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By Werner Klein

The utilization of production facilities in an optimum way, with reliable due date fulfillment, reducing raw material and energy consumption, are challenges iron and steel companies are facing in their business every day. By using an APS system such goals can be achieved to increase the competiveness of iron and steel producers. A sophisticated APS supports the overall planning process by applying complex rules based on product and order mix, its production routings with corresponding processing and transport times and resource availability. Specific technological as well as steel grade and energy related constraints are also considered to meet company specific KPIs. A core feature of APS solution is to react online on deviations to plan during the production process. Deviations such as nonconformance of intermediate material attached to an order, sudden production delays, unavailability of important production resources, makes it necessary to update the production plan. In general the task of APS is to support the preferred work-to-order concept, by assigning work-orders to available production facilities along the product specific process route and generate optimized material sequences for critical work centers.

Aug 17, 2017

By Andrey de Moraes Barcelos Casanova, Rebeca Vieira de Oliveira, Juliana Diniz e Castro, Danilo Abílio Corrêa Gonçalves, Patricia Freitas Rodrigues, Thiago Henrique Fernandes Dias Ferrão, Naiara Vieira Le Sénéchal, Rodolfo da Silva Teixeira, Andersan dos Santos Paula

Este trabalho avaliou a efetividade do tratamento térmico de solubilização de uma liga de NiTi com 58,5%at. Ni comparado a uma liga de composição equiatômica, elaboradas por vacuum arc remelting (VAR). A solubilização foi realizada à 950 °C, em forno de atmosfera não controlada, com tempo de encharque de 2 h, seguido de resfriamento rápido em água à temperatura ambiente. Foram analisadas imagens de microscopia óptica e de microscopia eletrônica de varredura, após preparação metalográfica, das amostras fundidas e solubilizadas, bem como, quantificação da segunda fase pela análise de micrografias ópticas. As propriedades mecânicas foram avaliadas pelo ensaio de dureza por microindentação Vickers. O tratamento térmico imposto resultou em alterações morfológicas na liga equiatômica e não foi possível verificar a dissolução completa dos precipitados da liga com elevado teor de Ni. Foi observado a diminuição da dureza com a solubilização do NiTi equiatômico, e aumento na liga Ni58,5%at.-Ti41,5%at.. Logo, para se obter uma solubilização ótima das ligas, se faz necessário um tempo de encharque maior.

Oct 22, 2019

By Hiago Antunes Amador de Oliveira, William Pratt Rogers, Aaron Young

Monitoring systems are highly critical components in the safety of tailings storage facilities (TSF). Internet of things (IoT) platforms present a unique way to improve TSF monitoring systems. Since there are so many available IoT technologies, this conference paper aims to create a focused list of IoT options for improving TSF safety. To achieve this aim, a brief qualitative review of available literature and state of the art technologies is presented in Section 2. The article further assists this aim by summarizing the benefits of IoT platforms which have been found in the literature. With respect to findings, literature suggests that while sensor technologies have existed as solutions for tailings dams for many years, IoT greatly reduces the cost of deploying, monitoring, maintaining, and gaining insight from these sensors. Additionally, IoT removes the need for manual data collection from sensors, enabling the monitoring of tailings dams from miles away and the use of new sensor technologies. Therefore, as a conclusion, this article recommends that IoT capable monitoring systems be considered for use in TSF monitoring.

Oct 3, 2019

By Alexandre Bellegard Farina

O sistema MgO-NiO é um dos importantes sistemas para o entendimento das reações metal-escória na elaboração das ligas de à base níquel. As ligas à base de níquel usualmente apresentam adições de magnésio com o intuito de melhoria da plasticidade destas o que permite o seu processamento através de processos de conformação mecânica. Neste trabalho foi realizada a modelagem termodinâmica deste sistema utilizando o modelo de células de Kapoor-Frohberg-Gaye e o módulo PARROT® do pacote Thermo-Calc® com objetivo de complementar o banco de dados SLAG®. Como resultado foi obtido um conjunto de parâmetros termodinâmicos que descrevem as fases deste sistema.

