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By Bimal Nathwani

This paper presents an overview of bearings failures with focus on steel mill applications such as continuous casting, rolling mills, multi-roll cluster mills and wire and rod mills. This paper will also provide countermeasures for prevention of these modes of failures.

Jul 30, 2018

By Theodore James Kurela

Analysis of adverse technical issues has traditionally relied on a snapshot of the state of the operation complemented with both the melt shop’s archived data and eyewitness accounts of adverse events. The GrafTech ArchiTech System is helping EAF shops solve problems faster by combining continuous analysis of information with statistically based alerts of process deviations. After one year of system implementation, a number of cases have been detected and communicated to melt shops worldwide. The objective of this paper is to examine a few of these cases; the early detection, statistical analysis, deviation reporting and the resulting countermeasures implemented.

Aug 17, 2017

By Marco Vinicio Guamán Alarcón

O modelo do Gradiente de Tensão (SG) e a Teoria da Distância Crítica (TCD) são usados para estimar o limite de fadiga de corpos de prova com entalhes alongados, e essas estimativas são testadas em C(T) modificados submetidos a tensões cíclicas de amplitude constante com uma razão de tensão R = 0.1. Os valores medidos são comparados com as previsões feitas por ambos os modelos. As previsões do modelo SG estiveram mais de acordo com os resultados experimentais. Também foi demonstrado que o modelo SG é quase equivalente à TCD no caso de entalhes com raios grandes, quando a TCD usa o método do ponto. Para o caso de entalhes afiados, os valores dos limites de fadiga previstos pela TCD são mais conservativos que os previstos pelo modelo SG.

Aug 17, 2017

By Julián Andrés Ortiz González

Este estudo apresenta novos resultados que comprovam a confiabilidade e a repetibilidade das medições de cargas de abertura de trincas de fadiga obtidas em estudos anteriores [1,2], que foram usadas para questionar a hipótese proposta por Elber em 1970 de que a força motriz das trincas é a gama efetiva do fator de intensidade de tensões (?Kef). Para isto, dois corpos de prova DC(T), um fino com 2 mm e o outro grosso com 30 mm de espessura, foram usados em ensaios de propagação de trincas por fadiga sob ?K e Kmax quase constantes, para simular condições dominadas por tensão ou deformação plana. Medições redundantes de ?Kef foram feitas usando uma série de extensômetros colados ao longo do ligamento residual à frente da ponta da trinca, por outro extensômetro colado na face traseira do DC(T), e por um sistema independente de correlação digital de imagens (DIC), que mede o campo de deslocamentos na face do espécimem. As cargas de abertura medidas pelos três sistemas independentes foram similares, comprovando assim que suas variações significativas observadas durante o crescimento da trinca são metrologicamente confiáveis. Este resultado comprova que a propagação daquelas trincas por fadiga não foi controlada por ?Kef. As consequências desta conclusão são detalhadamente discutidas neste trabalho.

Aug 17, 2017

By Thomas Germershausen

Worldwide BOF-based steel plants are faced with demanding environmental requests and rising energy costs. For cleaning of primary gases from the BOF the scrubbing technology is worldwide adapted. For wet-scrubbers there is a direct relation between pressure loss and achievable clean gas dust content. Subsequently main energy consumers within Gas Cleaning Plants are the driving fans. To evaluate actual performance and to identify optimization measures extensive field measurements at existing Gas Cleaning Plants were performed. The operational results from various BOF plants worldwide will be presented and benchmarked. As a conclusion, advanced control strategies for reduced energy consumption and lower environmental impact were developed and implemented.

Jul 30, 2018

By Jorge Madias

O trabalho está baseado na análise de dados de perto de 200 fornos elétricos a arco de diferente design: convencional, de corrente contínua, de carcaças gémeas, com preaquecimento de sucata no transportador ou em shaft, etc. Incluem-se fornos que processam principalmente sucata, e fornos com carregamento parcial de gusa sólido ou líquido, ferro briquetado a quente (HBI) ou ferro esponja (DRI) a frio ou a quente. São avaliados os consumos de energia elétrica, oxigênio, gás natural e materiais carbonosos; os tempos entre vazamentos, com forno ligado e com forno desligado, assim como a produtividade horária. Com os dados obtidos, se analisa a influência dos metálicos (e seu estado térmico ao momento do carregamento), e o design do forno, sobre os consumos específicos mencionados e a produtividade.

