Search Documents

By Karl Berger

Today we are talking about Industry 4.0, as the latest revolution of industrial processes and progress, considering that the steam engine (Industry 1.0), railways and cars, mass production in the 1920th (2.0), Industrial Automation (3.0), and finally integrated manufacturing, integrated communication, and internet (4.0) can be seen as the state-of-the-art situation in industry, nowadays. Similar to the Industry progress, we can approach the rolling process of material, which started about 150 years ago in a very basic way. Steam engine- and belt driven-mills were very operators’ intensive, brutal and risky to operate. Mechanical improvements brought throughput, safety and quantity, as also quality of the products. The rolling of steel, in particular of rails, beams, rebar, strip (focus in this paper) and plate has enabled the large scale transport and travel, the building of bridges and buildings, the manufacturing of ships and cars. From single stands to continuous rolling trains the production and quality of mills increased significantly. From ingots and blooms to slabs, we have to admit a big jump in which has changed the face of the world significantly. Thin Slab Rolling has revolutionized the output and the throughput of rolling mills (Generation 3.0 to 5.0). Finally, Endless Rolling, has boosted the quality and quantity of rolling mill processes and permitted nowadays to enter in market niches which were not thinkable a decade ago. Mastering the automation and applying reliable systems (mechanical and electronically) of drives, actuators and sensors, as also communication and information interchange to all levels of automation are the success factors of such complex mills, we call herein after “Rolling Mills of Generation 6.0”.

Aug 16, 2017

By Jianping Li, Fei Peng, Yunbo Xu, Jiayu Li

In this study, in order to achieve ultra-high strength without reducing plasticity, a novel heat treatment involving a pre-quenching process prior to conventional intercritical annealing (P-IDP) was proposed in a low carbon low alloy DP steel. It revealed that abundant fraction of banded structure was observed after conventional intercritical heat treatment (IDP) due to the inheritance of cold rolling deformation. However, the banded structure in novel heat treatment was eliminated significantly, whilst the refined microstructure was relatively more homogeneous with ultrafine ferrite grains. Moreover, obvious chain-networked martensite grains along the ferrite grain boundaries were obtained. The optimum mechanical properties with ultimate strength of 1238 MPa, total elongation of 17%, product of strength and elongation (PSE) of 21GPa% were obtained by P-IDP treatment, which was much higher than the values reported with similar composition. As to pre-quenching treatment, all of grain refinement, homogeneous distribution of martensite islands and precipitated strengthening of microalloyed carbides were beneficial to improve the final strength and ductility.

Oct 1, 2019

By Eneias Pacheco Moreira Junior

A partir do advento computacional, foram possíveis novas formas de análises comportamentais de fenômenos físicos via simulação computacional. Este trabalho visa utilizar de técnicas de visão computacional e processamento de imagens digital, aliado ao método do cone causal para simular evolução microestrutural em aços. A partir de uma micrografia, um domínio real em 2d foi obtido computacionalmente por visão computacional. Os contornos da microestrutura foram detectados por processamento de imagem digital. Nestes contornos foram simulados nucleação e crescimento de novos núcleos, pelo método do cone causal. Ao fim do trabalho foram apresentados, dados da evolução microestrutural do sistema estudado na forma de fração volumétrica versus tempo, área superficial por unidade de volume versus tempo e uma microestrutura discreta simulada. Apresenta-se neste trabalho uma nova ferramenta computacional para estudar reações de nucleação e crescimento em 2d a partir de microestruturas reais.

