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By Jovanir Francisqueto, José Fagundes, Nayara Neves Coutinho, Marco Túlio Costa

The purpose of this project is to increase the visibility of which will be daily produced on the hot strip mill (HSM). The forecast was performed through the implementation of an automated tool for weekly HSM production planning. The project was started with the definition of the weekly planning process, through the determination of the main business objectives, like as: priorities of service (customers and delivery date), definition of HSM’s rules and restrictions of operating resources. Using a sophisticated mathematical model, through the computational simulation is possible the experimentation of various production scenarios, allowing the visualization of volumes by type of sequence, clients / priorities, mix to be produced, cylinder change quantity forecast, better forecasting of the productivity of the HSM, consumption of utilities, within others. Main benefits: sequencing which production orders should be produced, reducing unforeseen stops due lack of material, improving the quality of the stock which allows the reduction of the aging of slabs in the slabyard and the vision of customer services. Computational simulation as a weekly planning tool achieve, with other benefits, to present alternatives for better decision making.

Oct 6, 2019

By Manuel Enrique Rodriguez Blanc

A planta industrial de produção de ferroníquel da Anglo American Barro Alto, localizada no Estado de Goiás, recebeu notificação de clientes como Aperam (Bélgica) e Acerinox (Espanha), em relação ao formato esférico apresentado pelo ferroníquel produzido. Para solucionar o problema, foi realizado teste na planta piloto da empresa de engenharia UHT para desenvolvimento de novos projetos e de nova tecnologia com objetivo de aperfeiçoar o formato do produto final. A utilização de disco de 4 canais solucionou o problema do formato esférico, no entanto, forma-se muito “bodes” ocasionando explosões. O sistema de granulação utilizando um tundish rotativo, mantem as mesmas características físicas do metal granulado com disco de 4 canais além de aumentar a segurança da operação, reduzindo os riscos de segurança do trabalho.

Oct 30, 2017

By Ronaldo Santos Sampaio

This paper call attention to increasing ratio of oxygen depletion from atmosphere besides the global worries about CO2 concentration increase in the atmosphere. It highlights the big mistake in considering Carbon Capture and Storage, CCS, as a way to reduce the increasing concentration of CO2 in the atmosphere. As a hypothetical example it presents an existing pseudo-ecosystem of manufacturing that has real windows of opportunity to increase its share in the global materials production industry, even in highly industrialized countries. As a suggestion and example the author point out possibilities to almost fulfill the proposed simple rules to be considered inside an ecosystem of manufacturing utilizing the production of steel via biomass versus fossil coal. A relevant and difficult rule to be attained in a quasi-ecosystem of manufacture is to be a near zero atmosphere oxygen depletion integrated process. The industrial alternatives that utilizes the actual photosynthesis are the ones that can reach a higher ecosystem of manufacture’s index. It is presented an ideal integrated steelmaking process where the gaseous, liquids and solid residues generated in one part of the system are or can be utilized in the other parts of the same system. A potential ecosystem of manufacture to produce primary iron is illustrated in the paper.

Aug 17, 2017

By Stephanie L. Kaster, John G. Speer, Blake M. Whitley

Niobium-microalloying technology has been increasingly applied in a wide range of steel applications over the past half-century, to increase strength, control microstructure, enhance properties and enable a variety of applications. To achieve desired performance levels, thermomechanically processed microalloyed steels are widely supplied by the steel industry for high volume applications in hot-rolled plate, sheet and structural steels. However, in steel long products and forgings, the final properties are often generated by downstream users, after heat-treatment, surface hardening, forging or wire drawing. Two examples are presented highlighting advancements associated with Nb-microalloying, to enhance microstructures and properties developed during thermomechanical and/or downstream processing. In the first example, a 0.02 wt. pct. Nb addition was made to a medium-carbon bar steel intended for induction-hardening applications requiring fatigue and fracture resistance in bending and torsion. The Nb addition as well as thermomechanical bar processing led to beneficial refinement of both the pre-induction and post-induction microstructures. In the second example, a 0.01 wt. pct. Nb addition to a high-carbon wire rod was found to refine the pearlite colony size and interlamellar spacing, and increase the hardness.

