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By Lucas Teixeira Costa

A crescente demanda por aços ultrabaixo enxofre em usinas integradas a carvão mineral tem levado a esforços para reduzir o teor de enxofre no gusa e no aço. Todavia, a falta de uma visão integrada dos processos acarreta em otimizações isolados que nem sempre contribuem para uma efetiva redução de custos e aumento de produtividade final. No presente trabalho, foi construído e validado um balanço de massa capaz de realizar uma previsão do teor de enxofre de final de sopro a partir das entradas iniciais de enxofre na carga metálica e nas adições de fundentes. Para isso, considera-se que ocorre transferência de enxofre entre as fases, segundo seus teores e o coeficiente de partição de enxofre. A raspagem de escória de tratamento de gusa deve ser feita com muito cuidado para promover a melhor remoção da camada sobrenadante e ao mesmo tempo evitar perdas no rendimento metálico no processamento do aço. Utiliza-se o teor de enxofre do gusa carregado no LD como o principal parâmetro de controle, e recomenda-se que seu teor seja superior a 20ppm, uma vez que o esforço necessário para reduzir para teores abaixo desse limite será totalmente perdido no LD, devido à reversão durante o sopro.

Aug 17, 2017

By Francis Welington Moraes da Cruz

O sistema de despoeiramento primário da Aciaria da thyssenkrupp CSA é um equipamento complexo utilizado durante o sopro no conversor para captação, limpeza e resfriamento dos gases. Estes gases são indiretamente resfriados em uma caldeira de recuperação de calor quase vertical de grande altura. Em seguida passa por resfriamento direto (resfriador evaporativo) com injeção de água e vapor, onde há uma decantação das partículas maiores. Em seguida os gases penetram no precipitador eletrostático, onde é retirada quase a totalidade do pó restante. Um ventilador de grande potência faz a exaustão destes gases, através da caldeira, resfriador evaporativo e precipitador eletrostático, para em seguida comprimi-los para a chaminé ou para o último resfriamento dos gases antes do envio para o gasômetro. A chaminé possui um queimador piloto que queima o monóxido de carbono (CO) transformando-o em dióxido de carbono (CO2). Do gasômetro, os gases podem ser fornecidos para outras unidades da usina onde é consumido como combustível. O objetivo deste trabalho foi aumentar a energia do gás BOF (Basic Oxygen Furnace), através de um conjunto de ações, visando à redução de emissão de gás CO2, redução de consumos de gás natural e aumento da geração de energia.

Jan 16, 2018

By Alexandre Gonçalves Andrade

A Samarco Mineração utiliza combustível sólido para geração de energia térmica nas pelotas de minério de ferro. Este insumo torna possível a redução da utilização de gás natural na etapa de queima nos fornos de endurecimentos e ainda melhora a qualidade física das pelotas. O tamanho das partículas é chave para eficiência do processo e a cominuição destes combustíveis é realizada nas plantas de moagem da empresa, tanto para o antracito quanto para o coque verde de petróleo. Tradicionalmente, um dos principais itens de controle de moabilidade do insumo é o HGI (Hardgrove Grindability Index), que avalia a dureza do combustível sólido no processo de moagem. Porém, este parâmetro não reflete as dificuldades produtivas encontradas nas plantas de moagem da Samarco Mineração. Portanto, foi desenvolvida metodologia através de uma modificação da equação proposta por Bond para avaliação energética de moagem. A lei de Bond tem origem empírica e considera que a energia consumida na cominuição é proporcional ao comprimento das fissuras iniciais que se desencadeiam na quebra das partículas. A metodologia proposta, no presente trabalho, avalia com maior representatividade as dificuldades encontradas na cominuição destes insumos. Ainda, testes em planta piloto de moagem de combustíveis sólidos foram realizados para validação da abordagem.

Aug 1, 2018

By Alexandre Aparecida Morais

O rompimento de pele (breakout) é considerado uma das anomalias mais danosas ao processo de lingotamento contínuo de placas de aço. Esta ocorrência, além dos riscos de segurança durante a limpeza do aço derramado, resulta em pesadas perdas de produção e danos aos equipamentos. Estima-se que o custo potencial de um rompimento de média intensidade possa atingir a cifra de US$270.000,00, considerando a perda potencial de produção, o custo de reprocessamento do material e a recomposição dos equipamentos como segmentos, moldes, etc. Portanto, tão importante quanto evitar o breakout é também reduzir as suas consequências. Dentro deste contexto visando mitigar os danos de um rompimento quando o vazamento não é imediatamente reconhecido, desenvolveu-se um sistema pneumático de detecção de vazamento na saída do molde, envolvendo os edge e foot rolls. Basicamente, o sistema é um circuito fechado constituído de tubos de pequeno diametro com gás nitrogenio pressurizado. Se ocorrer um vazamento de aço, este funde o tubo (provocando perda de pressão ou excesso de vazão) ativando o sistema de alarme de indicação de vazamento, que fecha automaticamente a válvula gaveta do distribuidor para o veio e coloca a placa em extração. Atualmente todos os moldes da ArcelorMittal Tubarão possuem este sistema visando mitigar as consequencias de um vazamento.

