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By Davide Onesti

Electrode regulation is the technology at the heart of the AC and DC Electric Arc Furnace. As such, in the last decade it underwent continuous improvement to maximize the EAF performances, in terms of process efficiency, machine utilization and operator safety. Given this background, Danieli Automation’s efforts in the field of electrode regulation have been focused on fast response to scrap cave-in, compensation of supply variations, automatic resonance detection, transformer protection, dynamic regulation of the electrical and chemical set-points, coordination and control of slagging and foaming agents, arc irradiance supervision. An extensive analysis of operator utilization and feedback was also carried out to develop an innovative system HMI. In this field, the choice of the variables shown to the user is the key aspect to allow a prompt process evaluation by the operator, who can refer to a condensed set of useful data. This paper will describe the innovative features and embedded models of the electrode regulation module (Q-REG+) and the supervision HMI, together with the effects of their application on EAF process efficiency and system usability.

Oct 30, 2017

By José Aparecido Pereira

The innovative methodology developed by the author allows the elaboration of an Angle Roll Pass Design based on the practical observations of the rolling process and applies mathematical criteria, using the Ekelund´s formula supported by Advanced Excel tools (Reach Goal, PROCV-PROCH, Macros) and AutoCad. The first step is the definition of the number of stands, roll dimensions, gear boxes reduction, initial stock, average reductions, spread factors, finishing speed and type of grooves. For each pass are calculated: bite angle, spread, section reduction, lost and gain of temperature, separating force, speed, torque and motor power. After these calculations and checking of the parameters, the program calculates the dimensions of the passes transforming the flat passes into shaped ones. With these dimensions it is possible to draw the grooves using AutoCad and check section reductions. This methodology was already used for the development of a new project and also to check the parameters of existing ones, with comparison of the results and has shown to be reliable in real and tested projects. It is an innovative process that is not available in known literature.

Oct 1, 2019

By Diego Santana Torga

É comum encontrar sintonia de controladores PID que não levam em consideração o sinal de controle aplicado a variável manipulada. Portanto, variações rápidas e amplitudes elevadas podem ser geradas, que, na prática, pode ser inviáveis, devido à limitação física de atuadores e equipamentos industriais. Nesse artigo é desenvolvido um método de sintonia em que os parâmetros do PID são calculados por meio do Algoritmo Genético. A função de custo proposta penaliza tanto a amplitude do erro de controle quanto à variação da variável manipulada. A estabilidade é garantida com as restrições de robustez sobre o pico das funções sensibilidades. Exemplos simulados demonstram as vantagens da sintonia proposta.

Oct 30, 2017

By André de Albuquerque Vicente

Observou-se porosidade de Kirkendall em juntas soldadas dissimilares de liga Fe-Cr-Al do tipo 23Cr-7Al, e aço inoxidável austenítico AISI 310 (25Cr-20Ni). Utilizou-se como consumível de soldagem a própria liga Fe-Cr-Al. O processo de soldagem utilizado foi o GTAW. Caracterizaram-se 3 conjuntos de corpos de prova soldados com diferentes energias de soldagem, antes e após o tratamento isotérmico a 1150oC por 936 horas ao ar. Nos corpos de prova tratados termicamente, observou-se a formação de poros bem como significativas variações dos teores de Al nos metais depositados e formação de camada protetora de alumina nas superfícies oxidadas.

Oct 30, 2017

By Marcos Vinícios de Souza

Os aços carbono são materiais metálicos muito importantes na fabricação de peças para a indústria metal-mecânica. Parafusos, hastes, eixos, pistões, engrenagens são fabricados a partir desse tipo de aço, mais especificamente do aço SAE1040. O objetivo desse trabalho foi de avaliar a influência da presença de 0,2% em massa de cromo nas propriedades mecânicas e metalúrgicas de um aço com 0,4% em massa de carbono. A liga padrão SAE1040 e esta liga modificada com cromo foram submetidas a tratamentos térmicos de normalização, recozimento, têmpera e revenimento, e comparadas às durezas e microdurezas das diferentes amostras entre si. Os resultados obtidos evidenciaram que a adição de cromo é um método eficiente quando se deseja aumentar a resistência de um material. Observou-se que os valores de dureza e microdureza para o aço com a adição de cromo apresentaram-se maiores em relação ao aço padrão, como consequência das microestruturas obtidas, principalmente após têmpera e revenimento. A adição de 0,2% em massa de cromo no aço carbono influiu na melhora das propriedades mecânicas do aço tornando-o mais interessante na fabricação de peças para a indústria metal-mecânica.

