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By Renan Bueno Wojciechowski, Yukio Shigaki

The quality of flat rolling process depends highly on multiple factors such as applied forces, materials involved for both strip and rolls, roll geometry and its positioning. To calculate the strip shape, a mathematical/numerical model can be applied, showing the final product and how the equipment behaves when changing some parameters. This is usually a time-consuming task for both user and computer, especially when it involves thin and hard strips. By coupling a quick rolling load calculation method as Bland-Ford and Finite Element Method (FEM) for roll stack deformation, it is possible to create an accurate and user-friendly rolling simulator. This paper presents the improvements done in the 3D FEM/multi-slab method and its actual capabilities by simulating two cases of a 6-High rolling mill. Different analysis in this equipment can be easily done in about 10 minutes by using the developed an electronic spreadsheet program interface and the folder generated with relevant results and logs. An operation manual and a commercial FE program plugins were made to aid construction of a completely new model. The code was created in a modularized way to assist the application of this simulator for other operational conditions.

Oct 1, 2019

By Masakazu Iida

In this article, technologies of unburned Al2O3-MgO (UAM) refractories are demonstrated in terms of microstructure evolution. During operation, Mg2+ diffuses from MgO to Al2O3 through the liquid phase to form spinel (MgAl2O4) network. Molten slag tends to penetrate along the voids in the spinel network structure and spinel dissolves in the penetrated slag. Therefore, maintaining a high degree of spinel saturation in the penetrated molten slag is important. In order to achieve the condition described above, suppression of overall mass transfer through penetrated slag is effective. This is achievable by evolution of complicated spinel network structure with small pore diameter, which increases the flow resistance of molten slag. Thus, optimization of refractory composition and fabricating conditions, with the aim of creating on improved spinel network, is essential. The effectiveness of spinel network improvement was validated by commercial applications. According to the investigation of UAM brick after use, further densification due to heating under restrained conditions was recognized. Hence, it was concluded that the evolution of the spinel network structure in UAM refractories is essential technology needed to improve durability.

Oct 30, 2017

By Antonio Fabiano de Oliveira

Estudos de laminação com revestimento de cromo e influência nas propriedades foram realizados com o objetivo de aumentar a produtividade dos cilindros. Para tal, foram utilizados cilindros cromados para laminação de chapas de cobre, com amostragem da técnica de réplica epoxy. A compreensão da correlação entre microestrutura e propriedades do material é objeto de grande interesse e, ao mesmo tempo, necessário para aplicação prática na laminação a frio, combinando revestimento e produtividade. O objetivo da pesquisa atual é comparar as propriedades tribológicas do cobre antes e depois da laminação, no cilindro de trabalho e chapa, com e sem revestimento de cromo.

Oct 30, 2017

By Franz Ramstorfer

No lingotamento contínuo de placas, rompimentos de veio pelo colamento e problemas de qualidade de superfície, como trincas longitudinais, são frequentemente relacionadas à lubrificação insuficiente no molde de lingotamento contínuo devido ao pó fluxante ou a prática de oscilação inadequados. Para detectar, com vistas a prevenir, este tipo de problema de processo, um método para avaliar em tempo real o coeficiente de atrito entre o veio e as placas do molde foi desenvolvido, utilizando-se a medição da força que atua nas placas laterais do molde e as forças de oscilação. Observou-se que o coeficiente de atrito do molde é um parâmetro confiável para auxiliar no desenvolvimento de pó fluxante, na otimização de parâmetros de oscilação e no monitoramento online do desempenho de pó fluxante.

Aug 16, 2017

By Natália Cristina Candian Lobato

A indústria siderúrgica gera cerca de 600 quilogramas de resíduos por tonelada de aço bruto produzido. Estes resíduos, conforme estabelecido pela legislação ambiental vigente, devem ter uma destinação final adequada de forma a não acarretar poluição do meio ambiente. Além disso, a preocupação com a sustentabilidade e a escassez de recursos minerais não renováveis tem feito com que as usinas siderúrgicas invistam cada vez mais no desenvolvimento de meios de produção mais econômicos e menos poluidores e na busca de métodos adequados para a reciclagem ou a reutilização dos resíduos gerados, de forma a minimizar a quantidade de resíduos estocados ou destinados a aterros industriais. Neste contexto, destaca-se a escória e a lama de aciaria LD. Assim, este trabalho, avalia as possíveis tecnologias aplicáveis ao gerenciamento ambiental destes resíduos, apontando as tendências e as alternativas tecnológicas para seus tratamentos, de modo a contribuir para o aumento da sustentabilidade deste setor industrial.

