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By Paul Pugsley

The EMSpec sensor employs the principle of measuring the complex impedance of the target steel over a range of frequencies these impedance values in turn varies with transformation fraction of the steel. A full scale implementation of the Real Time Transformation Monitoring has been installed at a quality large European steel producer to show the benefits of such a system. A total of three EMSpec sensor heads have been installed between the exit Finishing Mill and the Down Coiler on a HSM. For the successful production of Dual Phase, TRIP and TWIP steels increased control of the cooling regime is demanded; the use of surface temperature measurements alone cannot guarantee to achieve the desired mechanical properties. The EMSpec sensor, which is engineered to withstand this harsh environment, in real time directly measures the percentage transformation of the steel in the cooling area, typically in the accelerated water cooling zone. Using the information from the sensors integrated into the mill model enhances the models ability to predict the transformation profile.

Aug 17, 2017

By Adriano Gonçalves dos Reis

In the development of the structural materials for the advanced applications, as in the aerospace industry, there is a constant strive to increase both strength and toughness. Maraging steels are iron-nickel alloys designed to combine both properties that are achieved through the age-hardening of low carbon martensite. This alloy have a metastable martensitic structure that can revert to austenite when heated in temperatures close to the aging temperature, and this effect can be enhanced with the temperature increasing and time of treatment. Therefore, the study of creep behavior in elevated temperatures has technological importance to the development of this material. In this work the creep behavior of a maraging 300 steel solution annealed is evaluated by carrying out creep tests at 650ºC and in a stress of 200, 300 and 500 MPa. Creep parameters, such as steady state creep rate (?????), final creep time (tf), and stress exponent from secondary creep (n) are determined, considering that they are important to evaluate the creep resistance of the material.

Aug 7, 2018

By Yasser Ghobara

Phosphorus is a problematic impurity that has challenged steelmakers for decades. Steel producers have developed specific technologies to eliminate phosphorus prior to and during steelmaking. These process technologies reduce phosphorus to various degrees and increase the cost of making steel. The state-of-the art dephosphorization technologies are described and operating costs compared for each of the established technologies. Costs are discussed in terms of price penalties for high P iron ore and selling premiums for low P steel. From this, strategies to control P in a cost effective manner are described.

Aug 17, 2017

By Mario SINNAEVE, Olivier LEMAIRE, Gisèle WALMAG, Sébastien FLAMENT

Many hot rolling mills worldwide face nowadays bonding zone fatigue problems before reaching scrap diameter of the work rolls. This phenomenon is nowadays known to occur in reversing roughing mills both in stainless steel and in carbon steel rolling. The phenomenon can be explained through longer rolling campaigns, inadequate backup or work roll maintenance, harder steel grades or increased throughput by reduced amount of passes to achieve the same thickness. In order to help users in optimizing the roll use, we developed a numerical tool to evaluate and optimize roll maintenance. This paper will review the influence of roll geometries on stresses generated at the roll surface but also at the bonding zone. We will also show how roll geometries can decrease contact fatigue damages by modifying crowning and chamfering procedures, shell thickness, material design or campaign length

Oct 1, 2019

By Jörg Schwelberger

Government regulations around the world concerning environmental care are becoming more stringent, also including regulations and restrictions of depositing and use of dust, sludge and slag generated in the iron and steelmaking process. With this scenario, by-products such as iron containing dust, sludge, oxide fines, mill scales and slag, become a valuable resource and recycling may be a profitable activity within a plant. Up to ten percent in mass of the total steel output of dust, sludge and mill scale by-product materials and more than 40% of slag by product are generated within an integrated steel plant with an iron content ranging from 50% to 65% for fines and up to 25% for BOF-slag. Slags are being widely recycled and used in the cement industry, as is the case for BF slag, and in the construction industry in the case of BOF slags and EAF slags. However, value of BOF unmodified slag is typically low and environmental regulations limit the usage of the unmodified BOF slag. This paper describes innovative solutions for recycling of fines using cold briquetting technology and the modification and granulation of slag from steelmaking that increase the value of the by-product and yield a marketable product.

