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By Kenneth Holmnerg

About 100 million terajoule is used annually worldwide to overcome friction and that is one fifth of all energy produced. The largest quantities of energy are used by industry (29%) and in transportation (27%). Based on our recent studies on energy use in passenger cars, trucks and buses, we concluded that it is possible to save as much as 17.5% of the energy use in road transports in the short term (5-9 years) by effective implementation of new tribological solutions. This equals to annual energy savings of 11.6 exajoules, fuel savings of 330 billion liters and reduction in CO2 emission by 860 million tonnes. In a paper mill, 15-25% of the energy used is spent to overcome friction. The electrical energy used by a paper machine is distributed as 32% to overcome friction, 36% for the paper production and mass transportation, and 32% is other losses. In paper machines, 11% of the total energy used to overcome friction can be saved by the implementation of new tribological technologies. This would result in electrical energy savings worldwide of 130,000 terajoule, economic cost savings of 2 billion euros and CO2 emission reduction of 11 million tonnes annually. An overview of the total energy saving potential by improved tribology in transportation and industry is presented.

Jul 31, 2018

By Gabriela Pereira de Miranda

Os aços avançados de alta resistência do tipo dual phase (DP) são aplicados na indústria automobilística, principalmente, em componentes estruturais. Alguns desses aços são revestidos com zinco e suas ligas, visando maior resistência à corrosão. Atualmente, o processo de união de aços mais utilizado em veículos é a soldagem por pontos. O emprego inadequado de parâmetros de soldagem pode provocar trincas por fragilização por metal líquido (LME, do inglês liquid metal embrittlement) em regiões de soldas a pontos de aços de alta resistência revestidos com zinco. O metal líquido, neste caso, consiste em ligas de Zn-Cu provenientes da combinação de cobre dos eletrodos de soldagem com o zinco do revestimento, que penetra em contornos de grãos, reduzindo a sua energia coesiva. Sob solicitação mecânica, tal fragilização pode ocasionar origem às trincas. Neste trabalho foram investigadas as condições de formação de trincas por LME na soldagem de aços DP da classe de 600 MPa de limite de resistência galvanizado por imersão a quente (HDG - GI). Verificou-se, em todas as condições de soldagem avaliadas, a penetração do metal líquido na superfície da solda. A ocorrência de trincas, no entanto, só foi constatada em condições de soldagem que implicaram na geração de tensões. Tais tensões foram intensificadas com refrigeração inadequada, causada por diferentes vazões de água nos eletrodos inferior (1,5 l/min) e superior (7,5 l/min), e/ou soldagem sequencial. Não foram observados efeitos prejudiciais de trincas por LME nas resistências estática (cisalhamento por tração) e dinâmica (fadiga sob cisalhamento).

Oct 30, 2017

By Mauro Martins Machado

As misturadoras da UPG têm como finalidade produzir uma mistura de gases denominada HN, combinando proporcionalmente o Hidrogênio e Nitrogênio (75/25 e 5/95) para gerar a atmosfera de proteção para os fornos das linhas de zincagem, linhas de recozimento de chapas, forno de caixa e linha de recozimento contínuo de chapas. Os antigos analisadores Hidros 100 (Fisher Rosemount) e Thermomat (Fuji) que operavam nas misturadoras foram fabricados na década de 90 e apresentava baixa confiabilidade operacional, dificuldades de ajustes, falhas intermitentes de difícil diagnóstico e risco de misturas não controladas de Hidrogênio com Nitrogênio. Além disso, não possuíam mais suporte técnico do fabricante e nem sobressalentes para manutenção. Nesse cenário, este trabalho tem como objetivo apresentar a modernização desses equipamentos por analisadores atuais de fácil operação e configuração, manutenção simples e diagnóstico de falhas integrado e com maior confiabilidade, fator imprescindível para garantir a disponibilidade de produção. Os novos analisadores implantados fornecem análises mais precisas e confiáveis em tempo real, para o sistema de controle de correção da mistura do HN. Os resultados obtidos foram significativos para as atuais condições de funcionamento. Representando aumento da segurança operacional, redução dos custos de manutenção com o equipamento e gerando ganhos de produtividade e de competitividade para as áreas consumidoras na UPV.