Oct 30, 2017

By Cristina Escudero Martinez

The purpose of the Basic Oxygen Steelmaking (BOS) is to refine the hot metal produced in the blast furnace into raw liquid steel, which may be subsequently refined in the secondary steelmaking shop. Appropriated fluxes for the BOF could require low melting point to reduce the energy consumption, to reduce the energy to fluidity the slag at lower temperature and to melt at lower temperature than steel. It is necessary a good Tumble test result and the fluxes do not generate fines which could obstruct the blowing plugs, so we would have a homogeneous flux. A homogeneous chemistry that allows to control the basicity (Si and MgO levels) and a high absorption characteristics to combine the flux with P, S, Si, etc. are necessary. PASEK Dunite is an ultramaphic rock exploited in the north of Spain with a basic chemical classification being olivine and serpentine its principal minerals. It is formed by orthopyroxene, clinopyroxene and olivine in variable proportion. Dunite is a very homogeneous and hard stone. The main characteristics are: High hot and cold resistance to mechanical stress (shatter / crushing / abrasion), softening and melting points of a flux, not a refractory material, large porosity which is increased more than 20% when dunite is heated at BOF process temperature, and high absorption level, and stable components with low melting points. PASEK Dunite is a good flux in BOF process and its use is recommended if the BOF process produces pig iron with low Si content, generates high levels of slag and it is necessary maintaining the basicity index and the MgO amount and with high value of hot metal ratio (high amount of phosphorus to remove).

Aug 16, 2017

By Modesto Pereira Júnior

A operação da moagem é de grande importância na mineração, uma vez que é a área da fragmentação que requer maiores investimentos, há maior gasto de energia e seu desempenho afeta diretamente a taxa de recuperação do mineral de interesse. O controle do circuito de moagem é desafiador por se tratar de um sistema multivariável, não-linear e por se caracterizar pela existência de forte acoplamento entre variáveis e diferentes atrasos de tempo. Na indústria, grande parte desses circuitos é controlada apenas por PIDs. Nesses casos, quando há perturbações no sistema, tais como variação do tamanho das partículas na alimentação ou variação na dureza do minério, a interferência de operadores alterando setpoints é exigida para manter a estabilidade do sistema. Neste trabalho é desenvolvido um controlador fuzzy multivariável aplicado a um simulador de moagem. A camada de controle proposta encontra-se acima da camada regulatória. O objetivo é o de variar dinamicamente os setpoints dos PIDs para maximizar a taxa de produção dentro de uma faixa granulométrica.

Oct 30, 2017

By Luís Marcelo Marques Tavares, Gilvandro Bueno, Túlio MoreiraCampos

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

Oct 1, 2019

By Isadora Dias Perez

Em vista da crescente geração de efluentes contendo metais, busca-se por técnicas sustentáveis capazes de recuperá-los, devido à toxicidade e ao valor econômico agregado. Os metais ainda contribuem com a poluição dos recursos hídricos. Desta maneira, o presente trabalho investiga a adsorção dos metais presentes num efluente produzido na mineração (licor) do níquel, através da resina quelante de troca iônica Dowex XUS43605. Os experimentos foram realizados em bateladas, variando pH, para verificar a captação pela resina do alumínio, cobalto, cromo, cobre, ferro (III), magnésio, manganês, níquel e zinco presentes no licor. A concentração dos metais na solução foi obtida pela técnica de espectrometria de fluorescência de raios-x por energia dispersiva (EDX). Os resultados mostram a capacidade de remoção dos metais pela resina, destacando 83% de adsorção do cobre e 7% do níquel, considerando 2,0 pH e tempo de contato 2h. Portanto, o estudo demonstra que a resina de troca iônica pode ser utilizada para tratar efluentes, em especial, de mineração.

Aug 17, 2017

By Leslie Perterson

O trabalho teve o objetivo de analisar a atual condição de descarepação da empresa X e fornecer a melhoria no processo por meio da substituição dos chuveiros, troca dos bicos de descarepação e até mesmo a combinação desses dois fatores. Para isso, foram avaliadas a velocidade do escoamento interno dos chuveiros, a turbulência gerada e eficiência dos atuais bicos instalados por meio de análise CFD (Computational Fluid Dynamics). Em posse desses dados, foi possível sugerir a configuração ideal dos chuveiros no que diz respeito ao diâmetro da tubulação, espaçamento de bicos e o bico de descarepação adequado para otimização do impacto, tendo o objetivo final de melhorar a eficiência da descarepação do processo de laminação da empresa X.