Aug 17, 2017

By Rafael Amboss Pinto

O objetivo do SHTPN (Solution Heat Treatment after Plasma Nitriding) é a adição de nitrogênio em solução sólida na superfície, formando austenita durante o tratamento térmico de solubilização, possibilitando a obtenção de martensita de nitrogênio após o resfriamento. Foram ensaiadas amostras nas condições: de fornecimento (microestrutura ferrítica); nitretada (com camada de compostos); após SHTPN (martensita não revenida); e SHTPN seguido de quatro temperaturas de revenimento (martensita revenida). Os ensaios tribológicos foram realizados em placa contra esfera de metal duro, movimento recíproco. Os mecanismos de desgaste foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e as profundidades das pistas foram medidas em rugosímetro 3D. A condição de maior resistência ao desgaste foi a nitretada. Entretanto, a superfície desgastada destas amostras apresentou microtrincas. O comportamento tribológico da amostra revenida a 600°C foi similar ao observado para amostra no estado de fornecimento, pois apresentaram predominância do mecanismo de adesão, com grandes deformações plásticas na superfície. Todas as outras condições apresentaram menores profundidades de desgaste do que o estado de fornecimento, com mecanismos predominantes transitando de abrasão para adesão com o aumento da temperatura de revenimento. Na amostra após SHTPN, a baixa capacidade de deformação plástica da camada martensítica não revenida causou fratura do material nas laterais da pista, o que não ocorreu para as condições revenidas.

Aug 8, 2018

By Isadora Dias Perez

Com a preocupação ambiental, econômica e social perante o descarte de metais oriundos da mineração, busca-se por métodos alternativos e sustentáveis de tratamento e recuperação. Dessa forma, o processo escolhido foi o de troca iônica e o estudo investiga a adsorção do Co2+, Cu2+ e Ni2+ por meio da resina quelante Purolite S950. A resina foi escolhida pela sua capacidade de adsorção dos metais de transição de uma solução ácida. Portanto, o trabalho tem como objetivo investigar o efeito da variação do pH 0,5-2,0, considerando o tempo de contato de 120 min a 25 ºC. Os ensaios foram executados em batelada e as amostras analisadas pela técnica de espectrometria de fluorescência de raios-x de energia dispersiva (EDX). Por meio dos ensaios realizados, foi concluído que a resina quelante Purolite S950 utilizada no estudo foi capaz de remover os metais, destacando a extração de 96,3 % Co2+, 94,8 % Cu2+ e 75,3 % Ni2+, quando a solução estava condicionada em pH 2,0.

Oct 30, 2017

By Cristiano José Scheuer

Experiments were carried out aiming to study the influence of micro-abrasive wear test variables and plasma treatment parameters, on the tribological characteristics of low-temperature plasma carburized AISI 420 steel. The first part of this study was conducted in order to evaluate the influence of abrasive particle size, normal load and counter body rotation speed on carburized sample wear behavior; and the second part was conducted in order to evaluate the treatment temperature and time effect on carburized samples wear behavior. Plasma carburizing treatments were performed at 8 and 12 h, for temperatures ranging from 350 to 500°C; and at constant temperatures of 400°C for times between 12 to 48h, and for 450°C for times of 4 to 16h. Micro-abrasive wear test were performed by mean of a calowear ball-cratering equipment using a polished ball of AISI 52100 steel rotating at 80, 120 and 160 rpm, for sliding distances from 2.6 to 104.2 m. Alumina abrasive particles with sizes of 0.05, 0.3 and 1.0 ?m were employed. The normal loads applied on this study were 0.1, 0.3 and 0.5 N. Carburized sample was characterized by mean of OM, XRD and hardness measurements. Worn crater characteristics were evaluated by confocal laser microscopy. Results showed that the transient wear regime prevails along the outer layer length (composed by Fe3C and ?’C), and the steady-state wear stabilizes in the diffusion layer region (composed by ?’C). It was verified that the wear rate and wear coefficient decreases with treatment temperature in the range of 350–450°C and increase for 500°C. It was also verified that the wear rate and wear coefficient decreases with treatment time in the range of 12–36 h (for 400°C cycle) and 4–12 h (for 450°C cycle), and increase for larger treatment times due the chromium carbide precipitation. It was also found that the wear coefficient increases with the increase of abrasive particle size, and decrease with the increase in counter body rotation speed and normal load. Lastly, the analysis of the worn craters indicates the occurrence of grooving and micro-rolling abrasion wear mechanisms.