Aug 8, 2018

By Francisco Morganti

Weight reduction is the main target of all carmakers, which results in a continuous development of new steel grades. Latest 3rdgeneration advanced high-strength steel grades (AHSS) are complex materials with special chemical compositions and multiphase microstructures. The pickling, annealing and galvanizing processes of these grades aresomewhatdifferent due to the changed chemical compositions and microstructures. Therefore, these innovative steel grades place new demands on the plant technology of pickling, annealing and galvanizing lines. The most significant challenges for the pickling process are sludge occurrence during pickling, varying pickling times, weld ability of the materials, changed visual appearance and required high surface qualities. The most important topic concerning annealing line is a precisely controlled and very flexible heating and cooling process in the furnace.One of the new requirements in galvanizing linesis the prevention of surface faults caused by bare spots, which can occur since these materials feature a higher content of alloying elements like silicon or manganese. Prevention is possible with the special pre-oxidation technologies.Due to the higher strength of the material also the mechanical equipment has to be designed differently in these lines. This paper describes the influences of the changed chemical composition and material characteristics of modern steel grades on the pickling, annealing and galvanizing process and gives an overview about the technical solutions.

Oct 30, 2017

By Bruno Santos Malaquias, Carlos Eduardo Pessoa Gomes, Diego Canez Fernandes, Henriquison Magela Bottrel Reis

A formação de depósito de carbono é inerente ao processo de coqueificação, com tendência a se acumular nas regiões da zona livre do forno (teto, boca de carregamento e paredes) e no tubo de ascensão dos gases. Contudo, o depósito quando em excesso, se não for removido a tempo, pode causar queda na produtividade, além de impactos ambientais e redução da vida útil da coqueria. Neste contexto, foram avaliados os mecanismos de formação de depósito de carbono, bem como os fatores relacionados ao processo de coqueificação e da mistura de carvões. Foi realizada uma análise estatística dos dados da coqueria, para identificar as principais variáveis que influenciam a formação do depósito de carbono. Em paralelo, foram avaliadas amostras coletadas nas regiões da boca de carregamento, no tubo de ascensão dos gases e do MIQ de alcatrão. Verificou-se que as amostras são formadas por partículas de carbono pirolítico (craqueamento do gás) e majoritariamente pelas partículas carreadas, correspondendo a 60%, 54% e 72%, respectivamente para as regiões da boca de carregamento, da base do tubo de ascensão e superior do tubo. Foram identificadas e sugeridas ações visando minimizar a formação de depósito de carbono, tais como: redução da temperatura da zona livre; aumento da densidade da carga; controle da fração superfina (< 0,105 mm); redução do teor de matéria volátil da mistura de carvões e uso de técnicas de descarbonização.

Oct 1, 2019

By Betânia Mendes Sena

Neste trabalho é apresentada a influência de diferentes processos de tratamentos térmicos sobre as microestruturas e propriedades mecânicas resultantes em tubos de um aço sem costura do tipo API 5L. Após tratamentos térmicos, o material foi estudado em três condições diferentes: apenas laminado, normalizado e temperado e revenido, objetivando obter os graus X42R, X42N e X70Q, respectivamente. Ensaios de tração, dureza e impacto foram utilizados para caracterizar o comportamento mecânico dos diferentes graus do aço. Técnicas de microscopia eletrônica de varredura foram utilizadas para caracterizar as microestruturas resultantes dos tratamentos térmicos e as fractografias dos corpos de prova de tração e impacto. Os resultados mostram que tubos de aço sem costura do tipo API 5L não precisam ser de graus tão elevados quanto os tubos soldados, pois graus intermediários relativos aos tubos sem costura possuem propriedades mecânicas similares aos elevados graus de aço relativos aos tubos soldados, o que evidencia a vantagem da rota de fabricação de tubos sem costura.

