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By Arnaud-Guilhem de Loze

Este artigo apresenta uma ferramenta de simulação computacional desenvolvida com o objetivo de auxiliar a adoção de melhores práticas de controle do forno durante períodos sem produção. O sistema desenvolvido permite simular as temperaturas do revestimento refratário de um forno de tratamento térmico de tubos em função da evolução da temperatura da atmosfera interna em diferentes cenários. O simulador foi desenvolvido baseado em um modelo matemático dinâmico validado, que utiliza um sistema de equações de transferência de calor discretizadas. Realizou-se a validação desta ferramenta computacional com a utilização de dados reais de uma campanha de medição de temperaturas. A comparação dos resultados apresentou pequeno erro entre simulação e valores reais coletados. A utilização desta ferramenta auxiliou a definição de estratégias de controle do forno durante períodos improdutivos, possibilitando redução do consumo de energia e retomada da produção com garantia da qualidade do produto.

Aug 17, 2017

By Sueli Aguiar Barros

A água utilizada para refrigerar grandes equipamentos de produção, tais como Alto fornos, Fornos do Laminador de Tiras a Quente, Trocadores de Calor das Laminações de Tiras a Frio é originada de diversas torres de resfriamento da Usina, denominadas CBR´s (Casas de Bomba de Refrigeração). A água refrigerada necessita de tratamento químico para proteger os equipamentos de corrosão, deposição e crescimento microbiológico. Este tratamento químico usualmente na CSN é obtido por uma empresa contratada fornecedora de produtos químicos e serviços nestes sistemas. Dentre os serviços destacam-se as análises físico químicas, monitoramento automático das dosagens, avaliação diária dos tratamentos, etc. Recentemente, em Agosto de 2014 houve o início do novo contrato deste tratamento nas nossas CBR´s, mudando-se o fornecedor, os produtos e a equipe de atuação nestes sistemas. Este trabalho visa descrever como foi realizada esta mudança, as dificuldades enfrentadas inicialmente e os ganhos obtidos com esta alteração do tratamento. Destacamos os ganhos no monitoramento em certos sistemas que anteriormente não era realizado, como nos Staves do Alto Forno 3 e os ganhos financeiros em relação ao tratamento.

Aug 17, 2017

By Ulrich Sommers

The Intelligent Furnace (I-Furnace) by SMS group is a smart furnace process and production optimization model. The combination of various tools leads to an optimized heat treatment and production process. It combines a mathematical/physical model to control the furnace with EMG’s IMPOC system for online strength measurement and a newly developed annealing microstructure model to predict material properties. This paper reports about the revamping of an existing galvanizing line, where a mathematical/physical control model has been implemented in combination with an online quality measurement system. This way, the process improvement of continuous galvanizing lines and the quality management of a range of steels including AHSS will be demonstrated. Furthermore, it gives information about the development of the annealing microstructure model to predict material characteristics. Eventually, the I-Furnace will be presented according to the current development and reference status.

Oct 30, 2017

By Verônica Scarpini Candido

A compreensão do comportamento de materiais soldados é de extrema importância para a produção de materiais resistentes mecanicamente e, também, à corrosão. Nesse contexto, esse trabalho tem por objetivo caracterizar metalurgicamente a microestrutura resultante do aço inoxidável usado como revestimento dissimilar em soldagem de chapas de aço carbono. Utilizaram-se duas chapas de aço carbono como metal base e o revestimento dissimilar de aço inoxidável no cordão de solda. O processo de soldagem utilizado foi o de Arco Submerso (SAW) e realizaram-se os ensaios de tração e dureza, além de observação da microestrutura por microscopia ótica. Os resultados obtidos indicaram que o revestimento dissimilar no cordão de solda proporcionou valores elevados de residência à tração. Além disso, os valores de dureza sugerem que o material estudado pode ser aplicado em ambientes de caráter corrosivo.

Oct 30, 2017

By Joselito Gonsalves dos Santos, Ivani Batista dos Santos Junior, Valeria da Silva Guandelinir, Daniel Rocha de Castro, Alexandre Jose Ramos Valentim

Este artigo tem como objetivo demonstrar os ganhos obtidos com automatizações de atividades de suprimentos de média complexidade e alto tempo de execução. Para atingir o resultado sem investimento, foram desenvolvidas automatizações através de programação em Visual Basic (VBA) e Scripts SAP, utilizando como plataforma o Microsoft Excel. A integração do Excel com o SAP se mostrou eficaz, possibilitando a execução de tarefas de forma automatizada em massa, aumentando a confiabilidade das informações e reduzindo o tempo total de execução das atividades em 67%.