Sep 25, 2017

By Karinne Fernanda Menezes de Freitas

O objetivo deste estudo foi avaliar a soldabilidade do aço da classe API 5L X80 de fabricação nacional quanto ao trincamento pelo hidrogênio. Para isto, o aço foi soldado pelo processo arame tubular usando como metal de adição o arame AWS E110-MC com 1,6 mm de diâmetro e como gás de proteção a mistura 75% Argônio+25%CO2. Foram adotados quatro níveis de energia de soldagem, 0,7 kJ/mm, 1,10kJ/mm, 1,60 kJ/mm e 2,00 kJ/mm e o ensaio de soldabilidade utilizado foi o WIC. Para as quatro energia de soldagem foi constatada a presença de trincas que iniciavam na região de grãos grosseiros da ZTA (RGGZTA) e se pronunciavam para a zona fundida (ZF). A ZTA apresentou um comportamento microestrutural com presença de bainita e a ZF com predominância de ferrita acicular. A microdureza na ZF foi superior em relação às demais regiões.

Aug 8, 2018

By John Beaumont

The Plate-Steckel mill combines the asset utilization of the strip rolling process with the grade and width range of the reversing plate mill, delivering a broad range of steel products at low cost. Among rolling mill types, plate mills are distinctive in the way that they exploit the metallurgical attributes of their product. The downside of this flexibility, though, is a low level of asset utilization. The Plate-Steckel mill was originally developed to combine the utilization of the strip mill and the width of the plate mill. The Plate-Steckel mill is now setting new benchmarks in accessible grades and applications, whilst pushing the width boundaries of the process. Long experience in the Steckel process control and coiler furnace design is coupled with caster and plate mill expertise to deliver high level of performance in this increasingly important plate and coil rolling technique. Several new design features have been incorporated and the vertical integration of mechanics with process models is the key for better product quality and flexibility at these plants. The use of fully automatic thermo-mechanical rolling using the latest physical models and intelligent sequencing strategies achieves the optimum grain refinement and thus improves mechanical properties. The novel profile and flatness strategy relies on comprehensive physical models and makes use of SmartCrown® as a powerful actuator, enabling large reductions to be taken without risking poor flatness. Throughout the rolling and cooling stages of processing, accurate calculation of the thermal-mechanical state of the product is performed by the temperature monitor. This enables tighter control of the final plate mechanical properties by providing an insight into the plate evolution during the thermo-mechanical processing. Advanced pacing functionalities provide an optimized mill throughput, utilizing new cooling bed charging strategies. Considering the rolling process, process automation applies state-of-the-art model calculations to achieve saleable coil/plate target dimensions even in non steady state rolling conditions.

Aug 16, 2017

By Thomas Schanz

Current steel market conditions require small investments only to lower operational cost. SMS Concast has developed new products which optimize continuous casting process cost for long product steel production. This paper describes a selection of three products. All three systems are patented (patent pending for CONDRIVE). CONSAFE, a non-radioactive mould level measurement system for reliable mould level measuring on open stream casting CCM’s; CONSTIR-MWS, an improved control software for electromagnetic stirrers which lowers energy cost by 35%; CONDRIVE, a brand new oscillation drive system which provides the features of a hydraulic oscillator, however with a cost efficient electric drive.

Aug 17, 2017

By Fabiano Della Libera da Silva

Este artigo propõe uma metodologia para a construção de um Referencial Estatístico para a Utilização Física de equipamentos de mina. Para tanto, calcula-se um valor mensal (RE) apoiando-se em conceitos importantes para a operação de mina e que estão e inter-relacionados, como o comportamento sazonal da precipitação pluviométrica, o Teorema do Limite Central e a Gestão da Lacuna de Resultado. A metodologia proposta foi aplicada em uma mina de ferro a céu aberto e às frotas de transporte de um complexo minerador no Norte do Pará.

Aug 17, 2017

By Camila Mendonça Romero Sales

Este trabalho teve como objetivo observar o percentual de transformação das fases (romboédrica e hexagonal), após tratamento termobárico do hidrocarboneto aromático Antraceno. As amostras foram tratadas sob pressão fixada em 4,5GPa e temperatura variando entre 900 e 1300°C, com o intuito de obter estruturas grafíticas. O percentual de fases foi obtido a partir de dados de difração de Raios X e através de refinamento pelo método de Rietveld, sendo que na temperatura de 1300°C foi possível observar um aumento na fase romboédrica e melhores parâmetros de refinamento. Pode-se concluir que o Antraceno ao ser submetido a altas temperaturas e alta pressão torna possível o aumento da fase romboédrica do material grafítico, o que resulta em melhores condições de síntese do diamante.