Aug 17, 2017

By Ricardo Thomé da Cruz

O conhecimento sobre o comportamento do revestimento refratário dolomítico durante a etapa do refino de aço é fundamental para se atender às exigências técnicas de qualidade e o aumento da produção de aço. É particularmente importante que os mecanismos de corrosão dos refratários dolomíticos sejam bem compreendidos, principalmente, em operações de exceção, nas quais as exigências metalúrgicas causem forte dano ao revestimento, prejudicando não somente o desempenho do mesmo, mas também gerando um risco à segurança operacional. Este trabalho visa à caracterização técnica da camada protetora (coating) de silicato dicálcico (C2S), a qual se origina da reação entre as escórias silicosas e os refratários dolomíticos. As amostras de coating foram caracterizadas quanto à composição química, fases formadas e microestrutura. Estudou-se uma panela retirada de operação, por dano aos refratários, retirando-se amostras de diferentes regiões. Em duas amostras, juntamente com o C2S e o periclásio, foi observado à presença de fases à base de silicato de baixa fusibilidade como a cuspidina, indicando que o coating foi atacado por uma escória com elevado teor de fluorita.

Jul 30, 2018

By Zhi Zhang

The ever increasing demand of high performance rolls in the late finishing stands (F5 – F7) for hot strip mills (HSM) requires better product solutions from roll suppliers. Roll development activities never stop at Union Electric Åkers (UEÅ) in order to meet the requirement. The HYBRID STEEL, a new concept of roll materials especially for the late finishing stands in the HSM, is successfully developed in UEÅ. This paper reviewed the development of previous ICDP as well as enhanced ICDP (eICDP) roll materials, and, the novel HYBRID STEEL roll grade. Rolls manufactured by this new grade have been used in several European mills. A significant improvement over the enhanced ICDP rolls has been observed.

Oct 30, 2017

By Júlia Guimarães Sanches

O curso de Engenharia de Minas sofreu uma expansão, juntamente com todo o ensino superior no país, por volta de 2005. O objetivo do presente estudo é avaliar as características dos cursos do país e realizar uma comparação com cursos de outros países com grande produção mineral. Foi feito um levantamento inicial a partir de informações disponíveis nos sites do MEC, INEP e das universidades. Como complemento, realizou-se um questionário com os coordenadores dos cursos de Engenharia de Minas do Brasil. Foram compilados ainda dados relativos à estrutura curricular e carga horária dos cursos de Engenharia de Minas dos EUA, Canadá, Austrália, Chile e África do Sul. Em relação à comparação das grades curriculares com os cursos de outros países, observou-se que no Brasil o curso possui uma maior cara horária de Tratamento de Minérios em detrimento da lavra. Nos demais países estudados, o foco das disciplinas é a lavra, já que nestes países a área de Tratamento de Minérios é assunto de outras Engenharias.

Oct 30, 2017

By José Hugo de Carvalho Souza

Buscando melhorar a detecção das causas de falhas em equipamentos pela equipe no setor de trefilados e ampliados, o tempo de reparo de manutenção, diagnóstico de desempenho dos processos e melhoria na segurança operacional, foi criado um sistema de informação integrado de engenharia de manutenção e processos, com plataforma de carta de controle online e off-line integrada, monitorando aproximadamente quatro mil e trezentas variáveis de processos analógicas e digitais, adicionadas câmeras IP nos processos e desenvolvido um sistema de rastreabilidade de volumes produzidos que garante o correto apontamento de produção da área, minimizando dessa forma as divergências de inventário. A criação da rede integrada, permite unificar as comunicações de automação, possibilitando monitoramento e modificações das lógicas nos PLCs na central da automação, agilizando os diagnósticos e padronizando backups. A partir das implementações e projetos, foi possível aumentar no período de 12 meses em 5,5% a produtividade e otimizar em 2,9% o resultado de interrupção de manutenção dos equipamentos.

