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By Kenneth Williams

Economic drives dictate the exploitation of formerly less attractive ore bodies located close to or even beneath the water table. These ores can cause handling problems and expensive downtime of processing equipment due to their increased adhesive characteristics and are colloquially termed as “wet and sticky” ores. In order to gain a better understanding of the causes of poor handleability, experimental test methods for wall and inter-particle adhesion within bulk solids samples were developed and validated. The results confirmed that adhesion of bulk solid to equipment surfaces is mainly governed by capillary pressure. It can therefore be described using the Young-Laplace equation, which implies that adhesion is primarily dependent on the interfacial water between bulk material and the adhesion partner. Accordingly, the governing material parameters of adhesion are its capillarity and permeability, as these two characterize water transport to or from the interface of the adhesion partners. Furthermore a threshold for the classification of a material as wet and sticky based on the measurements of adhesion has been proposed.

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 Henrique Dias Gatti Turrer

O projeto Minas-Rio da Anglo American iniciou suas operações em agosto de 2014 e tem capacidade para produção de 26,5 milhões de toneladas naturais por ano de pellet feed. O sistema contempla a exploração e concentração da jazida localizada no município de Conceição do Mato Dentro (MG), bombeamento do concentrado por 529 km até o município de São João da Barra (RJ), onde ocorrem a filtragem, estocagem e embarque do produto final através de navios. Desde a concepção do projeto até os dias de hoje, diversos estudos foram realizados objetivando-se entender o comportamento das diferentes litologias de minérios nas etapas de processamento mineral. Desses, os mais relevantes focaram nas duas principais litologias do depósito: o itabirito resultante da intemperização da matriz (IF) e o próprio saprólito (IT). Os principais pontos de investigação foram o comportamento dos mesmos perante as etapas de cominuição e concentração. O objetivo desse trabalho é apresentar uma revisão bibliográfica das diversas comparações de desempenho perante a cominuição dessas duas litologias. Além disso, são apresentados e discutidos resultados inéditos do desempenho na flotação quando concentrado separadamente ou como uma mistura. Os resultados disponíveis na literatura mostram que, ao contrário do que se imagina, o itabirito natural não apresenta consumo energético significativamente maior nas etapas de cominuição. Os testes de flotação, por sua vez, mostraram que o desempenho é diferenciado, em função do grau de liberação dos mesmos.

Aug 16, 2017

By Elham Kordzadeh

As the world’s reserves of coarse and high-grade iron ores continue to shrink, beneficiation is becoming increasingly important. The resulting concentrates cannot be used directly as feedstock for iron making, but require an additional agglomeration step. Pelletizing is preferred, because the uniform chemical, physical, and metallurgical characteristics of pellets make them a more desirable feed for the iron making processes. The heat hardening or induration of pellets is typically done in shaft furnaces, grate-kiln systems or on straight grates. Rotary kilns were originally developed in the late 19th century for Portland cement production [1]. The main development work for the successful adaptation of the process to the thermal treatment (induration) of green balls from iron ore was performed by Allis Chalmers in Milwaukee, Wisconsin, USA in the 1960’s [2].The straight grate process, which was first used in 1955 at Silver Bay, Minnesota, was a dedicated development with the aim to pelletize and indurate magnetite (taconite) concentrate [2]. There are various important technical and economical distinctions between the two pelletizing technologies. The most important differences include that a grate-kiln has three distinct pieces of equipment, a preheat grate, a rotary kiln and an annular cooler, whereas in the case of a straight grate, the entire indurating process is done on one piece of equipment only. In addition, both technological solutions have differences in their recuperation systems, direction of air flow in drying, number of burners, form of pellet movement, etc., which cause differences in raw material suitability, process control, economical aspects, plant operation and product pellet quality.

