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By Cameron Soltys, Hamid Ghorbani, Maher Al-Dojayli

Cooling staves in blast furnaces are used to minimize the process heat loads on steel shell and refractory system. Copper staves are exposed to significant fluctuating thermal loads which may lead to premature stave failures due to cracks, water leakage, bending, abrasion and resultant wear. In this paper, an assessment methodology is presented to evaluate the effect of thermal cycling on copper staves including bending, fatigue and thermal ratcheting. This approach incorporates temperature-dependent copper properties including creep and plasticity to more accurately capture inelastic deformations, damage and fatigue in staves under transient and cyclic thermal loading conditions. Root cause failure assessment and improvements to copper stave design can be assessed using the presented methodology.

Oct 1, 2019

By Gustavo Coelho Feijoo

Técnicas de separação por membranas têm sido consideradas alternativas para recuperação de metais valiosos. Uma destas técnicas é a eletrodiálise, em que o fenômeno da polarização por concentração causa alterações indesejáveis para o mecanismo de transporte iônico. Para evitar este problema, a densidade de corrente limite deve ser analisada. Para tanto, a influência da concentração de Co+2 e do pH na densidade de corrente limite foi estudada por meio de curvas corrente-voltagem. Pulsos de corrente elétrica foram aplicados entre dois eletrodos separados por membranas de troca iônica catiônica (HDX100) e aniônica (HDX200), e a diferença de potencial entre a membrana analisada foi medida em função do tempo. De acordo com os resultados, o aumento da concentração causa um aumento na densidade de corrente limite e menor efeito da polarização por concentração. Por outro lado, o aumento do pH causa uma queda na densidade de corrente limite devido à menor quantidade de íons H+. Os resultados indicaram também a deposição de compostos de cobalto no eletrodo de trabalho.

Oct 30, 2017

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 Angelo dos Reis Magalhães

Brazilian companies have adopted in recent years new management practices to remain competitive. Specialized consulting in asset management progressively creates or adapts new techniques in order to increase availability and reduce manufacturing costs, maximizing profits. New engineering concepts were acquired and implemented by executives in all business segments. Techniques, such as FMEA, RCM, LCC, Pas 55, Reliability studies by Monte Carlo simulations, among others, have become increasingly recognized as important tools to enhance managerial performance. Besides these techniques, this study suggests the importance of adequate structuring of a lubrication program, as a critical success factor for the reliability of any asset. Through a case study developed with a company in the mining sector, this work proposes the development of a master plan for lubrication based on three pillars: People, Equipment and Management system. Practices and care with lubricants, hydraulic fluids and coolant, until its point of application, shall be evaluated to ensure a correct contamination control and a high level of assets availability. This discussion sheds light onto other benefits of this process, including occupational health and safety; ergonomics; environment and sustainability.

Jul 31, 2018

By Alexandre da Silva Rocha, Luiz Maurício Barreto de Azevedo, Leonardo Sales Araújo, Rafael Menezes Nunes, Matheus Campolina Mendes, Thiago Marque Ivaniski, Luiz Henrique de Almeida

Superliga 718 é uma liga de níquel endurecida majoritariamente por precipitação controlada. As suas principais aplicações são nas indústrias aeroespacial, óleo e gás e nuclear devido a capacidade da manutenção das suas propriedades desde a temperaturas criogênicas até aproximadamente 650°C. Para atenuar fenômenos deletérios de natureza intergranular, neste material são feitos tratamentos termomecânicos específicos para se se aumentar a fração dos contornos do tipo Σ3n.Portanto, o objetivo deste trabalho é analisar duas rotas termomecânicas capazes de aumentar a fração destes contornos por ciclos iterativos de deformação por trefilação, seguido de solubilização em temperaturas sub-solvus  e super-solvus  e envelhecimento além de avaliar a influência da trefilação na precipitação de  mesotextura e tamanho de grão  Para a análise microestrutural, foram feitas imagens de microscopia eletrônica de varredura(MEV) e difração de elétrons retroespalhados (EBSD). Foi feita simulação computacional por elementos finitos do processamento termomecânico para avaliar a distribuição e o grau da deformação no processo. Os resultados mostram que é possível atingir uma elevada fração de contornos do tipo Σ3n pelo processo de trefilação, contudo, a heterogeneidade da deformação ao longo da seção radial influencia em parâmetros microestuturais .

