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By Marcos de Oliveira Fonseca

O crescente volume de dados gerados pelos sistemas computacionais tem estimulado o uso cada vez maior das técnicas de Data Analytics. Tais técnicas suportam a transformação dos dados em informações úteis para tomada de decisão nas diversas áreas de negócio. Na indústria em geral essa situação não é diferente, graças também ao uso cada vez maior de sistemas de automação e informática industrial. Esses sistemas coletam e disponibilizam milhares de dados do processo numa alta taxa de aquisição, o que normalmente representa um altíssimo volume de dados, muitas vezes chamado de Big Data. O presente trabalho mostra como essas técnicas podem ser aplicadas para maior conhecimento do comportamento e melhoria do desempenho de processos industriais, usando uma abordagem prática de inteligência de negócio que explora as características dos sistemas de automação e informação industrial.

Jul 30, 2018

By Lucas Gonçalves Generoso, Larissa Rodrigues de Carvalho Rocha, Mauro Vivaldino Fernandes, Gustavo Serrano dos Santos, Gustavo Alexandre da Costa Manso

O Alto-Forno 3 da Usiminas iniciou sua atual campanha em 1999. Projetada para durar 15 anos de operação, previa-se uma produção de 41 Mt de gusa. A partir de 2008, iniciaram as avarias mais significativas no sistema de refrigeração, possibilitando a entrada de água e os consequentes distúrbios operacionais. Buscando estender a atual campanha até 2021, a Usiminas realizou, dentre outras atividades de preservação, duas trocas de staves, em 2015 e 2018. Neste trabalho, são apresentados o planejamento e os principais procedimentos relacionados à parada operacional do alto-forno para a segunda troca de staves, com foco nas atividades operacionais que permitiram a redução do nível da carga até 25,1 metros em relação ao stock line. Destacam-se os cuidados e o êxito no abaixamento de carga até o nível das ventaneiras e a metodologia de troca de staves adotada. Por fim, a previsão de extensão da campanha em 7 anos, possibilitará atingir uma produção acumulada de 53,5 Mt, superando em 12,5 Mt o valor projetado.

Oct 1, 2019

By Andrea Codutti, Gianni Tiussi, Andrea Tonnicchi, Morris Codarin

Essar Algoma Steel, Canada, awarded Danieli Transimissions a strategic order for the upgrade of the main drive spindles belonging to the most loaded stands of the Hot Strip Mill, F1-F2, F5 and F6. Featuring special heavy duty design and advanced torque monitoring system, these spindles replace existing competitors’ grease lubricated design with the efficient continuous oil lubricated solution to withstand the tough working conditions, increase life expectations and provide room for a product mix extension. The first couple of spindles have been installed in September 2017 by the expert Service team and are showing already good and reliable performance. Progressively all the others are being installed.

Oct 1, 2019

By Larissa Rodrigues de Carvalho Rocha, Mauro Vivaldino Fernandes, José Eduardo da Silva Moreli, Beatriz Fausta Gandra, Adriano Cesar Carvalhido

No atual cenário siderúrgico, o prolongamento da campanha de um alto-forno tem sido prática usual em diversas empresas. Nesse contexto, a Usiminas tem realizado diversas ações de preservação dos altos-fornos, conciliando com a manutenção da competitividade. Particularmente, o Alto-Forno 3 da Usina de Ipatinga passou por duas trocas de staves, em 2015 e 2018, totalizando a substituição de 68 peças. No presente trabalho é apresentado o planejamento e a execução do retorno operacional após a 2ª troca de staves, destacando as contingências adotadas e lições aprendidas face às ocorrências que impactaram o cumprimento do cronograma previsto. Essa intervenção possibilitará a postergação da reforma para 2021, em alinhamento com as diretrizes da empresa e garantindo uma estabilidade operacional, fundamental para os cumprimentos e superação das metas.