Oct 30, 2017

By Milan Terčelj, Matej Drobne, Urška Klančnik, Peter Fajfar

The study of oxidation behavior of High Chromium Steel material used for surface layer of work rolls was carried out. Specimens taken directly from the roll were subjected to thermal fatigue in the temperature range between room temperature and 500 °C up to 700 °C by using thermo-mechanical simulator Gleeble 1500D. Our observation was focused on the impact of oxidation as a principal mechanism of degradation of the roll’s surface layer - mainly on the characteristics of oxidation propagation in relation to the test temperature and microstructure constituents characteristics of the material. Oxidation is considerably accelerated by certain characteristics of eutectic and primary carbides, i.e. their size (area), composition, morphology, orientation regarding to the water-cooled surface, etc. In the presented paper selected cases where emphasized oxidation takes place are investigated, analyzed and explained. Obtained results thus represent a contribution to explanation of conditions which lead to acceleration of oxidation behavior that in turn can lead to chipping or even early spalling of material from the roll surface layer.

Oct 1, 2019

By Dilermando Nagle Travessa

High strength-light weight materials are very attractive for the transportation sector, particularly to the aerospace industry. High strength-age hardenable aluminium alloys are widely used in airframes due to their unique combination of strength, density, toughness, corrosion resistance, cost and easy processing. However, the hardening capacity of such alloys is somehow saturated due to thermodynamic issues related to the conventional processing. The production of aluminum-matrix composites is a promising strategy to overcome this limitation, resulting in strength levels that cannot be reached by actual commercial aluminum alloys. In the present work, multiwall carbon nanotubes were used to reinforce the AA6061 aluminium alloy. 1 and 2% weight percent of MWCNT were mixed to the alloy powder by high-energy ball-milling process. The blended powder was consolidated by hot extrusion. The obtained composite bars were submitted to heat treatment for the T6 condition in order to combine both CNT dispersion and precipitation hardening effects. Optical and scanning electron microscopy, as well as hardeness testing, was used to characterize the bars. Typical wrought microstructure, free of defects, was observed on the extruded bars. Hardness of the composites was observed to increase by 20, 28 and 68% for 1% MWCNT 6 h milling, 2% MWCNT 6 h milling and 2% MWCNT 10 h milling, respectively, in the as-extruded condition. The better performance for the composites blended at higher milling time was attributed to a better nanotubes dispersion. Subsequent heat treatment to the T6 condition did not result in additional hardening.

Aug 8, 2018

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 Laurent Dorel, Sebastien Maillard, Afchine Nasserian, Jean-Paul Faure

Surface quality monitoring is primarily implemented in the last steps of steel manufacturing before shipment to the end user. However, an increasing trend for also addressing this topic in the upstream stages, such as hot rolling plant, is tackled by Primetals Technologies to give steel producers the key to a global optimized yield management, and efficient “lessons learned” processes. After the last developments of SIAS Next Gen platform, including High Resolution and Near Infra-Red, some site results will be exposed on the very specific high constraints lines such as ESP Endless Strip Production and Plate Mills, and highlights the related most interesting aspects for our customers.

Oct 1, 2019

By Adriano Alex de Almeida

Dois aços de grão não orientado com 2,45 e 3,3 %Si com 7 amostras para cada liga, foram estudados para compreensão do efeito do teor de silício nas perdas histeréticas. As amostras foram recozidas com diferentes temperaturas de recozimento final, resultando em diferentes tamanhos de grão. As perdas histeréticas e B50 foram medidos. Os resultados de B50 mostraram que não houve variação de textura entre as ligas com diferentes %Si. Por fim, os resultados não mostraram variações da energia dissipada pela perda histerética com adição de %Si.

Aug 7, 2018

By Daniel Augusto Godinho de Carvalho

Since the beginning of BOF process, slag formation has been subjected to extensive development. During the initial stages of the blow, fast slag formation is primordial for the process performance. This is mainly to allow oxidizing reactions, and also to protect the refractory. A modeling of BOF process for the purpose of process optimization requires precise knowledge concerning the dissolution of CaO and MgO based materials. Using this knowledge, the optimal process conditions can be ensured by a controlling of the slag formation during the converter steelmaking process. Taking into account an application of large amount of different raw materials, as well as location-specific process conditions, the characterization of the dissolution behavior of different additives is an important key to improve the technological process. Thereby, in the frames of this project, an appropriate model for slag formation is established and compared to operational results for a 330t BOF, operating at ThyssenKrupp CSA, Santa Cruz, Brazil.

