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By Thiago Pinto Wandekoken

A aciaria elétrica da Votorantim Siderurgia em Resende, possui um FEA de capacidade de 100 t, transformador de 100+20 MVa, equipado com 05 injetores convencionais de oxigênio e 03 injetores convencionais de carbono. Em função do elevado aporte de energia química e elétrica inserida no processo os painéis refrigerados, e demais equipamentos localizados em determinadas regiões do FEA, são termicamente mais solicitados e requerem maior atenção e rigor do sistema de manutenção preventiva, a fim de evitar interrupções operacionais do processo. Através da análise de dados históricos, detectou-se que a região do FEA de maior criticidade e intervenções de manutenção era o painel refrigerado P-10. As tecnologias Double Side e Protect Block foram instaladas em substituição ao painel refrigerado P-10 com o objetivo de aumentar a confiabilidade operacional do FEA, reduzir os riscos de acidentes operacionais, aumentar a disponibilidade dos equipamentos nesta posição, reduzir o número de intervenções de manutenção (preventiva e corretiva), reduzir os custos de manutenção (preventiva e corretiva) e consequentemente reduzir o power off do FEA.

Aug 16, 2017

By Luciano Henrique Andrade de Resende, Maria Rita Oliveira Rebouças

O processo de Monitoramento Controles, realizado pela área de Governança, Riscos e Compliance, requer preparação e verificação de um grande volume de dados. Isso feito de forma manual e com a necessidade de cruzar dados de diferentes fontes, torna o processo bastante complexo, impactando diretamente na periodicidade e acurácia dos testes. O objetivo de trabalho era prover uma ferramenta e uma metodologia que fosse capaz de automatizar esse processo, tornando-o contínuo e possibilitando análise de uma grande massa de dados, proveniente de diferentes fontes e com uma saída padronizada. Após análise de ferramentas de mercado e a realização de provas de conceito, foi definida a ferramenta e modelo de trabalho a ser aplicado. O resultado foi a implantação de um processo de Monitoramento Contínuo de Controles (MCC) que traz: ganho de produtividade, ao permitir que testes sejam executados de forma automática; ganho de eficiência, por permitir realizar o teste em toda a base de dados, sem necessidade de amostra; aumento na assertividade, por reduzir probabilidade de erro humano provenientes de atividades manuais; além de retorno financeiro e mitigação de riscos.

Oct 1, 2019

By Douglas Glenn Stalheim

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

Jul 30, 2018

By Martim Hideki Nakayama Kurauchi

One of the main issues regarding the use of charcoal in metallurgical processes is its mechanical strength, which is much lower than coke. There is no defined standard to determine charcoal compression strength, and the methods described in the literature consist in using a prepared specimen and applying compressing load in the same direction of the charcoal fibres. As charcoal is highly anisotropic, it is proposed a procedure that does not use a specimen and with load applied on a specific direction. Instead, it intends to simulate industrial conditions by randomly dumping charcoal inside a tube, without preferential directional arrangement. This is an attempt to determine charcoal mechanical strength and predict the behaviour of bulk charcoal under a static load, as in a blast furnace. Experiments with controlled loads have been carried out on randomly distributed bulk charcoal with controlled initial size and their effect on the size distribution has been analysed. After compression, charcoal is screened and each size is weighed, determining the particle size distribution of the experiment. This method can therefore be used to evaluate charcoal mechanical strength.

Aug 1, 2018

By Pedro Cunha Alves, Wagner Viana Bielefeldt, Vinicius Cardoso da Rocha, Augusto Lachini Pereira, Julio Aníbal Morales Pereira

The capacity of steelmaking slags (CaO-SiO2-Al2O3-MgO) on inclusion removal from liquid steel was investigated through experimental conditions. Laboratory experiments with slag and steel samples (with inclusion population known) were performed using a vertical electric resistance furnace at 1600 ºC. After the melting experiments, slag and steel samples were separated and analyzed regarding their chemical composition and inclusion population evolution. The capacity of slags on inclusion removal was evaluated based on the thermodynamics (solid and liquid phases proportion, phase composition and effective viscosity of slags) calculated using the FactSageTM 7.2. Results indicated that changes in the composition of slags (regarding CaO/SiO2 e Al2O3) presented effects on the steel cleanliness. The total inclusion density decreased in all steel samples and the removal of inclusions by slags shows a tendency to improve as their viscosity decreases (< 0.23 Pa.s).