Oct 1, 2019

By Túlio César Nogueira

Este trabalho teve como objetivo estudar a resistência ao crescimento de trinca por fadiga de juntas soldadas de aços inoxidáveis ferríticos do tipo UNS S40910 e UNS S41003, com entalhe na ZTA. Os ensaios de fadiga foram realizados em juntas soldadas com alta e baixa energia de soldagem realizadas pelo processo GMAW, tendo como metal de adição o consumível austenítico ER 308 LSi, e em amostras do metal de base de ambos os aços. Os ensaios foram realizados sob controle de carga com a amplitude de carregamento constante, e razão R entre tensões de 0,1. Os resultados foram obtidos na forma de curvas (da/dN) vs. ?K, com caracterização das regiões I e II do crescimento de trinca por fadiga. Analisou-se também os aspectos microestruturais e fratográficos por intermédio de microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura, respectivamente, como suporte para se justificar o comportamento sob fadiga das amostras. Embora os dois aços tenham comportamento distinto, pode-se concluir que as juntas soldadas não apresentaram efeito do aporte térmico, não sendo influenciados pelas alterações microestruturais existentes na ZTA.

Aug 7, 2018

By José Adilson de Castro

In this paper a new technology for a compact iron ore sintering machine is analyzed. The compact sintering process is based on the massive injection of gaseous fuels and the solid fuel is only agglomerated fine charcoal obtained by biomass. The solid fuel used in this study is obtained by agglomeration of fine charcoal produced from elephant glass which has very short period for production and CO2 capture(less than 6 months in tropical climate). To overcome the lower heat supply into the combustion front of the sintering process the simultaneous injection of oxygen and gaseous fuel is proposed. The proposed methodology is to combine the solid fuel (agglomerated fines charcoal) and steelworks gases in a compact machine to enhance heat and mass transfer with high productivity (about 5 times the conventional large machine). A multiphase mathematical model based on transport equations of momentum, energy and chemical species coupled with chemical reaction rates and phase transformations is used to analyze the inner process parameters. A base case representing a possible actual industrial operation of the sintering machine is used in order to compare different scenarios of practicable operations which represents advanced operations techniques. The model was used to predict six cases of combined operation with biomass and fuel gas utilization with oxygen support.

Aug 2, 2018

By Michael Brandner

In the past the research and development of new materials for hot mill rolls was mostly done by trials. Such trials are expensive and difficult to transform from small size to the big size of a solid roll. Computation is the cheaper way to get ideas processed and can be varied in different directions. The main part before simulation is the generation of the needed basic data of the specific materials. Some data is already well known and can be bought from databases; others have to be done specifically for our materials. The evaluation of such results has to be done still with solid trials, but the number of trials can be reduced. The advanced techniques of finite element calculation offer a wide range of possibilities to get answers about alloys, solidification, casting parameters and their influence. The possibility to calculate a heat treatment cycle and to get an answer about the internal stress modification during the cycle is a great help to understand the principle of transformation. Examples of different calculations in various fields will be given. The close cooperation with universities and other research institutes as well as the in-house possibilities will be presented.

Jul 30, 2018

By Stefan Stein, Jorge Davo, Adrian Villanueva, Abhay Kulkarni, Shane Hoff

Pellet sizing plays a key role in the productivity of the entire pelletization and subsequent induration processes, whereas uneven pellet sizing can increase the circulating load of the balling circuit inducing operational instability leading to production loses. The present work focuses in comparing the agglomeration kinetics, expressed as the number of pellets produced in a determined target size range, of different organic binder-bentonite binder systems. The batch experimental results show that the binder system has a great influence in the resulting pellet sizing, which could lead to advantages in terms of balling circuit efficiency and eventually operational de-bottlenecking.

Oct 1, 2019

By Cleciano Berlando Miranda de Oliveira

A Engenharia de manutenção em equipamentos siderúrgicos da CSN vem desenvolvendo habilidade e aplicando com ótimos resultados os recursos computacionais avançados com modelagem 3D e simulação numérica através de métodos de elementos finitos. Estes recursos estão se tornado um diferencial na dinâmica dos trabalhos de manutenção com foco em análises de falhas crônicas e respostas rápidas para a solução dos problemas. Caracterizando e estratificando as falhas é possível desenvolver melhorias e defendê-las com maior assertividade e credibilidade. O recurso computacional já está no mercado há tempos e a CSN está na vanguarda na formação de sua equipe própria com um nível avançado e grande potencial para otimização de resultados da engenharia de manutenção de equipamentos (GEM) da CSN-UPV. A missão principal é agregar valor aos ativos, com agilidade e confiabilidade na caracterização de oportunidades de melhorias dos projetos ou restabelecimento funcional. Trilhando um caminho contínuo no que tange a qualidade e assertividade nas soluções de problemas de equipamentos mecânicos, serão apresentados alguns casos de sucesso que estão em desenvolvimento e um projeto de melhoria nos rolos de entrada de um laminador de encruamento, localizado na saída da linha de recozimento contínuo para chapas número um (LRCC#1). Estes rolos apresentavam fraturas com frequências mensais gerando paradas de mais de 8 horas e, após os estudos e implantação do projeto em 2012, não houve mais registros de paradas por falhas nos rolos. O projeto foi padronizado e multiplicado para os demais rolos da LRCC#1 e outras linhas com projetos semelhantes.