Oct 1, 2019

By Božidar Šarler, Umut Hanoglu

A rolling simulation system has been developed to calculate the macroscopic rate of deformation, stress, strain, and temperature fields by using a novel meshless method. The model is based on two-dimensional traveling slice assumption. The slices are aligned towards the rolling direction. The initial size of the billet, bloom or slab and the geometry of the grooves at each rolling stand, the distances between the rolling stands, and continuous or reverse rolling can be arbitrarily considered. The purpose of this paper is to complement these development by predicting and visualizing also the grain size of steel over the strand cross-section for each position in the rolling mill. The grain size models have been in one-way coupled to the macroscopic calculations. First the critical strain for dynamic recrystallization is being checked. If the calculated strain is higher than that, considering also the time for meta-dynamic recrystallization, dynamic or meta-dynamic grain size calculations are carried out. If the strain is too low then only the static recrystallization is considered together with its required time. Finally, austenite grain size and ferrite grain size are calculated respectively as the steel cools down. The listed physical models are based on collection of empirical relations found in literature. The user of the system is free to choose or create the model he wants with his own parameters. The simulation system has been coded as a user friendly computer application for an industrial use based on C# and .NET framework and runs on regular PCs. The computational time for a rolling simulation is usually less than one hour and can thus be straightforwardly used for optimization of the rolling mill design in a reasonable time.

Oct 1, 2019

By José Fagundes Junior, Cleudson dos Santos Rego, Bruno Bastos da Silva Murad, Vitor Borlot Borba

Since the startup in 2002, the Hot Strip Mill at ArcelorMittal Tubarão has increased gradually the coil output as the customers demand new and more resistant dimensionally challenging (thinner and/or wider) steel grades. As a critical feature for customer applications, improvements have been carried out aiming a higher thickness performance and reduction of internal losses while still meeting the more restrict tolerances booked by the customers. This paper presents the recent thickness performance evolution since 2017 and the main actions deployed to improve it.

Oct 1, 2019

By Thierno FALL

This paper describes the study of the work-roll during the hot rolling process thanks to a 3D model built with the Finite Element Method (FEM). In terms of computational cost, that method needs high resources compared to 1D model which are mostly used. However, the 3D model is built to have a better understanding of the work-roll thermal and mechanical behavior during the hot rolling process. The thermal model shows that the highest temperature reached during rolling are within the range of 500°C and 600°C. The thermal field input used to simulate the mechanical behavior of the work-roll shows a biaxial thermal stress state, in the circumferential and axial planes. However, a peak of radial stress is observed in the backup zone. It did not generate plastic strain but could influence the fatigue behavior of the work-roll.

Oct 1, 2019

By Mariana Sizenando Lyrio, Fernanda Nascimento Moreira, Weslley Luiz da Silva Assis, Harison da Silva Ventura, Gabriella Maria Silveira de Sá, Ana Gabriella Conceição dos Santos

surgimento de fases intermetálicas em aços é matéria de grande interesse devido ao caráter nocivo que elas podem conferir às propriedades mecânicas do material. No presente trabalho, foi estudado o efeito do surgimento da fase sigma em um aço inoxidável duplex através de modelamento numérico-computacional. A microestrutura duplex foi obtida via simulação, sendo, então utilizada como matriz para a nucleação e crescimento da fase sigma, também via simulação. O método do Cone Causal foi utilizado para o desenvolvimento da microestrutura e os resultados foram comparados com a metodologia da cinética formal de JMAK para fins de validação do modelo. Os resultados da simulação permitem obter, através da Regra das Misturas, predições sobre as propriedades mecânicas do material, no caso, o limite de resistência à tração, que foi comparado com os dados encontrados na literatura. Foi possível constatar o aumento do limite de resistência à tração para maiores frações volumétricas de sigma, o que traz como resultado a diminuição da ductilidade para o aço.

Nov 17, 2019

By Fabrício Domith Rodrigues, Marcelo Moreira Furst Gonçalves, Leonardo José Silva de Oliveira, Luiz Fernando Andrade de Castro

Eventualmente é necessário ajustar a largura de placas via processo de oxicorte. Contudo, o processo de corte convencional a frio não é recomendado para algumas qualidades de aço por gerar susceptibilidades às trincas na seção de corte. Para contornar a ocorrência de trincas no corte convencional foi desenvolvida e aplicada na Usiminas uma nova técnica de oxicorte em placas com base na utilização de duplo maçarico. Após otimização dos parâmetros de velocidade e posição dos maçaricos foi possível obter temperaturas da ordem de 200°C, homogeneamente distribuídas ao longo da seção de corte, favorecendo o ajuste dimensional sem trincas. Com a implementação industrial, verificou-se índices superiores a 85% de aprovação de placas e, consequentemente, o aproveitamento de placas que anteriormente não eram destinadas a geração de produtos laminados.

Oct 1, 2019

By Laurent Dorel, Sebastien Maillard, Afchine Nasserian, Jean-Paul Faure

Surface quality monitoring is primarily implemented in the last steps of steel manufacturing before shipment to the end user. However, an increasing trend for also addressing this topic in the upstream stages, such as hot rolling plant, is tackled by Primetals Technologies to give steel producers the key to a global optimized yield management, and efficient “lessons learned” processes. After the last developments of SIAS Next Gen platform, including High Resolution and Near Infra-Red, some site results will be exposed on the very specific high constraints lines such as ESP Endless Strip Production and Plate Mills, and highlights the related most interesting aspects for our customers.