Aug 17, 2017

By 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 Hormando Leocadio, CWM van der Geld, Julio Cesar Passos

Impinging water jets promote high heat flux extraction rate. Steel industry widely employs the process for accurate temperature control to improve the microstructure and to ensure adequate mechanical properties. The range of surface temperatures, heat fluxes and cooling rates are very large, which makes it important to obtain an accurate value of the heat transfer coefficient. This paper presents an experimental and numerical study of the heat transfer behavior of a high temperature (450°C - 900°C) steel plate cooled by a water jet at 20°C to 70°C. High-speed imaging (up to 20,000 fps) within water jet impingement zone allowed the characterization of the boiling regimes in the early stages of cooling. The effects of initial temperature, water jet temperature and velocity on the heat transfer coefficient were analyzed by inverse heat conduction method that predicts the heat flux and temperature on the top surface from temperatures measured with thermocouples inserted in test plate. Heat transfer is strongly affected by the initial temperature of the hot steel, water jet temperature and, less intensely, by jet velocity. High cooling rates start when liquid water is in direct contact with surface temperatures above 700°C.The results will contribute to the enhancement of the temperature cooling control on the runout table and cooling model employed at Usiminas Hot Strip Mill.

Oct 1, 2019

By João Carlos Jânio Gigolotti

O avanço tecnológico tem gerado demanda crescente por materiais que possam ser utilizados em alta temperatura e ambientes oxidantes, o que inclui ligas intermetálicas MR–Si–B (MR = metal refratário) com estruturas multifásicas. Assim, este trabalho teve por objetivo estudar a microdureza de ligas do sistema Hf–Si–B na seção isotérmica a 1600ºC, na região rica em Hf. Ligas Hf–Si–B foram fundidas com lâminas de Hf (min. 99,8%), Si (min. 99,998%) e B (min. 99,5%), em forno a arco e tratadas termicamente a 1600 ºC em atmosfera de argônio. As relações de fases nessas ligas foram identificadas por difração de raios-X e por contraste, em imagens obtidas via microscopia eletrônica de varredura no modo elétrons retroespalhados. As ligas tiveram sua dureza medida pelo método Vickers (microdureza) com cargas de 0,05 kgf e 0,2 kgf e tempo de aplicação de 20 s. Os resultados, obtidos da média aritmética das medições realizadas nas regiões heterogêneas de cada liga, mostraram uma dureza média de 11,08 GPa, com pequeno coeficiente de variação de 3,8%. Os boretos HfB2 (19,34 GPa) e HfB (11,76 GPa) apresentaram dureza mais elevada que os silicetos Hf2Si (8,57 GPa), Hf5Si3 (9,63 GPa), Hf3Si2 (11,66 GPa), Hf5Si4 (10,00 GPa), HfSi (10,02 GPa) e HfSi2 (8,61 GPa).

Aug 17, 2017

By Murillo Romero da Silva

Ligas com memória de forma (LMFs) são ligas metálicas capazes de recuperar o seu formato e tamanho original após deformação plástica quando aquecidas acima de uma temperatura crítica. Diversos casos de possíveis aplicações paras as LMF têm sido justificados no campo científico, com alguns poucos casos identificados para aplicação em massa, existindo uma ausência na literatura de uma análise crítica da aplicabilidade das mesmas que leve em consideração aspectos industriais e de mercado. Dessa forma, se faz necessário um estudo mais aprofundado que correlacione as ideias científicas geradas com a produção industrial e com a comercialização de LMFs. Nesse contexto, o trabalho visa através de levantamento e análise de patentes e artigos científicos, assim como por contatos industriais, estabelecer uma relação entre o desenvolvimento científico e o comercial das LMFs. Mais de 11 mil artigos e mais de 7 mil patentes foram produzidos nos últimos 16 anos, sendo observado uma tendência crescente da criação de conhecimento de LMF, o qual já vem sendo aplicado na indústria, justificando assim os esforços observados no campo científico. A área biomédica se destaca como a mais bem estabelecida no campo das LMF, com destaque para a utilização das ligas a base de NiTi.

