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By Heidy de Oliveira Simões

O objetivo deste trabalho foi estudar as correlações entre o IPM (Índice de Permeabilidade Magnética) das pelotas queimadas, as trincas formadas durante o processamento das pelotas no pelotamento/endurecimento e o FeO de cada amostra. As análises evidenciaram que o tipo de trinca presente na pelota impacta no IPM fazendo diminuir a correlação entre IPM e FeO. O entendimento do fenômeno possibilitou desenvolver uma metodologia para determinação de um parâmetro que pudesse ser correlacionado ao FeO das pelotas de minério de ferro, estendendo sua aplicação ao pellet feed, baseado nas propriedades magnéticas do material. O método consiste em medir a variação da indutância de um solenoide, provocada pela introdução do material que se deseja determinar o parâmetro no núcleo de uma bobina, determinando-se relativamente a permeabilidade magnética das pelotas e pellet feed. Para tal, foi definida uma metodologia nas quais alterações devidas à variação da densidade da amostra, causadas principalmente devido a trincas nas pelotas, sejam mitigadas, garantindo a repetibilidade dos resultados. Assim, foi possível a determinação do FeO das amostras através da medição deste novo parâmetro, de forma mais rápida, fácil e com um custo consideravelmente menor que na química analítica clássica.

Aug 1, 2018

By Ferry Belisario Benique

A empresa Aceros Arequipa S.A. no seu complexo siderúrgico situado na cidade de Pisco, no Perú, está reutilizando os finos das pelotas de minério de ferro na fabricação de aglomerados (briquetes) para uso no processo de redução direta em forno rotativo na fabricação de ferro esponja (DRI). Dessa forma, testes no laboratório foram realizados com o objetivo de encontrar um ligante ou mistura de ligantes que proporcione um aglomerado com boa resistência à compressão a frio e boas propriedades mecânicas a quente que garantam sua integridade dentro do forno durante o processo de redução. No presente trabalho apresenta-se a metodologia desenvolvida e os resultados obtidos na fabricação dos briquetes em laboratório e na planta piloto de briquetagem de finos. Adicionalmente, resultados dos briquetes após redução no forno rotativo a escala industrial também são apresentados.

Aug 1, 2018

By Franz Reufer

At Rogesa in Dillingen, Germany, a joint venture company of AG der Dillinger Hüttenwerke and Saarstahl AG and at Salzgitter Flachstahl GmbH in Salzgitter the sinterplants are equipped with the Paul Wurth EFA™ process for the final sinterplant off-gas cleaning. In Dillingen two and in Salzgitter one EFA™ plant are in operation at the respective sinterplants to comply with the very stringent environmental rules prevailing in Germany according to the German Clean Air Act called “TA Luft”. The main target is to eliminate or reduce emissions like dust, sulfur components, dioxins/furans and others in the sinter process off-gas. Since 2006 and 2011 the two EFA™ plant are in operation at Rogesa while the EFA™ plant in Salzgitter was also commissioned in 2011. These installations significantly contribute to the improvement of the emission situation of the Dillingen and Salzgitter Works. The EFA™ technology is the state-of-the-art process for such kind of application in terms of additive and energy consumption, reliability and availability. The report gives an overview of the EFA™ process and the performance results of the Dillingen and Salzgitter plant.

Aug 1, 2018

By Luis Alberto Sfalsin Passos

A aglomeração de minério de ferro para formação de pelotas é um processo dinâmico e seu controle é complexo. No controle manual o operador local é responsável pelos ajustes no processo e o tempo e a proporção de suas atuações dependem da percepção de cada um. Logo, o controle manual do processo é feito de forma individual e não padronizada e frequentemente não atende satisfatoriamente o controle da taxa de crescimento da pelota crua. Este artigo apresenta uma alternativa de controle automatizada, padronizada e otimizada da taxa de crescimento da pelota crua nos discos de pelotização. O “Sistema de Controle Avançado de Processo”, denominado SCAP, consiste em um controle multivariável baseado em ferramentas de controle convencionais e lógica nebulosa, que simula o pensamento humano nas tomadas decisão. As regras foram construídas e fundamentadas em conhecimentos previamente adquiridos por especialistas do processo. Verificou-se após a implantação um aumento do desempenho do processo produtivo. No âmbito das melhorias, destacam-se: redução de pelotas fora da especificação (granulometria), redução do consumo de insumos (agentes aglomerantes, gás natural, entre outros), melhoria na qualidade do produto final e aumento da produtividade.