Oct 1, 2019

By Leonardo Matsumota

Este trabalho aborda um estudo de caso sobre a transferência do conhecimento siderúrgico de colaboradores da empresa para o sistema que realiza o controle de produção da Usina de Cubatão. Este processo de transferência foi realizado em etapas até a implantação do sistema que registra os principais eventos realizados pelas máquinas operacionais. Estes registros são armazenados em banco de dados e com o uso de ferramentas, podem ser apresentados em relatórios e gráficos. Com isso, a empresa possui um sistema de produção muito confiável, por ter condição de analisar e diagnosticar cada etapa do processo de produção e acompanhar com precisão as falhas e acertos operacionais. Quando há estabilidade no processo e todos os eventos acontecem de acordo com a condição normal de operação, o sistema possibilita um controle aprimorado no consumo de gás e da produtividade. O método utilizado é baseado em um projeto de experimentos que examina a influência dos principais parâmetros de controle no processo de produção industrial.

Jul 30, 2018

By DIEGO RAFAEL MONTEIRO DINIZ

Os processos de recebimento, armazenamento e distribuição de combustíveis em grandes empresas mineradoras necessitam de um controle robusto e eficaz de todas as operações, uma vez que representam elevado custo por tonelada de minério produzida e expedida. Para tanto, a automatização dos processos que envolvem combustíveis é necessária, capaz de promover redução de custos, aumento de produtividade, confiabilidade e precisão nos dados e melhorias nas condições de trabalho na gestão e operação em combustíveis. Foi aplicada uma análise descritiva de um estudo de caso de um projeto de automação para esta finalidade implantado na empresa VALE S/A. Foi feita uma avaliação sistemática dos recursos, equipamentos e tecnologias necessárias a completa automação e integração dos processos que envolvem combustíveis e os ganhos alcançados após a implantação.

Oct 30, 2017

By Gustavo Nucci Franco

A indústria do aço passa por seu pior período no Brasil e as empresas vêm buscando soluções para minimizar custos e garantir as operações com menos recursos. Ponto importante nessa busca de ganhos potenciais, a Logística vem, assim, merecendo uma atenção especial. Este trabalho apresenta esforços da AM Juiz de Fora, em parceria com a Franco Arbeit Engenharia, para reduzir o tempo de permanência de veículos em sua unidade e, com isso, evitar custos com o pagamento dos novos valores de permanência. Para isso, foram utilizadas modernas ferramentas de Simulação em Computador para que as soluções mais adequadas pudessem ser implementadas com sucesso.

Aug 17, 2017

By Henrique de Araújo Resende

Em função do aumento constante da produtividade nos laminadores e linhas de processo de usinas siderúrgicas e de alumínio, está cada vez mais evidente a necessidade de aumentar as campanhas de produção dos mandris de bobinadeiras e desbobinadeiras, reduzir as paradas de manutenção das linhas além de minimizar ao máximo os custos com reparo e fabricação. Para isso, é importante conhecer os diversos projetos de mandris utilizados nos últimos anos, os maquinários envolvidos na fabricação e reparo desses equipamentos além de estar atualizado quanto às novas tecnologias que poderão ser aplicadas. Para possibilitar o entendimento descrito acima, este material será divido em 3 partes: Projetos SMS de mandris no Brasil; Condições de fabricação e reparo; Novas tecnologias. A SMS possui 58 mandris em operação hoje no Brasil estratificados entre os seus principais clientes, desde linhas de decapagem e laminação a quente até a saída do produto final após os laminadores a frio na galvanização e linhas de pintura e corte. Com isso, é possível estabelecer uma análise técnica do desempenho de cada equipamento e sobressalente de forma bem estruturada. Esse é o principal objetivo desse trabalho.

