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By Alexandre Aparecida Morais

O rompimento de pele (breakout) é considerado uma das anomalias mais danosas ao processo de lingotamento contínuo de placas de aço. Esta ocorrência, além dos riscos de segurança durante a limpeza do aço derramado, resulta em pesadas perdas de produção e danos aos equipamentos. Estima-se que o custo potencial de um rompimento de média intensidade possa atingir a cifra de US$270.000,00, considerando a perda potencial de produção, o custo de reprocessamento do material e a recomposição dos equipamentos como segmentos, moldes, etc. Portanto, tão importante quanto evitar o breakout é também reduzir as suas consequências. Dentro deste contexto visando mitigar os danos de um rompimento quando o vazamento não é imediatamente reconhecido, desenvolveu-se um sistema pneumático de detecção de vazamento na saída do molde, envolvendo os edge e foot rolls. Basicamente, o sistema é um circuito fechado constituído de tubos de pequeno diametro com gás nitrogenio pressurizado. Se ocorrer um vazamento de aço, este funde o tubo (provocando perda de pressão ou excesso de vazão) ativando o sistema de alarme de indicação de vazamento, que fecha automaticamente a válvula gaveta do distribuidor para o veio e coloca a placa em extração. Atualmente todos os moldes da ArcelorMittal Tubarão possuem este sistema visando mitigar as consequencias de um vazamento.

Aug 17, 2017

By Gustavo Coqui Barbosa

Neste trabalho, foi desenvolvido um modelo de elementos finitos para simular o primeiro passe da laminação a quente do trem acabador de tiras de aço C-Mn. O comportamento desse aço é definido por equações constitutivas que descrevem os mecanismos de encruamento e recristalização acoplados aos campos de tensões, deformações e temperatura. Foi implementada uma sub-rotina em linguagem FORTRAN disponível no programa de elementos finitos ABAQUS/Standard. O modelo foi estabelecido no estado plano de deformação por meio de elementos finitos com acoplamento dos campos de temperatura e deformação para o cilindro de trabalho e tira. As dimensões e condições de processo foram obtidas a partir de dados industriais do laminador de tiras a quente da CSN. O modelo prevê as distribuições de temperaturas e valor de carga de laminação em boa concordância com as medidas industriais. Os resultados do modelo evidenciam que há ocorrência de recristalização dinâmica durante o primeiro passe e, apontam que em determinadas regiões da tira a fração recristalizada dinamicamente chega a 100%. A análise de sensibilidade dos parâmetros do modelo foi feita para determinar o seu impacto nos resultados das simulações, notadamente na força de laminação e no tamanho de grão austenítico final.

Jul 30, 2018

By Paulo Sérgio Moreira, Geraldo Lúcio de Faria, Rhelman Rossano Urzêdo Queiróz, Amanda Aparecida Fátima Arruda, Ana Cecília de Carvalho

O aço inoxidável ferrítico 410D (UNS S41003) é um aço relativamente novo e ainda em desenvolvimento no mercado Brasileiro. Ele tem sido posicionado como um candidato a substituir aços baixo carbono comuns e aços patináveis em algumas aplicações onde existam exigências no que diz respeito à resistência do material à oxidação e à corrosão. Entretanto, ainda existem algumas lacunas de conhecimento a respeito do seu comportamento mecânico que permitam avaliar a viabilidade de sua aplicação em condições agressivas de trabalho, como por exemplo em temperaturas relativamente elevadas. Partes estruturais de caldeiras, tubulações para condução de vapores e gases quentes, entre outros, são exemplos em potencial para aplicação do aço 410D. Nesse contexto, o presente trabalho avaliou o comportamento do referido aço quando submetido a ensaios de tração a quente nas temperaturas de 300°C e 600°, comparando-se os resultados obtidos com o seu desempenho à temperatura ambiente. Concluiu-se que o aço inoxidável 410D é susceptível ao fenômeno de envelhecimento dinâmico na temperatura de 300°C, tendo sua capacidade de deformação plástica significativamente diminuída. A 600°C observou-se uma diminuição de 45% no seu limite de escoamento e um aumento de 7% no alongamento total em relação à temperatura ambiente.

