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By Claude Gaspard, Stefan Wahlund, Daniel Cavalier

A point of great importance in the cold rolling process for automotive sheet is the cleanliness of the strip, particularly critical in case of batch annealing with no degreasing line or inefficient cleaning before continuous lines. In this specific cases, pollution of the strip surface could be prohibitive when rolling in the early stands of tandem mill with conventional forged work rolls as ground. The strip cleanliness strongly deteriorates during rolling particularly with high roughness rolls: iron fines are generated at the strip surface due to friction and stick on the sheet. It is well known that chrome plating on ground forged rolls in the early stands improve the strip cleanliness. This paper summarizes the results of 3D surface roughness topography studies on forged work rolls, with and without chrome plating, combined with sheet cleanliness measurement during rolling. It shows that a well determined topography has to be obtained on the work rolls used in early stands in order to roll in the mixed lubrication regime, as described by the Stribeck curve, minimizing the friction coefficient and therefore optimizing the cleanliness of the rolled sheet. The main roll roughness parameters to take into account for that purpose are the roughness level Sa, and even more, the Kurtosis parameters Sk, Spk, Svk and Ssk. The ideal surface morphology promotes deep valleys to the detriment of peaks, leading to a roll surface capable of retaining/trapping oil in the valleys, while peaks are minimized, thus reducing the friction in the roll bite and the amount of iron fines produced. To achieve this objective, new grinding wheel technologies are currently developed, in dialogue with wheel manufacturers, to create such ideal morphology of roughness well adapted to HSS forged rolls.

Oct 1, 2019

By Kurt Herzog

State-of-the-art automation information technology and connectivity enables the digitalization of steel production that goes far beyond conventional automation of industrial production. Initiatives have been started around the globe to foster digitalization like IIoT (Industrial Internet of Things) in the US, Industrie 4.0 in Germany or China 2025. Primetals Technologies is actively driving the digitalization shaping the future of steel production. Intelligent combination of sensor technology combined with digital models as well as quality and production planning and control systems leads to new dimensions in product quality and production cost reduction. New diagnostic ways allow intuitive fault tracing or processing to support faster maintenance. Digital assistants support both operation and maintenance using context-oriented or self-learned information.

Oct 30, 2017

By Mohammad Masoumi

In the present study, API 5L X70 pipeline steel samples were deformed by hot-rolling cooled in air or quenched in water and subsequently tempered at different temperatures. X-ray diffraction (XRD) and electron backscatter diffraction (EBSD) technique were used to analyze the texture evolution from the initiate state to rolling and tempering state at mid-thickness and near surface plane of all samples. The results showed that the mid-thickness region is richer in {100}//ND oriented grains known as more susceptible to crack formation and growth through. Hot deformed specimen showed dynamic recrystallization grains while quench tempered sample at 700°C evidenced recovery and grain growth.

Aug 16, 2017

By Raíza da Silva Juvenal, Suelen Silva Rocha, Artur Ângelo Alcântara de Assis, Jorge Luiz Valença Mariz

Um estudo de viabilidade econômica deve considerar parâmetros e incertezas inerentes a um projeto para produzir resultados econômicos consistentes, fornecendo ao investidor uma ferramenta de tomada de decisão. O presente estudo objetivou efetuar inicialmente a avaliação econômica convencional do cenário realista de uma mineração de agregados em fase de implantação localizada em Pernambuco, cujo Valor Presente Líquido (VPL) obtido foi R$ 24.006.309,20, o que representa um resultado positivo. Através da metodologia de Monte Carlo foi efetuada uma análise de risco considerando incertezas em 100.000 cenários, nos quais nove variáveis assumiram valores estocásticos dentro dos domínios definidos, produzindo assim uma distribuição estatística do VPL ao invés de um único número, sendo ainda efetuada uma análise de sensibilidade para identificar e quantificar as variáveis que mais impactam no resultado da avaliação. Por fim, os dois fatores mais influentes identificados na análise de sensibilidade inicial foram isolados e submetidos a uma nova análise de risco em outros 100.000 cenários. Foi concluído que o projeto é economicamente viável e que a probabilidade de gerar lucro aos investidores é de 99,77%, embora a probabilidade do VPL ser igual ou maior que o previsto pelo método convencional seja de 49,98%.