Aug 16, 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 Christian Overhagen

In bar and wire rod mills, rolling procedures featuring three- and four-roll technologies are state-of-the-art to produce high-quality long products. While a rolling model for the three-roll process including an equivalent pass method was already presented by the author, pass design methods are dealt with in the current work. The geometry of the rolled product and roll grooves are described mathematically using functional contours, allowing geometric-numerical methods to be used for manipulation and deformation simulation of the rolled product. For a given pass, the output section is constructed using these methods. Roll force, torque and rolling power are calculated using the mathematical rolling model presented before. Interstand tensions are discussed as influencing parameters on the force, torque and power demands, as well as on the section shape. A mathematical model for the influence of interstand tensions on lateral spread is incorporated in the model. To complete the pass design model, elastic mill stand feedback is considered in terms of a fixed elastic modulus for each rolling stand, the elastic feedback and therefore cross-sectional variation due to elastic mill spring being calculated iteratively from the roll force by application of the Gagemeter equation. The interaction of section height and width faults due to elastic mill spring and spread variations is analyzed in detail and the consequences for the roll pass design are shown.

Oct 1, 2019

By Douglas Glenn Stalheim

Production of structural steel with a minimum yield strength of 700 Mpa produced as hot rolled coil has become increasingly popular due to cost considerations when compared to quench and temper equivalent product. This grade when produced as hot rolled coil requires the use of microalloy precipitation strengthening mechanisms. This is typically a combination of niobium and titanium microalloys. While the metallurgical concept of structural steel precipitation strengthening mechanisms has been well researched and published, actual implementation into the production process can be very challenging. In addition to achieving a minimum yield strength of 700 Mpa, in many applications additional mechanical property attributes of formability as measured by hole expansion testing along with low temperature toughness properties are now required. Achieving a balance of all the mechanical properties in a stable and repeatable performance in production using microalloy precipitation strengthening mechanisms further increases the challenges. This paper will discuss the metallurgical/process strategies required to successfully produce 700 Mpa minimum yield strength hot rolled structural steel coil. In addition, the role and goals of both niobium and titanium in this product design will be presented.

Oct 30, 2017

By Fernanda Lourenço Fábia de Lima

O presente trabalho estuda a corrosão seletiva em chapas de aço inoxidável dúplex UNS S31803 (SAF 2205) imerso em solução de 1 mol. L-1 HCl a 60°C, com o intuito de extrair a fase ferrita, para se obter austenita e então criar padrões desta fase, gerando resultados mais confiáveis na sua quantificação, através das técnicas de difratometria de raios-X (DRX) e de espectroscopia de energia dispersiva (EDS). Este estudo foi realizado com 6 amostras, nas quais a temperatura de solubilização variou de 1.000°C até a 1.250°C, a fim de se obter diferentes frações volumétricas de ferrita, podendo assim avaliar o comportamento de extração desta fase de cada amostra pela sua perda de massa em função do tempo de imersão. Os produtos de corrosão obtidos no ataque seletivo foram analisados pelas técnicas de DRX e EDS, onde se constatou o fenômeno de corrosão seletiva. Nas amostras solubilizadas foram feitas quantificações de fases pelas técnicas de DRX, estereologia quantitativa e ferritoscópio e verificou-se que todas apresentaram resultados distintos sendo que a que mais se aproximou da condição de equilíbrio calculada por Thermo-Calc foi a técnica de estereologia quantitativa.

Aug 7, 2018

By Rafael Amboss Pinto

O objetivo do SHTPN (Solution Heat Treatment after Plasma Nitriding) é a adição de nitrogênio em solução sólida na superfície, formando austenita durante o tratamento térmico de solubilização, possibilitando a obtenção de martensita de nitrogênio após o resfriamento. Foram ensaiadas amostras nas condições: de fornecimento (microestrutura ferrítica); nitretada (com camada de compostos); após SHTPN (martensita não revenida); e SHTPN seguido de quatro temperaturas de revenimento (martensita revenida). Os ensaios tribológicos foram realizados em placa contra esfera de metal duro, movimento recíproco. Os mecanismos de desgaste foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e as profundidades das pistas foram medidas em rugosímetro 3D. A condição de maior resistência ao desgaste foi a nitretada. Entretanto, a superfície desgastada destas amostras apresentou microtrincas. O comportamento tribológico da amostra revenida a 600°C foi similar ao observado para amostra no estado de fornecimento, pois apresentaram predominância do mecanismo de adesão, com grandes deformações plásticas na superfície. Todas as outras condições apresentaram menores profundidades de desgaste do que o estado de fornecimento, com mecanismos predominantes transitando de abrasão para adesão com o aumento da temperatura de revenimento. Na amostra após SHTPN, a baixa capacidade de deformação plástica da camada martensítica não revenida causou fratura do material nas laterais da pista, o que não ocorreu para as condições revenidas.