Oct 1, 2019

By Carlos Bruno Eckstein, Gabriela Ribeiro Pereira, Luís Henrique de Almeida, Clara Johanna Pacheco, Mónica Patrícia Arenas, Mariana Gaudencio B. Lima, Ana Beatriz Fonseca, Laudemiro Nogueira Júnior

Neste trabalho foi caracterizada a influência da evolução microestrutural e da composição química de aços austeníticos HP-Nb na resposta magnética detectada pela técnica de microscopia de força magnética (MFM). Além disso, também foi determinada a influência das forças eletrostáticas no sinal detectado por tal método, através da implementação da técnica de microscopia por força Kelvin (KPFM). Para este estudo, foram analisadas quatro amostras, que foram extraídas de dois tubos de reforma a vapor com diferentes composições químicas. Cada uma das amostras estudadas foi extraída de uma região do tubo exposta a diferentes temperaturas resultando em distintos estados de evolução microestrutural. Segundo os resultados obtidos, apenas as amostras com estado de envelhecimento I exibiram resposta magnética nas interfaces matriz-carbetos.

Oct 28, 2019

By Priscila Tavares de Paula, Márcia Mika Saito, Henrique Gonçalves Teixeira, Felicio de Freitas Simoões

In this paper a sample of the apatite flotation from Cajati-SP was studied. Four alternatives of depressants were analyzed: corn starch, cassava starch, sodium hexametaphosphate with corn starch and sodium silicate with corn starch. The cassava starch had a gain of 7.5% in the metallurgical recovery and a collector consumption 13.8% greater than corn starch. Alternatives with hexametaphosphate and silicate sodium had a loss of 6.7% and 7.8% in recovery respectively in comparison with corn starch.

Oct 3, 2019

By Baoliang Xiao, Hui Pan, Yajun Hui, Kun Liu

The microstructure, properties, strengthening mechanism and work hardening mechanism of 600MPa grade high ductility hot-rolled sheet steel for automotive square tube were investigated by utilizing optical microscopy, scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. The results show that the microstructures of low C-low Mn-Nb and Ti microalloyed steel (Steel A) and high C-high Mn-Nb microalloyed steel (Steel B) are composed of ferrite and a small amount of pearlite. Compared with steel B, the size of ferrite and pearlite of steel A is finer, while the size of the second phase precipitates is larger. The mechanical properties of the two tested steels are similar before tube forming, except that the yield ratio of steel A is higher. Steel A has/exhibits significant work hardening after tube forming; the yield strength and tensile strength increase by 45 MPa and 26 MPa, respectively, while the elongation decrease by 6.0 percent. The yield strength and tensile strength of steel B increase by 22 MPa and 10 MPa, respectively, and the elongation decrease by 4.0 percent. The grain refinement strengthening is the dominant strengthening mechanism, accounting for 52.9 to 61.8 percent of the total yield strength; the solid solution strengthening is the second strengthening mechanism, accounting for 17.2 to 25.3 percent, while the precipitation strengthening and dislocation strengthening contribute little to the yield strength. The dislocation strengthening increase by 82 MPa of steel A after tube forming, which is higher than that of steel B. Therefore, steel B has a low work hardening rate that is more suitable for manufacturing automotive square tube for secondary tube forming.

Oct 1, 2019

By Beatriz Luberiaga Bezerra, André Ben-Hur da Silva Figueiredo, Leticia dos Santos Aguilera, Ana Carolina Accioly Monteiro, Thainá Lucciola Hipolito de Lima, Barbara da Costa Araujo, Ana Luiza Buse da Silva

Cerâmicas porosas foram produzidas com nanopartículas de ferrita de manganês através da técnica de freeze casting, sendo possível obter poros direcionados. Foram produzidas duas amostras dessas cerâmicas tendo como ligante-dispersante o PEG-4000 e PEG-8000, ambos em 8%p. Por MEV foi possível observar as estruturas porosas das cerâmicas. O método de Arquimedes foi utilizado para obter as medidas de porosidade e densidade aparentes e de densificação. A ferrita pura e as amostras sinterizadas foram caracterizadas por DRX e foi identificada apenas a presença da fase ferrita, para as amostras antes da sinterização e transformação de fase da ferrita para óxidos de Mn e Fe após tratamento térmico. Tais resultados possibilitam indicar a aplicação dessas cerâmicas como elementos filtrantes.

