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By Johan Richaud

Achieving high surface quality steel in the continuous casting process requires optimal mould level control. The design of the casting channel from the tundish to the mould is crucial to prevent formation of undesired instabilities or biased flows that can cause level fluctuation. With the aid of CFD and with physical water models, the geometry of the stopper nose and the nozzle seat have been studied and optimized to improve the overall mould flow stability. A special stopper nose; Ripple Stopper (RST), has been developed that reduces the formation of large and unwanted eddies in the liquid steel that destabilize the port exiting jets. Instead, the RST produces a fast release of turbulence in the form of a large number of small eddies. The large sudden fluctuations in the mould level are reduced, which in turn reduces the occurrence of surface defects. An additional benefit is derived from the local pressure around the stopper nose region being greater which reduces the refractory erosion. For a tundish gate type flow regulation, a new design encompasses an offset in the Tundish Well Nozzle (TWN) that realigns the flow and reduces the bias flow that is common to tundish gate regulation. The steel recirculation regions below the throttling gate are decreased reducing the risk of oxide depositions. The RST and the Offset bore casting channel have been applied successfully leading to a superior flow control performance between the tundish and the mould.

Jul 30, 2018

By Rosa Maria Sales da Silveira

O objetivo do presente trabalho foi caracterizar a camada de óxido formada na superfície externa de tubos de reforma retirados de serviço após diferentes tempos de operação, em função da temperatura em que os mesmos estão expostos que varia com altura dos tubos. A caracterização consistiu da análise morfológica da camada de óxido utilizando um microscópio eletrônico de varredura de alta resolução e mapeamentos de composição química por EDS para verificar a distribuição dos óxidos presentes na mesma. Observou-se que a distribuição dos diferentes óxidos apresentou uma sequência padrão e que a camada de óxido aumenta com a temperatura e tempo de operação, bem como a camada subsuperficial empobrecida de carbetos de cromo.

Oct 30, 2017

By Mónica P. Arenas

Aços austeníticos resistentes ao calor apresentam propriedades mecânicas que permitem seu uso em altas temperaturas e pressão, sendo frequentemente utilizados em fornos de reforma e pirolise. Devido às severas condições de operação danos de carburização podem ser induzidos. No presente trabalho foram analisados corpos de prova provenientes de fornos de reforma que apresentaram baixos níveis carburização. Com a finalidade de desenvolver uma metodologia que permita detectar e separar diferentes níveis de carburização, foi projetado, simulado e construído um sensor magnético constituído por um yoke e um sensor Hall. De acordo aos resultados obtidos, concluiu-se que o sensor permitiu determinar confiavelmente o nível de carburização em ligas austeníticas que estiveram expostas a diferentes temperaturas de operação.

Oct 30, 2017

By Vinicius de Oliveira Fidelis Sales

O presente trabalho tem como por objetivo a busca por uma solução eletrolítica capaz de eletropolir, eficientemente, amostras de ferro puro (>99,8% Fe). A finalidade de se utilizar o ferro é devido o interesse em suas propriedades biocompativeis e a sua possível aplicação biomédica, sendo utilizado em dispositivos biodegradáveis. Ligas à base de Fe, Mg e Zn estão ganhando importância devido às vantagens que elas oferecem, em comparação com as tradicionais (AISI316L, L605), sendo a capacidade, de se degradarem a principal caracteristica. A escolha do eletropolimento, como técnica de modificação de superfície, deve-se a sua capacidade em polir o material tornando o seu relevo mais homogêneo, garantindo um pré-tratamento adequado ao material em diversas aplicações, como por exemplo o tratamento com o plasma. Um dos grandes diferenciais desta técnica é que pode ser utilizada em materiais com geometria complexa. Foram realizados testes utilizando um grupo de 4 soluções presentes na literatura e analisados os seus efeitos em amostras de ferro puro. Com os resultados obtidos pelas análises de Microscopia Óptica, Microscópio de Força Atômica e Ângulo de Contato foi possível verificar que a solução 2C obteve o eletropolimento mais efetivo, apresentando assim as características desejadas.