Oct 8, 2019

By Peter Grawenhof

In steel mills universal joint shafts, slipper spindles and gear spindles are used to overcome the design- and process- related offset between the axis of the motors and the work rolls. At the roll side the available space for the couplings is limited by the minimum work roll diameter. This leads to extremely high loaded components of the universal couplings especially at the roll side joints. Furthermore modern steel mills continuously strive to roll larger plates and materials with increased strength. This requires drive solutions with even higher torque capacity. For these applications conventional design joints are not sufficient anymore. Even alternative solutions such as hybrid- or offset- designs fall short. Therefore the companies Voith and BUMA Engineering developed together the new GearLink drive concept in close cooperation with the Voestalpine Grobblech GmbH. A completely new combination of universal joints and gear couplings offers an up to now unique solution enabling the use of 1,35- times bigger joint with a 2,5- times higher torque capacity and a 20- times longer lifetime. The GearLink system was first time successfully taken into operation at Voestalpine Grobblech in December 2013 and is up to now working without issue.

Aug 16, 2017

By Thomas Höfler, Michael Auinger, Bernhard Linder

Gas-fired pusher furnaces are commonly used to heat steel slabs before hot rolling. Temperatures well above 1000 °C combined with an oxidizing atmosphere containing H2O, CO2 and O2 result in rapid oxidation of most steel grades. The resulting oxide scale and the chemistry of the metal-scale-interface are major determining factors for the occurrence of hot rolling defects. To better understand these phenomena, lab-scale trials were performed with two different steel grades in an electric tube furnace in the temperature range 1000-1250 °C, using an atmosphere of about 20 % H2O, 7 % CO2 and 3 % O2. Humidification of the gas was achieved by evaporation, using a custom thermostat with standard laboratory glassware. The resulting samples were prepared metallographically, using cold mounting under vacuum with taper section angles, and analyzed using light microscopy and SEM/EDS. The scale structure of the Si alloyed steel was highly dependent on the oxidation temperature due to the formation of eutectic liquid phases of FeO, Fe2SiO4 and FeAl2O4. Below the eutectic temperature, the scale of the Si steel appeared to be made up of three distinct areas: The external scale consisting solely of Fe oxides, the internal scale containing Fe2SiO4 and FeAl2O4, and an internal oxidation zone with SiO2 and Al2O3 in a mostly plain Fe matrix. Comparisons of the experimental results with simulations of the internal oxidation showed good qualitative agreement.

Oct 1, 2019

By Alessandra Spaghetti

Rolling small-diameter hot wire rods at high speeds with conventional laying head pipes can wear the pipe out frequently and affect quality and consistency in the final product. Laying head upgrades using Sandvik SAF2507LHP™ (UNS S32750) tubes make possible to achieve optimal metallurgical properties, smooth coil formation and easier coil handling. Operators can also avoid unwelcome shutdowns due to frequent worn pipe changes and turndowns. Sandvik have been developing different customers and understand their process needs. The suitable selection materials that are able to withstand high levels of wear better than low alloy and carbon steel grades that are commonly used in industry is very important to improve the quality and increase productivity. UNS S32750 tubes were demonstrably superior to low alloy and carbon steels when used in Laying Head Pipe system regarding tubes lifetime, reducing replacement, production interruptions and increasing reliability.

Aug 17, 2017

By Severino Albani Junior

A crise econômica mundial de 2008 obrigou as empresas a se recriarem para atender um mercado mais cauteloso e conservador. Isso demandou uma reformulação na maneira de executar as atividades e estruturar os preços dos produtos. Nesse contexto a ArcelorMittal Tubarão iniciou os trabalhos na área de gestão de ativos focada em manutenção, desenvolvendo um programa para melhoria da confiabilidade dos equipamentos. Dentro desse programa, foi identificada a oportunidade de revisar os planos de manutenção da planta. Essa revisão contempla ajustes no cadastro, criticidade dos equipamentos e revisão dos planos de manutenção no Sistema da Manutenção da Planta. Esse trabalho abordará a metodologia adotada para realização dessas revisões, considerando a formação das equipes de trabalho centralizadas, sua interação com as áreas de manutenção das unidades produtivas, critérios utilizados para revisão dos cadastros/criticidades, a utilização da Manutenção Centrada em Confiabilidade (MCC) para revisão dos planos de manutenção e resultados obtidos.

Aug 16, 2017

By Alexandre Gonçalves Andrade, Crisley Dellaqua Pacheco, Gabriel Miranda Teixeira, Aline Maria Santoro Nasaré, Tatiane Ferreira Alvarenga

Diffuse emissions are that directly related to particulate matter suspended from civil structures, materials disposed in conveyor belts carried out by wind, stack e reclaimers operations and that one where dust collectors are not able to act correctly. Vale implemented in the last years a unique system capable to measure this kind of dust, called RAMPs (Dust Monitoring Automatic Network), which creates an analytical net in Tubarao industrial site, located in Vitória, ES. In order to prevent diffuse emissions in Tubarao’s pellets stockyard, it was proposed and developed a predictive model based on operational and climate variables available on the site, using big data and advanced analytics tools. The models developed shows to be adherent to the real emissions rates measured by the RAMPs and proved to be an efficient tool to predict emissions over the internal target with 4 hours of precedence.