Aug 16, 2017

By João Carlos Jânio Gigolotti

O avanço tecnológico tem gerado demanda crescente por materiais que possam ser utilizados em alta temperatura e ambientes oxidantes, o que inclui ligas intermetálicas MR–Si–B (MR = metal refratário) com estruturas multifásicas. Assim, este trabalho teve por objetivo estudar a microdureza de ligas do sistema Hf–Si–B na seção isotérmica a 1600ºC, na região rica em Hf. Ligas Hf–Si–B foram fundidas com lâminas de Hf (min. 99,8%), Si (min. 99,998%) e B (min. 99,5%), em forno a arco e tratadas termicamente a 1600 ºC em atmosfera de argônio. As relações de fases nessas ligas foram identificadas por difração de raios-X e por contraste, em imagens obtidas via microscopia eletrônica de varredura no modo elétrons retroespalhados. As ligas tiveram sua dureza medida pelo método Vickers (microdureza) com cargas de 0,05 kgf e 0,2 kgf e tempo de aplicação de 20 s. Os resultados, obtidos da média aritmética das medições realizadas nas regiões heterogêneas de cada liga, mostraram uma dureza média de 11,08 GPa, com pequeno coeficiente de variação de 3,8%. Os boretos HfB2 (19,34 GPa) e HfB (11,76 GPa) apresentaram dureza mais elevada que os silicetos Hf2Si (8,57 GPa), Hf5Si3 (9,63 GPa), Hf3Si2 (11,66 GPa), Hf5Si4 (10,00 GPa), HfSi (10,02 GPa) e HfSi2 (8,61 GPa).

Aug 17, 2017

By Amauri Garcia, Noé Cheung, André dos Santos Barros, Clarissa Barros da Cruz, Thiago Soares Lima, Rafael Kakitani

Materiais de interface térmica (Thermal Interface Materials - TIMs) são responsáveis pela troca térmica entre a fonte geradora de calor do processador integrado e o dissipador de calor. Devido ao seu baixo ponto de fusão, boa fluidez e cumprimento com as exigências de regulamentação (Restriction of Hazardous Substances - RoHS), ligas à base de bismuto têm sido investigadas para aplicação como TIMs de alta performance. Neste contexto, a análise das propriedades dessas ligas em função de parâmetros microestruturais torna-se, portanto, de elevado interesse científico e tecnológico para o setor eletrônico. Assim, este trabalho tem como objetivo desenvolver correlações entre propriedades de resistência à tração e a microestrutura da liga Bi-0,28%Ni solidificada sob um intervalo de taxas de resfriamento usualmente obtido em processos industriais. Por meio de microscopias óptica e eletrônica de varredura foi observada uma morfologia tipicamente eutética lamelar, composta por lamelas ricas em bismuto com o intermetálico Bi3Ni nos contornos. Os espaçamentos lamelares (λL) foram, então, correlacionados com os parâmetros térmicos de solidificação, sendo propostas leis experimentais de crescimento microestrutural. Ao fim, observou-se que, para λL < 101 μm, equações do tipo Hall-Petch caracterizam a variação do limite de resistência à tração e do limite de escoamento.

Oct 1, 2019

By Paul Pugsley

The need for dimensional measurement of products has always been there, now with the industry 4 push to further understand measure and to record process parameters is more important than ever. This applies to both flat and long products, camera systems have always provided the method to measure, stereo Linescan cameras for flat products and innovative applications using 2D and Linescan cameras for long products. Instrumentation will become more important to producers enabling processes to be better controlled and understood, that aim being to make the production process understandable more repeatable and less reliant on operator influence. Primetals Technologies Ltd offer solutions for all types of products.