Aug 17, 2017

By Priscilla Messias Pereira, Wellington Bonelar dos Santos, Alex Dalapicola Veronez, Maurício do Santos Rocha Junior, Leandro Resinentti Zanon

The pelletizing process allows inputs to be added to the mixture resulting in better control of the physical, chemical and metallurgical characteristics desired by the pellet. Anthracite is incorporated as input of the pellets as an alternative form of fuel, making the burning more homogeneous, "from the inside out", benefiting the physical resistance of the burned pellets and aiming to reduce the cost of natural gas during the stage of hardening. However, the amount of anthracite should not exceed an optimum value, which may cause an adverse effect on the physical quality of the pellets. Hence, it is very important an accurate control of the coal dosage. Based on that, the present study presents the implementation of a control using advanced control system that applies, using linear regression of historical data, the optimum relationship between anthracite and ore (respecting the physical quality of the pellets during processing in pelletizing furnaces). After the implementation of this control, it was possible to adjust the anthracite dosage automatically, measured in percentage of fixed carbon in the mixture, when the process is able, thus reducing the specific consumption of natural gas.

Oct 1, 2019

By Douglas Glenn Stalheim

The uniformity of the final cross sectional microstructure and subsequent final mechanical properties and shape of structural steels is dependent on the type or types of recrystallization behaviors that are created. There are three main recrystallization behaviors that are the foundation of the metallurgy created during production. Alloy design and subsequent processing design strategy drive how much of each recrystallization behavior is created through the cross section of the product. Carbon manganese steels create only one basic behavior while the addition of microalloys, in particular niobium, can add two additional behaviors. The behaviors are intertwined with each other and build upon each other. The three behaviors are Type I, static recrystallization, Type II, no-recrystallization, and Type III, metadynamic/dynamic recrystallization. How much of each behavior is generated through the cross section through the production influences the final transformed microstructure and corresponding mechanical properties and shape performance. This paper will discuss the three behaviors, how they are generated, how to identify which behavior is occurring through modeling or actual mill data. Actual examples from production will be discussed.

Aug 16, 2017

By Stephanie L. Kaster, John G. Speer, Blake M. Whitley

Niobium-microalloying technology has been increasingly applied in a wide range of steel applications over the past half-century, to increase strength, control microstructure, enhance properties and enable a variety of applications. To achieve desired performance levels, thermomechanically processed microalloyed steels are widely supplied by the steel industry for high volume applications in hot-rolled plate, sheet and structural steels. However, in steel long products and forgings, the final properties are often generated by downstream users, after heat-treatment, surface hardening, forging or wire drawing. Two examples are presented highlighting advancements associated with Nb-microalloying, to enhance microstructures and properties developed during thermomechanical and/or downstream processing. In the first example, a 0.02 wt. pct. Nb addition was made to a medium-carbon bar steel intended for induction-hardening applications requiring fatigue and fracture resistance in bending and torsion. The Nb addition as well as thermomechanical bar processing led to beneficial refinement of both the pre-induction and post-induction microstructures. In the second example, a 0.01 wt. pct. Nb addition to a high-carbon wire rod was found to refine the pearlite colony size and interlamellar spacing, and increase the hardness.

Oct 1, 2019

By Paulo Henrique Zunzarrem Pinto

Dois assuntos que vêm sendo cada vez mais discutido na indústria são revisão crítica de projetos e a capacitação da equipe de operação para otimização do processo. Além dos benefícios financeiros diretos que se obtêm na redução do tempo de partida, as melhorias, quando identificadas em fases anteriores do projeto, produzem resultados positivos durante outras fases do ciclo de vida da planta. Neste sentido, o sistema de controle e a capacitação dos operadores desempenham um papel fundamental. O presente trabalho apresenta uma estratégia efetiva de se validar as lógicas de controle de uma planta por meio do simulador dinâmico de processos de alta fidelidade IDEAS, e a utilização desta ferramenta no treinamento operacional via OTS (Operator Training Simulator). Neste trabalho, é realizada uma breve revisão sobre a metodologia utilizada para a construção da arquitetura de automação que permitiu a validação das lógicas de controle e o desenvolvimento do sistema de treinamento. Especificamente, são apresentados resultados obtidos com a simulação em projetos de beneficiamento mineral, por meio da quantificação dos ganhos em operação, manutenção e segurança. Como exemplo de resultados, mais de 2000 pontos de melhoria foram encontrados em projetos executados, e mais de 14 cenários de operação foram criados para treinamento. Os ganhos observados corroboram a robustez da ferramenta utilizada e o potencial da metodologia empregada.