Oct 1, 2019

By Ian James McDonald

Each year, approximately 400 million tons of blast furnace slag is produced worldwide with a tapping temperature of around 1,500°C. It is normally used as a substitute for cement clinker or as an aggregate material in road construction. Currently, the slag is granulated in wet-granulation plants using large volumes of water and to date, it has not been possible to utilise the remnant heat energy of the molten slag, which amounts to approximately 1.8 GJ of energy per ton. However, in an R&amp;D project currently underway led by Primetals Technolgies and industrial partners, a new dry atomising technology is being investigated to use air to cool molten slag and recover the lost heat energy. The resultant pelletised slag fulfils the same criteria as wet-granulated slag for use in the cement industry. Phase 1 of the project has now been completed where a technical plant was set up at the University of Leoben in 2012. A series of dry-slag granulation campaigns were carried out using remelted blast furnace slag. The elevated offgas temperatures and the quality of the slag product as verified by the FEhS Building Material Institute have shown the process suitability as an industrial application and the decision was taken to escalate the project from large laboratory scale to a full size pilot plant. The phase 2 development of this plant is now underway and is scheduled for installation at the site of an industrial partner in early 2016 where full slag flow will be fed directly to the plant from Blast Furnace ‘slag runners. This paper will show the development path taken to date and the planned route to our goal in 2016 of being the first to industrialise the ‘game changing’ process of dry Slag Granulation with Heat Recovery from the slag.

Aug 16, 2017

By Rogério Martins Pereira, Charles Pierri de Souza, Lucas Gabriel Correa

The Tandem Cold Mill is composed by stands with rolls positioned so that the rolling force can be transmitted to the strip being processed. Due to the mechanical stresses inherent in the process, the roll bearings are heated and are equipped with lubrication and cooling systems. Nevertheless, there is the challenge of continuously monitoring the temperature of the bearings, which would allow preventive intervention in case of overheating. This paper presents an in-house solution to temperature measuring system applied to the backup roll bearings of a continuous Tandem Cold Mill. The system uses Zigbee technology and is integrated with the main control system, allowing early diagnosis of bearing heating and proper intervention. Results and features of the system are discussed.

Oct 1, 2019

By Jerin Russell

This paper presents a new instrument for real-time detection of excessively coarse material in the overflow pipes of individual hydrocyclones using a non-invasive acoustic measurement technique. The hydrocyclone is an important device used in mineral processing beneficiation circuits for classification of mineral slurries by particle size. It separates a single input stream into two output streams; an underflow of coarse particles that undergo additional grinding for further size reduction, and an overflow stream of finer particles that typically goes directly into a flotation circuit for recovery of the desired mineral. However the hydrocyclone is a major piece of equipment in the beneficiation process that has no instrumentation for directly measuring its performance. The parameters currently measured – inlet pressure, feed flow rate, feed flow density – are common to the entire hydrocyclone cluster which typically has three to twelve hydrocyclones. Thus no information is available to detect individual hydrocyclones that are operating poorly. The system described in this paper detects the presence of unwanted excessively coarse material in the overflow stream of a hydrocyclone using sensors mounted to the exterior pipe surface. It provides real-time monitoring, trending and alarming of the coarse material level. This enables operators to identify poorly performing hydrocyclones, and enables corrective action to reduce or eliminate the coarse material discharge. Improving the classification efficiency of individual hydrocyclones will improve the overall classification efficiency of a hydrocyclone cluster. This leads to less variation in the particle size distribution and slurry density in the flotation feed, which will in turn improve overall mineral recovery. The reduction of unwanted coarse material in the flotation feed reduces the accumulation of that material in flotation cells. This can lead to equipment damage, and unplanned shutdowns due to events such as blocked dart valves.

Aug 16, 2017

By Roman Vaynshteyn

In places where Blast Furnaces are usually located, climatic factors may be unfavorable. Raw materials may be exposed to e.g. rain during transport/storage, bringing moisture into the process with consequences for stability and hot metal cost. This paper describes a technology for drying and pre-heating pellets and coke in the stockhouse. It does not require additional handling or logistical equipment and does not introduce extra transfer steps and degradation. Not only can moisture content be reduced, it can be controlled to a stable level by the operator.