Oct 30, 2017

By Vinícius da Silva Madruga

Os processos de lingotamento contínuo e de lingotamento convencional apresentam diferenças na solidificação dos aços, esse fato tem impacto na distribuição, quantidade e forma de inclusões de óxidos e sulfetos. O objetivo desse trabalho é verificar de que maneira tais diferenças influenciam na distribuição dos sulfetos ao longo do aço solidificado de qualidade SAE 1050. Para isso, 20 amostras foram retiradas de eixos forjados e barras laminadas, produtos conformados de origem do lingotamento convencional e do lingotamento contínuo, respectivamente. As amostras foram analisadas em microscópio ótico e microscópio eletrônico de varredura no modo de análise automatizada de partículas. Através das imagens e de dados numéricos obtidos, foi visto que nas amostras de barra laminada há grande quantidade de sulfetos, se analisada na seção longitudinal, em relação às amostras de eixo forjado. Analisando na seção transversal, foram detectados menos sulfetos devido ao alinhamento dos mesmos. Entre as amostras de eixo forjado, a área ocupada pelos sulfetos é maior no pé do lingote, reduzindo em direção à cabeça, apesar de a cabeça apresentar mais sulfetos. Tais diferenças foram atribuídas à taxa de resfriamento, à seção transversal do produto e ao processo, que variam entre os dois tipos de lingotamento.

Oct 30, 2017

By Claude Gaspard, Stefan Wahlund, Daniel Cavalier

A point of great importance in the cold rolling process for automotive sheet is the cleanliness of the strip, particularly critical in case of batch annealing with no degreasing line or inefficient cleaning before continuous lines. In this specific cases, pollution of the strip surface could be prohibitive when rolling in the early stands of tandem mill with conventional forged work rolls as ground. The strip cleanliness strongly deteriorates during rolling particularly with high roughness rolls: iron fines are generated at the strip surface due to friction and stick on the sheet. It is well known that chrome plating on ground forged rolls in the early stands improve the strip cleanliness. This paper summarizes the results of 3D surface roughness topography studies on forged work rolls, with and without chrome plating, combined with sheet cleanliness measurement during rolling. It shows that a well determined topography has to be obtained on the work rolls used in early stands in order to roll in the mixed lubrication regime, as described by the Stribeck curve, minimizing the friction coefficient and therefore optimizing the cleanliness of the rolled sheet. The main roll roughness parameters to take into account for that purpose are the roughness level Sa, and even more, the Kurtosis parameters Sk, Spk, Svk and Ssk. The ideal surface morphology promotes deep valleys to the detriment of peaks, leading to a roll surface capable of retaining/trapping oil in the valleys, while peaks are minimized, thus reducing the friction in the roll bite and the amount of iron fines produced. To achieve this objective, new grinding wheel technologies are currently developed, in dialogue with wheel manufacturers, to create such ideal morphology of roughness well adapted to HSS forged rolls.

Oct 1, 2019

By Ivênio de Oliveira Teixeira

Grelhas constituem o fundo móvel dos setores da esteira sem fim das máquinas de sinterização. Diferentes tipos de materiais têm sido utilizados para a fabricação dessas peças, desde aços resistentes ao calor e inoxidáveis até ferros fundidos de alta resistência, tendo como parâmetro de controle a perda de massa ou redução da espessura das grelhas. A necessidade do aumento do ritmo operacional das sinterizações ao longo dos anos tem levado ao aumento da substituição de grelhas, contrapondo ao aumento da produtividade das sinterizações. Desta forma, a adequação da resistência ao desgaste abrasivo e a minimização de transformações microestruturais em função as condições de utilização dos materiais desses componentes mecânicos têm sido alvo do desenvolvimento de materiais para essa aplicação. Nesse trabalho é discutido o desenvolvimento de materiais aplicados em grelhas de sinterização, visando o aumento da sua vida útil, a partir do melhor entendimento dos mecanismos de degradação e da realização de ensaios laboratoriais de desgaste abrasivo, corrosão a quente e fadiga térmica. Dentre cinco alternativas avaliadas, a concepção de material com matriz ferrítica e adição de elementos químicos formadores de carbonetos mais estáveis a elevadas temperaturas e formação de camada mais aderente de óxidos apresentou melhores resultados, gerando uma perspectiva de aumento da vida útil da ordem de pelo menos três vezes em relação à condição atual.

Aug 16, 2017

By William Rodrigues Soares

Este trabalho apresenta um estudo sobre a influência de diferentes ciclos de tratamentos térmicos sobre a microestrutura e propriedades mecânicas de dois aços (A e B) especificados pela norma API 5CT. O aço B tem um conteúdo de elementos de liga maior que o aço A. Caracterizou-se de forma qualitativa e quantitativa as microestruturas por meio de microscopia óptica e eletrônica de varredura. As propriedades mecânicas foram medidas por meio do ensaio de tração. As amostras do aço A submetidas ao resfriamento ao ar calmo e forçado apresentaram uma maior fração volumétrica do constituinte MA (martensita/austenita retida) em relação ao aço B e o aumento da taxa de resfriamento aumentou a quantidade de MA para os dois aços, o que resultou em um aumento no limite de resistência a tração para os aços A e B. As amostras que foram resfriadas ao ar calmo e ao ar forçado apresentaram menores limites de escoamento que as amostras temperadas e revenidas. Este resultado pode ser explicado pela presença de bainita e do constituinte MA nas amostras resfriadas ao ar calmo e ao ar forçado cuja presença gera uma maior densidade de discordâncias.