Oct 30, 2017

By Ricardo Tadeu Meneses Sodré

O mercado siderúrgico vive nos últimos anos um de seus maiores desafios de toda história. As empresas buscam, a todo instante, formas de redução de custo visando a manutenção da operação dos seus ativos. A gestão eficiente de estoques é parte fundamental para a redução de custos e garantia da segurança das operações da empresa. Para a classificação da criticidade dos sobressalentes não existe um critério claro e bem definido. Outro ponto importante é que sobressalentes realmente importantes podem não estar contemplados no estoque. O trabalho estabelece um modelo para melhorar a gestão de sobressalentes na ArcelorMittal Tubarão incluindo a correta identificação dos sobressalentes críticos, a priorização desses sobressalentes com foco no que deve ser comprado imediatamente e o que podemos postergar, a reclassificação dos sobressalentes de manutenção quanto a sua criticidade e à criação de alternativas para gerenciar e manter nos estoques os sobressalentes realmente críticos e dispor/criar alternativas para os sobressalentes não críticos. Essa nova metodologia foi aplicada como piloto na Linha de Acabamento e Linha de Tesoura da ArcelorMittal Tubarão indicando ganhos expressivos.

Aug 17, 2017

By Marcos Vinícios de Souza

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

Aug 8, 2018

By Thais da Silva Ferrarini, Pedro Lucas Freitas

Com mais de 35 anos de operação, as 3 baterias de coque da ArcelorMittal Tubarão estão chegando em fim de vida útil, mas apesar disto tem que continuar operando e produzindo coque de qualidade. Suportando as condições operacionais mais diversas, a automação tem um papel importante para ajudar nestes desafios, ajudando nas ações para aumentar a vida útil das baterias, em ações de manutenção, controle térmico e outros mais.

Oct 1, 2019

By Everton Azola de Mattos

Na operação da Anglo American localizada em Barro Alto, utiliza-se 2 (dois) Fornos Rotativos no processo de fabricação de ferroníquel. Esses fornos possuem 6,2m de diâmetro e 185m de comprimento, no qual é necessário o monitoramento de temperatura (20) e vazão (4) ao longo do forno. Originalmente essas medições eram realizadas através de 2 PLC’s embarcados nos fornos, no qual recebiam as medições via cabos em bandejamentos. Esses PLC’s se comunicavam via rádio modem com os PLC’s principais dos Fornos. Durante a operação encontramos diversas dificuldades de manutenção e confiabilidade, já que os fornos operam em regime de 24h por dia e 7 dias por semana. Por várias vezes alguns cabos se danificavam devida a alta temperatura dos fornos, as bandejas que se desprendiam, falhas de cartões dos PLC’s, etc. Com isso as medições eram interrompidas. Para solucionar esse problema, foi desenvolvido um sistema de Instrumentação Wireless. Esse sistema basicamente é a instalação de instrumentos com a tecnologia WirelessHart no qual os instrumentos não possuem alimentação por cabos e sim por baterias e a comunicação é feita via sinal wireless. Esses instrumentos apresentam alta confiabilidade nas medições no qual foi possível retirar toda a infraestrutura antiga e garantir continuidade/confiabilidade nas medições.

Oct 30, 2017

By Adriano de Assunção Rodrigues, Gustavo Henrique Pinto de Oliveira, Wemerson Junio Gandra

O processo de obtenção de coque em uma coqueria convencional Non-Recovery consiste no aquecimento de uma mistura de carvões, provocando sua desvolatilização, gerando o coque que é principal combustível utilizado em altos-fornos. O aquecimento da mistura de carvões se dá de forma indireta. As paredes dos fornos recebem calor da câmara de combustão alimentada por uma mistura de gases de alto-forno, coqueria e aciaria ou, exclusivamente pelo gás de coqueria. O gás de coqueria COG (coke oven gas) é composto basicamente de hidrocarbonetos e recebe tratamento para retirada de impurezas, alcatrão, sulfato de amônia e óleos leves. Os elementos residuais no gás, mesmo após o processo de tratamento são extremamente prejudiciais às tubulações de distribuição, formando compostos corrosivos, podendo ocasionar o colapso de tubulações, gerando acidentes, gastos com reparos e perda de produção. Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo apresentar os fatores que levaram a necessidade de substituição das tubulações principais de distribuição de gás no subsolo da Coqueria 3 da Usiminas Ipatinga, conferindo segurança ao processo e estabilidade operacional.