Aug 1, 2018

By Rodrigo Fina Ferreira

This paper presents a mineral liberation study on two iron ore samples from the Quadrilátero Ferrífero, in Brazil: compact itabirite of low-grade metamorphism (CI) and friable itabirite of high-grade metamorphism (FI). The quartz liberation spectrum for both samples have been obtained through QEMSCAN analyses, carried out for several comminution degrees, to compare the liberation characteristics and to evaluate the evolution of the quartz’s liberation degree after fragmentation. The results have shown significant differences in liberation spectrum between the itabirite samples studied. The liberation process of FI was easier than of CI, due its high porosity and larger crystal size compared with CI, which has shown more complex mineral assemblages with low porosity and smaller crystals. The quartz liberation spectrum has shown that grinding at P95 of 0.210 mm for the FI sample, and of 0.045 mm for CI sample, should result in satisfactory liberation for subsequent concentration step.

Aug 1, 2018

By Renata Cristina Alves Elias

A análise por microscopia óptica em quase partículas, obtidas após a aglomeração a frio, é de grande importância para o entendimento do processo de sinterização, pois permite determinar aspectos qualitativos e quantitativos da aglomeração, assim como identificar o arranjo microestrutural entre as partículas nucleantes, aderentes, combustíveis e fundentes das misturas a sinterizar. Neste contexto, foi desenvolvida uma metodologia para preparar e analisar ao microscópio amostras da mistura a sinterizar, visando auxiliar na identificação de relações entre as suas características e os parâmetros de produção e de qualidade do sínter. O método desenvolvido permite determinar a porcentagem de quase partículas, de partículas não aglomeradas e de partículas micropelotizadas em cada amostra. Além disso, permite identificar e medir as dimensões do material (minério, sínter, coque, fundente, quartzo) que constitui o núcleo de cada quase partícula e avaliar o material que não aglomera.

Aug 1, 2018

By Lucas Ladeira Lau

A legislação ambiental vem se tornando mais restritiva em diversos setores industriais. Isto não tem sido diferente para o setor siderúrgico. Com a inclusão de limites de emissão de elementos traços nas legislações ambientais mundo afora, este tema vem ganhando importância. É conhecido que a qualidade das matérias-primas utilizadas nos processos siderúrgicos pode interferir nos impactos ambientais de seus processos. No caso do processo de sinterização, a presença de elementos traços está ligada a composição de sua carga. Com o objetivo de determinar quais elementos irão compor as emissões atmosféricas, resíduos, efluentes e produtos faz necessário estudar o modo de ocorrência dos elementos traços em cada insumo. A interação entre as propriedades de cada elemento e as condições de massa e termodinâmicas permitem o estudo de seu comportamento e partição. Assim, o objetivo deste trabalho é levantar o estado da arte da sinterização de minério de ferro e suas emissões, estudando a origem, o comportamento e a partição de elementos traços e radionuclídeos, quando submetidos às condições do referido processo.

Aug 1, 2018

By Walter Hartig

Rogesa is operating two medium sized Blast Furnaces, No. 4 and No. 5 at Dillinger integrated steel works plant. The history of the results of the cooling concepts of the intersection between tuyère belt and bosh shows failures at both furnaces. At the 3rd reline of No. 5 Blast Furnace in 2010 changes were made to improve the cooling efficiency of the mentioned area. Two rows of copper cooling plates were installed. After commissioning and a short operating time hot spots occurred in the area of the cooling plates. The decision was taken to develop a new cooling concept together with Paul Wurth Umwelttechnik GmbH, Essen-Germany by replacing the cooling plates by one row of a short copper stave. The duration of the shutdown to perform the work was only 17 days including salamander casting. The operational results after the commissioning are very satisfying with outstanding performance of the new bosh cooling system.

