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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 Ivo Filipovic

The steel melting process in an Electric Arc Furnace is a complex set of tasks, coping with highly dangerous hazards as fire, explosions, uncontrolled reactions, hot metal projections and gas or dust emissions. Melt shops are dangerous working areas for operators, recording statistics with a high frequency of injuries. In the past years, without dedicated safety equipment, there wasn't a real attitude to the risk prevention. The paper describes the available technological packages to eliminate the manned activities on the melting floor, with the aim to prevent accidents and keep furnace operators safe. The technological packages suite extends the automatic control of the EAF melting process to all the operations from charging phase to tapping. Plus, the integration of the most frequent operations by automated specialized tools effectively minimizes power-off times, enhancing reliability and improving the transformation costs.

Aug 17, 2017

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 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 Ycaro Jorge Maia da Costa

O desenvolvimento de estruturas com dimensionamento confiável requer o monitoramento de seus materiais, entretanto alguns processos de fabricação muitas vezes induzem modificações em seu comportamento mecânico. Isso faz com que as estruturas sejam menos confiáveis podendo causar redução da vida útil. Um dos processos onde isso acontece é a soldagem. Seu aporte térmico, modifica a microestrutura do material de tal forma a gerar três regiões mecanicamente distintas na junta soldada: Metal de Solda (MS), Zona Afetada pelo Calor (ZAC) e Metal de Base (MB), fazendo com que haja concentração de tensão na região afetada. Este trabalho se deteve em analisar o comportamento mecânico de uma junta soldada de aço inoxidável AISI 304 em comparação com o mesmo material não-soldado através da identificação dos gradientes de deformação, utilizando da Correlação Digital de Imagens (CDI) aplicada ao ensaio de tração. Os resultados provaram a capacidade da técnica de CDI em identificar campos de deformação mesmo em materiais anisotrópicos, como uma junta soldada.

Aug 17, 2017

By Andreza Aparecida de Miranda

No mercado atual a organização que possui certificação ISO tem ganhos significativos de competitividade e credibilidade. A Companhia Siderúrgica Nacional é uma empresa que possui tanto a certificação ISO 14001 quanto ISO 9001 e TS16949. Para a manutenção dessas certificações é necessário que exista uma gestão sobre a aplicabilidade dessas normas e uma exigência legal é a qualificação dos seus fornecedores críticos para o Meio Ambiente e para Qualidade. O objetivo deste trabalho consiste em apresentar o modelo de monitoramento destes fornecedores nos quesitos performance de Entrega, performance de Qualidade e arquivamento das documentações legais. A Diretoria de Suprimentos atua de forma corporativa em 12 sites, e semestralmente gera relatórios para realizar este monitoramento e essa documentação gerada era arquivada em diversas pastas (em papel) em um único site, o que dificultava a consulta de funcionários que estivessem em outro site nos momentos de auditoria. 0 novo modelo contempla a ferramenta utilizando o próprio ERP, SAP/R3 que possibilita a consulta da documentação necessária, do fomecedor que desejar, de qualquer site, a qualquer momento. Essa ferramenta tem como objetivo agilizar a chegada de informação para quem precisar, em tempo real.

Jul 29, 2018

By Gustavo Henrique Bolognesi Donato

O projeto e a operação de estruturas que podem vir a conter trincas demandam estudos de integridade estrutural suportados por propriedades mecânicas à fadiga e à fratura advindas de ensaios experimentais (p. ex.: curvas J-R ou da/dN vs. ?K), sendo tais experimentos altamente dependentes da medição instantânea do tamanho da trinca. Essa medição em muitos casos é realizada com base na variação da flexibilidade com o crescimento do defeito. O objetivo do presente trabalho é validar experimentalmente soluções numéricas recentes de flexibilidade elástica que descrevem o tamanho instantâneo de uma trinca em corpos de prova de geometria C(T) e SE(B) incorporando efeitos tridimensionais. Ainda, objetiva comparar tais soluções com as disponíveis nas normas ASTM vigentes. Corpos de prova C(T) e SE(B) foram usinados conforme as referidas normas e testados em máquina universal de ensaios MTS 810.25. Na sequência, os dados obtidos foram convertidos em valores de flexibilidade normalizada (µ), determinando-se o tamanho de trinca (a) esperado com base nos referidos equacionamentos. As previsões de tamanho de trinca geradas foram comparadas com medições reais da profundidade de trinca obtidas de fractografias das amostras após separação final. No geral, tanto as soluções da ASTM como de Moreira (2014) foram consideradas acuradas e com erros máximos abaixo de ~ ±1,5%. No entanto, os resultados mostram equivalente aderência experimental das soluções disponíveis nas normas ASTM com as de Moreira (2014) para amostras C(T), mas melhor desempenho das propostas de Moreira para amostras SE(B) de variadas geometrias e profundidades de defeitos.