Aug 16, 2017

By Flaviani Marculano Marchesi, Silas Gambarine Soares, Elton Volkers do Espírito Santo, Felipe Fardin Grillo, Heitor Cristo Clem de Oliveira

O objetivo deste trabalho é utilizar a termodinâmica computacional para estudar as propriedades de escórias iniciais dessulfurantes utilizando misturas com diferentes fluxantes: fluorita, sodalita, borra de alumínio, B2O3 e ilmenita. A princípio, as misturas foram definidas e em seguida foram realizadas simulações para o aquecimento dessas misturas a 1350 ºC por meio do software FactSage 7.2. Assim, foi calculado o fator de dessulfuração (FDeS) para cada mistura com base nas condições de equilíbrio. As misturas contendo 5 e 10% de fluorita e 5% de sodalita foram as que apresentaram maior FDeS. Em contrapartida, as misturas com 10,15 e 20% de B2O3 tiveram os piores resultados nessa análise. Misturas da literatura também foram simuladas a fim de se obter o FDeS e relacioná-lo com a eficiência.

Oct 1, 2019

By Stênio Cavalier Cabral

O diboreto de titânio (TiB2) é um material cerâmico de alta dureza com uma grande potencialidade de aplicação tecnológica. Neste trabalho, foi empregada uma técnica de processamento em altas pressões e altas temperaturas para produzir compactos de TiB2 com AlN. Os pós utilizados foram misturados manualmente em quantidades de 70%p TiB2 + 30%p AlN. Amostras cilíndricas, com 5 mm de diâmetro e 7 mm de altura, foram processadas durante diferentes intervalos de tempo compreendendo os ciclos de sinterização, cada ciclo de sinterização consistiu em aumento de pressão a aproximadamente 7 GPa a uma temperatura aproximada de 1500°C por um tempo de 180 segundos, para cada ciclo. O número de ciclos variou de 1 a 5. O objetivo do trabalho foi a identificação do efeito da quantidade de ciclos sobre a microestrutura e sobre as propriedades mecânicas dos compactos. Para estas observações foram realizadas analises de Difração de Raios X, Microscopia Confocal a Laser, Microdureza Vickers e ensaio de flexão. Os resultados obtidos apresentam perspectiva de utilização do processamento em alta pressão e alta temperatura para produção de compactos de alta qualidade como o TiB2- AlN.

Aug 16, 2017

By Jéssica Dornelas Silva

Diferentes mecanismos podem atuar e governar a deformação plástica de uma liga metálica. Estes mecanismos são fortemente dependentes de características como composição química, estrutura cristalina e energia de falha de empilhamento. Com o objetivo de se avaliar o comportamento do aço inoxidável duplex UNS S32304 quando submetido a esforços trativos e considerando a importância desta informação durante a conformação mecânica, este trabalho estudou a influência da taxa de deformação sobre as principais propriedades mecânicas medidas no ensaio de tração. Para a realização deste estudo, corpos de prova de tração foram usinados a partir de chapas do referido aço laminado a frio com espessura final de 2,5mm. Cada conjunto de 3 corpos de prova foi submetido às taxas de deformação de 7x10-4 s-1, 7x10-3 s-1 e 4x10-2 s-1. Por meio da análise dos resultados, observou-se uma diminuição na ductilidade e um aumento no limite de escoamento com o aumento da taxa de deformação. Entretanto, o limite de resistência não variou de forma significativa nas diferentes taxas estudadas.

Aug 17, 2017

By Felipe Amélio de Lucena

Ligas amorfas e nanocristalinas à base de ferro apresentam propriedades excepcionais, como alta dureza e resistência ao desgaste com taxa de resfriamento entre 103 e 105 K/s. Assim, este trabalho objetiva a solidificação rápida (SR) da liga à base de ferro fundido (FoFo) com adições de Boro e Nióbio, resultando na composição química (Fe65Cr17Mo2C14Si2)88B8Nb4 (%at.). A liga foi processada através de melt-spinning, no forno Discovery® Plasma e Conformação por Spray (CS) e caracterizada por: DSC, DRX, MEV e microdureza Vickers. Foram obtidos: fitas amorfas (40 µm) através de melt-spinning, chapas (1,0 e 2,0 mm) por (SR) e CS da liga (Fe65Cr17Mo2C14Si2)88B8Nb4, com depósito (1,0 e 2,0 mm) e pós overspray (20 até 180 µm). A caracterização mostrou fitas amorfas, pós overspray nanocristalinos e chapas (SR) e depósito (CS) cristalinos com as fases: Fe-a, Fe-?, Cr7C3, FeNbB e Fe2B, com respectivas microdureza Vickers de 1044 ± 102 (HV1) para o depósito CS e 1480 HV para a chapa de 2,0 mm, mostrando alta dureza.