Oct 10, 2019

By Matheus Sampaio Modesto de Paula

O presente trabalho mostra o desenvolvimento de um produto, até então não comercializado pela CSN/PR, criado para o aproveitamento da capacidade ociosa de seu laminador reversível a frio. Historicamente, a produção do laminador era direcionada exclusivamente para o abastecimento de uma linha de galvanização contínua, mas trabalhos bem sucedidos para o aumento da produtividade do laminador resultaram em capacidade excedente do equipamento. Diante desse cenário, a comercialização de bobinas Full Hard se tornou uma opção viável para a abertura de mercado e aumento de competitividade, frente a atual pressão imposta por produtos importados. Visitas aos potenciais clientes foram necessárias para o levantamento das características importantes a seus processos produtivos e adequação dos parâmetros utilizados no laminador reversível. Atualmente o produto está homologado e sendo fornecido a clientes externos, e espera-se o aumento da carteira, dependendo apenas da evolução do mercado.

Jul 30, 2018

By João Vitor Mokan

O presente trabalho avalia o efeito das camadas de conversão a base de CrVI e CrIII aplicadas na superfície de arames galvanizados por imersão a quente. As bitolas testadas foram 1,24mm, 1,65mm e 3,00mm, utilizando os ensaios de Névoa Salina e Câmara Úmida, avaliando o aspecto superficial dos arames após 1, 3, 6, 24 e 28 horas de exposição ao ambiente agressivo. Pode ser observado que o ensaio de Névoa Salina é pouco indicado para avaliar a oxidação superficial do arame em função de sua agressividade. Os resultados foram melhor interpretados utilizando o ensaio de Câmara Úmida. Inicialmente os arames recobertos por uma camada de conversão a base de CrIII apresentaram desempenho levemente superior àqueles recobertos por CrVI, considerando os mesmos tempos de exposição. Após seis horas os arames galvanizados apresentaram comportamentos semelhantes. O arame galvanizado com maior resistência a oxidação foi aquele protegido com CrIII, porém com o passar do tempo os dois tipos de revestimento se equivalem.

Oct 30, 2017

By Alberto Lainati

The Bar Reducing and Sizing Technology has a core function in the value-chain for the production of rolled SBQ (Special Bar Quality) products. The EVO 2+4-roll is based on the compact combination of a 2-roll high-reduction module followed by a 4- roll low-reduction module for precise sizing. The EVO 2+4-roll mill, allows to gain significant technical and economical advantages in the hot- and post-rolling process routes: dimensional and surface accuracy, quick adaptability to processing variances and to small lots requirements, superior technological features of as-rolled product, competitive capex and opex. The EVO 2+4 unit has a very compact design, which makes it suitable both for new mills and upgrade applications.

Aug 17, 2017

By Leandro Gustavo Mendes de Jesus

A teoria de Kubelka-Munk é bastante genérica e abrangente. A sua aplicabilidade já foi estudada nas mais diversas áreas, como tintas especiais [1], plásticos [2,3], produtos farmacêuticos [4] e alimentícios [5], e também no caolim [6-8]. A partir da teoria pode se relacionar a reflectância difusa com a função de Kubelka-Munk É também notável que carvões com elevados teores de cinza possuem propriedades colorimétricas diferentes de carvões com baixos teores de cinza. Em função dessa notável diferença acredita-se poder quantificar a quantidade de cinzas a partir da reflectância em diversos comprimentos de onda. Para isso foi elaborado um roteiro de retirada da amostra e confecção de pastilhas de carvão pulverizado onde foram medidos a reflectância e o percentual de cinzas. A partir dessas medidas foi possível a obtenção de equações que modelam a função de Kubelka-Munk em função do percentual de cinzas. Apesar do baixo número de amostras coletadas foi possível se obter funções de Kubelka-Munk que se encaixaram nos dados coletados. Por fim, foi possível concluir que há possibilidade de inferir o teor de cinzas de carvão por meio da reflectância.