Aug 16, 2017

By Douglas Glenn Stalheim

The demands for improved mechanical properties in hot rolled long products are increasing as the expectations of global Standards and construction designer’s increase. Cost constraints limit the excessive use of expensive alloys to meet these expectations. In addition, depending on the mill, equipment can limit what can be realized to meet the increasing expectations. The most effective way to meet the increasing expectations for improved mechanical properties of optimum strength and ductility is through producing steel with as fine as possible uniform cross sectional grain size in the “as-rolled” condition. The best solution to the development of this fine and uniform cross sectional grain size is to develop a cost effective alloy design coupled with proper metallurgical process control implemented into an existing mill’s equipment capability and layout. In other words, properly bringing together alloy, metallurgy, process control and existing equipment capabilities to develop an optimum product that can meet the increasing demands of the construction designer. This paper is designed to give a solid understanding of the production and metallurgical requirements to achieve a grain size in “as-rolled” long products that is as fine as possible within the limitations of the process and production parameters of the individual plant.

Jul 30, 2018

By Johanna Alegría-Ortega

Cr/CrN bilayer coating was deposited on AISI 440C by Cathodic Arc. The composition and structure of the Cr/CrN coating were investigated by scanning Electron Microscope, X-Ray Diffraction and X-ray Photoelectron Spectroscopy. The results show that crystal structure obtained was CrN phase with preferred [220] orientation. The hardness and adhesion of coating also were studied. The evaluation of erosion-corrosion (EC) on 440C bare and coated with Cr/CrN was performed by carrying out wear tests using a slurry jet with impingement angle 90° at 4 and 8 m/s. Corrosion, erosion and synergism wear rate were evaluated following the procedure described in ASTM G-119-09. This study presents that the synergism wear rate exceeds 40% of the total mass loss for coating and 60% of mass loss for the 440C, being the most aggressive wear component. The increase in impact velocity generated a rise in mass loss for both 440C bare and coated. The Cr/CrN coating offers better corrosion and erosion–corrosion resistance under all the tested conditions.

Aug 8, 2018

By Joachiim Lehner

The application of post-combustion (secondary oxygen) to avoid skull formation on BOF lances was tested in industrial trials. The main findings are that no negative impact on the metallurgical targets (i.e. carbon, temperature and phosphorus at end of blow as well as iron–oxide in the slag) could be observed. The technology is capable of avoiding the buildup of lance skull and consequently increasing the average life of lance tips. The application of post-combustion not only affects the skull formation, there are also interactions with the refractory lining, especially thermal wear, and the utilization of the process gases (CO Recovery) that have to be considered. Special attention has to be paid to the parameters determining the use of secondary oxygen because rather small changes can strongly affect the points mentioned above. Since August 2016, the PCD (Post-CombustionDistributor) lances are used on a daily basis in the steelplant LD3 in Linz.

Oct 30, 2017

By Jefferson Lisboa Lelis, Marcos Roberto Soares da Silva, Maiara Rodrigues Gouveia

Nowadays, due the development of new hot rolled strips at USIMINAS, established the necessity of realizing studies to define new parameters for the welding machine of new pickling line, in order to improve mechanical and metallurgical properties of these materials. The aim of this study was to evaluate the weldability of high strength low-alloy steel with low boron content with tensile strength above 600MPa.The influence of energy input and preheating temperature on the mechanical properties of hot rolled strips were analyzed at three distinct thickness (2, 4 and 6 mm). To perform these evaluations were used tensile test, micro-hardness, metallography (micro and macro examination) and scanning electron microscopy analysis. In resume, a good welding performance was achieved, increasing preheating temperature and the welding energy higher than 60%.