Aug 16, 2017

By Nelson SOUTO, Nicolas LEGRAND, Christian COUNHAYE, Don EARLEY

The work is motivated by the automotive customer requirements for a roughness with high peak density (RPc > 75 peaks/cm) on steel sheet surfaces to maintain a good strip surface finish after painting. For that purpose, a new approach is utilized to compute roughness transfer and predict final roughness on uncoated steel sheets (average roughness, skewness, peak density) as a function of temper rolling conditions. The approach is based on the Monte Carlo method combined with the Abott curves and an auto-correlation function to numerically generate roughness profiles for roll and strip respectively. To compute the roughness transfer due to the interaction between roll and strip surfaces during rolling, a composite Abott curve that combines roll and strip Abott curves is used with an asperity crushing model integrated with a rolling model. This enables simulating two roughness transfer mechanisms in the roll bite: the strip asperity crushing mechanism by roll roughness and the strip asperity ploughing mechanism due to roll-strip interfacial sliding speed. The model shows the importance of considering the two mechanisms to predict roughness transfer correctly when strip elongation is high, typically a few percent, and roll bite friction is low. In these conditions, the forward slip at the exit of the roll bite tends to erode strip roughness significantly and decrease considerably the peak density on the strip. For lower elongation levels (~1%) and high roll bite friction, the ploughing mechanism becomes negligible and roughness transfer is controlled by the crushing mechanism only. With these two mechanisms, the model reasonably predicts the evolution of average roughness and peak density over a wide range of temper rolling conditions (new/worn work rolls, hard/soft grades, various elongations), but skewness is more difficult to predict for some trials.

Oct 1, 2019

By Edilson Alves Maranhão, Willi Anton Buehler, Andrea Pezza

O processo de vácuo é a solução típica aplicada quando é hora de atualizar o nível de qualidade do aço de uma aciaria existente. A instalação do novo Tanque de Desgaseificação à Vácuo (VD) de 135t no Canadá e do novo RH de 150t na planta integrada no México para a produção de tubos de alta qualidade na América do Norte é um exemplo típico disso. A nova instalação inclui o mais recente conceito de design para este tipo de equipamento: operações totalmente automatizadas e menor impacto ambiental são os principais aspectos do projeto. A solução de bomba mecânica a seco continua sendo a melhor abordagem de investimento e custo operacional para a tecnologia de vácuo. Os principais aspectos do design da planta são descritos neste documento. O desgaseificador a vácuo VD é responsável pela melhoria das performances metalúrgicas, especialmente em termos de nitrogênio, remoção de hidrogênio e nível de pureza do aço. O processo a jusante e os resultados estão estritamente ligados aos desempenhos do desgaseificador a vácuo. O monitoramento de processos através da linha completa é uma prática padrão para obter uma melhoria efetiva da qualidade do produto. Os desempenhos metalúrgicos do desgaseificador a vácuo VD são analisados e comentados neste trabalho.

Oct 1, 2019

By Edilson Alves Maranhão, Willi Anton Buehler, Andrea Pezza

O processo de vácuo é a solução típica aplicada quando é hora de atualizar o nível de qualidade do aço de uma aciaria existente. A instalação do novo RH de 150t na planta integrada no México e do novo Tanque de Desgaseificação à Vácuo (VD) de 135t no Canadá para a produção de tubos de alta qualidade na América do Norte, é um exemplo típico disso. A nova instalação inclui o mais recente conceito de design para este tipo de equipamento: operações totalmente automatizadas e menor impacto ambiental são os principais aspectos do projeto. A solução de bomba mecânica a seco continua sendo a melhor abordagem de investimento e custo operacional para a tecnologia de vácuo. Os principais aspectos do design da planta são descritos neste documento. O desgaseificador a vácuo RH é responsável pela melhoria das performances metalúrgicas, especialmente em termos de nitrogênio, remoção de hidrogênio e nível de pureza do aço. O processo a jusante e os resultados estão estritamente ligados aos desempenhos do desgaseificador a vácuo. O monitoramento de processos através da linha completa é uma prática padrão para obter uma melhoria efetiva da qualidade do produto. Os desempenhos metalúrgicos do desgaseificador a vácuo RH são analisados e comentados neste trabalho.