Aug 8, 2018

By Constantino Capurro

For certain applications, coarse titanium nitride (TiN) precipitates can be deleterious for the final properties of the material. Hence, in order to better understand the mechanisms involved in the generation of these precipitates, a thorough characterization of the particles observed in steels with different titanium and nitrogen content was carried out. Samples from liquid steel (tundish), continuous casting billets and final product were evaluated using an Automatic Particle Analyzer (APA) coupled to a Scanning Electronic Microscope (SEM). The location, frequency, size distribution and composition of the different particles observed were assessed. While only few TiN precipitates were observed in liquid steel samples, the density of this type of particle significantly increased in the continuous casting billets samples. Particles ranging from 1 to 10 µm were mainly found in the interdendritic zones of the as-cast structure. The density of TiN particles observed in these samples did not change after re-heating and rolling operations. A model to predict TiN precipitation during solidification was developed. A reasonable agreement was found between model results and measured data. Results of this analysis confirmed that the precipitated fraction of TiN increases as the product of steel Ti and N contents rises.

Oct 30, 2017

By Bruna Silva de Almeida

Tradicionalmente propriedades mecânicas tais como: Limite de escoamento e dureza em processos de laminação a frio são avaliadas antes e após o processo devido a dificuldade de obter estes valores após cada cadeira de laminação. Atualmente são empregadas simulações numéricas, onde inúmeros modelos usam valores de tensões antes e após laminação e obtém-se uma predição destes valores entre cadeiras, normalmente utilizando aproximações ou dados conseguidos em algum laminador piloto. A finalidade deste trabalho foi estudar uma bobina processada de um aço IF, em escala industrial, num laminador de tiras a frio de cinco cadeiras avaliando algumas propriedades mecânicas e correlacionando os aspectos microestruturais das amostras retiradas entre as cadeiras deste laminador. Para o estudo da evolução das propriedades mecânicas do início ao final do processo, foram preparadas amostras para os ensaios mecânicos e para análise das mudanças microestruturais foram preparadas amostras por técnicas de metalografia. O resultado apresentado após estas avaliações mostram o comportamento mecânico diferenciado após cada redução.

Aug 8, 2018

By Renan Oss Giacomelli

A adesão de revestimentos multifuncionais em substratos moles é de extrema importância para o comportamento tribológico desta importante classe de tratamentos superficiais. Mais especificamente, testes de indentação e de riscamento são bastante utilizados na medição desta propriedade. No presente estudo, a adesão de filmes de DLC do tipo a-C:H depositados em aço baixo carbono nitretado foi investigada através de testes de indentação e riscamento. Os revestimentos foram produzidos através de PECVD em substratos de aço 1020 com dois acabamentos superficiais: lixado (Sq = 0,184 µm) e polido (Sq = 0,002 µm). Foram realizados testes de indentação Rockwell C e a adesão foi quantificada através da medição da área desplacada em imagens obtidas através de microscopia ótica. Esta análise produziu resultados semi-quantitativos, eliminando a análise qualitativa subjetiva sugerida pela norma VDI3198. Ainda, testes de riscamento foram realizados nas mesmas amostras com o mesmo indentador para que uma comparação entre ambas as técnicas pudesse ser estabelecida. Por fim, o método apresentado mostrou resultados coerentes, onde amostras com menor carga crítica apresentaram uma maior área desplacada. Amostras lixadas apresentaram um desempenho inferior em relação a adesividade.