Aug 16, 2017

By Gláucio Barros Barcelos

Os sistemas de automação Nível 2 da LTQ da Aperam estão em operação a mais de uma década. Esses sistemas foram desenvolvidos sobre plataforma de hardware Alpha Server DS20E e sistema operacional OpenVMS 7.2. Apesar da confiabilidade da plataforma utilizada, atualmente está descontinuada pelo fabricante, bem como o serviço de suporte ao sistema operacional utilizado que também foi encerrado. Com a evolução da tecnologia Intel, apresentando baixo custo de hardware, suporte, manutenção e desempenho, foi tomada a decisão de migração dos sistemas de automação de Nível 2 da LTQ para a arquitetura de hardware Intel e sistema operacional Linux. Esta migração teve como objetivo a eliminação da obsolescência a que os sistemas estavam submetidos. A migração envolveu uma estratégia que minimiza riscos e reduz modificações necessárias nos sistemas de automação envolvidos. Dessa forma, bibliotecas de funções com funcionalidades semelhantes as disponíveis no sistema OpenVMS foram desenvolvidas. Este artigo descreve todo esforço envolvido na migração dos sistemas e os resultados obtidos.

Aug 16, 2017

By Lucas Coelho da Silva

Este trabalho tem a pretensão de problematizar a influência da corrosão, sobretudo nos trocadores de calor, e trazer a importância de um estudo prévio detalhado, ressaltando como o desempenho deste equipamento está relacionado ao material utilizado e como esse estudo pode nos abster de grandes dispêndios. Através de ensaios eletroquímicos vamos estudar o comportamento do aço Super Duplex UNS S32750 em diferentes meios corrosivos, com o intuito de avaliar se o nível de corrosão do material é adequado para as condições severas de operação impostas a um permutador de calor.

Aug 16, 2017

By Leonardo de Oliveira Turani

A energia eólica, fonte de energia renovável e de baixo impacto ambiental, vem crescendo rapidamente na última década, em especial no Brasil. A conversão da energia cinética dos ventos em energia elétrica é realizada por aerogeradores, que são acopladas em torres, que na sua maioria são constituídas de anéis sobrepostos de aço, os quais são fabricados e montados com o emprego de várias etapas de soldagem. Em função disso, o conhecimento da soldabilidade dos aços estruturais é um fator importante para indústria eólica, dando subsídios para a elaboração de procedimentos que permitam a redução dos custos de soldagem e a seleção adequada dos aços empregados. Este trabalho objetivou a avaliação da soldabilidade do aço estrutural EN 10025-4 S355M através de ensaios mecânicos e metalográficos de juntas soldadas pelo processo de arco submerso (SAW) em duas diferentes técnicas: Single Arc e Tandem Arc. Os resultados mostraram que o aço S355M apresentou excelente soldabilidade, com destaque para o processo SAW Tandem Arc, o que possibilita a maior exploração desta técnica como uma excelente alternativa para a redução do tempo de soldagem durante a fabricação de torres eólicas.

Aug 8, 2018

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 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 Vitor Luiz Sordi, Gustavo Henrique Pelissari

O AISI201LN é um aço inoxidável austenítico com teor reduzido de Ni em relação aos tradicionais da série 300 e com adições de Mn e N como estabilizadores da austenita. Os aços da série 200 se propõem a substituir outros inoxidáveis em algumas aplicações com vantagem econômica pela redução do Ni, porém há pouca informação sobre o seu comportamento em temperaturas elevadas. Este trabalho avalia a resistência à tração do AISI 201LN na temperatura ambiente e na faixa de 500ºC a 800ºC e a resistência à fluência na temperatura de 700ºC. Observou-se que, comparado a outros inoxidáveis austeníticos, o material estudado tem resistência à tração comparável em temperatura ambiente e mantem boa relação ductilidade – resistência no intervalo de 500ºC a 800ºC. O aço AISI201LN apresentou desempenho em testes de fluência na temperatura de 700oC comparável ao de outros aços inoxidáveis austeníticos largamente utilizados para aplicações em altas temperatura, incentivando assim a ampliação dos estudos em outros intervalos de tensões e temperaturas.