Aug 16, 2017

By Darlene Souza da Silva Almeida

Superduplex são aços inoxidáveis bifásicos de alta liga que, para alcançar suas excelentes propriedades mecânicas e de resistência à corrosão necessitam de um rígido controle sobre sua microestrutura, em especial sobre dois aspectos: relação ferrita/austenita e precipitação de fases deletérias. As transformações metalúrgicas que ocorrem durante o ciclo térmico de soldagem podem modificar tais aspectos e, consequentemente, causar grave degradação das propriedades destes materiais. Buscando contribuir na investigação de parâmetros adequados para a soldagem destes aços, o presente estudo tem como objetivo avaliar a influência do aporte térmico e do gás de proteção sobre tais transformações por meio da avaliação da microestrutural final de juntas soldadas. Para isto seis chapas do SAF2507 foram soldadas via processo GMAW utilizando três aportes diferentes (0,5; 1,5 e 2,2 kJ/mm) e dois gases de proteção distintos. Após a soldagem, a microestrutura das juntas foi caracterizada via microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura e os resultados mostraram que o aumento do aporte térmico elevou significativamente a quantidade de austenita tanto na ZTA quanto na ZF e que a utilização de gás de proteção contendo 2% de N causou aumento de até 17,9 pontos percentuais na quantidade média de austenita na ZF. Adicionalmente, observou-se que os dois menores aportes provocaram a precipitação de fases secundárias na ZTA, com morfologia semelhante à nitreto de cromo.

Jan 16, 2018

By Leandro Nakamura Alves Vieira

O acirramento da competição no mercado de aço tem exigido esforços de inovação e redução de custos. Por sua vez, as técnicas agrupadas como ICME - Integrated Computational Materials Engineering vêm acelerando o desenvolvimento e a otimização de materiais e processos de fabricação. O emprego destas técnicas tem sido uma ferramenta extra para assegurar a competitividade na indústria. Neste trabalho o uso da termodinâmica computacional no desenvolvimento e processamento de aços elétricos é revisado através da discussão de exemplos. Cálculos de equilíbrios mais relevantes para o processo de fabricação destes aços (tanto de grão não orientado-GNO como orientado-GO) permitem obter informações sobre as transformações de fases, solubilização de precipitados (sulfetos e nitretos) essenciais para a obtenção de texturas cristalográficas ideais. Os cálculos são discutidos e comparados com resultados reais. Discutem-se ainda, cálculos no sistema aço-gás, e os efeitos da composição da atmosfera na formação de óxidos na superfície do aço. Tais cálculos são importantes para descrever previamente as transformações que ocorrem durante as várias etapas de fabricação, assim como os efeitos dos parâmetros de processo sob os aços elétricos. A aplicação da técnica permite otimizar o processamento e o desenvolvimento dos aços elétricos em diversos aspectos. As vantagens e limitações do método, assim como o potencial de outras técnicas de ICME, na área, são discutidas.

Aug 7, 2018

By Jocemir da Silva Santos, Alberto Vicente Belezia, Matheus Neves Lana

A regulação ambiental de processos industriais que geram efluentes contendo fluoretos é mundialmente restrita devido à alta toxicidade do íon. Na Ternium, a água de resfriamento recirculada no spray do Lingotamento Contínuo (WTP#2) dissolve parte do pó fluxante, resultando em concentrações de 20 a 30 mg/L de fluoreto. Para desenvolvimento do processo de tratamento de fluoreto que atendesse a legislação, mantendo no efluente tratado concentração de Fluoreto menor que 10mg/L e Alumínio menor que 3,0mg/L, foi realizada uma pesquisa utilizando um equipamento de Jar Teste convencional totalizando 165 ensaios. Os ensaios foram planejados segundo revisões bibliográficas descrevendo o método da precipitação química de fluoreto de cálcio, auxiliado por Cátions de Alumínio. Na conclusão da pesquisa, foi desenvolvida uma Rota Tecnológica para tratamento do efluente gerado na purga do sistema WTP#2 atendendo a legislação, atingindo uma remoção de 70% a 80% de Fluoreto. Ao final foi realizada uma etapa de otimização das dosagens, cujo resultado foi a redução do número de etapas de tratamento e uma redução na quantidade de produtos químicos utilizados, consequentemente reduzindo o custo de tratamento. A redução do custo de tratamento foi da ordem de 3 milhões de reais anuais, mantendo o efluente tratado com as concentrações dos contaminantes abaixo dos limites da regulação ambiental.