Oct 1, 2019

By Hugo Leandro Rosa

A CBMM aplicou aços micro ligados ao nióbio em dois tipos de caçambas de carregadeiras de rodas que operam na usina de Araxá, Brasil. O objetivo foi avaliar os benefícios destes aços relacionados com redução dos custos, aumento da produtividade e vida útil dos componentes. Uma das máquinas analisadas coleta peças quentes de ferro nióbio para carregamento dos silos do britador. O uso de um aço ferramenta de alta resistência e resistente ao desgaste solucionou os problemas de deformação, desgaste e rachaduras durante o serviço, aumentando a vida útil da caçamba em cerca de 190%. A outra máquina avaliada foi uma carregadeira de rodas que opera na mina de minério de nióbio. O novo desenho com aços de alta resistência mecânica e resistente ao desgaste reduziu o peso em 14%, correspondendo ao incremento na capacidade de carga. A carga extra possibilitou um aumento na produtividade dos caminhões de 42 toneladas. Com os novos materiais, as trincas anteriormente encontradas na caçamba da pá carregadeira foram eliminadas, enquanto foi mantida a resistência ao desgaste antes oferecida pelo aço revestido com carbeto de cromo reduzindo também os custos de investimento em 7%.

Aug 17, 2017

By Jesse Paegle

Um grande esforço foi realizado por diversas empresas, visando à melhoria de nosso parque industrial e, nos últimos 10 anos, o nível de investimento no setor foi importante. Este cenário, fez com que novas tecnologias surgissem por aqui, facilitando ao corpo técnico avançar com soluções mais eficazes para carroçarias. A disponibilidade local de todos os estágios da cadeia produtiva, desde a matéria-prima, até a adequação das linhas de manufatura das montadoras, afasta o efeito da variação cambial. A ideia que ficou impregnada no mercado brasileiro, é que novos materiais e tecnologias são caros para nossa região. O que não é verdade. Estudos de caso realizados antes de 2005, incluíam no preço, taxas de câmbio e internação, pois consideravam o produto importado. Com a localização este custo extra reduz. Ações governamentais atuam, hora incentivando localizações, hora definindo objetivos de emissões e segurança. O programa INOVAR AUTO estabelece algumas metas importantes de emissões, percentual de localização e promove o P&D local. Todos estes ingredientes têm auxiliado no aumento da utilização de AHSS (Advanced High Strength Steel) nas estruturas veiculares. Usando os aços de alta resistência como base, temos um crescimento significativo. Em 2001 não passavam de 2% das carrocerias. Em 2008 chegaram a importantes 8%. Atualmente, estão próximo dos 15%.

Aug 17, 2017

By Alexandre Schultz Rizek

Esse projeto visou a substituição do sistema de controle instalado por um padrão RUSSULA, sistema esse que controla um laminador de barras e de rolos de 500.000 toneladas/ano na Usina Presidente Vargas da CSN em Volta Redonda, RJ/Brasil. Juntamente com o sistema de controle, RUSSULA forneceu um novo posto de operação para a cabine central, com novas telas de operação, sendo um posto “touch”. Equipado com controladores Siemens S7-400, IHM Wonderware InTouch, acionamentos ABB ACS800 e DCS800, o sistema se apresentava ineficaz, exigindo a otimização do processo, aumento de produtividade, diminuição de paradas, diminuição de perdas metálicas e maior confiabilidade no controle, o último através das ferramentas RUSSULA implementadas no software, como por exemplo detecção automática de sucata, controle de tração, controle de laço, rastreamento do material no laminador, otimização de corte das tesouras e barra fantasma.

Aug 17, 2017