Oct 1, 2019

By Diogo Tenório dos Santos

This property has been studied to characterize the strength a metallic material exhibits when it is machined so it can be regarded as its typical behaviour. As such, it may even be considered as an intrinsic material property. It is usually measured by an index called Coppini index, which is expressed by the ratio between the removed mass of a cutting tool caused by wear when it is used for machining and its initial one for a certain set of machining parameters. In this investigation, the tests were therefore conducted by an established set of parameters, namely feed rate, cutting and depth rates, in which the same wear mechanism took place in both ferrous alloys: AISI 4140 and AISI 316 steels. They were chosen based upon their increasing ordinary machinability indexes. The initial and final mass of the cutting tool were measured by an analytical scale with 0.01 mg precision. Cylindrical rods of 50-mm diameter were machined and the CI indexes showed a remarkable difference between them: 0.080 for the first steel and 0.049 for the second one, i.e., AISI 316 steel presented better machinability than the first one. It was then possible to conclude that this method presents good results in terms of both reproducibility and adequacy for machine shop conditions and it may be applied in a foreseeable future, mainly for metallic materials that have rather low machinability indices.

Jul 31, 2018

By Alexander Fleischanderl

Steel market has become somehow unpredictable and requires quick adjustment in production conditions to survive in the harsh market environment. Steel production is not anymore driven by output records, but by efficient cost reduction measures to remain competitive under strongly varying production conditions. Energy efficient production and flexible raw material scenarios have become decisive factors to succeed and survive in our industry. Such scenarios have to be carefully investigated to be well prepared to adopt production steps continuously. The paper analyses various process opportunities to optimize energy and raw material consumption in the production route. Off-gas treatment systems have still a huge untapped potential to recover energy from the hot waste gases. This is valid for the EAF mini mills as well as for the integrated route. Various examples for waste heat recovery systems including resulting benefits are discussed for the EAF, agglomeration, blast furnace, direct reduction and BOF. New innovative bag-filter systems feature extremely low emission levels at lowest pressure loss and sound emission conditions. Also improved control and automation solutions support the operators to minimize the operation and maintenance costs of their off-gas system. Steelmaking by-products shall not be considered as residues, but as a valuable and cheap raw material source. The paper presents some show cases how to valorize slags as well as utilizing coke and iron oxide fines to increase productivity and minimize raw material cost. A new process for highly flexible converter steelmaking allowing for extraordinary high HBI and scrap rates above 50% and improved yield is discussed and evaluated

Oct 30, 2017

By Bruno Leonardy Sousa Lopes

Este trabalho tem como objetivo mostrar a correlação entre as fases constituintes do aço superdúplex SAF 2507 na junta soldada por processo MIG-MAG, considerando os efeitos da energia de soldagem nas propriedades mecânicas e de corrosão. Os resultados mostraram que a energia de soldagem causou mudanças no balanço das fases a/?, na formação pontual da fase s nos contornos de grãos ferriticos e mudanças de microdureza e tenacidade nas regiões da zona fundida (ZF) e zona termicamente afetada (ZTA), além de promover o aumento da fase ? e do índice de resistência à corrosão por pite (PREN?), quanto maior energia de soldagem. Entretanto, a tenacidade na ZF diminuiu mesmo com maior formação da fase ?, coalescimento dos grãos ferriticos, elevando a microdureza na ZTA sob baixa energia de soldagem. Assim, espera-se que estes resultados permitam estabelecer diretrizes para procedimentos de reparo em aços superdúplex sob processo de soldagem

Aug 17, 2017

By Larissa Fernandes Nunes, Luiz Paulo Mendonça Brandão, Mônica Aline Magalhães Gurgel, Eustáquio de Souza Baêta Júnior, Andersan dos Santos Paula

Aços assistido pelo efeito TRIP (Transformation Induced Plasticity) com alto teor de Al estão sendo desenvolvidos com grande potencial de se tornarem aços de terceira geração para aplicações no setor automotivo. Assim, por ainda estarem na fase de desenvolvimento, estudos sobre esses materiais são de extrema relevância. Este trabalho buscou correlacionar a influência da laminação a frio e recozimento intercrítico, em uma liga de aço TRIP com elevado teor de Al, com o comportamento da liga face as análises de transformações de fase via Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC), identificação de fases e textura da matriz ferrítica via Difração de Raios X (DRX) e aspecto microestrutural via Microscopia Óptica (MO). O processamento termomecânico adotado, com distintas temperaturas de encharque no recozimento intercrítico, não influenciaram a textura cristalográfica da liga, entretanto, distintos percentuais de austenita retida foram verificados para cada condição, sendo o maior valor observado para a temperatura de 820 ºC.