Aug 1, 2018

By Sérgio Wilibaldo Garcia Scherer

O Balanço Energético Nacional do MME informa que em 31/12/2012, o carvão mineral representa 73% dos recursos e reservas nacionais de energia fóssil. A partir de 1960 foram realizados estudos e experiências que resultaram na implantação da Aços Finos Piratini (AFP), uma mini usina integrada para aços especiais pela rota tecnológica “Redução Direta a redutor sólido / Aciaria Elétrica”, na cidade de Charqueadas/RS. A unidade Sl/RN (forno rotativo) operou de 1973 a 1990, com carvão local com até 35% de cinza. O processo atraiu a atenção mundial: em 1974 foi feito um teste industrial bem sucedido com linhito briquetado alemão; em 1975 o ILAFA realizou em Porto Alegre seu Seminário Internacional sobre Redução Direta; equipes da África do Sul e da Índia foram treinadas na AFP. A Índia é atualmente a líder mundial na produção de ferro esponja a carvão. O trabalho apresenta um modelo de usina integrada, autosuficiente em redutor e energia elétrica, à base de carvão não coqueificável, produzindo tarugos. Além disso, apresenta outras possibilidades de emprego do carvão mineral nacional em siderurgia, tais como a injeção de finos nos altos fornos e seu emprego no processo COREX. As perspectivas futuras estão delineadas em documento do Centro de Gestão e Estudos Estratégicos (CGEE) do MDIC, que coloca metas para 2022 e 2035.

Aug 1, 2018

By Jan Krull

A high productive coke making process in connection with stringent emission control has clearly become a demand of plant operators and stakeholders. Further to this, availability, quality and coal costs are key concerns for the iron and steel industry in its efforts to optimize raw material cost. Today, the optimization of raw material cost in integrated steel works has further gained priority. Coking coal reflects up to 20% of the cost of steel. In top charged batteries coal preparation and blending is one of the concerns to lower coal cost by maximizing the percentage of non-coking coals in the blend. Stamp charging technology is technologically and economically an effective solution in the process of pre-carbonisation. Paul Wurth’s jumbo top charged oven as well as proven stamp charging technology have recently set new benchmarks in Europe, India and Brazil in terms of productivity, stability and emission control.

Aug 1, 2018

By Paulo César Lemes de Almeida

No projeto da usina da VSB, em Jeceaba – MG estão contemplados dois altos-fornos de 350 m3 de volume útil e uma máquina de lingotar gusa (MLG) com capacidade de 150 t/h. Um destes altos-fornos já está pronto para o início de operação. Visando realizar os testes a quente da MLG a aciaria da VSB tem produzido aço com alto teor de carbono para testar o equipamento. Realizaram-se 07 etapas de testes que possibilitaram a implantação de algumas melhorias na MLG, coletar dados sobre a logística de movimentação de panelas, estimar perdas térmicas do gusa e treinar o pessoal para a operação. Nesta contribuição técnica descrevem-se os testes realizados e as modificações decorrentes.

Aug 1, 2018

By Gilvandro Bueno

Os controles dos processos de cominuição estão normalmente associados à redução de granulometria e geração de superfície específica, usualmente utiliza-se peneiramento para medição de granulometria e permeabilímetro de Blaine para superfície específica, estes métodos são largamente utilizados para este fim. O método on line por difratômetros a laser também pode ser empregado para estas medições na indústria, como se trata de uma tecnologia recentemente adaptada para ao processo de Pelotização, foi necessário validar o equipamento e determinar equações de correlação de leitura com os equipamentos existentes. O trabalho consistiu em realizar uma série de amostragens cujas amostras foram analisadas no equipamento industrial a laser, em seguida analisadas em laboratório. As equações de correlações obtidas foram inseridas no equipamento industrial de medição on line por laser tornando a leitura familiar aos obtidos pelas análises de laboratório, onde foi possível garantir confiabilidade para tomadas de decisões.