Jul 30, 2018

By Elson Renato Santos Souza, Ricardo Pondé Weber, João Carlos Miguez Suarez, Sergio Neves Monteiro, Suzane de Sant’ Ana Oliveira

Foi estudado a influência do aporte térmico, de soldagem, sobre a resistência balística de um aço de alta dureza (HHA) temperado e revenido (HHA), utilizando o processo de soldagem a arco. O aço HHA, temperado e revenido, foi caracterizado por análise metalográfica, ensaios mecânicos e ensaios balísticos. Os resultados mostram que o aporte térmico da soldagem teve influência significativa nas propriedades mecânicas da Zona de Fusão (ZF) e da Zona Termicamante Afetada (ZTA), ocasionando mudanças na resistência balística. O melhor desempenho balístico do material soldado foi obtido para a soldagem de baixo aporte térmico.

Oct 30, 2017

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 Márcia M. S. M. Pereira, Hervé Tavernier, Gérson T. Ferreira, Caio Nogueira Araujo Diniz, Fabio Luiz Lourenço, Wagner C. Moreira, Vinicius Cunha Aranda

Pós fluxantes desempenham um papel significativo na qualidade do aço durante o processo de lingotamento contínuo. Os pós fluxantes são escórias sintéticas usadas para lubrificar o molde durante o lingotamento contínuo do aço. Para que isso ocorra, o fluxante deve apresentar as seguintes funções: isolamento químico e térmico do aço, absorção de inclusões não metálicas do aço, lubrificação do molde e controle da transferência de calor entre o aço e o molde. O desempenho de cada função está relacionado às propriedades químicas e físicas do pó fluxante, que são dependentes de sua composição química e sua composição mineral, devido a sua relação com a taxa de fusão do material. A fim de garantir uma produção eficiente e de alta qualidade durante o lingotamento de um aço ultra baixo carbono, os pós fluxantes A e B foram investigados de acordo com diferentes propriedades físico-químicas. Diversos experimentos laboratoriais foram realizados para comparar o desempenho dos materiais A e B, visando à diminuição de captura da escória pelo aço no molde: avaliação do comportamento de fusão e fluidez, composição química e viscosidade. As temperaturas de processo foram avaliadas através de testes estatísticos, visando caracterizar o fluxo de calor e o trabalho de fricção durante lingotamento. Os testes industriais preliminares, realizados na Ternium Brasil, foram conduzidos com o objetivo de analisar o comportamento do pó fluxante durante a operação de lingotamento contínuo em relação a alguns aspectos operacionais e fornecer informações sobre sua influência na qualidade superficial do aço. Os resultados mostraram que, aumentando a viscosidade do fluxante, o consumo de pó tornou-se menor, levando a um maior trabalho de fricção e menor fluxo de calor no molde. No entanto, o comportamento da camada de escória mostrou que, apesar do aumento da força de atrito no molde, a espessura da escória foi adequada e não houve relatos de defeitos superficiais durante o uso do material fluxante de maior viscosidade.

Oct 1, 2019

By Juliano Braz Possatti, José Fagundes Júnior

This project involved a teamwork including process control, maintenance and operation specialists, R&D and CTO experts to identify and actuate on each opportunity to increase charging temperature, furnace efficiency, decrease discharging temperature when possible, decrease FM and RM cycle time (mainly speed increase and interpass time decrease), tracking zones optimization, safe use of equipment power limits, safety interlocks revision and tune models for Mill Pacing Control and Slab Design.As result of these efforts, ArcelorMittal Tubarão HSM today occupies a prominent position among the best HSM of similar layout and produced mix of the group and worldwide. This paper will show the path which was followed by the AMT HSM team to achieve more than a 20% productivity increase resulting in a hot coils production per year more than 700 million tons higher.