Aug 16, 2017

By Rodrigo Prestes Limberger

A investigação do comportamento de um mandril com diferentes diâmetros ao longo de seu comprimento no forjamento incremental em matriz aberta de eixos vazados para aerogeradores é estudada. Tem-se por finalidade a fabricação de um mandril que se adeque à peça forjada e atinja o formato proposto. Através do uso de simulações numéricas computacionais com o software Simufact.forming 12, e simulações com o material modelo plasticina, possíveis geometrias de mandris foram estudadas, variando a angulação na região de troca de diâmetros ao longo do comprimento. Foram estudados ângulos de 0º, 30º e 60º, analisando o comportamento da fluência do material na região.

Aug 16, 2017

By Maria José Santos Lima

A pesquisa e o desenvolvimento de Materiais nanoestruturados vêm crescendo significativamente nos últimos anos. Estes materiais apresentam propriedades significativamente modificadas em comparação às dos materiais convencionais, devido às dimensões extremamente reduzidas dos cristalitos. O carbeto de Tântalo (TaC) é um material extremamente duro, apresentando elevada dureza, elevado ponto de fusão, elevada estabilidade química, boa resistência ao ataque químico e choque térmico e excelente resistência à oxidação e corrosão. Desta forma este trabalho teve como objetivo a obtenção de TaC nanoestruturado a partir do precursor tris(oxalato)oxitantalato de amônio hidratado, através de reação gás-sólido a baixa temperatura (1.000°C) e curto tempo de reação. Os materiais obtidos foram caracterizados através de difração de Raios-X (DRX), Refinamento Rietveld, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia de Infravermelho (espectroscopia IV), Termogravimétrica (TG). Através das analises de DRX e do refinamento Reitiveld para o TaC com S = 1,1584 observou-se a formação do carbeto de tântalo puro com estrutura cúbica e tamanho médio de cristalitos na ordem de 12,5 nanômetros.

Aug 7, 2018

By Breno Totti Maia

Due to operational conditions and locations, BOF suffers variations in important parameters whose effects on the liquid bath are usually neglected. The present paper investigated two aspects: inner BOF pressure and oxygen temperature in the stagnant reservoir. The results have shown that oxygen temperature changes properties like density and velocity but has small influence on jet penetration. The BOF inner pressure has significant influence on jet penetration and creates a new challenge regarding nozzles dimensions considering overexpanding and underexpading jets.

Oct 30, 2017

By Jorge Alberto Soares Tenório, Susana Marracini Giampietri Lebrão, Guilherme Wolf Lebrão, Jefferson Salvador de Moraes, Viviane Tavares de Moraes

Os resíduos de mineração ou lamas são derivados dos processos de extração e beneficiamento mineral e por sua vez são geralmente armazenados em barragens de rejeitos, que são passivos ambientais. Algumas formas de recuperação de materiais desses resíduos já foram desenvolvidas, contudo a sua aplicação principal ocorre pela incorporação destes rejeitos em agregados da construção civil, visando a diminuição da geração de resíduos. Desta forma o objetivo deste trabalho é a caracterização do resíduo de lama vermelha visando a identificação de elementos que viabilizem os processos de reciclagem para a diminuição dos rejeitos. Para isso se fez uso de técnicas ambientais de classificação de resíduos, tais como: determinação da umidade; classificação granulométrica; determinação da alcalinidade; MEV/EDS e fluorescência de raios-X. As análises de caracterização convergiram para os resultados quantitativos elementar de 8,3 % de Al; 3,8 % de Na; 6,3 % de Si; 0,4 % de Fe; 0,4 % Zr; 0,004 % de Y, 2 % Ti e 0,009 % de Sc. Esta caracterização pode definir parâmetros que influenciam nos métodos para a recuperação de metais.