Aug 8, 2018

By Dusan Ilic

Conveyor system wear of belts and transfers attribute to a significant proportion of the maintenance costs and lost productive hours when handling hard abrasive ores at high unit rates typical of the iron ore industry. The recent growth phase has seen a rapid increase in mine and export capacity, with many new and upgraded plants operating at high throughput and utilisation. Subsequently, the industry has progressed to an optimisation phase, seeking to maximise production capacity and reduce maintenance costs with minimal capital spend. To support this, a programme of modifying designs was executed to improve conveyor transfer chute and belt life, which identified a need to challenge the industry practice for specification of designs to improve the functionality of the installed equipment. While acknowledging the importance of selecting the highest wear resistant materials for the intended application, this paper investigates design criteria related to decreasing conveyor transfer and belt wear. Of focus is a shift in the manner in which designs are specified, from specifications primarily governing geometrical constraints, to those meeting technical and functional requirements aimed at producing optimum geometry for a given set of material handling parameters. An assessment of transfer design criteria is presented.

Aug 17, 2017

By Tcharllis João da Cunha Demartini

A produção de uma rocha artificial a partir da aglutinação de resíduos finos de mármore dolomítico pela resina epóxi pode ser uma alternativa viável do ponto de vista técnico, econômico e ecológico. O resíduo utilizado é proveniente do desdobramento de mármore dolomítico em teares de lâminas diamantadas e geralmente é descartado. Esta nova aplicação agrega valor ao resíduo, diminuindo o impacto ambiental gerado. O objetivo deste trabalho foi avaliar as propriedades físicas e mecânicas do mármore artificial produzido pela metodologia de vibro compressão à vácuo. Para isso, foram confeccionadas placas rochosas, em equipamento apropriado, com 85% em peso de partículas de resíduo e 15 % de sistema epoxídico DGEBA/TEPAc. As placas foram produzidas com uma pressão de compactação de 0,5 MPa, à temperatura de 90 °C por um período de 20 minutos. Posteriormente, as placas foram caracterizadas pelos ensaios de densidade, absorção de água, porosidade, resistência à flexão, resistência à compressão e microscopia eletrônica de varredura. Obteve-se um mármore artificial produzido pela técnica de vibro compressão a vácuo com absorção de água inferior a 0,06%, uma resistência à flexão de 33,93MPa e uma compressão uniaxial de 96,49MPa, confirmando uma boa adesão entre as partículas de resíduo e a resina epóxi.

Oct 30, 2017

By Johne Jesus Mol Peixoto, João Victor Gomes Guimarães Ananias, Itavahn Alves da Silva, Thiago Araújo Santos de Oliveira, Weslei Viana Gabriel, Carlos Antônio da Silva, Salvatore Giuliano PeixotoTropia

O arraste de escória para o distribuidor, durante a drenagem de panelas de aço, tem grande impacto no rendimento metálico, limpidez e produtividade no processo de lingotamento contínuo. Modelamento físico e matemático foram utilizados para o estudo da formação do escoamento tipo vórtice e funil no esgotamento de panelas de aço. Em um modelo em escala 1:6,5 foi avaliada a influência da vazão de drenagem, altura inicial de líquido, temperatura do banho e estratificação da temperatura sobre a altura crítica (Hcr) de formação de vórtice. Para todas as condições experimentais, o valor de Hcr se mostrou crescente com o aumento da vazão, respeitando uma relação linear. Através da técnica de Particle Image Velocimetry – PIV observou-se o desenvolvimento do campo de velocidades sub-superficiais da água durante a drenagem em modelo de acrílico em escala 1:6,5. Os resultados das simulações fluidodinâmicas obtiveram bom acordo com os experimentos físicos, e foram capazes de representar a influência da vazão e da temperatura sobre o valor de Hcr.

Oct 1, 2019

By Felipe Fardin Grillo

The aim of this work was to study the use of slags to desulfurization of cast iron. It was proposed to use alumina instead fluorspar. In addition, marble waste was used instead lime. Simulations applying Thermo-Calc software were performed in order to obtain the theoretical phases thermodynamic data. Then, a comparison between theoretical data and experimental tests were performed. The cast iron was melting in induction furnace at 1550°C. Slags composed mainly for CaO and Al2O3 were used to cast iron desulphurization. It was observed that increasing liquid phase, the desulphurization reaction was favored. Besides, it was found that cast iron desulfurization occurs by top slag mechanism.