Oct 1, 2019

By Silvio de Carvalho Sabença

Um forno a arco elétrico é um tipo de forno industrial que usa uma corrente elétrica alternada para produzir calor. Estes equipamentos servem como uma alternativa para os altos fornos tradicionais, e desempenham um papel importante na produção de aço. Em um forno de arco elétrico, a corrente elétrica passa através dos eletrodos de grafite, do aço e de outros metais, o que resulta na produção de aço de modo mais rápido e eficiente. A queda de tensão no arco é, praticamente, proporcional à distância entre o eletrodo e a carga. O eletrodo corresponde ao polo positivo (+) e a carga o negativo (-). Em corrente alternada os pólos, positivo e negativo, trocam de posição a cada meio ciclo da tensão de rede. Sob condições de arco, forma-se, no eletrodo e na carga, uma finíssima camada altamente ionizada devida a uma altíssima concentração do campo elétrico nestas zonas. No forno o arco se extingue quando a corrente se anula e reacende, quando a tensão volta a crescer. Devido a constantes quebra de eletrodo foi montado o grupo de trabalho com objetivo de reduzir o consumo dos eletrodos, otimização do consumo de energia, redução do Power On, aumento da potência média e redução nas quebras de eletrodos. Esta implantação foi extremamente importante pois o mesmo está garantindo a continuidade operacional, de forma segura e confiável, de um dos equipamentos mais importantes para a produção de aço na Usina.

Aug 17, 2017

By Daniel Stickel

Current political, economic and ecological guidelines demand the increase of power densities of nearly all machinery parts today. In order to further lower the wear rate towards the ultra-mild sliding wear regime an integral approach is needed, which has to regard contact conditions, surface topography, surface chemistry, as well as sub-surface properties. Still there are no simple parameters to classify the performance of tribosystem. In this study the area and volume affected by tribocontacts are calculated by means of a three dimensional elastic-ideal plastic contact model. The surfaces are generated by means of conventional machining procedures and characterized by scanning white light interferometry. The further input data as to normal and friction forces are derived by ultra-mild sliding wear tests under boundary lubrication conditions of carburized steel against carburized steel and 52100 steel against case-hardened spheroidal cast iron. This contribution will depict the distinct influence of the topography on friction and ultra-mild sliding wear of common Fe-base materials and point on the marked importance of highly localized effects, which govern the acting mechanisms.

Jul 31, 2018

By Leandro Moosher

A crescente geração e disposição de resíduos sólidos tornou-se preocupante, para tanto busca-se um fim adequado aos mesmos. Este trabalho objetivou avaliar a viabilidade técnica, ambiental e financeira do uso das areias fenólica e verde usadas de fundição como co-produto em substituição parcial ao agregado miúdo areia natural de rio na fabricação de blocos de concreto para pavimentação. Produziu-se 3 traços com 25% e 50% de substituição da areia natural por uma composição de areia de fundição com os mesmos equipamentos e parâmetros comerciais e obteve-se resultados satisfatórios, como a resistência à compressão através do traço rico em consumo de cimento e com 25% de substituição da areia natural pelo co-produto atingindo 37,2 MPa, cerca de 6% acima do mínimo requerido pela NBR 9780. Já na avaliação ambiental esses blocos foram classificados como Resíduo Classe II-A Não Inerte e a análise de viabilidade financeira mostrou custo 1% menor que o bloco convencional.

Aug 8, 2018

By Odair Mauricio Machado

A implantação do LIMS (Sistemas de Gerenciamento de Informações de Laboratório) surgiu da necessidade do Laboratório ArcelorMittal Vega se atualizar tecnologicamente afim de melhorar rastreabilidade de informações e sistematizar a execução de atividades dentro do Laboratório. Os colaboradores destinavam muito tempo à manipulação de planilhas utilizadas no armazenamento e controle das análises, deixando o negócio vulnerável aos requisitos da Norma ISO / TS 16949 em todo o Laboratório. Anterior ao sistema, todo o cadastro, controle e gestão dos ensaios eram realizados em planilhas, que são mantidos pela equipe do Laboratório. Os maiores impactos no uso das planilhas são caracterizados pelos erros de transcrição de dados e cálculo manual de resultados nas diversas etapas do processo, potencializando assim a incidência de erros e muito tempo dos colaboradores envolvidos na gestão dos documentos. O trabalho demonstra o processo de implantação do LIMS no Laboratório, sua integração com equipamentos de analise e sistema de Nível 3, além de benefícios alcançados em termos de confiabilidade, redução de tempo para análises e benefícios para sistema de qualidade.