Oct 3, 2019

By Henara Lillian Costa

This paper aims to investigate the effects of a possible incorporation of ethanol to the lubricant during engine use on friction and lubricant film thickness, by adding small amounts of ethanol to Group I base (with and without an organic friction modifier) and to formulated oils. Film thickness was measured using ultrathin film interferometry. Friction tests were carried out using a mini-traction machine to obtain Stribeck curves. The film thickness measurements showed that in the region of low speeds, where the elastohydrodynamic film is very thin and therefore boundary lubrication may prevail, the addition of ethanol produced some boundary film, which was not present for the base oils. For the base oil with an organic friction modifier, the presence of ethanol increased the thickness of the low friction boundary film. For the formulated oil, the addition of ethanol reduced film thickness in all lubrication regimes. The friction tests showed some friction reduction due to addition of ethanol to the base oil, in particular at low speeds. For the formulated oil, the addition of ethanol reduced friction at high speeds, which was associated to a reduction in the viscosity of the lubricant, but at low speeds, the presence of ethanol reduced the formation of a boundary layer, increasing friction. For the base oil containing an organic friction modifier, the presence of ethanol increased the range of speeds for which low boundary friction occurred.

Jul 31, 2018

By Eduardo Cabral

A nova política de resíduos sólidos, imagem positiva da empresa, utilização consciente de recursos com a consequente redução de custos e preservação do meio ambiente têm levado as minerações e siderúrgicas a adotar uma gestão responsável com relação aos seus coprodutos. Em consequência, esses coprodutos (escorias e lamas da mineração, lamas de aciaria, pós da sinterização, calcinação, coqueria, carepas e outros resíduos da siderúrgica) estão sendo economicamente reintroduzidos no processo produtivo. Esse trabalho pretende fazer um resumo de possíveis tratamentos que esses materiais podem sofrer, como umectação, aglomeração, briquetagem, granulação, pelotização ou extrusão.

Aug 16, 2017

By Felipe Farage David

A laminação de tiras a quente de bobinas de aço apresenta alta relevância devido a possibilidade de obtenção de diversos produtos para diferentes aplicações, tais como: construção civil, industria automotiva e implementos agrícolas. O controle das variáveis de processo, tais como temperatura de reaquecimento de placa, velocidade de resfriamento e temperatura de bobinamento, é determinante para obtenção da microestrutura e, por conseguinte, das propriedades mecânicas do material. O propósito desse trabalho é estudar o comportamento da microestrutura e das propriedades mecânicas com a variação da composição química (adição de microligas de nióbio e titânio), mantendo uma rota de laminação termomecânica similar na laminação de bobinas a quente. Os aços aplicados neste estudo foram o aço microligado ao nióbio e titânio equivalente ao ASTM A1018 HSLAS 50 Classe 1 e o aço carbono comum equivalente ao ASTM A1018 SS36 Tipo 2. Apesar do aço carbono comum apresentar carbono equivalente superior ao aço microligado, foi verificado maior limite de escoamento (se) no aço microligado ao nióbio e titânio. Dessa forma, aplicando tratamento termomecânico adequado no aço microligado é possível conseguir propriedades mecânicas melhoradas principalmente devido ao refino de grão e ao endurecimento da ferrita.

Aug 16, 2017

By Giuseppe Pintaude, Carlos Mauricio Lepienski

The evaluation of the tribological behavior of thermochemically treated surfaces, such as carburising and nitriding, is of uppermost importance for the productive chain of tools, molds and matrices. However, the use of tribological tests for these surfaces should be well selected to avoid erroneous evaluations, in particular considering the effect of the substrate at different levels. In this context, the linear scratch test may be well suited to distinguish the roles of the surface and the substrate. For that purpose, this paper presents a review on the use of this type of test for tribological evaluation in terms of the performance of thermochemically treated surfaces. The approach used is multiscale, considering what types of results are obtained from each load range used and the applications for each one of them.