Aug 17, 2017

By Stefan Thelen

In November 2013 Salzgitter restarted their tandem mill after two weeks of shutdown, during which the existing mill entry equipment has been removed and replaced by new entry area equipment including pay-off reels, welding machine and a vertical entry looper for continuous feeding of the 5-stand tandem mill. It turned out to be beneficial to both product quality and production capacity.

Aug 16, 2017

By Luca Tommasi

Danieli complemented its wide range of production plants for the iron and steel industry with a further step upstream into iron ore pelletizing and beneficiation. Danieli has engineered and constructed a state of the art and fully automated pilot plant facility – pot grate and sinter box – at Altos Hornos de Mexico S.A. (AHMSA) Pelletizing Plant, Monclova, Mexico. Installation and commissioning were completed in October 2009. Key features of the pot grate include the avoidance of the need for operator intervention during the test, automatic system preheat, absence of dead time, heat recuperation system with an air/air heat exchanger, oxygen control in preheating and firing with zirconia oxygen analyzer, possibility to test deep beds up to 625 mm. A series of projects have been accomplished by AHMSA availing of the pot grate facility with the aim to enhance pellet plant productivity and to reduce operating costs. The results obtained by use of Danieli pot grate combined with the experience and skill of plant operators has shown significant technical and economical benefits thus fully justifying the initial investment made by AHMSA and confirming the importance of having an in-house testing facility in order to optimize industrial plant operations.

Aug 16, 2017

By Fernanda Simões Ribeiro Curcio

O desempenho econômico de uma ferrovia é reflexo, principalmente, da qualidade da via onde circulam os trens e da frequência de manutenções necessárias. A manutenção da via permanente tem um custo significativo, principalmente quando se faz necessária a reposição de trilhos. Além disso, uma linha férrea interditada impacta diretamente nas condições de segurança e nos custos operacionais de uma empresa. Conseguir uma via permanente satisfatória é um dos mais complexos assuntos discutidos na literatura ferroviária. Em regiões sob convertedores de aciarias, a manutenção de linhas férreas se torna ainda mais complexa devido a projeção de material incandescente, com temperaturas que chegam a atingir 1.300ºC. Os meios tradicionais de fixação de dormentes com olhais e grampos elásticos não resistem aos efeitos destas temperaturas, comprometendo a fixação dos trilhos, ficando estes susceptíveis a deformações excessivas e, consequentemente, sujeitos a constantes quebras. Como o trilho é o componente mais importante da superestrutura ferroviária, sendo o principal elemento de suporte e guia dos veículos e representando o maior custo dentre os elementos da via, ampliar sua vida útil representa reduções significativas de custo e impactos operacionais.

Aug 16, 2017

By Rosa Malena Fernandes Lima, Rodrigo Fina Ferreira

Since 2011 mineral cargo shippers shall comply with the Maritime Solid Bulk Cargoes (IMSBC) Code regulatory framework, established by the International Maritime Organization. Some mineral cargos may liquefy during passage, under certain conditions, if the moisture content is beyond a certain level, and the cargo shifting may jeopardize the stability of the vessel. For cargos which are susceptible to this phenomenon the IMSBC Code stablishes that the moisture content shall be below the Transportable Moisture Limit (TML) for safe transportation by sea. Iron ore fines TML can be determined through the Modified Proctor/Fagerberg Test for Iron Ore Fines. Knowledge related to the TML has become essential to shippers, and research works related to this parameter are increasingly frequent. However, the typical daily productivity for having a TML result through this method is one up to two samples per executant person, requiring approximately 50 kg per sample. This study presents a practical example of the application of a prediction model for estimating the TML. The model application reduced substantially the laboratory work and sample quantity requirement for obtaining conclusions related to the TML.