Aug 16, 2017

By Marcelo Rebellato, Beatriz Pereda, Beatriz Lopez, Pello Uranga

The classical application of Nb microalloying in the development of thermomechanical processes for flat products has been related to its suitability to enhance strain-induced precipitation and get a pancaked austenite prior to transformation. As new steel grades or new lay-outs are being developed, more complex metallurgical conditions need to be evaluated. In this context, Nb microalloying, alone or combined with other microadditions, needs to intervene in a more controlled way in additional steps of the thermomechanical process, besides its conventional strain-induced precipitation role. For example, the hardenability enhancement associated with Nb to properly achieve lower temperature transformation products, demands a proper balance of the Nb amount precipitated during rolling and the one remaining in solid solution. Similar effects are also sought when the final available Nb is used to increase strength through precipitation hardening. This manuscript evaluates how changes in the rolling strategies affect the interaction between Nb(C,N) precipitation and austenite recrystallization at different steps of the rolling process. As the possible interactions between parameters intervening simultaneously are quite complex, the application of microstructural models helps to properly define the best austenite conditioning combined with the convenient amount of Nb in solution, as a function of the final property requirements. Along the manuscript, several strategies will be discussed for the case of hot rolling of flat products comparing both normal and coarse initial austenite grain sizes.

Oct 1, 2019

By Gilberto Álvares da Silva

New elements have been inserted in NiTi lately, resulting in ternary alloys with specific characteristics beyond Shape Memory Effect and Superelasticity. Among all others alloying elements, the Ag additions itself gives potential antibacterial activity to that smart material. So on, the elaboration procedures of ternary NiTiAg alloys was studied in order to obtain a melting procedure to ensure further studies on this alloy. Microstructural and thermal analyses were used to evaluate the VAR-remelting production of NiTiAg with 4.0% wt silver content. The microstructure is composed by a NiTi matrix, pure Ag precipitates, and, scarcely, TiC inclusions. Heat treatments at high temperature could not dilute those Ag particles, but could lead to the precipitation of new ones. The silver element reduces the temperature of the martensitic transformation, yielding a material with superelastic behavior, beyond induces the R-phase on cooling stage of this alloy.

Aug 8, 2018

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

By Johan PEERS, François DUMORTIER

Today, solutions to optimize Capital Expenditure (CAPEX) & Operational Expenditure (OPEX) for small capacity Cold Rolling Mills (CRM) as well as for high capacity CRM are available, as extensively described by various Original Equipment Manufacturers (OEMs) & steel makers. A suitable solution for small capacity CRM is to start with a single stand reversing mill (up to 400 ktpy, depending on product mix), which can then be expanded into a twin stand mill (up to 900 ktpy, depending on product mix). The main drawbacks in conventional practice are the off-gauge length in single stand set-up and the long downtime of the mill during the erection of the second stand. For higher productions CRM, it is common practice to directly select a new Pickling Line Tandem Cold Mill (PLTCM), with a high CAPEX. Is there an in-between solution that would allow to start with limited output and CAPEX, without jeopardizing the ultimate expansion goal (1.2 to 2 mtpy), for which PLTCM is the best techno-economical choice? In the absence of a solution, JOHN COCKERILL developed an integrated solution that limits the CAPEX in the first phase of development, without crippling affecting future endeavors through an easy and economically sustainable expansion into a PLTCM, without long production downtime. The solution consists of first installing a twin stand mill, expandable into a tandem mill thanks to a smart design of the line. It is therefore possible to limit the production to 900 ktpy in the first phase of the project and then convert the mill into PLTCM in the second phase to increase the production from 1.2 to 2 mtpy, depending on the market trends and financial capabilities. In summary, JOHN COCKERILL has developed a smart new layout in reversing phase combined with a brand new rolling strategy to optimize productivity and limit off-gauge, compared to conventional solutions (patents pending). In addition the layout enables an easy conversion to tandem mill without high over investments, which is more sustainable financially than the initial purchase of a PLTCM. Long downtimes to allow for capacity extension, detrimental to this phase-by-phase approach, are also avoided. Technical and process description of the new layouts and rolling strategies, together with CAPEX & OPEX descriptions of the phases are detailed in this paper.

Oct 1, 2019