Nov 22, 2018

By Caroline Gomes de Oliveira

A busca por materiais que atendam as demandas ambientais que vem surgindo com o passar dos anos abre um importante mercado para a aplicação de fibras naturais. Além de biodegradáveis e provenientes de fontes renováveis, as fibras naturais possibilitam a produção de materiais compósitos de baixa densidade e com boas propriedades mecânicas. Para aumentar ainda mais essas propriedades, estuda-se o uso de tecidos de fibra natural em vez das fibras alinhas. As principais vantagens desta nova configuração são o reforço em mais de uma direção ao mesmo tempo e o fato de serem mais compactos, viabilizando a incorporação de uma fração maior de material de reforço. O presente trabalho investigou a resistência ao impacto de compósitos de matriz poliéster reforçados com tecido puro de rami, que é uma das fibras lignocellusosicas mais resistentes encontradas até hoje. Os corpos de prova foram reforçados com 1, 2 e 3 camadas de tecido e foram ensaiados num pêndulo de impacto Izod. Concluiu-se com base nos resultados que o aumento da fração volumétrica de tecido aumenta a resistência ao impacto dos compósitos.

Aug 17, 2017

By Saulo Brinco Diniz

O presente trabalho buscou explorar a aplicação da nanoindentação instrumentada na caracterização microestrutural e mecânica de materiais metálicos. Para isso foi utilizado um ultramicrodurômetro (Shimadzu, modelo DUH–211S) e um microscópio (Olympus, modelo BX51M) a fim de analisar uma chapa laminada a quente de uma liga de alumínio 7475-T7351. De acordo com algumas das possibilidades apresentadas, pode-se concluir que a nanoindentação instrumentada é uma ferramenta poderosa para a caracterização de materiais metálicos.

Aug 16, 2017

By Eddy Dierckx

Modernization of flat rolling plants is essential to sustainably fulfill increasing market demands and to improve competitiveness. Intelligent modernizations ensure getting maximum prime yield of existing mills, even if they have gone through half a century of operation. Existing mills were designed based on former production, consumption and quality targets. Ever increasing requirements such as increase of productivity, change of product mix (e.g. new steel grades), reduction of energy consumption and improvement of product quality lead to the necessity to adapt the existing equipment to the new target. SMS group provides, besides the reliable equipment and automation solutions to successful upgrades of existing mills, also a systematic approach to develop technical and economical solutions together with our customers (conceptual engineering). This paper describes the SMS group approach to modernizations / upgrades, introduces powerful performance modules and provides a number of successful examples that have been implemented recently.

Aug 17, 2017

By Rafael Lioji Kogake

O Alto Forno n° 2 é responsável por cerca de 40% da produção de gusa na CSN. Uma das principais utilidades responsável pela transformação do minério de ferro em gusa é o ar soprado que é fornecido por dois turbo sopradores da Central Termoelétrica n°2. Para que ocorra o processo de transformação do minério é necessário que o ar soprado seja aquecido. Isto é feito através dos regeneradores, os quais aquecem o ar para cerca de 1.300°C. Como cada regenerador tem um tempo de campanha, é necessário fazer a troca do mesmo a cada 1 hora. Nesse momento de mudança de regenerador, uma parte do ar soprado é desviado para o regenerador que está entrando em operação e ainda está vazio. Com isso, há uma perda pontual de produção indesejada, além de causar instabilidade no processo. A solução encontrada para reduzir este problema foi aumentar a vazão de sopro durante o período de troca de regeneradores, garantindo assim uma maior produção e melhor estabilidade do Alto Forno 2. Este trabalho apresenta o estudo do problema em questão, a metodologia utilizada para a sua implementação e os resultados alcançados.

Jul 31, 2018