Oct 1, 2019

By Valeria Collini, Antonello Mestroni, Enrico Plazzogna

The Danieli Group is deeply involved in the technological improvements stimulated by Industry 4.0 concepts widely applied to the metals industry and process automation. The so-called "Intelligent Mill" is the natural evolution of the company’s consolidated know-how and undisputed leadership in the fields of mini-mill and turnkey plants. Complete and structured data collection is the basis for real-time analysis and process optimization in terms of quality, efficiency and easy maintenance. A centralized repository of information is possible thanks to the strong interconnection between process control system architecture and intelligent sensors, together with dedicated software tools leading to an intuitive approach to data analytics.

Oct 1, 2019

By Alan de Sousa

O presente trabalho tem por objetivo revisar o atual plano de lubrificação de um laminador a frio modelo Sendzimir, tendo como foco principal determinar por meios analíticos, a confiabilidade dos processos de relubrificação à graxa de mancais de rolamento. Para a determinação dos parâmetros de relubrificação do restante dos conjuntos, que não são mancais de rolamento, foi realizada a consulta dos catálogos dos fabricantes para a determinação dos intervalos e quantidades, conforme recomendação destes. Para a realização deste trabalho, foi necessária uma extensa revisão bibliográfica, de normas e literaturas referentes a este tema. No final deste, objetiva-se a obtenção de um aumento da confiabilidade dos equipamentos, além de uma redução de custo com mão de obra e lubrificante durante os períodos de relubrificação.

Oct 30, 2017

By Ernst Lindemann

The SMS group has developed the ultrasound technology “HD scan” for inspection of the internal quality of as-cast products. This method of sample analysis requires less preparation work and is safer than the current, most common technique of etching and/or sulphur printing. Furthermore, this technology offers a three-dimensional view into the sample of the cast product and thus more representative information for a better quality evaluation. The internal quality evaluation can be performed automatically and objectively by software based on clear statistical methods. A quantitative centerline segregation rating can be assigned to each sample, based on the size and distribution of segregates detected by the unit. Internal crack statistic (length, position, orientation, etc.) and narrow side profile can also be measured. Grain macrostructure can also be visualized which allows for a potential optimization of casting parameters like strand cooling, soft reduction or electromagnetic stirring. The accuracy of the new method was proven by parallel metallographic investigations of more than 100 samples of different steel grades and sample shapes. Automatic defect evaluation and classification was compared against macroetching results. It was found that HD scan identified more defects and the visualization of the macro structure could be performed in more cases than with macro etching. All tests, comparisons, further developments and analyses for various steel producers and steel treatment companies have been conducted at the HD scan unit, located at the SMS group headquarters in Düsseldorf, Germany (Figure 1). Based on the results, SMS group has designed a unit which can be used in industrial scale.

Aug 17, 2017

By Karl Berger

Today we are talking about Industry 4.0, as the latest revolution of industrial processes and progress, considering that the steam engine (Industry 1.0), railways and cars, mass production in the 1920th (2.0), Industrial Automation (3.0), and finally integrated manufacturing, integrated communication, and internet (4.0) can be seen as the state-of-the-art situation in industry, nowadays. Similar to the Industry progress, we can approach the rolling process of material, which started about 150 years ago in a very basic way. Steam engine- and belt driven-mills were very operators’ intensive, brutal and risky to operate. Mechanical improvements brought throughput, safety and quantity, as also quality of the products. The rolling of steel, in particular of rails, beams, rebar, strip (focus in this paper) and plate has enabled the large scale transport and travel, the building of bridges and buildings, the manufacturing of ships and cars. From single stands to continuous rolling trains the production and quality of mills increased significantly. From ingots and blooms to slabs, we have to admit a big jump in which has changed the face of the world significantly. Thin Slab Rolling has revolutionized the output and the throughput of rolling mills (Generation 3.0 to 5.0). Finally, Endless Rolling, has boosted the quality and quantity of rolling mill processes and permitted nowadays to enter in market niches which were not thinkable a decade ago. Mastering the automation and applying reliable systems (mechanical and electronically) of drives, actuators and sensors, as also communication and information interchange to all levels of automation are the success factors of such complex mills, we call herein after “Rolling Mills of Generation 6.0”.

Aug 16, 2017