Aug 17, 2017

By Alexandre Schultz Rizek

Esse projeto visou a substituição do sistema de controle instalado por um padrão RUSSULA, sistema esse que controla um laminador de barras e de rolos de 500.000 toneladas/ano na Usina Presidente Vargas da CSN em Volta Redonda, RJ/Brasil. Juntamente com o sistema de controle, RUSSULA forneceu um novo posto de operação para a cabine central, com novas telas de operação, sendo um posto “touch”. Equipado com controladores Siemens S7-400, IHM Wonderware InTouch, acionamentos ABB ACS800 e DCS800, o sistema se apresentava ineficaz, exigindo a otimização do processo, aumento de produtividade, diminuição de paradas, diminuição de perdas metálicas e maior confiabilidade no controle, o último através das ferramentas RUSSULA implementadas no software, como por exemplo detecção automática de sucata, controle de tração, controle de laço, rastreamento do material no laminador, otimização de corte das tesouras e barra fantasma.

Aug 17, 2017

By Marcel Antonio Arcari Bassani

In the mining industry, it is common to have data collected in various formats. In an open pit mining operation, at the early stages of exploration samples are obtained from diamond drillholes. During the production stage, samples are collected from blastholes. The last is more numerous but less precise. From a geostatistical view, this dissimilarity has to be considered to integrate the two sources of information. To combine this different data, three methodologies were investigated: simple kriging with local varying mean, cokriging and ordinary kriging. The exhaustive Walker Lake data set was used and it is considered the source to obtain the true grades. Initially, samples were obtained from the exhaustive data set at a regular spacing grid of 20 x 20 meters. Next, samples were obtained again from the exhaustive dataset at a regular spacing of 5 x 5 meters and a relative error of 25% was added. Then, both data were used to estimate blocks using the three methods mentioned. The grade tonnage curves were compared with the true block grade distribution. Moreover, the block misclassification was evaluated. The results showed that ordinary kriging produced estimates closer to the true block grade distribution and reduced the block misclassification.

Aug 8, 2018

By Lucas Beirão do Valle

Este artigo visa estudar polímeros como quitosana, amido entre outros com elevada disponibilidade como agentes aglomerantes no processo de pelotização de minério de ferro e discutir sobre o impacto da sua utilização. Os polímeros foram testados preliminarmente no teste de bancada (teste em pneu), para medir qualitativamente a tendência de aglomeração. Os polímeros com melhores resultados foram testados em escala piloto, que simula o processo industrial. Nos testes preliminares, o amido gelificado apresentou os melhores resultados de resistência física de pelotas verdes e secas. Entretanto, no teste piloto o amido não foi capaz de controlar a umidade superficial. Os outros polímeros não foram considerados promissores, principalmente devido ao controle da umidade superficial.

Aug 1, 2018

By Vinícius Cunha de Souza

Dispositivos atuatores com componentes de ligas de NiTi podem ter seu desempenho modificado quando submetidos a distintas taxas de aquecimento e/ou resfriamento resulte numa transformação de fase. Por outro lado, por norma, as temperaturas de transformação de fase (início, pico e fim) devem ser estabelecidas a partir de taxas fixas de 10ºC/min (tanto no aquecimento como no resfriamento) através da técnica de Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC), sem levar em conta a dinâmica do material durante a transformação em aplicações reais. O presente trabalho procura observar a transformação de fase do material avaliando a capacidade de resposta do mesmo, quando submetido a ciclos em um DSC sob diversas taxas de resfriamento e aquecimento, entre 1 e 10ºC/min em uma liga de NiTi rica em Ti, com formação de fase R durante o resfriamento e/ou aquecimento. Os resultados de DSC foram submetidos a um tratamento de dados com o intuito de melhor determinar as temperaturas de transformação de fase associadas as frações transformadas. Pode-se verificar que valores de taxas de resfriamento e de aquecimento superiores a 7°C/min permitem que ocorra uma tendência para um incremento do intervalo entre as temperaturas de início e fim das transformações direta e reversa.