Oct 30, 2017

By Xiaowei Du, Xitao Wang, Xuekun Shang

The deformation behaviors under both tensile and compressive forces and microstructure evolutions of cast SA508-4N steel were investigated at elevated temperatures. True stress-strain data were obtained from hot deformation experiments performed on a Gleeble-3500 thermal-simulator under different temperatures (750-1200C) and strain rates (0.001-10 s-1). The reduction of area decreases as a function of temperature from 750C to 900C and then increases. At 1200C, the reduction of area reaches more than 99% with the strain rates of 0.5 s-1 and 1.0 s-1. The dynamic recrystallization under compressive stress occurs at 800C under low strain rate and a complete dynamic recrystallization can be observed when the temperature reaches above 1100C. A “two-stage” flow stress constitutive model concerned with dynamic recovery and dynamic recrystallization was established based on the true stress-strain data. This model shows good agreement with experiment results. Moreover, we developed a dynamic recrystallized grain size model to describe the average grain size after complete dynamic recrystallization.

Oct 1, 2019

By Fernanda de Lima Menezes

O biodiesel, obtido a partir de um éster e um álcool na presença de um catalisador, é produzido pela reação de transesterificação e tem como coproduto a glicerina. A produção de biodiesel da Petrobras Biocombustível tem, em uma de suas etapas, a lavagem dos produtos para remoção do catalisador básico, metilato de sódio, por meio da reação de neutralização com ácido clorídrico. Devido a essa prática, a glicerina obtida é acidificada e contêm resíduos de cloretos, o que leva à corrosão localizada dos aços utilizados em determinados pontos do processo de produção. Dessa forma, o presente trabalho avaliou a resistência à corrosão do aço austenítico 317L e do aço lean duplex 2304, em meio de glicerina acidificada contendo cloretos. Todas as medidas foram conduzidas a 64ºC, visando simular as condições de operação da empresa. Para o estudo em questão, utilizou-se as técnicas de potencial de circuito aberto (OCP), polarização potenciodinâmica e microscopia eletrônica de varredura (MEV). As análises mostraram que o aço AISI 317L obteve menor potencial de pite que o SAF 2304, logo foi menos resistente. Por meio do MEV foi possível confirmar a presença dos pites, sendo que as cavidades presentes no aço AISI 317L foram mais numerosas e profundas que as observadas no aço SAF 2304.

Jan 16, 2018

By Isabella Leite Ferraz, André Luiz Vasconcellos da Costa e Silva, Andreza Freire Marques, Fernando Paulucio Quinelato

Adições de cálcio são usadas para a modificação de inclusões não-metálicas em aços com demanda de propriedades isotrópicas, boa lingotabilidade e limpeza interna. Entretanto, o cálcio tem elevada pressão de vapor, baixa solubilidade no aço líquido e elevado custo. Embora a maneira mais efetiva, atualmente, de adicionar cálcio seja através da injeção de arames de ligas CaSi ou CaFe, o momento da adição, na rota de elaboração na metalurgia secundária tem importância no rendimento e eficiência do cálcio. Neste trabalho, são discutidas e comparadas três rotas de processamento de aços desoxidados ao alumínio na metalurgia secundária (forno panela (FP) e/ou vácuo (RH): FP-injeção de Ca-Lingotamento, FP-injeção de Ca-RH-Lingotamento, FP-RH-injeção de Ca-Lingotamento). Cada rota apresenta vantagens e limitações de processo. Foram avaliadas corridas processadas pelas três rotas visando identificar o efeito da rota sobre o rendimento do cálcio e sobre a limpeza interna do produto. As comparações foram realizadas através de cálculos por termodinâmica computacional, empregando a análise química e a temperatura de lingotamento. As vantagens e desvantagens observadas para cada rota são discutidas e comentadas.

Oct 1, 2019

By Shanti Arangala

Several improvements were made to the single strand rod mill at Laverton to increase production, reduce maintenance and improve several aspects of product quality. With changes to the water cooling line and control system, cobbles could be significantly reduced, more consistent properties obtained and yield improved. An upgrade of the laying head enabled vibrations to be reduced and thus allowed for higher speeds on small sizes. With potential for dramatically increased pipe life, a new pipe support and laying pipe system provided for improved laying pattern on small sizes and thus more uniform cooling on the conveyor and better coil package. This paper discusses details of these equipment and control system upgrades and the resulting benefits that have been realized from the project.

Aug 16, 2017

By Marcelo Braga dos Santos

Visando o estudo da sinergia entre abrasão e corrosão concebeu-se um novo instrumento, permitindo a medição das forças que atuam sobre o contacto. O dispositivo consiste de um equipamento de micro-abrasão por esfera fixa dotada de uma célula de carga de três eixos, e uma célula eletroquímica. Uma membrana protetora flexível foi desenvolvida para isolar a célula de carga, situado no exterior da célula eletroquímica, da amostra no interior da célula. Uma solução corrosiva com partículas abrasivas é continuamente alimentada no contacto entre a amostra e a esfera. Os ensaios de abrasão-corrosão foram realizados simultaneamente em aços inoxidáveis e ferríticos. Também foram executados ensaios de micro-abrasão e corrosão separadamente para avaliar a capacidade do equipamento nos estudos da sinergia entre a micro-abrasão e a corrosão. Para as três condições de ensaios (micro-abrasão, corrosão e abrasãocorrosão) o equipamento se mostrou eficiente em evidenciar a variação nas propriedades do material com excelente repetibilidade. Para os aços austeníticos, as mudanças nas condições de carregamento nos ensaios de abrasão-corrosão induziram variações significativas nas curvas de polarização. A capacidade única de acompanhar as forças que atuam sobre o contato dos processos de abrasão-corrosão pode abrir caminho para novas descobertas sobre o estudo da sinergia na abrasão-corrosão, em especial, a dissipação de energia na interface quantificada através do coeficiente de atrito.