Oct 3, 2019

By HaiWen Luo, Bin Hu

A ultra-high strength medium Mn steel with good ductility was designed and manufactured via the combination of warm rolling and V alloying, which produced not only the extensive precipitation of fine VC particles in both ferrite and austenite but also the bimodal size distribution of retained austenite (RA) grains. A substantial increase of yield strength up to 650 MPa was achieved due to the addition of V without deteriorating ductility. The coarse RA grains firstly transformed to martensite during yielding at the much higher stress threshold, followed by a significant work hardening due to dislocations multiplication, twinning-induced-plasticity (TWIP) and transformation-induced-plasticity (TRIP) in the ultrafine RA grains. The best combination of strength and ductility included 1.5 GPa ultimate tensile strength and 28% total elongation. This was achieved due to the sustainable TRIP and TWIP effects in the later straining stage resulting from the ultrafine austenite grains, the latter were reversely transformed from the recrystallized ferrite grains.

Oct 1, 2019

By Daniela Mota Paschoal Veloso da Silva, Gabriel Filinkoski, Suelen Silva Rocha, Jorge Luiz Valença Mariz

A previsão da fragmentação da rocha é essencial para otimizar a operação de desmonte de rochas. A fragmentação depende de muitos parâmetros, como propriedades estruturais e geomecânicas do maciço rochoso, geometria do plano de fogo das detonações e propriedades dos explosivos. Neste contexto, este trabalho objetivou realizar a previsão da fragmentação por simulação do desmonte de rochas da Mineração Megaípe considerando as características estruturais e geomecânicas inerentes à formação do maciço rochoso através da metodologia de Kuz-Ram. A metodologia consistiu no levantamento das propriedades geométricas das descontinuidades visíveis na face da bancada existente, realização da classificação geomecânica através dos sistemas Rock Mass Rating (RMR) e Q e aplicação dos resultados para predição da distribuição granulométrica da fragmentação. Obteve-se como resultado da simulação que cerca de 90% do material fragmentado deve passar na abertura do britador primário disponível na pedreira, além de resultados favoráveis quanto às análises de condições de estabilidade do talude operacional.

Oct 3, 2019

By Alexandre de Souza Rios

Neste estudo, caracterizações morfológicas e mecânicas foram utilizadas em fibras de coco brasileiras na condição como recebida e tratadas superficialmente (por NaOH, aquecidas e por NaOH seguido de aquecimento) e em mantas de fibras de coco fabricadas por compressão. Para a análise morfológica foi utilizada a Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e para a análise mecânica foi utilizado o ensaio de tração uniaxial. As análises por MEV apresentaram que as fibras tratadas por NaOH possuem paredes celulares externas mais nítidas e partículas circulares com diâmetros de aproximadamente 10 µm. O tratamento químico alterou a parede externa das fibras de coco; em uma das amostras foram vistas microtrincas da ordem de 7 a 60 µm em virtude do tratamento seguido de aquecimento. O módulo inicial (módulo de elasticidade) e a tensão de ruptura diminuíram com o aumento de diâmetro nas quatro condições de fibras de coco estudadas. A geometria e a massa da manta de fibra de coco influenciaram no seu comportamento mecânico.

Aug 16, 2017

By Leandro de Arruda Santos, Lorena Isabela de Oliveira Ribeiro, Jéssica Dornelas Silva, Pedro Damas Resende, João Victor Lucas Amim, Suzanny Cristina Soares Martins, Vicente Tadeu Lopes Buono

O objetivo do presente estudo foi avaliar a resistência à fadiga de duas ligas de NiTi diferentes sob condições de teste controladas por deformação a 25°C por meio de testes de fadiga por flexão rotativa. Além disso, as propriedades mecânicas, térmicas e estruturais dos fios foram caracterizadas por ensaios de DSC, DRX, MEV/EDS e tração. Os resultados revelaram que ambos os materiais são superelásticos à temperatura ambiente e, portanto apresentaram composição basicamente austenítica de sua matriz. Os resultados de ensaio de tração são condizentes com a caracterização térmica e estrutural, pois os materiais apresentam recuperação total de forma após ciclos de carga e descarga em tração. Ambos os materiais são ricos em titânio, um deles apresenta camada de óxido superficial enquanto o outro apresenta acabamento superficial. Apesar das propriedades similares a amostra 1 apresentou média de 77 ciclos até a falha, enquanto a amostra 2 resistiu a 1827 ciclos..