Oct 13, 2019

By Dagoberto Brandão Santos, Marcus Vinícius Pereira Arruda, Fernando de Souza Costa, Túlio Magno Fuzessy de Melo

The development of advanced high strength steels (AHSS) is motivated by the automotive industry demands for higher strength steels with better formability and stretch-flangeability to avoid fractures during parts forming. In response to this, the new steel grades must have special microstructures in terms of constitution, morphology, distribution and hardness, which are strongly dependent on the chemical composition of the steel sheet and its processing, especially in the continuous annealing stage, in the case of cold rolled sheets. In this study the influence of the annealing heating rate and intercritical temperature (IT) on the microstructural evolution and the final hole expansion ratio of a cold rolled 980 MPa AHSS grade was evaluated. The annealing process was simulated using a Dilatometer and a Gleeble machine, and the microstructures were characterized using scanning electron microscopy, electron backscattered diffraction (EBSD) and nanohardness measurements. The increase of heating rate resulted in an overlap between ferrite recrystallization and austenite formation, changing the austenite morphology from a random to a fibrous distribution, while a higher IT resulted in more homogeneous microstructures and higher hole expansion ratios. This microestructural homogeneity, confirmed by nanohardness measurements, suggested that the difference in hardness between ferrite and the second phase affects the micro-void formation and crack propagation during the hole expansion test.

Oct 1, 2019

By Marcos Felipe Macêdo Cardoso

Com o aumento dos investimentos energéticos na região amazônica, surge a necessidade de recapacitação das linhas de transmissão existentes, a fim de mitigar as interrupções de fornecimento de energia para os grandes centros urbanos. Dentro deste contexto, as ligas termorresistentes possuem alta capacidade de transmissão de eletricidade, propondo-se avaliar a influência do tratamento térmico sobre as propriedades da liga Al-0,05%Cu-[0,35-0,45]%Fe modificada pelo teor de 0,15%Zr. Os lingotes foram obtidos por fundição direta em coquilha metálica, usinados e envelhecidos artificialmente por 04 (quatro) horas a 150ºC e comparado seus resultados para a mesma liga sem tratamento. A influência do tratamento térmico foi avaliada através da caracterização macroestrutural, elétrica (ensaio de resistividade) e mecânica (ensaio de tração). Foi selecionado o diâmetro que apresentou os melhores resultados nos ensaios, para realização dos testes de termorresistividade, segundo o Protocolo COPEL e a Norma ASTM B941-10. O tratamento térmico provocou ligeiro aumento nos valores de condutividade elétrica e limite de resistência à tração (LRT), sem alteração da macroestrutura. Como destaque, o diâmetro 3,0 mm apresentou os melhores resultados de LRT e condutividade, cujos fios foram caracterizados como termorresistentes com e sem tratamento térmico segundo o Protocolo Copel, e somente os fios com tratamento térmico segundo a norma ASTM B941-10.

Oct 30, 2017

By André de Albuquerque Vicente

Os aços inoxidáveis duplex caracterizam-se por apresentarem microestrutura bifásica, ferrítica-austenítica. A fração volumétrica ideal das fases é 50% de ferrita e 50% de austenita, entretanto, essa condição é de difícil obtenção quando realiza-se a união por soldagem a arco desses materiais. Neste trabalho estudou-se as melhores práticas de soldagem do aço inoxidável duplex UNS S31803 garantindo a obtenção de frações volumétricas ideais de ferrita e austenita. Foi soldado um corpo de prova pelos processos TIG e MIG-MAG. Para esse corpo de prova foi realizada a soldagem de um passe de raiz e um passe de reforço através do processo TIG e o preenchimento da junta através do processo MIG-MAG. Foram realizados os seguintes ensaios no corpo de prova: micrografia (metal base, ZAC face, ZAC raiz, face da Zona Fundida e raiz da Zona Fundida), medição da fração volumétrica de ferrita, microdureza Vickers (HV500), ensaio de tração da junta soldada, dobramento guiado, Charpy e ensaio de corrosão por pitting.

Oct 30, 2017

By Alim Ullah

The paper discusses the necessity of upgrading low-iron containing ores, giving as an example, NML-Tata Steel Project in the Quebec-Labrador region of Canada. As cooling of pellets is generally a bottle-neck in most pelletizing plants, examples are given of the methods used to improve cooling in the existing plants and a simple, low-cost alternative, tested on a pot-grate system, is presented. The procedure described is applicable to sinter plants also. The trends in iron and steel production worldwide are then given, as well as the reasons for the increase in steel production by the Electric Arc Furnace (EAF) route. The stoichiometric and thermodynamic requirements for producing iron, irrespective of the process, are explained. The different ironmaking processes, especially the Direct Reduction (DR) ones are briefly discussed, outlining recent improvements made to some of them. The pros and cons of producing cooled DRI and Hot-Briquetted Iron (HBI) are given with predictions made for their future growth. An alternative to cold-briquetting of DRI fines is also discussed. Highlights of an ironmaking processes which is at the laboratory/pilot plant stage are given.