Aug 1, 2019

By Paulo Sérgio Moreirar

A caracterização do tamanho de grão austenítico prévio dos aços é importante, pois a partir desta investigação é possível estimar parâmetros metalúrgicos que repercutirão na qualidade final do produto. Desenvolver métodos para a revelação do contorno de grão prévio se faz necessário, porém, muitas pesquisas apontam para a complexidade destes métodos. Este trabalho se propõe a avaliar diferentes técnicas de contraste para revelar o contorno de grão austenítico prévio dos aços ABNT 1045 e ABNT 4340. Foram utilizadas três técnicas para revelar o contorno de grão austenítico prévio, sendo: ataque químico, ataque térmico e têmpera superficial. Destacam-se o ataque térmico e a têmpera superficial como métodos inovadores. O ataque químico foi realizado em três condições, variando-se a composição de ácido clorídrico adicionado ao reativo a base de ácido pícrico. O ataque térmico foi realizado em duas condições, em atmosfera inerte e em atmosfera oxidante/inerte. A técnica de têmpera superficial consistiu em austenitizar e promover um tratamento térmico de têmpera com restrições na taxa de resfriamento, promovendo um efeito de transformação bainitica nos contornos de grãos austeníticos prévios. Pôde-se concluir que a técnica mais eficiente para os aços estudados foi o ataque químico a base de ácido pícrico. As técnicas de ataque térmico e têmpera superficial se mostraram eficientes para o aço ABNT 1045, apresentando potencial de melhoria metodológica para outros tipos de aços.

Aug 16, 2017

By João Antonio Tavares Gouveia da Silva

Em outubro de 2012 a Gerencia de Sinterizações – GSR, da Companhia Siderúrgica Nacional – CSN, identificou a presença de material com granulometria maior que cinco mm na rota da coleta de pó da Máquina de Sinterização 2 (MS#2), rota essa que direcionada diretamente para o silo de retorno quente. Essa representava uma oportunidade de melhoria, visto que apenas o material menor que 5 mm deveria retornar para o silo. Após amostragens de material foi possível identificar que, em média, 55 % do material coletado poderia ser classificado como sinter produto ao invés de retorno quente, o que aumentaria o rendimento e produtividade da MS#2. Utilizando a metodologia DMAIC e visando aperfeiçoar o processo a equipe da GSR avaliou todas as possíveis causas da geração do material grosseiro na coleta de pó. Em seguida projetou uma nova correia transportadora que desviasse o material da coleta de pó para o resfriador de sinter, ao invés de seguir para o silo de retorno quente, modificação essa que permitiu a classificação correta do material. Como resultado, a modificação feita pela equipe da GSR propiciou a redução da geração de retorno quente e, consequentemente, o consumo do mesmo. Desde o final de setembro de 2013 a máquina de sinterização número 2 consome em média 2 % a menos de retorno quente, o que contribuiu para o aumento do rendimento do sínter e produção.

Aug 8, 2018

By Danielle Duarte Bernardi

A ArcelorMittal Aços Planos América do Sul, unidade de Tubarão (AMT), desde o início de operação tem os recursos hídricos como uma das questões centrais nas estratégias de sustentabilidade e estabilidade operacional para sua produção. A gestão hídrica da AMT, dentre outras ações, garante que 95% de toda a água captada na usina venha do mar e retorne sem entrar em contato direto com nenhum outro material. A utilização de água de reuso de efluentes internos resulta em menor necessidade, apenas 5%, de consumo de água doce. O investimento contínuo em reusos internos e a eficiência dos sistemas permitiu em 2014 um índice de recirculação de água doce na AMT de 97%. No início do ano de 2015, o Estado do Espírito Santo declarou estado de alerta devido ao prolongamento da estiagem e consequente redução das vazões dos principais rios do Estado. Mais uma vez empenhada em garantir a preservação dos recursos hídricos, a AMT implantou novas ações, em caráter emergencial, para reduzir a captação de água doce. São ações voltadas à otimização do processo, novos reusos de efluentes, além da eliminação de perdas. Os esforços resultaram na redução expressiva do volume de água doce utilizado na AMT chegando a reduzir o consumo específico de 3,9 m³/t de janeiro de 2015, para 2,9 m³/t em fevereiro de 2015.

