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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 Arnaud-Guilhem de Loze

Este artigo apresenta um modelo matemático desenvolvido para o estudo das temperaturas dos refratários dos fornos de tratamento térmico de tubos de aço em períodos sem produção. Nesses períodos, o forno é desligado ou conservado em temperatura reduzida, visando economia de energia. O modelo matemático desenvolvido utiliza equações discretizadas para o cálculo da evolução das temperaturas em pontos internos do revestimento refratário em função da evolução da temperatura da atmosfera interna do forno. O modelo foi validado em campanhas de medições experimentais. Vários termopares foram instalados em diferentes profundidades do material refratário, e a evolução de temperaturas nestes pontos foi coletada durante duas semanas. A comparação entre modelo e medidas apresentou erro relativo considerado pequeno para todos os diferentes cenários. O modelo permitiu definir a condição de regime quase permanente do forno para garantir retomada do estado produtivo sem problemas de qualidade do produto. E auxiliou também o desenvolvimento de melhores práticas de controle do forno considerando a melhoria da qualidade dos produtos e economia de energia. O estudo foi considerado bem sucedido, e sua aplicação em outros fornos está sendo estudada.

Aug 17, 2017

By Ronaldo Santos Sampaio

This paper call attention to increasing ratio of oxygen depletion from atmosphere besides the global worries about CO2 concentration increase in the atmosphere. It highlights the big mistake in considering Carbon Capture and Storage, CCS, as a way to reduce the increasing concentration of CO2 in the atmosphere. As a hypothetical example it presents an existing pseudo-ecosystem of manufacturing that has real windows of opportunity to increase its share in the global materials production industry, even in highly industrialized countries. As a suggestion and example the author point out possibilities to almost fulfill the proposed simple rules to be considered inside an ecosystem of manufacturing utilizing the production of steel via biomass versus fossil coal. A relevant and difficult rule to be attained in a quasi-ecosystem of manufacture is to be a near zero atmosphere oxygen depletion integrated process. The industrial alternatives that utilizes the actual photosynthesis are the ones that can reach a higher ecosystem of manufacture’s index. It is presented an ideal integrated steelmaking process where the gaseous, liquids and solid residues generated in one part of the system are or can be utilized in the other parts of the same system. A potential ecosystem of manufacture to produce primary iron is illustrated in the paper.

Aug 17, 2017

By Márcia Maria da Silva Monteiro Pereira

Tundish is the last reactor where significant metallurgical operations can still be done. Calcium aluminate slags are able to positively contribute to metallurgy considering oxide separation, protection against reoxidation and preclusion of resulphurisation. However, these are poor insulators. When using low melting point slags it is necessary to use another covering material. The deviation from saturation can be used as a measure of absorption capacity. By utilizing computerized construction of ternary and quaternary diagrams it is possible to compare different slags and to find proper slag compositions with reasonable capacity to dissolve inclusions. Objective of the present technical contribution is to evaluate tundish slag capacity to absorb inclusions, considering a particular tundish industrial slag and the changes in its chemical composition during continuous casting of steel. It was observed that slag composition changed during the continuous casting process; this variation is possibly related to interaction between the CaO-Al2O3 liquid slag and the rice hull ash layer which is used above it. Computational thermodynamics was used to determine activity of alumina dissolved in liquid slag; it was observed that the variation in slag composition did not change slag capacity to absorb inclusions, since precipitation of Al2O3 solid phases is not predicted.

Aug 17, 2017

By Sergio Trindade

O elevado consumo de energia elétrica no processo de fabricação de ligas de manganês, associado a uma baixa disponibilidade deste recurso no Brasil, justifica a busca por processos mais eficientes que promovam o aumento da competitividade e sustentabilidade do negócio. O presente trabalho teve como objetivo quantificar o consumo de energia elétrica, na produção de ligas de manganês, em função da composição mineralógica da carga de alimentação no forno elétrico a arco. A metodologia adotada consistiu de quatro etapas básicas: revisão bibliográfica da caracterização mineralógica e química dos minérios de manganês utilizados no processo, levantamento do histórico de produção em função do consumo de energia e proporção de minérios na carga metálica de alimentação do reator, tratamento e discussão dos dados e, por último, elaboração do artigo. Os resultados permitiram identificar uma ordem a priorizar na alimentação dos minérios com melhores performance de processo. Os minérios são, na ordem do melhor para o pior, minério de manganês de Carajás (Azul), minério de manganês de Urucum e o minério de manganês Sílico Carbonatado (Morro da Mina).