Aug 17, 2017

By René Lucio Rech

A injeção de carvão pulverizado (PCI) é uma técnica altamente utilizada nos altos-fornos pelas siderúrgicas brasileiras, buscando a redução do consumo específico de coque por tonelada de gusa. A combustão do carvão pulverizado ocorre em temperaturas elevadas (em torno de 2.000°C), altas taxas de aquecimento (104 a 105 °C/s), tempo de reação de poucos centésimos de segundos, seguida pela gaseificação na presença de CO2. Este trabalho visa apresentar o andamento da construção do simulador da zona de combustão do alto-forno desenvolvido pelo LASID-UFRGS e os estudos previstos nos projetos em andamento, que contemplam também a avaliação de carvões brasileiros que apresentem potencial de substituição de carvões atualmente importados para injeção em altos fornos brasileiros. A partir do levantamento do estado da arte e visitas técnicas a simuladores em operação, foi discutido um projeto moderno, automatizado, de configuração vertical e que possibilitasse a operação tanto em modo one shot como contínuo. Algumas inovações podem ser destacadas, como a possibilidade de alterar o tempo de residência da amostra carbonosa na zona de combustão do simulador, a medição da temperatura com termopares ultra-rápidos (ms), o controle e aquisição de diversos parâmetros termodinâmicos (P, T, t) e avaliação dos produtos sólidos e gasosos resultantes.

Aug 1, 2018

By Amanda Coutinho Campanatti

O objetivo desse trabalho é caracterizar o processo de delaminação, tanto em Modo I como em Modo II, de abertura de trinca. A densidade e porcentagem de fibra do compósito carbono-epóxi foram calculadas para caracterizar o compósito. O inserto, para simular o início da trinca, foi feito no processo de fabricação dos compósitos a fim de manter sua integridade. Pelo mesmo motivo o corte foi feito a jato d’água. Para caracterização da delaminação foram feitos ensaios de DCB (Double-cantilever Beam) e ENF (End-notched Flexure), segundo as normas ASTM D5528 e ASTM D790-10, sendo ambos realizados na máquina universal de ensaio MTS, capacidade de 250 kN. A fractografia em Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) foi feita a fim de identificar os mecanismos de dano durante a propagação da trinca. Foi possível concluir a fabricação do compósito, bem como do inserto, é viável. Porém, houve aparecimento de bolhas, por causa da baixa pressão da bomba a vácuo. O corte a jato d’água manteve a integridade do compósito. A rigidez alta do compósito pode ser comprovada por meio das propriedades mecânicas obtidas pelo ensaio de tração. Os valores de GIC e GIIC estão dentro do esperado pela literatura, sendo GIIC maior que GIC por causa da presença de um capo de compressão no ensaio em modo II, enquanto que em modo I é abertura pura por tração.

Aug 7, 2018

By Ivo Filipovic

The steel melting process in an Electric Arc Furnace is a complex set of tasks, coping with highly dangerous hazards as fire, explosions, uncontrolled reactions, hot metal projections and gas or dust emissions. Melt shops are dangerous working areas for operators, recording statistics with a high frequency of injuries. In the past years, without dedicated safety equipment, there wasn't a real attitude to the risk prevention. The paper describes the available technological packages to eliminate the manned activities on the melting floor, with the aim to prevent accidents and keep furnace operators safe. The technological packages suite extends the automatic control of the EAF melting process to all the operations from charging phase to tapping. Plus, the integration of the most frequent operations by automated specialized tools effectively minimizes power-off times, enhancing reliability and improving the transformation costs.