Oct 25, 2019

By Daniel Carvalho, Marcos Viana, Leonardo Demuner, Herbert Castro

Intensive process and technology improvements related to the BOF converter — the key process to increase steel plant productivity and stability — have been performed at Ternium Brazil. This paper details the road map for process developments and investments in equipment technology, as well as the results achieved. The main topics of this development are the process control and optimization systems, slag forming model, oxygen blowing pattern, end-of-blow point control and slag carryover control. The outcomes of this development are improvements in the reblow rate, end-of-blow oxidation, direct tapping, slag carryover, slopping ratio, metallic yield and lining life.

Oct 1, 2019

By Amilton de Sousa Lins Junior

O presente trabalho faz parte de um amplo programa de pesquisas que envolvem o desenvolvimento de procedimentos de soldagem para componentes de sistemas de ancoragem de plataformas de petróleo. Particularmente, realiza-se um estudo das propriedades mecânicas de um metal de solda de alta resistência obtido pelo processo de soldagem GMAW para atendimento dos requisitos necessários para a soldagem de aços da classe IACS W22 Grau R4. Foram soldadas juntas multipasses pelo processo GMAW, com preaquecimento de 150°C, corrente contínua, posição plana e aporte térmico médio de 1,0 kJ/mm. Após a soldagem, realizaram-se ensaios mecânicos e metalográficos em corpos-de-prova retirados integralmente do metal de solda depositado, tanto na condição de como soldado quanto após tratamento térmico pós-soldagem a 600°C por 1 hora. Os resultados mostraram que foi possível obter propriedades mecânicas que atendem os requisitos de aços da classe Grau R4 em todas as condições analisadas. Adicionalmente, verificou-se que o tratamento térmico pós-soldagem propiciou uma melhoria na tenacidade ao impacto devido ao revenimento da microestrutura do metal de solda.

Aug 8, 2018

By Elias Macedo de Oliveira

Este trabalho tem por objetivo realizar a avaliação das propriedades mecânicas da zona termicamente afetada (ZTA) de junta soldada de aço fundido de alta resistência, obtida pelo processo eletrodo revestido, analisando o efeito da variação do tempo de tratamento térmico pós-soldagem. Foram soldadas juntas multipasses para avaliação de propriedades mecânicas de um aço fundido de alta resistência mecânica, com preaquecimento de 200°C, corrente contínua, posição plana e aporte térmico médio de 1,5 kJ/mm. Após a soldagem, realizaram-se ensaios mecânicos e metalográficos em corpos-de-prova retirados da ZTA e metal base, tanto na condição de como soldado quanto após tratamentos térmicos pós-soldagem. Os tratamentos térmicos pós-soldagem foram realizados à 600°C, por 1, 2 e 3 horas, visando avaliar o efeito destes tratamentos nas propriedades da ZTA. Os resultados mostraram que as propriedades mecânicas não apresentaram diferenças significativas em relação ao metal base com os tratamentos térmicos realizados, propiciando resultados satisfatórios em relação aos requisitos da norma IACS W22 Grau R4.

Aug 7, 2018

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

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

Oct 1, 2019

By Karollyne Gomes de Castro Monsores

Os materiais poliméricos são sensíveis a radiação ultravioleta, acarretando mudanças em suas propriedades. Sob esta perspectiva, o presente estudo expôs o polietileno de baixa densidade (PEBD) a radiação ultravioleta por 150 e 300 horas. A avaliação físico-química e a caracterização mecânica foram realizadas para verificar as mudanças macromoleculares produzidas por tal radiação e confirmadas por exame visual. Diante dos resultados, confirmou-se a ocorrência de degradação, através da presença de ruptura de cadeias, além da produção de reticulação, e um sutil decréscimo da cristalinidade. O ensaio de tração confirmou a fragilização produzida pela radiação. O desempenho balístico das placas fixadas por adesivo a base de etilcianoacrilato produziram delaminação, ao contrário do observado nas placas fixadas por silicone.