Aug 16, 2017

By Ernst Lindemann

Steel suppliers are required to deliver sheets with particular qualities and with lightweight-potential to the automotive industry. New types of steel call for new production processes. SMS group has developed a new micro-mill-concept, the core of which is the belt caster. This was first built on an industrial scale and has been put into operation and developed together with Salzgitter Flachstahl GmbH. The robustness in industrial-scale operation could be verified. The full use of the belt casting technology, mainly related to energy efficiency and CO2 reduction, is realized with the micro-mill-concept. This is an in-line-process, casting and rolling in one line.

Aug 17, 2017

By Allana Cristina Pires Ferreira

O endurecimento secundário de aço rápido AISI M3:2 nome comercial Sinter 23 obtido por uma técnica de metalurgia do pó de sinterização por compactação isostática a quente é objeto desse trabalho de pesquisa. O aço rápido em questão foi austenitizado em banho de sal a 1.140°C, 1.160°C, 1.180°C e 1.200°C, temperado ao ar e revenimento a 540°C, 560°C e 580°C. Amostras do aço rápido foram fabricadas e submetidas ao tratamento térmico acima descrito e submetida a ensaios de dureza Vickers e Rockwell C para a determinação das suas respostas ao tratamento térmico de endurecimento e avaliação do pico de endurecimento secundário através dos resultados de dureza.

Aug 16, 2017

By Yan Samuel Ferreira Junqueira

O processo de coqueificação em uma Coqueria do tipo Heat Recovery ocorre pela queima da matéria volátil presente no carvão, principal combustível para aquecimento dos fornos. Uma segunda queima não desejada ocorre pela combustão do coque. Essa queima indesejada é denominada Burn Loss. A quantidade de ar succionada para dentro dos fornos era controlada por um sistema automático que abria ou fechava as válvulas utilizando como principal variável o Tempo. Durante o controle por tempo varias influências e distúrbios que ocorriam no processo não eram levadas em consideração e consequentemente não era utilizado todo o potencial do processo para a produção de coque. O controle desenvolvido pela equipe da Coqueria da thyssenkrupp CSA (tkCSA) chamado de PID Combustão é focado em um sistema de autoaprendizagem, capaz de reconhecer as características do processo e admitir somente a quantidade de ar necessária para cada forno. Cálculos matemáticos, estatísticos e o histórico da temperatura do forno são levados em consideração pelo PID Combustão que otimiza a mistura de gás com ar no forno. Os principais benefícios após a instalação do PID Combustão foram: redução nas temperaturas dos coletores (preservação do ativo), aumento da capacidade de produção do forno (aumento da velocidade de coqueificação) e otimização da sucção ao longo dos fornos no mesmo coletor.

Aug 17, 2017

By Werner Klein

The Production Management solution (Level 3) covers TYASA’s existing steel making plant, billet caster and new Castrip based coil production line in Ixtaczoquitlan, Mexico. It steers the order based production utilizing product routing information and corresponding process instructions for the individual processing units. A seamless material tracking along the entire production route from heat creation in the electric arc furnace down to the final coil product provides TYASA with the genealogy information customers require for flat products. At each important process step the Level 3 compares actual quality related production results with order requirements. In case of deviations from ordered quality the plant staff is guided by rule based dispositions. The highly configurable solution supports customer to operate its production plant as a smart factory in the sense of industry 4.0.

Oct 30, 2017

By Fabrício Dardengo Hupp

O ponto de partida de um sistema de gestão em conformidade com a ISO 55000 é a elaboração de uma estratégia de gestão de ativos consistente com o plano estratégico da organização. A principal dificuldade em fazer isso de forma eficaz é construir uma ligação lógica entre os objetivos estratégicos organizacionais e as atividades de ciclo de vida nos ativos. Este trabalho mostra um estudo de caso na Samarco Mineração, onde esta dificuldade foi tratada com o uso do método SADT (Structured analysis and design technique), que permite uma exposição gradual de um tema complexo através de uma estrutura de diagrama. A partir da análise deste estudo de caso, será avaliada a validade do método SADT para este problema.

Aug 16, 2017

By Rogério Felício dos Santos

Nitriding of metallic materials using electric discharges generated during electric discharge machining (EDM) is a recently developed technique. The aim of this paper was to correlate mechanical properties of a nitrided layer produced in AISI 4140 steel by EDM nitriding with the type and amount of nitrides. A conventional die-sinking EDM equipment and electrolytic copper electrodes were used to generate the electric discharges. The electrolyte was a solution of urea in deionized water. Knoop microhardness profiles assessed the variation of hardness along the nitrided layer, whereas the elastic modulus of this layer was measured using nanoindentation tests. Optical microscopy and X-ray diffraction (XRD) were used to characterize the nitrided surface. The results showed the formation of a nitrided layer containing iron nitrides with average thickness of around 25 µm. The amount of nitrides reduced from the surface towards the centre and these results correlated well with microhardness profiles obtained.

Jul 31, 2018