Aug 16, 2017

By Henry Chumienski

Next to the paper industry, the steel industry is a major user of water. Without an adequate and reliable source of “good” water, steel cannot be produced. The use of water has a direct impact on steel quality and on our environment. Used improperly, water can also add unnecessary costs. Used properly, water can maintain and improve steel quality, enhance our environment and control or reduce the “total cost of operation”. Water needs to be more than just “wet and not lumpy”. Water quality needs to be based on the end use. This paper discusses ways to manage many of the water systems. With little or no capital investment it is possible to develop operating practices that protect your initial investment, ensure that the water systems do not have a negative impact on quality or your production costs and also minimize your chance of having an environmental incident.

Jul 30, 2018

By Pedro Cunha Alves

A cada ano a demanda por aços limpos aumenta, tornando o controle de inclusões cada vez mais importante. Durante o refino secundário de aços, ocorrem a eliminação de impurezas, ajuste da composição química e ajuste da temperatura do aço líquido. A remoção de inclusões não-metálicas geralmente ocorre nessa etapa, sendo realizada pela escória. Neste trabalho, foi definido um planejamento de experimentos para que numa segunda etapa, os conhecimentos obtidos possam ser comparados e transferidos para a prática industrial. Inicialmente, foi feita uma revisão da literatura sobre experimentos realizados em fornos de laboratório com amostras de aços e escórias focados na remoção de inclusões. Depois de analisados diferentes arranjos experimentais propostos, alguns trabalhos selecionados foram analisados com respeito às inclusões e às escórias presentes. Finalmente, no planejamento proposto, definiu-se que os experimentos serão realizados em forno resistivo com passagem de argônio. As amostras serão fundidas em cadinhos de MgO na temperatura de 1600ºC e, após 90 minutos nesta temperatura, as mesmas serão resfriadas em água. Alguns parâmetros que poderão ser estudados são a população de inclusões, viscosidade efetiva da escória, teor de oxigênio total e composição de inclusões ao longo do tempo.

Oct 30, 2017

By J. Kempken

Driven by customers, especially from the automotive sector, the supply of 100% prime quality has become essential. Furthermore the implication of quality costs and the yield of first class products define the steel companies' profitability and overall success significantly. The SMS group together with its subsidiary MET/Con has developed a comprehensive solution to assess the product quality over the production and processing chain. Process and production parameters originating from various data sources of the process automation are examined on their impact of quality related characteristics.Expert know how and comprehensive operational experience is translated into a quality guideline and a regulation framework as the sensitive core of the PQA solution.Once implemented, the system identifies immediately steel grade specific, deviations from ideal standard and proposes corrective actions including a final evaluation for each product at each processing step.The X-Pact® PQA (Product Quality Assessment) system is a substantial tool for root cause quality analysis and provides the required support to the production team. It will become an integral part of the corporate quality management system.

Aug 17, 2017

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 Bruna Goulart Bartosiaki

O atingimento de limpeza inclusionária está ligado ao entendimento de como cada etapa de processamento de aços influenciam no comportamento inclusionário. Neste estudo, retiraram-se amostras de aço antes e após o tratamento a vácuo e no distribuidor do lingotamento contínuo em uma planta siderúrgica. As amostras foram submetidas à análise via MEV/EDS automatizado e a medições de oxigênio total. O posicionamento da composição química das inclusões varridas em diagramas ternários remetidas à análise de suas morfologias, bem como a correlação do nível inclusionário com parâmetros de processo e de escórias, possibilitou o entendimento de como as inclusões se comportam. A forte agitação promovida pelo desgaseificador aumenta as interações entre banho, escória e inclusões, de modo que o conteúdo de CaO e de SiO2 nas inclusões aumenta. A transferência de elementos da escória para as inclusões por intermédio do banho é acentuado, fato observado pela geração de espinélios (MgO.Al2O3) ao final do processo. De modo geral, observou-se que além do efeito do abaixamento da temperatura na geração de novas inclusões, o fator reoxidação deve ser levado em conta. Em contrapartida, há a diminuição nos níveis de inclusões maiores desde o início do tratamento em vácuo até o distribuidor. O objetivo deste estudo foi verificar como ocorre a remoção, tratamento e modificação das inclusões nas etapas finais de processamento em aciaria.