Oct 27, 2019

By Severino Albani Junior

A Gestão de Ativos vem ganhando espaço no contexto industrial ano após ano principalmente após 2014, quando ocorreu o lançamento da ABNT NBR ISO 55000. Dentro desse contexto, o tema Manutenção e principalmente a Confiabilidade foram explorados pela ArcelorMittal Flat Carbon South America com o lançamento em 2013 do Plano Diretor de Manutenção e Gestão de Ativos. Este trabalho visa mostrar as etapas seguidas na aplicação de técnicas de Engenharia de Confiabilidade, os atores necessários para a realização do trabalho e os resultados positivos alcançados. Dentre os resultados está a definição da estratégia da manutenção focando a manutenção baseada em condição, possibilitando a otimização dos recursos envolvidos e influenciando positivamente na redução da taxa de falhas da Máquina de Lingotamento Contínuo 01 da ArcelorMittal Tubarão. Estes resultados também levam a expressivos ganhos financeiros, além de melhora da previsibilidade operacional.

Oct 30, 2017

By Francisco Carvalho

Durante o comissionamento o laminador Novelis CM3 apresentou níveis elevados de vibração, que causou instabilidades no processo de laminação, gerando problema de qualidade e desperdício de produto. Devido à vibração, as chapas produzidas pelo CM3 apresentaram marcas de Chatter, e para entender esse fenômeno foram empregadas as seguintes técnicas: Análise de Vibração, Análise da Forma de Deflexão Operacional e simulação numérica pelo Método dos Elementos Finitos-MEF. De acordo com a literatura, um laminador pode apresentar três modos de Chatter: 5-20 Hz (torção); 128- 256 Hz (3a oitava) e 500-700 Hz (5a oitava). O modo de 3a oitava é mais crítico para a estrutura. Na Análise de Vibração, os espectros apresentam níveis elevados na frequência de 153 Hz, sendo que na análise por ODS identificou-se movimentos relativos nos rolos de Backup e na estrutura de apoio em 153 Hz. Os cálculos por MEF destacaram a existência de um modo natural em 153 Hz nos rolos Backup, como observado nos modos operacionais obtidos por ODS, caracterizando ressonância no sistema. Esta ressonância está associada à vibração do modo de 3a oitava, que ocasiona níveis elevados de vibração no sistema. A excitação deste modo natural faz com que haja a flexão dos cilindros, que causa variações na pressão de laminação gerando assim marcas nas chapas. Também, realizou-se uma Análise Modal do rolo Backup identificando-se uma frequência natural na região de 150 Hz, com a forma modal de flexão.

Aug 16, 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 Izabela Silva Bicalho

A utilização de fluidos de corte no processo de retificação tem como principais objetivos lubrificar e refrigerar a zona de corte, limpar a superfície do rebolo e minimizar a corrosão. Observa-se que a maioria dos óleos de corte aplicados na zona de retificação apresentam vantagens quanto às propriedades lubrificantes e corrosivas, porém perdem seu poder de refrigeração, quando comparados aos fluidos emulsionáveis. O presente estudo tem como objetivo avaliar o ganho da propriedade refrigerante dos óleos vegetais com e sem aditivos, e compará-la com a dos fluidos de corte integral. Para isso foi realizada análise da curva de resfriamento, termogravimetria (TG), ponto de fulgor e teste de corrosão em amostras com e sem aditivos de óleo vegetais (soja e milho) e de um fluido de corte mineral parafínico. As curvas de resfriamento foram obtidas conforme a ASTM D6200 e as curvas TG foram determinadas em uma termobalança. O ponto de fulgor foi determinado conforme a ASTM D92-25. O teste de corrosão foi realizado conforme a NBR 10505. O ponto de fulgor e a termogravimetria indicaram uma maior estabilidade ao aumento da temperatura dos óleos vegetais em relação ao mineral. Os óleos vegetais analisados apresentaram melhor capacidade de resfriamento quando comparados com o fluido de corte mineral sendo sua ordem apresentada da seguinte maneira: milho > soja > mineral. A amostra aditivada de óleo de soja também promoveu aumento da capacidade de resfriamento e diminuição da estabilidade térmica.