Aug 17, 2017

By Juan Enrique Alvarez Ogusko

Rotas hidrometalúrgicas para o beneficiamento do minério de cobre vem sendo estudadas a fim de substituir o processo tradicional por pirometalurgia. No entanto, o uso de soluções lixiviantes como o ácido sulfúrico e a amônia são considerados ambientalmente desfavoráveis ao processo e descarte. Além disso, durante a lixiviação do cobre também ocorre a lixiviação do ferro. O uso de glicina como agente lixiviante é uma alternativa de baixo impacto ambiental já que é um aminoácido capaz de ser metabolizado por organismos vivos. Na lixiviação, a glicina apresenta a capacidade de formar um complexo quelante apenas com o íon Cu2+. Esse trabalho buscou avaliar a capacidade de lixiviação de um minério de cobre concentrado proveniente do Peru. Para isso, três concentrações de glicina em meio aquoso foram avaliadas nas temperaturas de 25ºC (48 horas de contato) e 60ºC (duas horas de contato). O pH da solução foi mantido entre 10,5 e 11 com adição de hidróxido de sódio. Foi possível lixiviar acima de 30% do cobre usando 0,8M de glicina na solução e em ambas as temperaturas de estudo. Além disso, a lixiviação do ferro ficou abaixo de 0,6% mostrando a seletividade da glicina para o cobre durante a lixiviação.

Oct 30, 2017

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 Camila Magalhães Gonçalves

O aço inoxidável ferrítico tipo 430 estabilizado com Nb, com e sem recozimento após laminação a quente, foi laminado a frio e submetido a recozimentos isotérmicos em temperaturas de 650, 700, 750 e 800°C por tempos variando entre 10 e 86400 s. A quantificação da fração recristalizada foi realizada pelo modelo de JMAK e pela microdureza ao longo do recozimento. A evolução da textura foi analisada via técnica de EBSD. Ocorreu o refino de grão após a recristalização, resultando em um tamanho médio de 8 mm. A temperatura de recristalização aconteceu a 750°C e esta teve maior efeito na recristalização que o tempo. Os expoentes de Avrami se situaram entre 0.8 e 1.2, significando nucleação em contorno de grão. A taxa de nucleação e de crescimento do grão diminuiu continuamente com o tempo. Em relação à textura, observou-se um aumento da intensidade das componentes (111)[121] e (111)[011] da fibra g e diminuição na intensidade da fibra a de deformação. Um modelo de cinética de recristalização do aço tipo 430 estabilizado com nióbio que leva em conta os processos de nucleação e crescimento foi obtido.

Jan 16, 2018

By Mário César Mantovani

The steel for gas turbine compressor discs (26NiCrMoV14.5) requires some mechanical properties like strength, impact, toughness, fatigue, and creep resistance in order to be used in such application. To achieve the properties required for the gas turbine compressor discs, the material should have very low contents of sulfur, phosphorus, antimony, tin and arsenic. The level of cleanliness should also be very high and this is possible by achieving low oxygen content keeping the deoxidation elements like silicon, manganese and even the aluminum in very low percentages. The main problem in refining such steel is to adjust a sufficiently low oxygen content to have a good desulfurization and at same time a good cleanliness without using silicon, manganese or aluminum as deoxidizers. Combination of initial selection material, steelmaking process control, forging sequence and heat treatment cycles can provide uniform mechanical properties throughout the gas turbine compressor discs. Villares Metals SA as a big player on special steels with complex process has been developing this kind of material for several years. The objective of this work is to show the process technology evolution involved in the production of this kind of steel under the discussed preconditions.

Aug 17, 2017

By Ygor Amadeo Sartori Regados

Um modelo para prever a formação da macrossegregação em ligas metálicas binárias foi proposto e implantado a partir das equações macroscópicas de conservação de massa e espécies químicas, resolvidas numericamente em forma adimensionalizada através do Método dos Volumes Finitos para a realização de uma análise paramétrica, na qual se verificou o efeito de parâmetros de processo como o gradiente e a velocidade de solidificação, além de parâmetros do material como o coeficiente de partição de soluto. A análise paramétrica indicou condições nas quais a macrossegregação induzida pela macrodifusão se torna considerável, convergindo para sistemas com interface plana, enquanto altas velocidades de solidificação tornam esse efeito desprezível, aproximando o sistema do perfil de solidificação de Scheil para a fração de sólido. O efeito da reação eutética também foi avaliado, indicando sua influência na formação da segregação de soluto e na estabilidade da interface sólido-líquido planar.