Aug 17, 2017

By Maria Olivia de Barros Almeida

O intuito do presente trabalho é identificar, dentre as proporções entre resina e catalisador analisadas cineticamente, a melhor condição de cura. O mecanismo de cura das resinas epóxi é um dos mais estudados e a técnica mais utilizada no estudo deste comportamento é a calorimetria exploratória diferencial (DSC). Neste trabalho, foi utilizado o equipamento DSC 1, fabricada pela Mettler Toledo, pelo método dinâmico. Por meio da técnica de DSC, pode-se observar perfis de cura, temperatura de transição vítrea e a determinação das melhores condições de preparação de compósitos. A reação de cura de resinas termofixas é um processo complexo, definido como uma mudança irreversível nas propriedades químicas e físicas por uma reação química. Estabelecendo-se as condições ideais de cura, a resina epoxi resulta em uma estrutura rígida altamente reticulada, a qual combina as excelentes propriedades térmicas, mecânicas, resistência química.

Aug 17, 2017

By Arnaud-Guilhem de Loze

Este artigo apresenta uma ferramenta de simulação computacional desenvolvida com o objetivo de auxiliar a adoção de melhores práticas de controle do forno durante períodos sem produção. O sistema desenvolvido permite simular as temperaturas do revestimento refratário de um forno de tratamento térmico de tubos em função da evolução da temperatura da atmosfera interna em diferentes cenários. O simulador foi desenvolvido baseado em um modelo matemático dinâmico validado, que utiliza um sistema de equações de transferência de calor discretizadas. Realizou-se a validação desta ferramenta computacional com a utilização de dados reais de uma campanha de medição de temperaturas. A comparação dos resultados apresentou pequeno erro entre simulação e valores reais coletados. A utilização desta ferramenta auxiliou a definição de estratégias de controle do forno durante períodos improdutivos, possibilitando redução do consumo de energia e retomada da produção com garantia da qualidade do produto.

Aug 17, 2017

By Fabiano Soares

Strand guide rolls in continuous casters are crucial components for guaranteeing an optimum process for the production of high-quality steel grades. The properties of these rolls greatly influence the quality of the slab produced. The most commonly used designs so far have been the axle roll and the solid roll. A quite new roll concept is the STEC-Roll®. It combines the advantages of the axle roll with those of the solid roll. This paper explains the development of this roll type and shows the current design. The characteristics of the STEC-Roll® are presented in greater detail and are underlined by a number of simulation results. Beside the design itself, the benefits for casting and maintenance are explained, including for example the easy assembly and dismantling or the use of the roll for dry casting. A brief examination is made of the TCO for the STEC-Roll® and an estimation is provided of the exchangeability of this roll. To conclude, an overview on the current applications is presented.

Aug 17, 2017

By Christoph Aichinger

The optimization and improvement of a modern integral iron and steel works gets more and more difficult as each individual plant is already operated at its best efficiency and at the lowest operational expenditures. However very often the individual plants are considered as stand-alone units and there are losses and inconsistencies on interfaces and take over points, which could be avoided and by that improving the overall performance of the iron and steel works as a holistic unit. Primetals Technologies looked into this subject extensively in the recent years and is now ready to offer new tools and services in order to assist operators to find further potential for improvement in processes, which seem to be fully developed at first sight.

Aug 17, 2017

By Andreas Munko

A Outotec está desenvolvendo em escala piloto o queimador de baixa emissão de NOx desde 2012, resultados expressivos foram atingidos (o pedido de Patente já foi depositado). Em 2014 utilizando simulações CFD, os resultados atingidos em escala piloto foram reproduzidos com boa aderência e os resultados em escala industrial se mostram com os mesmos comportamentos em tendências dos resultados da escala piloto, se mostrando promissores também. O presente trabalho apresenta os passos de desenvolvimento, os promissores resultados e o próximo passo deste desenvolvimento é realizar um teste em escala industrial com o queimador desenvolvido.

Aug 17, 2017

By Péricles Guimarães Oliveira Aguiar

Este trabalho tem como objetivo desenvolver uma ferramenta de planejamento da produção de aço na Aciaria com foco na redução do ferro-gusa solidificado, através do balanço de massa integrado entre os altos-fornos e a estação de Pré-Tratamento do Gusa da Aperam South America. Os estudos mostraram que os balanços de massa elaborados apresentaram um grau de confiança satisfatório quando correlacionados aos dados industriais. O balanço de massa integrado é capaz de prever o melhor mix de produção na Aciaria em função da qualidade e do tipo de rota de refino do ferro-gusa.