Mar 1, 2019

By Amauri Garcia, Noé Cheung, André dos Santos Barros, Clarissa Barros da Cruz

Embora a resistência ao desgaste seja geralmente a principal propriedade avaliada decorrente da adição de terceiros elementos em ligas Al-Sn, não somente os fenômenos tribológicos são responsáveis pela deterioração gradual das peças, mas também os fenômenos relacionados à corrosão. Dessa forma, o presente estudo objetiva analisar o efeito de características microestruturais formadas durante a solidificação transiente da liga Al-9%Sn-5%Zn na resistência à corrosão em solução 0,06M NaCl investigada por polarização potenciodinâmica e espectroscopia de impedância eletroquímica. Foi observada uma morfologia microestrutural caracterizada por dendritas da fase α-Al com concentrações de Zn tanto na matriz dendrítica quanto em regiões ricas em Sn localizadas nos contornos interdendríticos. A evolução dos espaçamentos dendríticos primários (λ1) também foi correlacionada com parâmetros térmicos de solidificação. Finalmente, constatou-se que a amostra com microestrutura mais grosseira, ou seja, λ1 = 89,6 μm, apresentou comparativamente menor densidade de corrente de corrosão e maior resistência à polarização.

Oct 1, 2019

By Hongshuang Di, Tianyu Zhang, Huiqiang Huang

A CMnSiAl transformation induced plasticity (TRIP) steel was used to study the effect of retained austenite on room-temperature mechanical properties. The steel plates with retained austenite were obtained by hot rolling, cold rolling and subsequent continuous annealing. The starting and finishing temperature of hot rolling are between Ac1 and Ac3. Reduction ratio of cold rolling is 75%. The continuous annealing is carried out at different intercritical temperatures. The relationship between work hardening exponent and retained austenite was discussed. The results show that, the Ac1 and Ac3 were much high because of the alloy elements, and the temperature range between them was wide. Due to the high hot rolling temperature, the grains was hereditarily refined as a result of dynamic recrystallization. Annealing at intercritical temperature of 930 ºC, retained austenite with relatively high stability reached a maximum volume fraction of 25%, a maximum total elongation of 30.2% and a best ultimate tensile strength × total elongation of 20.1 GPa·%. Instantaneous work hardening exponent reflects strengthening mechanisms at different strain stages. The TRIP effect of retained austenite is the main mechanism during deformation. With retained austenite of sufficient amount and high stability, continuous work hardening was observed in the tensile specimen of 930 ºC.

Oct 1, 2019

By Marcus Weldon

We are at the beginning of an era of profound transformation and human progress — a new industrial revolution. This “Automation of Everything” era will be brought about by digital interfaces, data analysis and control of the physical world through networks employing the Nokia Bell Labs Future X1 architecture — networks to support the digitization and connection of everything and everyone with the goal of automating much of life. The interconnection of robots, machines, drones, sensors, processing platforms and people through Future X networks will provide transformative tools for the automation and optimization of factories and warehouses, ports, electric grids, transportation networks, food, healthcare, construction, logistics and supply chain, emergency response, mining, and other physical industries. To date, the level of automation has been modest at best. Automating these physical industries — industries that account for 70 percent of the US Gross Domestic Product, for example — has the potential to drive significant increases in the world’s economic productivity.2 Realizing the potential of this next industrial revolution will require billions of wirelessly connected endpoints for high fidelity physical-to-digital conversion, millisecond response times to tightly control and coordinate machines and robots, and intelligent analysis to optimize real-time decisions — tasks beyond the reach of current networks. Increased levels of automation are already being achieved through the use of 4G advanced wireless access technologies. The untethering of sensors and actuators in industrial environments through the low-latency, high-bandwidth, high-reliability, and massive scale provided by 5G wireless access will complete this evolution, providing an unprecedented ability to digitize, analyze, comprehend and manipulate the physical world at a scale never previously thought possible. These new capabilities will enable us to create digital models of the physical world with ever higher levels of fidelity, further enhancing our ability to improve operational efficiencies and increase productivity and worker safety. Doing this will require a dramatic evolution in network architecture toward massively distributed cloud control and baseband capacity to achieve the required ultra-low latency and ultra-high bandwidth for industrial and infrastructure automation services — the Future X architecture. In early 2019, Nokia Bell Labs will publish a sequel to “The Future X Network: A Bell Labs Perspective”. “Future X for Industries: A Nokia Bell Labs Perspective” will explore how the Future X architecture will automate many of the world’s physical industries, including chapters devoted to electric power, cities, rail, mining, public safety, manufacturing, ports, logistics and supply chain, and an overarching chapter devoted to securing this highly automated world. To give you a small taste of the feast that’s to come, we’re sharing with you an initial installment — “Future X for Industries: Mining” — the Nokia Bell Labs view of how mining will be transformed through a Future X architecture..