Aug 16, 2017

By Ananda Moreira Vaz Ourique de Avila

Ferritic stainless steels have been used in the making of high and intermediate temperature operation solid oxide fuel cells (SOFC) interconnects, replacing the ceramic materials. However, at high temperatures, on the order of 700-850 0C, these steels can present significant oxidation and degradation processes, promoting increased electrical resistivity and corrosion losses that result in contamination of the electrodes and reducing the performance and the useful life of the SOFC. Thus, the knowledge on kinetics of oxidation/corrosion of these steels and their relationship with the microstructural transformations are of great importance. In this study, samples of ferritic stainless steels AISI 430, AISI 441 and Crofer22APU® were tested for oxidation at high temperature (800 0C) for long periods of time (up to 3,600 hours) and mass gains were monitored allowing the determination of the oxidation behaviors of these steels. Additionally, the microstructural characteristics of the samples before aging (corrosion-oxidation test) and after various oxidation times were evaluated by optical (OM) and scanning electron microscopy (SEM), as well as by micro chemical elemental analysis (EDS) and X-ray diffraction (XRD) phase analysis. Electrical characterization allowed determination of electrical area-specific resistances (ASR) characteristics of the systems studied, thus relating the electrical and oxidative behaviors of steels evaluated.

Aug 7, 2018

By Hiroshi Ichikawa

In 2013, Nippon Steel & Sumikin Engineering Co., Ltd. (hereafter referred to as NSENGI), Tenova HYL and Danieli have entered into an agreement to combine ENERGION DR technology into blast furnace technology and/or with syngas technologies. This new alliance will allow the three companies to combine research and development activities with their respective expertise in ENERGIRON DR technology, Blast Furnace technology and Syngas (by-pro gas and coal gasification) technology, with the ultimate objective to develop breakthrough iron making technologies and create such EPC projects. This paper introduces the concepts and the features of our breakthrough technologies of combining of ENERGIRON DR technology, Blast Furnace technology and Syngas technology.

Aug 16, 2017

By Pedro Jorge Walburga Keglevich de Buzin

The steel production in mini mills generates several process residues, among them the electric arc furnace dust (EAFD). This residue has as main elements Fe, O, and Zn, being classified as hazardous by the presence of Pb and Cd. In recent years, a rise in the chlorine content of this residue was observed, motivated by the increased use of scrap with impurities bearing this element. In this work, a qualitative assessment of the presence of chlorine in the electric steelmaking process is made. Complementing it, theoretical considerations based on the computational thermodynamics tool FactSage show the effects of the chlorine on the mineral species in EAFD and on gaseous species in the gas phase (HCl and Cl2). For this study, PVC polymer was used as the chlorine carrier substance which contaminates the EAF charge; presence of other minor elements in the system such as K, Na and Pb were also considered.

Aug 7, 2018

By Jorge Madias

Durante la laminación de barras y alambrones para construcción civil; perfiles y ángulos estructurales y barras redondas y hexagonales de aceros de corte libre puede presentarse la apertura de la punta o la cola y el estallido central, con la consiguiente parada y caída de la productividad, y pérdida de rendimiento metálico. En este trabajo se analizan las diversas causas que confluyen para que este problema ocurra. Se analiza la influencia de posibles defectos en las palanquillas, las características del corte de las mismas y otros problemas de calidad. Se revisa el rol del precalentamiento previo a la laminación, la refrigeración de los cilindros, el diseño de pasadas y la respuesta del material en función de su ductilidad. Se presentan diversos casos industriales para ilustrar las diferentes razones detrás del problema de la apertura de punta.

Jul 30, 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 Emerson Sena Balbino, Emylle Alves Leitão, Gabriel Arthur Guieiro, Lucas van Melis

The deployment of autonomous haulage system causes several impacts in mining production chain, being necessary an appropriate change management policy, crucial to observe and gather all the benefits brought by the technology. The change management is also necessary to guarantee the adaptability of the organization in the long term. This paper briefly presents the technology deployed in the autonomous trucks at Vale's iron ore Brucutu mine, the changes that the operation team faces in the adoption of autonomous technology and the required training path to develop new procedures to deal with the sensitivity of the autonomous haulage system, besides the new operational dynamics from a process point of view, with safer, more consistent and more productive operations.

Oct 3, 2019