Oct 30, 2017

By Alexandre Schultz Rizek

Esse projeto visou a substituição do sistema de controle instalado por um padrão RUSSULA, sistema esse que controla um laminador de barras e de rolos de 500.000 toneladas/ano na Usina Presidente Vargas da CSN em Volta Redonda, RJ/Brasil. Juntamente com o sistema de controle, RUSSULA forneceu um novo posto de operação para a cabine central, com novas telas de operação, sendo um posto “touch”. Equipado com controladores Siemens S7-400, IHM Wonderware InTouch, acionamentos ABB ACS800 e DCS800, o sistema se apresentava ineficaz, exigindo a otimização do processo, aumento de produtividade, diminuição de paradas, diminuição de perdas metálicas e maior confiabilidade no controle, o último através das ferramentas RUSSULA implementadas no software, como por exemplo detecção automática de sucata, controle de tração, controle de laço, rastreamento do material no laminador, otimização de corte das tesouras e barra fantasma.

Aug 17, 2017

By Mingyu Ma, Lingling Liu, Liqing Chen, Houlong Liu

In this article, a 444-type heat-resistant ferritic stainless steel containing 0.05wt% Ce and 2wt% (Mo+W) was used as an experimental material and a study was carried out on the effect of rolling processes on the microstructures and texture evolution as well as on the mechanical properties and formability. The rolling processes contain hot rolling at different hot rolling finish temperatures, annealing after hot rolling, cold rolling and subsequent annealing. As for the hot rolling process, two hot rolling finish temperatures, 860 C and 770 C, were adopted, and their influence on the microstructures and mechanical properties was comparatively studied. The results showed that the microstructures after hot rolling and subsequent annealing could be refined by lowering the hot rolling finish temperature. The resultant microstructures after cold rolling and annealing were hereditarily refined. Lowering the hot rolling finish temperature can weaken the -fiber texture in hot rolled or cold rolled ferritic stainless steel strip. However, the -fiber texture was homogeneously strengthened by annealing the cold rolled ferritic stainless steel strip. Enhanced mechanical property and formability in terms of strength and average plastic strain ratio could be obtained by lowering the hot rolling finish temperature of ferritic stainless steel.

Oct 1, 2019

By Luis Armando Espitia

AISI 410 martensitic stainless steel specimens were low temperature plasma nitrided at 400°C in a mixture of 75%N2:25%H2, during 20 h. Active screen technic was used to avoid any edge effect The nitrided case is composed of expanded martensite (a’N) and e-Fe3N iron nitride, whilst chromium nitride precipitation was avoided. Surface hardness reached 1275 HV0.01. The transverse microhardness profile shows a gentle hardness gradient with a NHT nitrided case depth of 28 µm. Nanoindentation tests were carried out in order to assess the hardness (H), the Young modulus (E), the H/E and H3/E2 ratios and the elastic recovery (We) of both nitrided and non-nitrided specimens. The cavitation erosion mass losses were measured as a function of exposure time. The results showed a decrease of 27 times of the mass loss compared to the non-nitride specimens. Wear rate decreased from 2.56 mg/h for the non-nitrided condition to 0.085 mg/h after nitriding. The increment in the elastic recovery and the higher hardness values are responsible for the greater cavitation erosion resistance exhibited by the expanded martensite. Such results showed that low temperature plasma nitriding and the formation of expanded martensite are effective to increase cavitation erosion resistance of AISI 410 stainless steel.