Jul 30, 2018

By Bruno Deves Flores, Guilherme Liziero Ruggio da Silva, Eduardo Osório, Anderson Azevedo Agra, Jamile Guarda, Antônio Cezar Faria Vilela, Anderson Nicolodi

Na literatura são descritos basicamente dois modelos de relações entre resistência mecânica e parâmetros microestruturais: (1) relações entre parâmetros microestruturais médios do coque e índices de ensaios mecânicos e (2) quantificação dos poros mais críticos a resistência mecânica, a partir de determinados critérios que levam em conta o tamanho e a forma dos poros. Nesse trabalho coques laboratoriais produzidos a partir de carvões com propriedades distintas foram caracterizados pela associação das técnicas de microscopia ótica e análise de imagens. Os principais modelos da literatura de relação entre resistência mecânica e parâmetros microestruturais foram avaliados. Foi demonstrado que nenhuma das relações estudadas conseguem descrever o comportamento mecânico de coques produzidos a partir de carvões de alto teor de componentes inertes (>40%). A partir desses resultados duas novas abordagens foram realizadas a fim de obter modelos que contemplem tais coques: (1) introdução de uma nova relação entre resistência mecânica e os parâmetros microestruturais e (2) um novo critério de classificação das regiões derivadas de componentes inertes como críticas a resistência mecânica.

Oct 1, 2019

By Bruna Goulart Bartosiaki

A fabricação de aços com elevada qualidade interna esta correlacionada diretamente ao entendimento de como inclusões não-metálicas se comportam ao longo de cada etapa do processo. Neste estudo, amostras de aço foram coletadas em uma planta industrial, logo após o vazamento e ao final do tratamento em forno-panela, e submetidas à análise via MEV/EDS automatizado. A evolução da composição química das inclusões nas amostras foi representada sob a forma de diagramas ternários e remetida as suas morfologias. A análise automatizada permite a obtenção de dados estatísticos das inclusões varridas, que compreendem faixas de tamanho, número de inclusões e composição química média. Verificou-se que, dependendo dos desoxidantes utilizados e da oferta de oxigênio no banho, ocorrem diferentes morfologias de inclusões. Inicialmente, as inclusões formadas encontram-se na faixa de composição rica em alumina e, à medida que o banho é submetido à agitação, há a modificação da sua composição química para faixas ricas em CaO e SiO2. Durante esta etapa ocorre a redução na população de inclusões, já que inclusões aluminosas são ricas em fase sólida, o que facilita sua remoção, além disso, a agitação do banho favorece a interação entre as próprias inclusões. O comparativo entre a caracterização das inclusões e os parâmetros do processo, durante o refino secundário, permitiu verificar como cada variável contribui para o controle inclusionário.

Jul 30, 2018

By Pedro Jorge Walburga Keglevich de Buzin

O cloro no processo de aciaria elétrica tem sua principal fonte nas contaminações de origem orgânica existentes nas matérias-primas usualmente empregadas, principalmente na sucata. Apesar dos atuais níveis de cloro não perturbarem a fabricação do aço nas mini-mills, a presença deste elemento e dos compostos por ele gerados tem influência deletéria nos aspectos laborais, ambientais, de manutenção das instalações e na reciclagem das poeiras de aciaria. Neste trabalho, com base na integração de dados da literatura, da indústria e de propriedades físicas, químicas e termodinâmicas das substâncias envolvidas é feita uma avaliação qualitativa da passagem do cloro na aciaria elétrica e sua distribuição nas diversas correntes de massa de saída do processo. Foi concluído que a maior parte do cloro que entra no FEA deixa o sistema concentrando-se nas emissões do processo, principalmente nas poeiras de aciaria, sob a forma de cloretos alcalinos.

Oct 30, 2017

By Charles de Abreu Martins

Os efeitos da temperatura de austenitização, taxa de resfriamento e adições de Cr ou Mo nas transformações de fases de um aço 0,12C-1,70Mn-0,2V, utilizando dilatometria, foi investigado. Os diagramas em resfriamento contínuo de sete aços foram elaborados e as microestruturas foram identificadas utilizando microscopias ótica e eletrônica de varredura. Em temperaturas de austenitização mais elevadas, taxas de resfriamento mais altas e maiores adições de elementos de liga (Cr ou Mo), houve uma elevação significativa da temperabilidade e queda na temperatura Ar3. Uma comparação entre os efeitos do Cr e o Mo também foi realizada, mostrando um efeito mais efetivo do Mo. Foi observada redução na temperatura Ms com o decréscimo da taxa de resfriamento. Não foi observada variação significativa de Ms com o aumento da temperatura de austenitização ou adição de elementos de liga.

Aug 8, 2018