Aug 16, 2017

By João Lucas Ribeiro e Fernandes, Geraldo Lúcio de Faria, Altair Lúcio de Souza

A ovalização de bobinas é um problema recorrente no processo de fabricação de tiras de aços médio carbono por laminação a quente. Mesmo com o sucesso da etapa de laminação, a ovalização posterior de bobinas pode ocorrer, gerando transtornos à operação e aumento de custos de fabricação. Alguns autores apontam que o fenômeno de ovalização de bobinas pode ocorrer devido a aspectos metalúrgicos, mecânicos e geométricos. Estudos disponíveis na literatura técnica já exploraram as possíveis causas mecânicas e geométricas. Entretanto, existem poucos dados disponíveis que abordem o aspecto metalúrgico, ou seja, o efeito da decomposição tardia da austenita durante, ou mesmo após a etapa de bobinamento. Nesse contexto, este trabalho se propôs a avaliar, por meio da aplicação da técnica de dilatometria, a possível influência das transformações de fases tardias como uma das causas de ovalização em bobinas de um aço do tipo SAE 1050. Ciclos térmicos que simulam, com boa aproximação, algumas possíveis condições de resfriamento acelerado e bobinamento da tira foram aplicados em corpos de prova padronizados em um dilatômetro de têmpera. Diferentes combinações de velocidade de resfriamento e temperaturas de bobinamento foram avaliadas, sendo possível sugerir que uma diminuição na velocidade de resfriamento da tira após a laminação e um pequeno abaixamento na temperatura de bobinamento, em relação aos valores atualmente utilizados na indústria, pode diminuir significativamente a influência da componente metalúrgica na ocorrência da ovalização nesse tipo de aço.

Oct 18, 2019

By Emanuelle Garcia Reis, Gustavo de Sousa, Rodney Pardo Alves

Gerdau Ouro Branco´s plate mill started the operation in 2016 with high level technology. In general, national and international plate markets are every day more rigorous about final product quality. Suppliers must be aware about dimensional accuracy, surface quality and flatness of the plates, independent of the quality standards. To guarantee the best service to this increasingly demanding and competitive market, it is extremely important to guarantee the original project conditions executing the right maintenance of the rolling mill main components. In order to maintain the product quality and avoid the production and maintenance cost increase, it is important to find ways to control the mill and the main process variables, through daily measurements of the equipment performance. This paper aims to present the influence of the main equipment variables that affect the mill operational stability and how to control and evaluate the mill performance.

Oct 1, 2019

By Geraldo Lúcio de Faria

O sucesso do transporte ferroviário depende, entre outras coisas, da integridade física dos componentes metálicos empregados na via permanente. Um dos mais importantes é o trilho, pois falhas catastróficas deste componente podem gerar graves acidentes. No intuito de desenvolver aços com bom desempenho para esta aplicação, estudos têm sido desenvolvidos para se entender os efeitos de composição química e histórico de processamento termomecânico sobre a microestrutura e propriedades mecânicas dos aços. Neste contexto, este trabalho caracterizou microestruturalmente dois aços de aplicação ferroviária, sendo um Standard e um Premium. Amostras representativas destes aços foram submetidas a ensaios dilatométricos e a cinética de transformação de fases austenita-perlita foi investigada. Por meio dos resultados obtidos, foi possível concluir que o aço Premium estudado possui microestrutura mais refinada e que este efeito é devido, principalmente, à menor concentração de Mn em sua composição química. O menor teor de Mn facilita a nucleação de cementita eutetóide, possibilitando a formação de perlita em tempos mais curtos e temperaturas mais baixas do que no aço Standard. Isto possibilita que o aço Premium, em seu processo de fabricação, possa ser resfriado a taxas mais elevadas do que o Standard sem formação de martensita, justificando sua estrutura mais refinada.

Aug 17, 2017

By Henrique Lacerda Eleutério, Aldo Henrique de Almeida Barbosa, Vicente Tadeu Lopes Buono

The automotive industry’s interest in galvannealed (GA) boron steel for hot forming processes application has been steadily increasing due to its excellent surface quality, galvanic protection provided to the parts, good paint adhesion and better weldability in relation to other coatings for this application. In this study, samples of 22MnB5 galvannealed steel were heat treated and hot stamped on a water cooled die in laboratory scale. The influence of heat treatment on stability of coating and steel was assessed by using initial heating rates 11.0ºC/s and 15.0ºC/s. Microstructural evolution of galvannealed coating and structural integrity of steel during hot forming were investigated by scanning electron microscopy with energy dispersive spectroscopy analysis (SEM/EDS/Line scan), X-ray diffraction (XRD) and optical microscopy (OM). It was possible to quantify the Fe-Zn phase evolution during hot forming, to understand the effect of these heating rates on the product properties and to establish an optimized heat treatment for hot forming of these steel. The heat treatment with the heating rate of 15.0ºC/s presented greater operational flexibility and final products free from surface defects or cracks in the substrate.