Jul 31, 2018

By George Schipper, Peter Gelten, Pepijn Adriaen, Hugo Uijtdebroeks

Tata Steel IJmuiden Hot Strip Mill 2 (HSM2, 5.5 Mtonnes/yr) is currently being upgraded, resulting in an increased rolling force and motor power capacity. With the current conventional work roll spray cooling, a deterioration in work roll & strip surface quality performance is expected as a result of the increased mill capacities. In order to improve strip surface quality, HSM2 decided to do a full-scale production trial with High Turbulence Roll Cooling (HTRC) at stand FM2. HTRC is a novel way of roll cooling using a high turbulent flow regime. HTRC is positioned very close to the roll surface and gap exit, which is beneficial for the roll surface quality. It is operated at a high flow rate but at a low pressure. HTRC not only significantly improves the roll surface quality, in addition, it makes high pressure pumps, needed for the conventional spray cooling, redundant, leading to substantial savings on electricity costs and thus CO2 emissions. HTRC is in trial operation since 7 August 2018. Results show no operational issues, an excellent roll surface quality and an increased cooling efficiency. In summer 2020 stands FM1-FM2-FM3-FM4 of HSM2 will be equipped with HTRC.

Oct 1, 2019

By Vinícius Cunha de Souza

Dispositivos atuatores com componentes de ligas de NiTi podem ter seu desempenho modificado quando submetidos a distintas taxas de aquecimento e/ou resfriamento resulte numa transformação de fase. Por outro lado, por norma, as temperaturas de transformação de fase (início, pico e fim) devem ser estabelecidas a partir de taxas fixas de 10ºC/min (tanto no aquecimento como no resfriamento) através da técnica de Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC), sem levar em conta a dinâmica do material durante a transformação em aplicações reais. O presente trabalho procura observar a transformação de fase do material avaliando a capacidade de resposta do mesmo, quando submetido a ciclos em um DSC sob diversas taxas de resfriamento e aquecimento, entre 1 e 10ºC/min em uma liga de NiTi rica em Ti, com formação de fase R durante o resfriamento e/ou aquecimento. Os resultados de DSC foram submetidos a um tratamento de dados com o intuito de melhor determinar as temperaturas de transformação de fase associadas as frações transformadas. Pode-se verificar que valores de taxas de resfriamento e de aquecimento superiores a 7°C/min permitem que ocorra uma tendência para um incremento do intervalo entre as temperaturas de início e fim das transformações direta e reversa.

Aug 16, 2017

By Saul Garcia Hernandez

The research work objective is to study a new ladle shroud internal design to reduce the slag emulsification in the tundish during ladle transient periods. A 3D mathematical model of the tundish was created to solve the fundamental equations, a turbulence model, and a multiphase model. The results show that using a conventional ladle shroud, the fluid is delivered with an excessive amount of kinetic energy being dissipated inside the tundish bath, generating strong mixing flow patterns and entrapping a massive amount of slag. In the other hand, the proposed ladle shroud dissipates the kinetic energy before the fluid enters the tundish promoting less intense mixing patterns; thus, the amount of slag emulsification is reduced significantly. Consequently, if the internal design of the ladle shroud is able to dissipate the kinetic energy before the fluid enters the tundish, it shall be possible to reduce considerable the slag emulsification and the slag opening area.

Aug 17, 2017

By Daniel Wild, Tobias Scheffer, Marvin Laugwitz, Martin Jochum

Leveling is a standard process in the rolling mill to eliminate flatness deviations. The process layout is based on models and the leveling result depends on the accuracy of the material parameters in these models. Even small deviations from the correct assumptions can have a major effect on the final flatness. Thus, after leveling the products may look optically flat, but subsequent to a final cutting process springback occurs due to residual stresses. The objective of this work is to analyze the influence of material parameters and gravity on the flatness after leveling. To evaluate the sensitivity of the process, an FE parameter study is exerted that reveals the influence of fluctuations in material properties in the case that the leveling setup is fixed. Gravity is neglected to not conceal flatness deviations. Examples of this study are rerun in a further step under consideration of gravity to also analyze its influence on the resulting flatness and residual stresses. Finally, to analyze the consequence of the residual stresses, all information of the plate from the previous step are transferred while gravity is suppressed to prompt springback. This study revealed that slight deviations of the material properties can lead to uneven plates in simulations where gravity is not considered. If gravity is taken into account, the unevenness is concealed and the plate seems flat. A springback simulation of the same plate shows that strong residual stresses are still present and would lead to unevenness if e.g. the plate were cut.

Oct 1, 2019