Aug 7, 2018

By Armando Vazquez

Steel Dynamics Inc. (SDI) and Tenova Goodfellow Inc. (TGI) have successfully commissioned the first hybrid extractive/laser system for continuous and full spectrum analysis (CO, CO2, O2, H2 and H2O vapor) on two twin shell furnaces at Butler, Indiana. NextGen® technology using off-gas analysis as a main tool for EAF practice optimization is a proven effective method for improving plant productivity. Significant benefits attributed to the NextGen® system are operational cost reductions through the use of real-time dynamic control of chemical energy and improved environmental conditions through reduced GHG emissions. Additionally, the implementation of Tenova’s Water Leak Detection Technology® has shown results as an effective tool for operators to identify in real-time the presence of water during both reducing and oxidizing conditions. This paper will include project details, trials and results and will also outline the latest hardware developments and multipoint capabilities

Oct 30, 2017

By Klaus Pronold

Once installed rolling mills can look forward to a long life. Around 40% of the 140 conventional hot strip mills presently in operation were built between 1960 and 1970. 17 of the 29 CSP®-plants were commissioned before the year 2000 and have automation platforms that are obsolete and/or have outdated rolling technology. Keeping pace with the market requirements is an ongoing challenge for producers of flat steel. It is a real balancing act keeping production facilities performing at necessary levels, safeguarding the investment and keeping outage periods to a minimum. To overcome these demanding factors and strike the right balance allowing for the production of higher grade steel that meets the current market price the installation of mechanical equipment as well as automation platforms and process technology must meet the latest technology standards. Being discussed in this paper are the different motives for modernizations along with their impact on project handling and commissioning philosophies. Experience gained during recent modernization projects in the field of flat steel rolling relating to Steckel / plate mills or current CSP® modernizations will be shared and demonstrate that each modernization has its own individual solution. Specific strategies are explained to help optimize production, increase plant agility and maximize the return on investment.

Aug 17, 2017

By Patrick Edward Connell

The next generation of the well-established 3-roll Reducing & Sizing Block (RSB), the RSB SCS® is the latest milestone in reducing and sizing technology for SBQ products. It offers enhanced bar quality, improved productivity, mill availability and economy as well as a simplified, safe and environmentally friendly operation. A newly developed modular drive concept of the RSB SCS® grants a smaller footprint in the layout, a reduced oil-lubrication volume and a simplified maintenance schedule. Intelligent engineering leads furthermore to reduced hydraulic functions of the RSB SCS®, which ensures a safe and environmentally friendly rolling. Another integral part of the RSB SCS® is an innovative stand changing concept, which allows automatic stand changing within three minutes. The new RSB SCS® also includes a Fast Remote Control (FRC) which enables the immediate adjustment of the roll gap against the rolling force (under load) within milliseconds. Size changes along the free-size range can also be made within the traditional billet gaps in less than five seconds. At the core of the future-oriented RSB SCS® is a real-time closed-loop control system called Size Control System (SCS®) acting with 3-roll stands adjustable under load (AUL) and / or the heavy duty stands. These features remarkably further improve the rolled tolerances and their reproducibility, and at the same time simplify the operation by means of an automated optimization of the process parameters for the rolled bars.

Aug 16, 2017

By Laís Couto dos Santos

A corrosão é definida como um conjunto de fenômenos de deterioração progressiva dos materiais em consequência de reações eletroquímicas. Em determinadas instalações metálicas, tais processos são monitorados através de cupons de perda de massa. Quando tal fenômeno se evidencia pela formação de cavidades com pouca perda uniforme, consistindo em um processo de corrosão puntiforme, ele é denominado corrosão por pites. As normas ASTM G46-94 (2005) e NACE RP0775 (2005) recomendam caracterizar a corrosão por pites através da densidade, tamanho, profundidade e taxa de corrosão por pites. Entretanto, essa é uma avaliação subjetiva e o fator humano pode ter influência significativa na obtenção dos resultados. No presente trabalho, cupons de corrosão comerciais foram expostos à corrosão em câmera de imersão no período de três meses, tendo como fluido a água potável. O objetivo principal foi avaliar a influência do fator humano nos parâmetros de corrosão puntiforme. Foi realizada uma análise comparativa dos resultados obtidos por três diferentes operadores. As alterações encontradas se mostram significativas, entretanto, tais variações não modificaram o nível de classificação dos cupons segundo as normas.

Aug 17, 2017