Aug 1, 2018

By Erich Bartel

The Kocks Rotation Mill - KRM- is an innovative elongation method for seamless tube production up to 4.5’’ diameter at production levels up to150,000 TPY. Using the principle of cross roll elongation, the machine rotates four rolls around the workpiece. A retained mandrel sets the wall thickness to a precision that exceeds existing industry norms. The KRM process performance has been truly excellent. Attributes include high billet weights, elongation of up to 9.5 in one pass, and eccentricity at or below +/- 5.0%. The flexibility of the process allows a wide range of steel grades to be produced at any wall thickness with little or no mill down time. Surface quality and yield are also greatly improved. Based upon the small foot print of the KRM rotor as well as the simple mandrel manipulation system, the installation cost of the KRM is significantly lower compared to other elongation methods. The reasonable cost of the machine, combined with greatly reduced foundation requirements, reduced ceiling height as well as simple utility connections reduce the initial investment for a new or upgraded mill. Finally, lower roll and mandrel costs allow high quality production at greatly reduces cost/ton.

Aug 16, 2017

By Gilmar Zacca Batista

Este trabalho analisa a tenacidade e dureza do metal de solda e ZAC da solda circunferencial de tubos X65, X70 e X80 para serviço ácido. Os tubos de elevada resistência, fabricados para serviço ácido, apresentam grande desafio para a soldagem. Os consumíveis e processos devem ser capazes de produzir uma junta soldada de alta resistência, baixa dureza e elevada tenacidade. O objetivo deste estudo foi identificar problemas de amolecimento ou fragilização da ZAC e verificar se a elevada resistência não prejudica a tenacidade e dureza do metal de solda. A metodologia incluiu a soldagem circunferencial e ensaios de dureza e CTOD. Os resultados mostraram que o metal de solda e a ZAC do X65 e X70, são adequadas para o emprego em dutos terrestres. Observou-se um amolecimento na ZAC do X70 e X80 que, de acordo com a literatura, não é crítico para projetos baseados em tensão. Para o X80, o CTOD da ZAC ficou abaixo do valor mínimo desejado, indicando que pode ter ocorrido a formação de zonas frágeis localizadas e resultando na necessidade de estudos complementares para ajustar os parâmetros de soldagem. Os resultados deste estudo servem como base para uma futura aplicação destes materiais em campo.

Aug 16, 2017

By Michel Rodrigo Luiz, Glaucio Augusto Polini, Giardini F. Lazzarin

ArcelorMittal's pickling and cold rolling line has been demanded to increase production since the installation of equipments in 2015. In addition to the improvement in productivity related to these new equipment, one of them the automatic surface inspection system (SIAS), work has also been developed in other equipment seeking improvement of production indicators. The present article exposes the actions and gains that were achieved with actions on two equipments in the same section as the Side Trimmer. The first one deals with the optimization of time gains with sequencing adjustments without financial contribution, using only internal labor seeking reduction of unproductive times by adjustments of the side trimmer in the cold strip mill. The second item discussed demonstrates the actions and the gains generated due to the availability of new resources (installation of SIAS equipment), the optimization of these resources seeking a focus on the reduction of ruptures in the tandem cold mill, configuring the same in the aid of the identification of critical defects and also in the automatic speed reduction action of the tandem cold mill in defects considered serious. In both cases the intention was to improve production, seeking to improve the results of the section and the line.

Oct 1, 2019

By Daniel Andrade Paes de Lima, Gerson Evaristo de Paula Júnior, Beatriz Fausta Gandra

The gradual reduction of the sinter feed size has been a complicating factor in the maintenance of sintering productivity. In addition, pellet feeds have been used for chemical correction. Because of this, it is necessary an effective cold agglomeration step in sintering to keep the ironmaking competitiveness. Thus, in the present paper, four different technological routes for cold agglomeration with sinter feeds (drum mixer, intensive mixer + drum, double drum and HPS - Hybrid Pelletized Sinter) were evaluated in pilot scale and their impacts on the indicators of the sintering and the sinter quality was obtained. It was found that the best results on granulation index and, consequently, productivity were obtained in the route using HPS. However, the sinter from this process was the most fragile among the analyzed ones. The performance of the double drum process was superior to the intensive mixer from the point of view of productivity and sinter quality.

Oct 1, 2019