Oct 1, 2019

By Andrelio Marcos Ribeiro, Lucio Ribeiro Camisao, Antonio Carlos Ataíde, Alan de Sousa Pereira, Renato Siqueira Campos

The annealing and pickling line n. 1, responsible for the production of stainless steel 3xx, 4xx and 430a in thicknesses from 4 to 0.4 mm, has two vertical strip accumulators. These are intended not to let the material exceed the determined time in the furnace and in the pickling, and consequently do not cause defects like burning and excessive pickling. Strip accumulator n. 1 avoids the line from stopping during welding execution of the coils in the welding machine. In sequence, the strip accumulator n. 2 avoids the line from stopping at the end cutting of the tips, and in the coils removal from the pickling. The strip accumulators have a roller table that during the strip accumulation moves vertically downwards while its counterweight moves vertically upwards, and do the inverse movement when the material is released. On December 12th 2018, the failure occurred in the strip accumulator n. 1, where it was verified that the shaft of one of the pulleys had been fractured by high-cycle mechanical fatigue, which was characterized by alternating bending. With the fracture of the shaft, occurred the unevenness of the counterweight that damaged the guides. Failure analysis of this occurrence was based on the PDCA methodology, when was verified a weld between the shaft and the pulley. The analysis of the microstructure transformation in the molten zone, in the heat affected zone and in the base metal was carried out in an optical microscope, and no abnormality was observed. It was also carried out the end test by penetrating liquid, finding an inadequate weld in its geometry, as well as longitudinal trunks along the center of the weld bead. However, after a huge investigation of the causes, it was found that the failure was triggered by an inadequate design of the pulley shaft. It was also verified that the shaft had an open measure, inadequate for the operational context. After the analysis, action plans were drawn up based on the FMEA methodology to inhibit the failure recurrence.

Oct 7, 2019

By Anthony Garotinho Barros Assed Matheus de Oliveirar, Wagner Anacleto Pinheiro, Andreza Menezes Lima

Óxido de grafeno foi sintetizado e posteriormente reduzido pelo uso de vitamina C. Para comparação entre o óxido de grafeno (GO) e o óxido de grafeno reduzido (rGO) foram utilizadas as técnicas de difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espetroscopia Raman (ER). Na etapa da síntese do óxido de grafeno por DRX confirmou-se a efetiva oxidação do grafite precursor, enquanto por MEV observou-se a esfoliação dos flocos de grafite em folhas de GO. Após a redução, por meio de DRX e ER analisou-se a remoção dos grupos funcionais, enquanto por MEV a morfologia das folhas do material.

Nov 16, 2019

By Alexandre Furtado Ferreira, Fernando Paulucio Quinelato

A solidificação tem papel fundamental nas propriedades finais do material, uma vez que parâmetros como temperatura, composição química e cinética influenciam diretamente na micro e macroestrutura resultante. A solidificação dos aços no lingotamento contínuo ocorre através do crescimento dendrítico em direção ao núcleo da placa. A velocidade de crescimento interfere diretamente sobre a formação da micro e macroestrutura, bem como na formação das dendritas. Tais efeitos influenciam o perfil de microssegregação e macrossegregação finais. O objetivo deste trabalho é avaliar o comportamento dos espaçamentos dendríticos secundários em função da temperatura de lingotamento e da macroestrutura resultante, além de calcular, através do uso de equações empíricas, a taxa de resfriamento local. Os resultados mostraram que para menores superaquecimentos os espaçamentos dendríticos secundários apresentam-se menores. Foi verificada uma elevada correlação entre espaçamento dendrítico secundário e posição ao longo da espessura da placa para o intervalo de superaquecimento de 22°C e 34°C. Com a utilização de uma equação empírica, foram obtidas curvas que mostram o comportamento da taxa de resfriamento local em função dos espaçamentos dendríticos secundários. Os resultados obtidos são importantes para subsidiar estudos futuros e propostas de otimização de processo relacionadas a micro e macrossegregação em placas de aço.

Oct 1, 2019