Aug 17, 2017

By William Roger Carvalho Gomes

Frequentemente surgem discussões sobre a utilização de tecnologias mais limpas em todos os segmentos de mercado. A indústria de transformação por estar relacionada ao aumento crescente na geração de resíduos sólidos. Atualmente, toma como necessária ter um foco importante na busca pelo desenvolvimento sustentável. Este trabalho tem como objetivo comparar dois materiais, sendo a fibra de vidro e a fibra de Basalto tendo como base a análise do ciclo de vida (ACV), por meio das análises do inventário e dos impactos. De acordo com os dados obtidos estima-se que o gasto energético para produção da fibra de vidro é aproximadamente 3 vezes maior que a fibra de basalto. Segundo a participação percentual da produção das fibras nos impactos ambientais, a fibra de basalto apresenta os melhores indicadores positivos em relação à fibra de vidro. Como análise preliminar o objetivo deste trabalho foi alcançado, apresentando que os impactos gerados pela fibra de basalto são menores que as da fibra de vidro.

Aug 17, 2017

By Paulo Henrique da Silva Gomes

A melhoria contínua dos processos é fator fundamental para o sucesso do negócio. Avaliar as melhores práticas e propor soluções que equilibrem os custos e o uso consciente dos recursos naturais transformará o negócio sustentável e sólido. Com esse ideal foi realizado um estudo de viabilidade econômico-financeira e operacional para a implantação de uma nova metodologia na gestão de paletes do negócio cimentos. O estudo objetivou a implantação de um sistema integrado de paletes que permitiu uma gestão eficiente do negócio, sendo possível controlar os índices de paletes disponíveis para a produção, paletes em reparo, paletes sucateados e balanceamento de estoque entre fábricas e centros de distribuição, contribuindo para uma redução da necessidade de compra de novos paletes. Além disto, propôs também a implantação de uma oficina de paletes dentro das fábricas garantindo um melhor processo de triagem de paletes que contribuiu para a redução do tempo de parada das linhas produtivas por problemas de paletes fora de padrão operacional.

Aug 17, 2017

By Nishit Patel

Development work on the use of plasma torches in blast furnace ironmaking was completed in the 1980s. The technology developers planned to reduce blast furnace coke consumption using electrical energy and large scale coal injection through the tuyeres. Since this time, Westinghouse Plasma Corporation has improved torch reliability with industrial experience in solid-waste-to-energy facilities, as well as metallurgical applications. As coke makes up one-third of the hot metal cost, savings efforts frequently seek to lower coke consumption by increasing process efficiency or replacing coke with cheaper fuels. Alter NRG and Hatch assessed the merits of using plasma torch technology to superheat the hot blast. Coke rate savings, electrical purchase requirements, and a financial analysis to implement the torches are presented.

Aug 17, 2017

By Kyle T. Chomyn

Multi-disciplinary engineering analysis and advanced modeling techniques were used to identify and develop low cost design modifications to improve a blast furnace hot blast air distribution main that experienced frequent refractory failures. Piping flexibility analysis helped identify the root causes of refractory damage and determine the need for new expansion joints. Finite element analysis was used to optimize a custom-designed elbow-to-elbow tie-rod system, which ensures thermal expansion loads are not placed on connecting piping. Heat transfer coefficients through the elbows were estimated using computational fluid dynamics (CFD) flow modeling. The cast refractory design was changed to a more reliable brick refractory design. Excessive draft was occurring during furnace back-drafting, so the system was assessed using CFD, and a passive flow-reduction spool was designed. This firstprinciples engineering design approach allowed for optimization and verification, ensuring that the new design addressed the root cause of the previous deficiencies.

Aug 17, 2017

By Francisco Alberto Marreiros da Rocha Filho

A corrosão é um fenômeno que está intimamente ligado à integridade dos metais e de suas ligas. Esta ocorre de diversas formas, uma das principais é a corrosão localizada na forma de pites, objeto de análise desse estudo, que visa estabelecer um comparativo entre as curvas de polarização cíclica de algumas ligas ferrosas e não ferrosas, ensaiadas em solução de NaCl 0,6 M, mostrando a agressividade que a solução exerce sob cada uma das ligas. Os materiais analisados nesse estudo foram os aços inoxidáveis AISI 304, AISI 444, super duplex ASTM A890/A890 M Grau 6A, o aço carbono AISI 1030, o alumínio comercialmente puro, o cobre eletrolítico e a liga zircaloy- 4. Inicialmente foram medidos os potenciais de corrosão (Ec) de cada liga através do monitoramento do potencial de circuito aberto. Foram realizados os ensaios de polarização potenciodinâmica cíclica em cada liga, comparando o aspecto superficial antes e depois do ensaio através de micrografias óticas, possibilitando que fossem observadas as diferenças entre cada material quanto à resistência à corrosão por pites. Observou-se que algumas ligas não apresentam passivação como o caso do alumínio comercialmente puro, e outras apresentaram regiões passivas e histereses bem definidas, ficando evidente que, dentre as ligas analisadas, o aço inoxidável super duplex ASTM A890/A890 M Grau 6A apresentou os melhores resultados frente aos efeitos agressivos dos íons Cl- presentes na solução, sendo o menos suscetível à corrosão por pites.