Aug 17, 2017

By Claudeir Carvalho Silveira

A necessidade da indústria automobilística de redução de peso, desenvolvimento de designs arrojados e aumento da resistência a corrosão dos automóveis obrigou as indústrias siderúrgicas a produzirem aços galvanizados de alta resistência. Entretanto, para que haja este desenvolvimento é necessário maior conhecimento do comportamento dos revestimentos galvanizados quando submetidos a processos de estampagem. Desgastes da superfície galvanizada, formação de pós, redução da resistência a corrosão e atrito das superfícies são aspectos importantes a considerar no projeto do ferramental de estampagem. Este trabalho teve, portanto, como objetivo a avaliação do efeito dos revestimentos Galvanizing e Galvannealed no coeficiente de atrito de um aço Dual Phase 600. Para avaliação do coeficiente de atrito foi utilizado um tribômetro de ferramenta plana que simula o atrito na estampagem de peças. O trabalho apresenta ainda a caracterização microestrutural do revestimento realizada por microscopia ótica (MO) e eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de energia dispersiva (EDS). Para avaliação das propriedades do substrato e do revestimento foram utilizadas também medidas de Microdureza. Após a realização dos ensaios, foi caracterizada ainda a evolução dos revestimentos após desgaste promovido pelo tribômetro de ferramenta plana e a identificação e caracterização do fenômeno de stick-slip.

Aug 8, 2018

By Ivan R. Jankov

Nas plantas de sinterização, os sistemas de despoeiramento são comumente instalados para atender os quesitos de proteção ambiental. Estes equipamentos precisam ser modernizados periodicamente devido aos seguintes motivos principais: limites de emissão mais restritivos exigidos pelos órgãos ambientais, mudança do processo que implica na inclusão de novos pontos de despoeiramento, ineficiências de operação e manutenção dos equipamentos, falhas no projeto original do sistema de despoeiramento. Neste artigo, apresentaremos diversas soluções de retrofit/ revamping para exaustão primária da máquina de sinterização, bem como para despoeiramento de sistema de exaustão secundária e de pátio de matéria prima. As vantagens e desvantagens de cada solução serão analisadas utilizando-se experiência de projetos reais do grupo Hamon. Serão apresentadas também as últimas tendências tecnológicas que possibilitam controle de emissão de outros poluentes, tais como de SOx, de metais pesados e de dioxinas/ furanos.

Aug 16, 2017

By Alisson Rodrigo dos Santos

O presente trabalho objetiva analisar a viabilidade técnica de recuperar parte do pó de balão, composto por finos de carvão e hematita, submetido primeiramente a tratamento termoquímico e posteriormente a campo magnético uniforme. Foram analisadas amostras oriundas de pó de balão de alto forno funcionando com carvão mineral e alto forno com carvão vegetal. Os finos de carvão, recuperados na separação magnética, podem ser utilizados na sinterização, pelotização e até mesmo reinjetados nas ventaneiras. Essa reutilização tem um efeito muito importante, pois cada tonelada de fino carregado pela ventaneira corresponde a uma economia de carvão que não será carregado pelo topo, deixando mais volume útil livre para a carga de minério. O pó de balão foi submetido a um processo de redução da hematita em magnetita, em atmosfera adequada para a preservação de carbono, a fim de aumentar a susceptibilidade magnética e permitir a separação magnética. Os finos de minério residuais da recuperação dos finos de carvão não são perdidos, podem ser utilizados na fabricação de briquetes ou reutilizado na sinterização e pelotização. Após a redução, o material foi submetido à separação magnética, mostrando-se assim viável tecnicamente a separação e reaproveitamento dos finos de carvão e minério.

Oct 30, 2017

By Juliane Medeiros Ferraz

Este estudo tem como objetivo apresentar as etapas, os desafios e melhorias na implantação da área da logística da Companhia Siderúrgica do Pecém (CSP) na primeira Zona de Processamento de Exportação (ZPE) do país que está localizada no estado do Ceará e tem a siderúrgica CSP como a primeira empresa a se instalar nessa área de livre comércio com o exterior. Nesse contexto a logística tem um papel importante e fundamental no planejamento e controle minucioso dos fluxos de entrada e saída de materiais e produtos cumprindo todas as legislações federais e estaduais de uma ZPE. O estudo é realizado através da análise dos conceitos logísticos de uma siderúrgica e das normas e portarias que regem uma ZPE. Os resultados alcançados estão pautados nas sugestões e alterações das disposições legais e na integração entre os sistemas controlados pela Receita Federal com o sistema da CSP. O estudo tem como conclusão que todas as melhorias que foram propostas e alcançadas nessa implantação pioneira, proporcionaram maior eficiência e agilidade nos processos de controle aduaneiro da ZPE voltados para uma siderúrgica, mantendo continuamente a interação entre todas as entidades legais sem impactar a dinâmica operacional da siderúrgica, agregando grande valor para a CSP.

Aug 17, 2017