Aug 16, 2017

By Thiago Pinto Silva

A Usiminas implementou dois ensaios para caracterização de minérios de ferro na sinterização, intitulados assimilação e penetração de fase líquida. O primeiro tem como objetivo avaliar as fases mineralógicas, a formação de poros e a resistência mecânica de partículas nucleantes e aderentes por meio da reação do minério com o calcário. O segundo objetiva medir o comprimento da penetração da fase líquida formada entre a calcioferrita e o minério. No presente trabalho, são descritas as principais características e potencialidades desses novos testes, os quais foram utilizados para a avaliação do comportamento metalúrgico de seis minérios distintos. Os resultados obtidos de assimilação e de penetração da fase líquida foram comparados com as características mineralógicas e químicas dos minérios, sendo observada uma boa correlação entre essas características e os resultados dos novos testes. Verificou-se também que a análise tradicional do minério não é suficiente para estimar seu comportamento metalúrgico na sinterização, o que reforça a importância da utilização dos novos testes implementados. Além disso, permitem avaliar o comportamento dos minérios em altas temperaturas, auxiliando na escolha da carga de minérios mais adequada para a sinterização.

Aug 1, 2018

By Carlos Alberto Perim

Devido à obstrução no distribuidor, os aços ultra baixo carbono estabilizados ao titânio apresentavam baixo sequencial de lingotamento na ArcelorMittal Tubarão (AMT). Foram identificadas práticas utilizadas na redução de obstrução nestes aços, que foram adotadas para a produção na AMT. Uma das práticas foi estabelecer uma relação entre alumínio e titânio com menor propensão à formação de compostos de alumina e óxido de titânio que se aglomeram na região da válvula superior do distribuidor. Também foram introduzidas melhorias no processo visando a melhorar a condição de fluxo na região próxima da saída do aço no distribuidor. Neste projeto, um aço UBC de maior volume de produção foi escolhido e novas práticas foram adotadas para sua produção. Amostras de aço foram retiradas de corridas produzidas nesta condição e foram enviadas para análise na ArcelorMittal Research USA. Os resultados mostraram melhorias nos índices de qualidade tanto em laminados a quente como em laminados a frio. Neste trabalho será apresentado um resumo das ações adotadas na AMT, que resultaram em um aumento do sequencial médio de distribuidor, permitindo atingir um máximo de 18 corridas. Os níveis de esfoliação com esta nova prática atingiram também nível mínimo histórico.

Aug 16, 2017

By Henrique de Araújo Resende

Em função do aumento constante da produtividade nos laminadores e linhas de processo de usinas siderúrgicas e de alumínio, está cada vez mais evidente a necessidade de aumentar as campanhas de produção dos mandris de bobinadeiras e desbobinadeiras, reduzir as paradas de manutenção das linhas além de minimizar ao máximo os custos com reparo e fabricação. Para isso, é importante conhecer os diversos projetos de mandris utilizados nos últimos anos, os maquinários envolvidos na fabricação e reparo desses equipamentos além de estar atualizado quanto às novas tecnologias que poderão ser aplicadas. Para possibilitar o entendimento descrito acima, este material será divido em 3 partes: Projetos SMS de mandris no Brasil; Condições de fabricação e reparo; Novas tecnologias. A SMS possui 58 mandris em operação hoje no Brasil estratificados entre os seus principais clientes, desde linhas de decapagem e laminação a quente até a saída do produto final após os laminadores a frio na galvanização e linhas de pintura e corte. Com isso, é possível estabelecer uma análise técnica do desempenho de cada equipamento e sobressalente de forma bem estruturada. Esse é o principal objetivo desse trabalho.

Aug 16, 2017

By Danilson Gonçalves de Melo e Silva

O balanço de energia realizado em um forno de aquecimento de tarugos apresentou rendimento de 53%. A maior perda energética estava relacionada ao sistema de refrigeração dos skids, cujo valor calculado foi de 18%. Objetivando minimizar tais perdas, estudou-se a utilização de um novo tipo de revestimento refratário para esta região. O fabricante de refratários apresentou uma estimativa de ganho de 62%. Desta forma, a VBR planejou um teste para validar a eficiência do refratário proposto. Neste teste, o produto foi instalado em uma viga auxiliar. Esta viga foi instrumentada, e foram registrados dados de vazão, pressão e temperatura do fluido de refrigeração (água). Objetivando comparar estes valores com o material convencional anteriormente instalado, outra viga com as mesmas características (dimensões e posição no forno) também foi instrumentada. Posteriormente, foram feitos os balanços de energia em cada viga para quantificação das perdas de energia térmica. Os resultados encontrados mostram uma redução de 92% da perda térmica relacionada ao sistema de refrigeração dos skids. Considerando a eficiência do forno de 53% e a redução de 92% da perda térmica, estima-se uma economia de R$ 1.200.000 por ano.

