é a base do comportamento varistor, o qual é o dispositivo de proteção de sistemas e equipamentos eletro-eletrônicos contra sobretensões mais utilizado. Os óxidos de zinco (ZnO) e de estanho (SnO2) são, individualmente, base dos varistores com melhores comportamentos elétricos. Este trabalho, com base nas caracterizações estruturais por técnicas de microscopia eletrônica de varredura e análises termodilatométricas, e na caracterização elétrica e dielétrica, avalia as propriedades varistoras de cerâmicas à base do sistema misto ZnO-SnO2. Verifica-se a formação de um sistema polifásico apresentando homojunções e heterojunções com diferentes características morfológicas e graus de densificação, exibindo ainda comportamento eletrotérmico com predomínio de características varistoras em função da dopagem da matriz mista ZnO-SnO2. Os resultados obtidos evidenciam a tendência da formação de espinélio (Zn2SnO4) em presença de grãos de SnO2 e do estabelecimento de comportamento varistor (coeficiente de não-linearidade > 10), que pode ser aperfeiçoado por dopagem adicional e por tratamentos térmicos, principalmente quanto à redução da corrente de fuga e da ampliação e estabilização da região não-linear da curva tensão x corrente elétrica.

Aug 7, 2018

By Flanelson Maciel Monteiro, Yago Lutz Castro Pinto, Marcondes Mendes de Souza, Mauro Froes Meyer

This article is based on a bibliographical review of a field work that was done in the Salina São Camilo in the region of Mossoró - RN. The general objective of this research is to present the main exploratory and beneficiation aspects of salt production. Among the aspects of salt is the properties of salt, history and mining, besides the aspects of environment and work safety. However, this research resulted in preliminary data, but it would be interesting to be more thorough so that the extraction of salt in the academic world is disclosed

Oct 3, 2019

By Franco de Castro Bubani

Cu-base alloys (Cu-Zn-Al, Cu-Al-Be, Cu-Al-Ni), depending on their composition, have martensitic transformations that can be thermally or mechanically induced between a metastable structure called austenite and one or more metastable structures called martensites. In single crystals, depending on the specific composition of the alloy and the crystallographic orientation of the tensile axis, martensite-martensite transformations can be mechanically induced. The hysteresis associated to these martensite-martensite transitions is usually much greater than the one associated to the austenite-martensite transformation. Thus, martensite-martensite transitions are potential candidates for energy dissipation in a mechanical damper. Possible applications that would benefit from high hysteresis include seismic damping devices, dampers for satellites and the aerospace industry, defense and others. We present pseudoelastic cycling results of alloys submitted to different thermal treatments. Our conclusions highlight the fact that, under certain conditions, Cu-base alloys deliver better damping performance than commercially available SMAs and even the new Fe-base SMAs.

Aug 7, 2018

By Saul Garcia Hernandez

The research work objective is to study a new ladle shroud internal design to reduce the slag emulsification in the tundish during ladle transient periods. A 3D mathematical model of the tundish was created to solve the fundamental equations, a turbulence model, and a multiphase model. The results show that using a conventional ladle shroud, the fluid is delivered with an excessive amount of kinetic energy being dissipated inside the tundish bath, generating strong mixing flow patterns and entrapping a massive amount of slag. In the other hand, the proposed ladle shroud dissipates the kinetic energy before the fluid enters the tundish promoting less intense mixing patterns; thus, the amount of slag emulsification is reduced significantly. Consequently, if the internal design of the ladle shroud is able to dissipate the kinetic energy before the fluid enters the tundish, it shall be possible to reduce considerable the slag emulsification and the slag opening area.

Aug 17, 2017

By Ralillie Lopes Carvalho

O presente trabalho apresenta um estudo da influência do tratamento de nitretação a plasma sobre a dureza de lâminas utilizadas em prensa-facas de um picador de toras industrial. Tais peças são fabricadas em ligas com alto teor de Cromo e Carbono, assemelhando-se quimicamente aos aços para trabalho a frio AISI da série D. Para o estudo em questão, pequenas amostras das lâminas receberam tratamento térmico de têmpera e duplo revenido,e posteriormente foram nitretadas a plasma por 30, 90, 180, 360 minutos, em temperatura de 450°C, com pressão fixada em 2 Torr e mistura gasosa de 20%N2 e 80%H2. Logo após foram realizadas análises metalográficas com auxílio de microscópio óptico, ensaio de dureza superficial e perfil de dureza com microdurômetro em escala Vickers. Os resultados mostraram que para todos os tempos de tratamento houve endurecimento superficial em relação ao material não tratado, onde o tempo de 180 minutos propiciou a formação de camada com maior valor médio de dureza superficial “1171,20 HV”.

Aug 16, 2017

By Marco Antonio Meggiolaro

Most cyclic plasticity models used in multiaxial fatigue life predictions are based on a concept of a yield surface, which divides the elastic and plastic domains. Plastic straining occurs when the stress state reaches the surface and tries to move outward. Subsequent plastic straining causes the stress state to remain on the yield surface, which will translate to prevent the stress point from moving outside it according to a kinematic hardening rule that models the Bauschinger effect. The accurate modeling of the yield surface shape is fundamental to predict stress-strain relations. In this work, the main yield surface equations for isotropic materials are compared. Even though most materials can be modeled using Mises and Tresca surfaces, other need to consider the effect on the yield strength of the hydrostatic stress or the normal stress acting on a critical plane. It is shown that pressure-sensitive models originally devised for concrete can be applied to predict yielding in some materials, and even fatigue life for metallic structures with short cracks.

Aug 8, 2018