Aug 1, 2018

By Jean-Paul Simoes

The development of the blast furnace over the last years lead to a substantial increase in production capacity and productivity. This development triggered an evolution of the cooling systems in order to cope with the raising heat loads. The excellent protection of the shell by copper staves allowed blast furnace operators to achieve campaign lifetimes of more than 20 years. However in recent years some blast furnaces have experienced severe wear of the copper staves due to abrasion. The influences of the blast furnace design as well as of the operation conditions on this premature wear have been analysed and the mechanisms leading to the wear will be explained. New developments in the copper stave technology are part of the solution for avoiding premature wear during periods with less favourable conditions. The protection mechanisms made available by the new design extend the inherent protection mechanisms of copper staves to these periods. BFXpert® system is the ideal tool for the monitoring of the process data, the process models and the recommendations given by Sachem® support the operator in choosing efficient operation points. The charging with a Bell Less Top® (BLT) allows an accurate controlling of the blast furnace with regard to the optimization of the gas distribution. High performance operation together with long campaign lifetimes are thus made possible.

Aug 1, 2018

By Mathias Woydt

The tribological and mechanical properties of binderless and metal-bonded niobium carbides (8 or 12 vol.-% of Cobalt, 12 vol.-% of Fe3Al) are presented. Rotating disks made of niobium carbide bearing hard metals were mated against alumina (99.7%) under unlubricated (dry) unidirectional sliding tests (0,1 m/s to 12,0 m/s; 22°C and 400°C) as well as in oscillation tests (f= 20 Hz, ?x= 0,2 mm, 2/50/98% rel. humidity, n= 105/106 cycles). Microstructure and phase compositions were determined as well. The tribological data obtained were benchmarked with different ceramics, cermets, hard metals and thermally sprayed coatings, where NbC bonded with 8% and 12% Co presented above 8 m/s the lowest wear rates so far in such a benchmark. Binderless NbC (HP-NbC1) and the metal bonded NbCs exhibited low wear rates under dry sliding associated with high P?V load carrying capacities. NbC-based hard metal bonded with 12 vol.-% of Fe3Al resulted in a higher hardness level than for 12 vol.-% cobalt. The tribological profile established revealed a strong position of NbC bearing materials under tribological considerations and for closed tribosystems against established reference tribo-couples.

Jul 31, 2018

By Robson Gambeta

A CLE Brasil possui uma subestação de 230kV que apresentou sérios problemas de trincas e rachaduras nas estruturas de concreto após alguns anos. Em alguns pontos a ameaça de queda era real. Foi iniciado um estudo de patologia das estruturas de concreto, com uma empresa especializada em recuperação estrutural para conhecer as causas e recomendar a melhor terapia estrutural a ser realizada. Após o estudo, definiu-se a terapia adequada das estruturas. Esta atividade foi classificada como de grande risco e teve foco na segurança da equipe e operação do sistema, de modo que todo o serviço fosse executado sem quaisquer incidentes as pessoas, ao meio ambiente e ou interrupções de energia elétrica. Havia desafios como realizar manutenção nas proximidades da linha viva, serviços em altura com utilização de andaimes, período de chuvas e ventos, trocas de equipes e anomalias. As estruturas tratadas foram Pórticos com 17 metros de altura, postes e suportes para isoladores, TPs, TCs, Seccionadoras e Transformadores. A atividade durou 04 meses e contabilizou 5.752 horas de trabalho. Os resultados foram significativos e dentro do esperado, sem ocorrência de incidentes, prolongamento da vida útil e aumento considerável da segurança da equipe e do sistema de distribuição.