Oct 3, 2019

By Luciano França Rocha

A medição online de umidade de finos de minério de ferro sempre foi uma informação muito desejada nas plantas de pelotização de minério de ferro. Controlar a umidade do pellet feed produzido pela unidade de filtragem além de possibilitar maximizar a produção deste setor da planta garante uma maior estabilidade no processo de pelotamento e de endurecimento. Para conseguir entregar esta medição à sala de controle, iniciamos um projeto utilizando a metodologia Design For Six Sigma para desenvolver uma forma de medição desta grandeza. Inicialmente foi feita uma revisão bibliográfica sobre o assunto. Posteriormente, foram realizadas visitas técnicas que eliminaram algumas possíveis tecnologias de medição. Finalmente, foram avaliadas as tecnologias de Absorção de RF e medição por um braço robótico para serem avaliadas. O primeiro teste industrial foi realizado com um medidor de absorção de RF que não apresentou bons resultados. A faixa de interesse de medição é muito estreita (9% a 11% de umidade). Esse fato exige uma boa precisão do equipamento para que a medida tomada do processo seja útil e sua incerteza não ocupe toda a faixa. Como nenhuma das tecnologias de medição online existentes no mercado se mostrou precisa suficiente para a aplicação, a alternativa foi utilizar um braço robótico para coletar, secar e medir a umidade através do método tradicional feito por um robô. Esta última alternativa se mostrou robusta e adequada ao controle de processo da unidade de filtragem, produzindo resultados confiáveis e precisos.

Jul 30, 2018

By Jan Knobloch

Inter Stand Cooling (ISC) can increase productivity of a HSM and improve final mechanical properties of the strip. Constant Target Exit Temperature can be ensured for the whole strip length eliminating skid marks and other temperature oscillations of the transfer bar. The paper deals with advanced control module of ISC. Essential mathematical models of the control system is introduced and basic functionality is explained. Temperature model is based on FEM. Mechanical and thermal properties of the strip are calculated from chemical composition using neural network. Further on an experimental possibilities for investigation and design of ISC cooling headers will be shown. In conclusion practical experience with ISC on various HSM will be discussed.

Jul 30, 2018

By Danilo Gonçalves de Oliveira, Rogério Martins Pereira

Chatter is a widely studied vibration phenomenon that affects most cold mills around the world and its impact on these lines are tremendous: from productivity and quality losses to mechanical equipment damage. The investigation of its origins and how to minimize the occurrences and their impact on the equipment require special instrumentation and algorithms in order to have a detection of the vibrations as soon as they start. This paper presents three methods of identification of chatter on a Tandem Cold Mill and the actions to leave the vibration frequency range before its amplitude achieve catastrophic values.

Oct 1, 2019

By Saulo Rossini Meira

A complexidade e o elevado tempo de manutenção para a troca do rolamento da grelha móvel do forno da usina de pelotização IV, localizada no Complexo de Tubarão em Vitória - Espírito Santo, viabilizou estudar, desenvolver e implementar, via PDCA, uma solução tecnológica que reduziu riscos de acidentes, tempo de manutenção, desgaste físico e mental, como também eliminou a utilização de equipamentos móveis e o risco de quebra de componentes periféricos. Conclui-se que com a modificação implementada, foram viabilizados procedimentos de manutenção mais seguros, redução de custos e aumento da disponibilidade do equipamento para o processo produtivo.

Aug 1, 2018

By Alberto Eloy Anduze Nogueira

O lixo orgânico doméstico gera um problema de eliminação crescente, exigindo sistemas de processamento dispendiosos. É necessário encontrar novas aplicações para estes resíduos; uma poderia ser como matéria prima metalúrgica. Neste trabalho é estudado o desenvolvimento de pelotas auto-redutoras usando a pirólise de resíduos orgânicos, onde é gerado carbono e voláteis condensáveis e não condensáveis. O alcatrão resultante foi misturado com minério de ferro, pó de carvão e fluxante (CaO), para produzir as pelotas. O carvão fluidizado cria uma forte aderência dos elementos, mostrando uma boa viabilidade do presente processo.