Sep 25, 2017

By Geraldo Lúcio de Faria

O parafuso Tirefond é um importante componente da via permanente ferroviária. Ele é um componente de fixação responsável por fixar a placa de apoio que, por sua vez, garante a estabilidade dos trilhos. Este componente é comumente fabricado no Brasil por processos de conformação mecânica a quente de aços baixo carbono. Entretanto, com o aumento da carga transportada por eixo de locomotiva nos últimos anos, este componente tem falhado de forma recorrente em serviço. Com o objetivo de entender os efeitos dos filetes do parafuso sobre o comportamento mecânico do componente, este trabalho apresenta um estudo sobre a susceptibilidade do parafuso à concentração de tensões sob carregamento estático. Análises químicas por espectrometria de emissão óptica, análises microestruturais por microscopia óptica, ensaios de tração e dureza foram realizados. Por meio da aplicação de modelos computacionais, foi possível determinar a distribuição de tensões ao longo do parafuso, assim como entender as principais causas destas falhas recorrentes. Fazendo-se uso de modelos matemáticos de mecânica de fratura, associados a simulações computacionais de carregamento estático, foram propostas modificações no projeto original do parafuso que prometem melhorar o seu desempenho em serviço.

Aug 16, 2017

By Maria Stella Vasconcellos Limaverde

A utilização de moinhos verticais na indústria mineral vem ganhando destaque nas últimas décadas, quando granulometrias mais finas passaram a ser exigidas, principalmente por tais equipamentos apresentarem maior eficiência energética para moagem fina e remoagem em comparação aos moinhos tubulares tradicionais. O dimensionamento destes equipamentos ainda é fortemente embasado por experiências em projetos similares, metodologias proprietárias dos fornecedores de equipamentos e plantas piloto, criando a necessidade do desenvolvimento de ensaios laboratoriais abertos e confiáveis para guiar tais trabalhos. Outro problema observado é a quantidade de material necessária para a realização dos ensaios, da ordem de ao menos 1 kg, o que pode ser um impedimento nos estágios inicias de um projeto, quando pouca massa de material proveniente de furos de sonda está disponível. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um ensaio laboratorial com moinho de jarro para dimensionamento de moinhos verticais segundo uma abordagem energética que utilize uma pequena massa, de aproximadamente 500 g. O ensaio proposto mostrou-se de maior praticidade em relação em relação ao ensaio com jarro maior, por utilizar aproximadamente metade da massa necessária e também apresentar boa aderência aos resultados industriais.

Aug 16, 2017

By Niédson José da Silva

Ligas com memória de forma (LMF) são materiais ativos que apresentam como característica a resposta a impulsos externos, recuperando deformações aparentemente plásticas. Esses materiais têm forte potencial aplicativo como atuadores termomecânicos em diversos setores industriais, sendo de interesse o aperfeiçoamento de suas propriedades termomecânicas. A conformação mecânica do ECAE (Equal Channel Angular Extrusion) resulta em melhorias quanto às propriedades mecânicas destas ligas. Esta melhoria está relacionada à redução de tamanho de grãos devido ao cisalhamento interno que estes sofrem ao passar pelos canais interceptantes, apesar de não ocorrer nenhuma alteração na área da seção transversal do corpo de prova. Neste trabalho, realizou-se a fabricação de ligas com memória de forma da família NiTi e da matriz para a extrusão em canal angular. A conformação mecânica foi realizada numa máquina de ensaios universal. O resultado desse estudo foi a observação da melhoria das propriedades mecânicas e alteração das temperaturas de transformação, as quais são essenciais para a utilização do efeito de memória de forma. Essa análise se torna relevante quando da aplicação desse tipo de material em situações em que se requer elevada resistência mecânica aliada a eficácia dos fenômenos de memória de forma.