Jul 31, 2018

By Luiz Henrique Accorsi Gans

First, this works carries an experimental evaluation for austempered ductile iron (ADI) as a gear material. And second, in order to provide a better understanding of the microstructural effect on the stress state of subsurface regions, a finite element method approach was considered using the submodeling tool in ANSYS 11.0. For this, ADI gears were produced from continuous cast iron bars, heat and thermochemical treated and tested in FZG test rig. The results were compared to those of carburized steel AISI 8620 and induction hardened steel AISI 4140 gears. The wear experiments were performed at the temperature of 90ºC with two torque stages: 135 N.m (running-in) and 302 N.m (steady-state). The time for pitting and spalling on the gears surfaces were measured using image analysis. The results showed a very good potential of using ADI for manufacturing gears, replacing induction hardened steels. Also, the ADI gear with smaller nodules showed higher life for pitting. In contact fatigue tests with severe load, the carburized AISI 8620 steel proved more adequate than the austempered ductile iron, showing that the mechanical properties are critical in the resistance to damage in gear contact. The austempered ductile iron with smaller nodule size showed to be very competitive with wear resistance similar to AISI 4140 steel induction hardened. With ANSYS, it was verified that the nodule size affects the gears life independently of the mechanical properties of the matrix. The results showed that the nodules indicate the presence of a concentration stress, but their size doesn’t affect the contact fatigue life as much as the total amount of nodules, regardless of the ductile iron microstructure. The size and number of nodules affects both the nucleation and the propagation stage of cracks. ADIs with higher amount of nodules have a greater wear resistance. Also, compared to the Hertz contact theory (isotropic material), the presence of graphite nodules indicates a non-isotropic material and made the maximum shear stress point moves toward the surface.

Jul 31, 2018

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 Kelen Juliane Mucelin

In order to better understand the tribological behavior of self-lubricating materials, Fe-Si-C matrix composites containing solid lubricants added during the mixing step were studied. The samples were produced by conventional powder metallurgy route, presenting total contents of 5%, 7.5% and 10% in volume of h-BN and graphite mixtures as solid lubricants. The composites were evaluated in terms of tribological properties, under reciprocating sliding conditions, and mechanical properties by using tensile tests. Additionally, the wear scars were characterized by Raman spectroscopy and scanning electronic microscopy. Higher total contents of solid lubricants greatly increased scuffing resistance however decreased mechanical properties. Furthermore, increasing h-BN contents reduces both properties. These results confirmed the applicability of such sintered composites as self-lubricating parts, reaching values up to 7000 N.m for scuffing resistance combined with ultimate tensile strength of 220 MPa.

Jul 31, 2018

By Wilian da Silva Labiapari

Austenitic stainless steels are widely known for their good weldability, excellent mechanical properties for deep drawing and superior corrosion resistance in environments where most of the metals fail. Their uses include many applications subjected to a combination of mechanical and corrosive wear, such as pumps, valves and surgical implants. Although their corrosion resistance has been largely investigated, their resistance to mechanical wear is less studied. In particular, their performance under conditions involving combined corrosive and mechanical wear is not well understood. The aim of this study is to demonstrate the effect of the mechanical component on the electrochemical signal of an anodic polarization curve. A test rig was developed to investigate micro-abrasion-corrosion using a fixed ball configuration. Tests were carried out using stainless steel AISI 304 samples and 25.4 mm zirconia balls as counter bodies. The electrolyte was a 1N H2SO4 solution with SiO2 as abrasive dispersed at the concentration of 10 wt%. The results showed an increase in current density when the counter face roughness and the normal load applied during the tests are increased, evidencing a mechanical influence on the surface activity of this material in a corrosive environment.

Jul 31, 2018

By Renan Oss Giacomelli

The adhesion of multifunctional coatings on soft substrates is of paramount importance in the tribological behavior of this important class of surface treatment. In particular, scratch and indentation tests have been extensively used in order to assess this property. In this paper, the adhesion of a-C:H diamond-like carbon films deposited on nitrided low carbon steel was evaluated by indentation and scratch tests. The coatings were produced by PECVD onto 1020 steel substrates with two different surface finishing: ground (Sq = 0.184 µm) and polished (Sq = 0.002 µm). Indentation tests using a Rockwell diamond indenter were conducted and the adhesion evaluated by measuring the spalling region on images obtained by using optical microscopy. The analysis of the spalling regions produced semi-quantitative results, eliminating the subjective qualitative analysis proposed by the standard method VDI 3198. In addition, scratch tests were performed using the same indenter and a comparison between the two techniques was established.

Jul 31, 2018