Aug 16, 2017

By Leandro de Arruda Santos, Lorena Isabela de Oliveira Ribeiro, Jéssica Dornelas Silva, Pedro Damas Resende, João Victor Lucas Amim, Suzanny Cristina Soares Martins, Vicente Tadeu Lopes Buono

O objetivo do presente estudo foi avaliar a resistência à fadiga de duas ligas de NiTi diferentes sob condições de teste controladas por deformação a 25°C por meio de testes de fadiga por flexão rotativa. Além disso, as propriedades mecânicas, térmicas e estruturais dos fios foram caracterizadas por ensaios de DSC, DRX, MEV/EDS e tração. Os resultados revelaram que ambos os materiais são superelásticos à temperatura ambiente e, portanto apresentaram composição basicamente austenítica de sua matriz. Os resultados de ensaio de tração são condizentes com a caracterização térmica e estrutural, pois os materiais apresentam recuperação total de forma após ciclos de carga e descarga em tração. Ambos os materiais são ricos em titânio, um deles apresenta camada de óxido superficial enquanto o outro apresenta acabamento superficial. Apesar das propriedades similares a amostra 1 apresentou média de 77 ciclos até a falha, enquanto a amostra 2 resistiu a 1827 ciclos..

Oct 25, 2019

By Daniel Wild, Tobias Scheffer, Marvin Laugwitz, Martin Jochum

Leveling is a standard process in the rolling mill to eliminate flatness deviations. The process layout is based on models and the leveling result depends on the accuracy of the material parameters in these models. Even small deviations from the correct assumptions can have a major effect on the final flatness. Thus, after leveling the products may look optically flat, but subsequent to a final cutting process springback occurs due to residual stresses. The objective of this work is to analyze the influence of material parameters and gravity on the flatness after leveling. To evaluate the sensitivity of the process, an FE parameter study is exerted that reveals the influence of fluctuations in material properties in the case that the leveling setup is fixed. Gravity is neglected to not conceal flatness deviations. Examples of this study are rerun in a further step under consideration of gravity to also analyze its influence on the resulting flatness and residual stresses. Finally, to analyze the consequence of the residual stresses, all information of the plate from the previous step are transferred while gravity is suppressed to prompt springback. This study revealed that slight deviations of the material properties can lead to uneven plates in simulations where gravity is not considered. If gravity is taken into account, the unevenness is concealed and the plate seems flat. A springback simulation of the same plate shows that strong residual stresses are still present and would lead to unevenness if e.g. the plate were cut.

Oct 1, 2019

By Manoel Inácio dos Reis Neto

Redução no consumo específico (KW/t) de energia elétrica em um dos moinhos de bauxita na refinaria da Alumina na CBA (Companhia Brasileira de Alumínio do grupo Votorantim Metais) através do uso da Metodologia Six Sigma e ações de substituição do óleo mineral por óleo sintético de alta performance, implantação do sistema de blindagem e de resfriamento no redutor deste moinho, onde foi alcançado um resultado de 5,45% de redução neste consumo específico e de 25% na temperatura de trabalho deste redutor, superando as expectativas inicias previstas.

Jul 31, 2018

By João Geraldo Alves

A qualidade interna das placas obtidas no lingotamento contínuo é afetada pelas características do escoamento do aço líquido no distribuidor. O modelamento matemático é uma ferramenta muito utilizada para estudar o escoamento do aço líquido e a eficiência do uso de modificadores de fluxo na separação de inclusões do aço no distribuidor. O objetivo deste trabalho é determinar, através da modelagem matemática, uma configuração de barragem e dique que possa proporcionar uma melhor qualidade do aço lingotado. Essa modelagem utiliza recursos do software comercial ANSYS CFX, que é um software baseado no método dos volumes finitos para a solução de problemas da dinâmica dos fluidos computacional (CFD – Computational Fluid Dynamics). A utilização de barragens e diques permitiu uma melhora significativa nas condições de escoamento do aço, o que possibilitará uma melhor flotação e separação das inclusões, com um aumento no tempo de residência do aço no distribuidor, quando comparados com o projeto do distribuidor atualmente em uso.

Jul 30, 2018