Aug 17, 2017

By Mariana Carla Mendes Rodrigues

The present study deals with the effects of strain rate on the functional behavior of NiTi thin wires. The samples, in the austenitic condition at room temperature, were mechanically cycled 20 times by loading up to 6% strain followed by complete unloading, at 25°C. Four different quasi-static strain rates were assessed: 1x10-4, 1x10-3, 1x10-2 and 5x10-2s-1. The functional properties are described by means of critical stress to induce martensite, stress at maximum strain, energy dissipated per cycle and residual strain. The sensitivity of repeated cyclic deformation to strain rate is also analyzed in terms of phase stability. The results show that the fluctuation in the loading plateau, due to non-homogeneous transformation, increases with increasing strain rate. During cycling, it is observed that higher strain rates result in lower critical stress to induce martensite after the 5th cycle. However, the stress at maximum strain is higher at high strain rates, regardless the number of cycles. The accumulation of residual strain also increases with the strain rate due to the higher applied stress. During unloading, both the elastic deformation of stress-induced martensite and the reverse transformation seem to overlap at high strain rates. The dissipated energy behavior changes between the 1st and 20th cycle. No martensite is stabilized after training, but the intensity of the X-ray diffraction peaks of austenite increases with strain rate, as a result of stress relaxation.

Aug 17, 2017

By Douglas Glenn Stalheim

Production of structural hot strip coils in yield strengths up to 700 MPa and higher is increasing worldwide. In addition to requiring higher strengths, structural designs require good formability, toughness and weldability. Toughness and formability come from optimization of ductility properties while weldability comes from lower carbon equivalent alloy designs. The key to the production of optimized cost effective hot strip produced structural coils is to create the correct balance of a proper alloy/processing design to create as fine and uniformly distributed cross sectional grain size as possible. In addition to the creation of the fine/uniformly distributed cross sectional grain size, the correct microstructure needs to be created. In the higher yield strength grades, not only does the grain size/distribution play a role but a proper understanding and control of microalloying precipitation kinetics is required. This paper will present various examples of hot strip alloy designs to produce cost effective hot strip structural coil in yield strengths up to 700 MPa with good ductility and weldability. In addition, steelmaking/casting parameters will be discussed to assure successful production. Optimized reheating, rolling and cooling parameters of these alloy designs will be introduced in an accompanying paper.

Aug 17, 2017

By Ismar Antônio Sardinha

Usually outer straight steel tubes are used to blow supersonic oxygen into LD converters (BOF) to make liquid steel, although conical tubes are used too. Inner tube for oxygen blow and intermediary tube for water IN and water OUT are normally straight steel tubes. Present paper shows the influence of outer tube shape and metal used to in lance cooling and, consequently, a skull retention on lance surface. There are two parameters more important related to lance cooling: velocity of water out and the total lance cooling by addition of thermal conductivity of outer tube metal to it. For this comparison outer tubes are made of carbon steel or copper, and can be straight or conical. As related to velocity of water OUT, outer straight tubes have bigger efficiency than conical tubes. As related to total lance cooling, outer tube metal made of copper has much bigger efficiency than steel because of its thermal conductivity 7 to 12 times more depending on work temperature. The lance cooling has much bigger efficiency for the patented SKULLS3® technology with no skulls on the lance and no skulls into the mouth of LD converters (BOF).

Aug 17, 2017

By Jim Belous

Fluid Dynamic Modeling (FDM) was used to develop solutions how to eliminate the fugitive emissions from the meltshop building and to comply with the EPA “6% opacity from the furnace operations” rule. Secondary Emission Control (SEC) system performance was simulated by an inverted 1:96 scale Plexiglas model of the entire meltshop, utilizing the negative buoyancy effects of saline solution in water. Test results show that with the installation of the internal partition wall which separates furnace aisle from the caster aisle, significant improvement of the SEC system is achievable, thereby avoiding large expenditure for the expanding a fume collection system capacity.

Aug 17, 2017