Oct 30, 2017

By Ronaldo Esteves Ribeiro, Jefferson Felipe Faria Clemente, Carlos Victor Francisco dos Santos, José Herbert Dolabela da Silveira

n recent years, the market for thick plates has been highly competitive, in this scenario the plates quality is a critical success factor. In this process, the quality of the cut in thick plates is one of the important requirements for the customers, by the visual aspect as well as the technical aspect of the plate application. In the shear line, the cutting is done by shearing to trim tips, subdivide plates, trim side edges, remove samples, eliminate defects, etc. The cut is obtained by the penetration of the upper knife in the plate, causing plastic deformation in a certain region and hardening. If the clearance between the knives is adequate, the cracks will be close to the centre of the plate thickness and will result in a good cut quality. This work will present the theory of cutting of thick plates, the types of shearing, the quality of the edge in the cut, the types and the main characteristics of the knives.

Oct 1, 2019

By Rainer Hüsken

Over the last decades long BOF campaign lives have successfully been established due to improved quality of the refractory material and due to intensive use of slag splashing. On the other hand, steelmakers are more and more faced with elevated phosphorous contents in the hot metal. This phenomenon is a global tendency caused by the increasing pressure to utilize cheaper iron ore sources. In India, iron ore sources have traditionally elevated phosphorous contents. The phosphorous removal challenge calls for using bottom stirring at the BOF converters, as these combined technology of top oxygen blowing and inert gas stirring through the bottom, helps significantly to improve bath mixing and thus in shifting the process towards the optimum metallurgical equilibrium conditions. All this is common knowledge and daily business in the steelmaking shops all over world. Unfortunately, focusing on a long BOF refractory campaign by means of slag splashing and maintaining optimum conditions for high efficient bottom stirring are naturally conflictive aims. Applying slag splashing causes unavoidable bottom built-up which in turn covers or even blocks the bottom tuyeres. Most of the steelmaking shops today are either operating slag splashing without bottom stirring or bottom stirring without slag splashing. Some are trying slag splashing with bottom stirring but mostly only for a certain short period of the whole campaign. Baoshan Meishan Steel is an integrated steel plant, located in Nanjing (China). The plant is operating two BOF shops (3x 150t and 2x 250t), producing various steel grades. Because of the iron ore source used, the hot metal phosphorous content is rather high with up to 2,000 ppm. In order to achieve low phosphorous contents in the molten steel below 200 ppm, Meishan uses the TBM (Thyssen Bottom Metallurgy) bottom stirring technology in both of their steel plants, successfully applying slag splashing and efficient bottom stirring for campaigns up to 10,000 heats. This paper describes the operation procedures, strategies, and the maintenance concept established at Meishan Steel which is suitable to meet both conflicting targets at the same time.

Jul 30, 2018

By Fernando Hernández Polanco

Transportation and handling metals and alloys from mills to consumption factories as well as dosing in conventional processes with ingots and scrap has always been considered a complicated activity with high operating costs. Several manufacturers of ferroalloys willing to solve these problems have chosen an alternative for their products that can be used to secure, during transport and dosage in the processes to making special steels, with more efficient consumption of ferroalloys. The trend for the production and sale of ferroalloys is to provide the product in the form of granules packed in bags or in bulk. In this paper we will show you how the granulation process was developed and rapidly adopted the ferroalloys industry as an effective solution to reduce operating costs, create cleaner and safer working environments.