Oct 1, 2019

By Levi de Oliveira Bueno

Constant stress testing was used for characterization of creep behavior of a 1Cr0.5Mo steel plate in the virgin condition. The tests were performed on creep machines equipped with Andrade-Chalmers type profiles, high sensitivity SLVC transducer extensometry, high stability temperature controllers, and facilities for monitoring the creep curves with an automatic data logging system. Ten creep machines of this type were used in this research, in an experimental work that lasted for one year. Three temperature levels were selected: 538, 565 and 593°C, with stress in the range from 69 to 258 MPa producing rupture times varying from 8 to about 4908 h. The creep curves were all followed with great scrutiny using data logger scanning rates which enabled storing thousands of readings in each case. The experimental analysis involved measurements of minimum creep rate, rupture time and final elongation at rupture. The data were analyzed according to the classical phenomenological / physical relations (Norton, Arrhenius, Zenner-Hollomon, Monkman-Grant) and also considering five traditional parameterization methodologies (Larson-Miller, Orr-Sherby-Dorn, Goldhoff-Sherby, Manson- Haferd and Manson-Succop). Comparisons are presented among the possibilities of data extrapolation from five different methodologies. Comparison is also made with creep results mentioned in literature for the same material in the virgin condition.

Aug 16, 2017

By Ana Luiza Chaves de Oliveira

Com o avanço do conceito de sustentabilidade e as novas legislações ambientais, percebemos um crescente aumento da responsabilidade ambiental. As empresas cada vez mais investem em coletas seletivas, tratamento dos resíduos, etc., buscando minimizar os impactos ambientais, preservar os recursos naturais e assegurar a sustentabilidade. Tendo como objetivo apresentar uma solução integrada para a reciclagem e reaproveitamento dos resíduos refratários após o uso. Este trabalho propôs a produção de três classes de argamassas secas e úmidas através da utilização de reciclados. Foram realizadas quatro etapas (identificação visual das matérias-primas, cominuição, formulação/produção e acompanhamento durante a estocagem). Procurando avaliar o potencial dos reciclados o acompanhamento será realizado através da variação reológica e da determinação da força ligante após a fabricação e durante a estocagem (período de 12 meses). Os resultados evidenciaram que há potencial de reaproveitamento dos reciclados tanto na produção de argamassas secas e quanto úmidas sem que ocorra perda de suas propriedades reológicas, químicas e termo-mecânicas.

Aug 17, 2017

By João Luiz do Vale

In standard wear tests, such as pin on disk (ASTM-G99) or block on ring (ASTM-G77), the apparatus simulates conditions that are often different from a machine element real application. Therefore, for an accurate investigation of a tribological application, it is essential to test the real condition in which there are similarities as: geometry, contact details, force application mode, materials, among others. It emphasizes that for studies involving polymeric materials it becomes extremely relevant. Thus, the Laboratory of Surfaces and Contact (LASC) at UTFPR developed an apparatus for sliding bearing on shaft test. In that equipment, loads are applied by a dead-weight system and the frictional force is measured on a load cell. The apparatus operating ranges for load added to the dead weight system and rotation shaft are from 0.2 to 5.0 kgf and from 260 to 3500 rpm, respectively. This paper presents a detailed evaluation of such apparatus, which includes free-body diagrams analysis and a deduction to obtain an equation for the kinetic friction coefficient. Also, the standard measurement uncertainties of a caliper, an electronic scale, and a cell load were determined. It was verified that the kinetic friction coefficient equation is dependent on the apparatus geometry, the applied load, and the frictional force value. Additionally, through the statistical significance analysis it was concluded that some terms in the equation were not significant. Finally, through the application of the error propagation theory in the kinetic friction coefficient equation, the standard measurement uncertainty of the apparatus which showed a value nearby 0.002 along the operating range of the apparatus was obtained.

Jul 31, 2018

By André Oliveira

The present paper describes state-of-the-art Pulverized Coal Injection technology with focus to Dynamic Distribution guaranteeing highest accuracy on equal distribution and being thus one of the key factors enabling constantly highest injection rates. As an alternative to the construction of a new plant, existing plants may be modernized and upgraded to latest technology. Two recent examples are presented. As a conclusion, two case studies of return on investment are showing that the PCI technology, both for new facilities as well as for upgrades, is very profitable and mandatory for high blast furnace operation effectiveness.

Aug 17, 2017