Aug 16, 2017

By Alexandre Silva Guimarães

A extração por solventes sinérgica dos metais cálcio, magnésio e níquel, presentes em soluções aquosas sulfúricas em níveis de concentração similares aos dos licores industriais HPAL (High Pressure Acid Leaching), foi avaliada neste trabalho empregando-se os extratantes comerciais Cyanex 272 e Cyanex 301. O uso de Cyanex 301 (10%v/v) sozinho não se mostrou eficiente, em decorrência do baixo percentual de extração e da baixa seletividade entre os metais. Quando misturado ao Cyanex 272, porém, observou-se a possibilidade de remoção seletiva de magnésio, deixando cálcio e níquel em solução. A melhor condição operacional foi obtida utilizando-se 5-10%v/v de Cyanex 301 e 20% de Cyanex 272, na faixa de pH entre 5,4-5,7, na qual se extraiu aproximadamente 70-80% de magnésio, 15-35% de cálcio e 10-15% de níquel.

Aug 16, 2017

By Antonio Augusto Gorni, Kenji Camey, José Herbert Dolabela da Silveira

Recently several studies have been developed on the use of microalloyed steels with low Mn content (below 1%) in the controlled rolling of heavy plates for the manufacture of pipes. However, this novel concept of alloy has peculiarities in its thermomechanical processing. Lower Mn contents should lead to the acceleration of NbCN precipitation kinetics during rolling, leading to a reduction in the soluble Nb content in austenite that delays its recrystallization by drag effect. This fact, plus the heavy and fast passes applied under virtually isothermal conditions in a heavy plate rolling mill with high power, increases the risk of partial recrystallization during the finishing stage of the controlled rolling, since strain hardening of austenite becomes significant and the interaction between precipitation and recrystallization is increasingly delayed. The objective of this study was to analyze the evolution of mean flow stress during the finishing stage of controlled rolling in these low Mn, high Nb microalloyed steels, in order to better understand the metallurgical mechanisms acting during this process and identify conditions that allow full compliance with the requirements of this product class.

Oct 1, 2019

By Osvaldo Guilherme Comineli

An extensive investigation into the role of low copper contents on the hot ductility of C-Mn-Al steels has been carried out in order to better understanding the problem of “hot shortness”. Previous work has suggested that this problem results from the build up of Cu that occurs at the surface of the steel as a consequence of the preferential oxidation of iron. This causes the formation of a Cu-rich film of low melting point. A nickel addition has been reported as a solution to the problem, since it increases the solubility of copper in the austenite. After hot tensile testing to failure, samples of Cu-containing steels have been examined using optical, scanning and transmission electron microscopes. Recently published results indicate that copper, in addition to precipitating out as CuS, also segregates to MnS inclusions forming a shell around them. This does not seem to impair the hot ductility under an inert atmosphere, but may have serious consequences under an oxidising environment and lead to “hot shortness”. The influence of nickel in improving the hot ductility seems to be due to it forming a higher melting point alloy with the segregated copper. Data from this incomplete work also suggests that Ni reduces the precipitation of CuS particles. Current investigation carried out using confocal microscopy still to be completed will improve the understanding of the role of copper and nickel on the problem of “hot shortness”.

Aug 8, 2018

By Nestor Cezar Heck, Aline Lima da Silva

Na produção de vários tipos de aço o controle da composição, tamanho e distribuição das inclusões não-metálicas é de fundamental importância, não só para a qualidade dos produtos siderúrgicos, como também para a garantia da continuidade do processo de fabricação do aço. O controle da composição das inclusões é uma questão que pode ser adequadamente analisada com o uso da ferramenta ‘termodinâmica computacional’, proporcionando ao aciarista informações vitais para ajustes no processo. Neste estudo, com base em cálculos termodinâmicos, foram construídos diagramas de fases especiais com a utilização do software FactSage e seus bancos de dados. Especialmente as influências do Al e do Ti sobre a composição das inclusões foram analisadas, levando-se em conta o teor de oxigênio total. Duas metodologias (estática e dinâmica) foram usadas para se compreender o importante fenômeno da reoxidação. Os resultados deste trabalho, além de auxiliar engenheiros aciaristas a compreender este tipo de análise, deverão estimular estudantes desta área da engenharia a se engajar na assim chamada ‘termodinâmica computacional’.

Nov 19, 2019