Oct 30, 2017

By Maciej Korecki

Pyrowear®Alloy 53 steel is an excellent material for the construction of drive transmission components (gears, shafts, etc.) which have to operate in difficult conditions primarily in the aviation industry (Fig. 1.). Among the properties of such items is a high case hardness and abrasion-resistance, while the core remains flexible and is capable of carrying large impact loads. They can work at elevated temperatures with limited lubrication. The thermal treatment of such materials is based on case hardening by means of carburizing. This paper presents the technology of vacuum carburizing of Pyrowear® Alloy 53 steel. It discusses the methods of establishing different profiles of carbon concentration in a layer and their influence on the hardness profile. The effects of sub-zero treatment and tempering on the properties of the hardened case are also considered. It also presents a SimVaC® simulator of vacuum carburizing, designed especially for Pyrowear® Alloy 53 steel, which provides highly accurate predictions of the outcome of the process as the profile of carbon concentration in the layer, or vice versa: establishes the process parameters which will guarantee the required profile.

Aug 16, 2017

By Tiago Seixas Bittencourt

A carga metálica do Forno Elétrico a Arco (FEA) representa bem mais que a matéria prima da rota semi integrada, representa o ponto de equilíbrio financeiro de uma operação siderúrgica sustentável. O fiel da balança econômica de uma operação baseada em um FEA baseia-se no custo do emprego metálico. Deste modo é razoável pensar que, escolher a combinação de sucatas que irá compor o mix de metálicos que abastecerá o FEA é uma tarefa que vai além das limitações técnicas do fenômeno de fusão e refino primário no referido reator. O emprego de resíduos metálicos diversos representa uma medida de sustentabilidade para a indústria siderúrgica, tanto sob a ótica ambiental, dado o reaproveitamento do resíduo, como na perspectiva econômica, haja vista a redução substancial nos custos de transformação. Testes realizados no FEA da CSN UPV possibilitaram avaliar os aspectos positivos e negativos do emprego de um resíduo metálico descartado durante a produção de cimentos. Os resultados encontrados demostram que, sob a perspectiva técnica, os aspectos positivos sobressaem aos negativos e, portanto, O FEA representa uma ótima alternativa para o consumo sustentável do referido resíduo. Uma avaliação econômica aponta uma redução de custo do emprego metálico da ordem de 17%.

Aug 15, 2017

By Alexandre de Freitas Gomes de Mendonça, Leonardo José Silva de Oliveira, Rodrigo Seara Martins, Rodrigo Madrona Dias

No lingotamento contínuo, o pó fluxante é responsável pela formação de uma escória líquida no molde que formará um filme de escória entre a placa de cobre e a pele solidificada. As principais funções do filme são lubrificar e moderar o fluxo térmico no molde. Em particular, para aços com tendência ao agarramento, objetiva-se uma escória que potencialize uma extração térmica mais intensa em relação às escórias aplicadas em aços com tendência à depressão. O índice de basicidade do pó fluxante é o parâmetro que afeta diretamente a resistência térmica do filme de escória e, por consequência, a espessura da pele solidificada na saída do molde. Com o trabalho investigativo das melhores práticas, reduziu-se o índice de basicidade em 16,8% dos pós fluxantes aplicados em aços ultra baixo carbono obtendo um aumento de até 10,1% no fluxo de calor no molde. Além do aumento na espessura da pele solidificada, esse resultado também influenciou na estabilidade do nível de aço do molde e na qualidade superficial de placa.

Oct 1, 2019

By Martim Hideki Nakayama Kurauchi

One of the main issues regarding the use of charcoal in metallurgical processes is its mechanical strength, which is much lower than coke. There is no defined standard to determine charcoal compression strength, and the methods described in the literature consist in using a prepared specimen and applying compressing load in the same direction of the charcoal fibres. As charcoal is highly anisotropic, it is proposed a procedure that does not use a specimen and with load applied on a specific direction. Instead, it intends to simulate industrial conditions by randomly dumping charcoal inside a tube, without preferential directional arrangement. This is an attempt to determine charcoal mechanical strength and predict the behaviour of bulk charcoal under a static load, as in a blast furnace. Experiments with controlled loads have been carried out on randomly distributed bulk charcoal with controlled initial size and their effect on the size distribution has been analysed. After compression, charcoal is screened and each size is weighed, determining the particle size distribution of the experiment. This method can therefore be used to evaluate charcoal mechanical strength.

Aug 1, 2018