Aug 8, 2018

By Rafael Duclou Rito

Com temperaturas altíssimas atingidas, os fornos são equipamentos responsáveis pelo aquecimento de materiais na produção de tubos sem costura. Assim, o investimento requerido de um forno em bom funcionamento é quase todo em combustível. Este trabalho foi desenvolvido objetivando a qualidade dos produtos e a otimização dos períodos em que o forno não produz. Durante os períodos citados, o forno é desligado ou mantido a uma temperatura menor que a de operação. Estudando a transferência de calor, principalmente no refratário, é possível analisar a melhor prática em situações improdutivas. Portanto, foi desenvolvido um simulador da temperatura dos refratários ao longo do tempo do forno em questão, sendo possível espelhar parâmetros reais para encontrar o controle de temperatura ótimo do forno, em que a temperatura da atmosfera interna é a principal entrada no programa. Termopares foram instalados ao longo das paredes refratárias para que o modelo fosse validado e aprimorado. Paralelamente, pontuou-se a relação dos materiais enfornados com as medições dos termopares, a fim de encontrar uma temperatura ideal de enfornamento. Os resultados foram positivos e permitem o uso de artifícios de refinamento dos resultados.

Oct 30, 2017

By Douglas Glenn Stalheim

Hot strip structural steel coil used in construction, engineering, transport, structural applications and other applications are widely used in yield strengths from 300 – 700 MPa. However, structural design engineers are now not only requiring various strength levels but also other mechanical properties, primarily good formability, toughness and weldability. To produce a balanced approach to a cost effective structural steel, hot strip coil requires an understanding of utilization of an optimized alloy composition designed for the layout/equipment capabilities of a given hot strip mill to produce the desired metallurgy for optimum mechanical property performance. The term “cost effective” does not just focus on alloy design, but also ease of overall processing from steelmaking, casting, rolling and cooling, stable mechanical properties with a statistically normal distribution, no downgrades/rejections and a product that the end user recognizes as being superior to others. The desired metallurgy is simply understanding what will be the optimum microstructure and cross sectional grain size/distribution needed to meet the mechanical property requirements. This paper is a follow up paper that previously described optimum base alloy designs along with steelmaking/casting processing considerations and will focus on proper reheating, rolling and cooling metallurgy/processing strategies to produce quality cost effective hot strip structural steel coil.

Aug 17, 2017

By Lucas Andery Reis

No processo de beneficiamento mineral, a moagem é o último estágio da etapa de cominuição de minérios responsável pela redução das partículas à liberação do mineral a ser concentrado nos processos subsequentes. Um problema presente nesse processo é a moagem em excesso do material, que aumenta a potência consumida na moagem, dificulta a recuperação das partículas muito pequenas nas etapas de concentração e prejudica a operação de filtragem do processo de pelotização por entupimentos ocasionados pelo material mais fino do que o especificado. Para melhorar o desempenho da moagem e reduzir seu custo operacional, se faz necessário estudar estratégias de controle adequadas que controlem melhor as diversas variáveis existentes nesse processo. Nesse sentido, o objetivo desse trabalho foi utilizar um simulador de circuito de moagem com o intuito de comparar o desempenho da planta sendo controlada por controle clássico (PID), que é amplamente utilizado em circuitos de moagem, e por controle preditivo por modelo (MPC), que é aplicado em uma camada acima dos PIDs. Foi possível concluir que o circuito de moagem sendo controlado por MPC obtém melhor desempenho do que o PID, possibilitando trabalhar com as variáveis mais próximas de seus limites ótimos de operação.

Oct 30, 2017

By Mário Martins de Oliveira Júnior

Na maioria das aplicações tribológicas, lubrificantes líquidos ou graxas são utilizados para combater o atrito e o desgaste. Mas quando as condições tornam-se muito severas, os lubrificantes sólidos podem ser a única opção para este controle. Uma combinação de lubrificantes sólidos e líquidos é viável e pode ter um efeito sinérgico benéfico na redução do atrito e no aumento da resistência ao desgaste das superfícies de deslizamento, em especial nos regimes elasto-hidrodinâmico e limite de lubrificação. Este trabalho visa estudar o efeito conjunto da lubrificação sólida (compósitos sinterizados contendo partículas de lubrificante sólido dispersos em uma matriz metálica por um processo de mistura simples) com a presença de um lubrificante líquido em regime de lubrificação conjunta em uma configuração de desgaste por deslizamento alternado. A utilização simultânea de lubrificantes sólidos e líquidos produz uma diminuição significativa no coeficiente de atrito (25%) quando comparado com a adição do lubrificante líquido apenas, sugerindo a existência de uma sinergia positiva entre os lubrificantes sólidos e líquidos. Esta ação conjunta reduz o coeficiente de atrito (cerca de 4x) e a taxa de desgaste em 50%.

Aug 16, 2017