Oct 21, 2019

By Edmar de Souza Silva, Antonio Augusto Gorni, Emanuelle Garcia Reis, Daniel Bojikian Matsubara

Controlled rolling followed by accelerated cooling, known worldwide as TMCP, aims to increase mechanical properties without toughness deterioration. The process principle is to promote the plate cooling with water jets along the range of the austenite transformation temperatures. The accelerated cooling process is only fully effective when controlled in an integrated manner, as it alone cannot ensure significant improvements in the final properties of steels. Plate surface quality depends on some parameters that must be controlled before the start of the plate accelerated cooling. Good flatness is essential to avoid irregular water accumulations during cooling. After the reheating process, the slab should have uniform temperature, uniform austenitic grain size and easily removable scale. The slab thermal and microstructural heterogeneities are inherited by the rolled plate and tend to increase further during the accelerated cooling. This results in flatness problems, high level of internal stresses and mechanical property variations. The descaling strategy is an extremely important factor and must be determined with great caution. It is important that scale thickness and distribution is uniform to ensure homogeneous cooling over the entire plate surface. Otherwise, there will be an uneven temperature distribution, which can cause serious problems of flatness, surface quality and mechanical properties.

Oct 1, 2019

By Alessandro Martins Duarte, Gabriela Patrícia Gomes, Christiano de Paula Boaventura, Hélio Braz Loss, Janeir Ribeiro Dutra

Para produção de aço em uma usina integrada o gusa líquido é parte predominante na composição da carga metálica, porém, levando em consideração a sua composição típica e para otimização do processo é necessário que haja um tratamento precedente ao carregamento do convertedor. Teores elevados de silício carregados em convertedores para produção de aço carbono e elétricos provocam um maior consumo de fundentes para neutralizar a sílica gerada durante o processo e maior instabilidade, por outro lado teores muito baixo não fornecem um balanço térmico favorável para utilização de sucata. Diante disso é necessário trabalhar com uma faixa de silício que atenda o mínimo necessário para que se tenha um balanço térmico favorável. Este projeto teve por objetivo modelar a dessiliciação através da adição de um agente dessiliciante e sopro de oxigênio na panela, trabalhando com um teor de silício final entre 0,20% a 0,50 %. A dessiliciação do gusa é realizada em 2 etapas, sendo a primeira quando o gusa é transferido do carro torpedo para a panela e a segunda etapa com sopro de oxigênio. O projeto conseguiu reduzir em 44% a quantidade de corridas fora da especificação, reduzindo dessa forma o consumo de fundentes no convertedor.

Oct 1, 2019

By Michel Rodrigo Luiz, Glaudistoni da Silva Félix, Osmar Duarte Junior

This article deals with a project to reduce the preparation time and threading the coils in the input section of a pickling line coupled to the cold strip mill (PLTCM) at ArcelorMittal Vega. The project developed serves for the detection and elimination of bottlenecks in the input section. The project was conceived by the philosophy of the Theory of Constraints (TOC) and Lean Six Sigma (6 sigma), here seen as sequencing serial / parallel in the preparation and threading the coils. In this context, a proposal to modify the automatic sequencing and reduction of interruptions due to failure of the automation / equipment confirmed its effectiveness reducing the total time preparation time and threading the coils in the entry section by 15%. This project was developed without investment costs, bringing gains on the order of US$613,769.00.

Oct 1, 2019

By Ricardo Tadeu Meneses Sodré

Laminadores de Tiras a Quente (LTQ) são equipamentos que realizam a transformação de placas de aço em bobinas laminadas de aço. Após a fabricação da bobina é necessário à marcação de todas as bobinas laminadas para possibilitar a identificação e rastreabilidade da bobina. A Arcelormittal Tubarão possui uma máquina de marcar automática robotizada que realiza essa identificação. Ocorrendo falha na máquina de marcar a identificação das bobinas passam a ser realizadas manualmente pelo operador, que não possui a mesma velocidade da marcação robotizada, ou seja, imediatamente ocorre perda de produção e após alguns minutos o gargalo se torna insustentável causando a parada do Laminador de Tiras a Quente. Um estudo minucioso foi desenvolvido através da elaboração de um diagrama de blocos funcionais (DBF), levantamento do histórico de falhas e tempos de manutenção, criação das curvas de confiabilidade e mantenabilidade e dos blocos de confiabilidade (RBD) para realização de simulações. Este estudo permitiu direcionar os esforços para os modos de falhas que mais impactavam na produção, reduzindo significativamente as falhas da máquina de marcar. Para sustentabilidade do resultado os planos de manutenção e inspeção foram revisados utilizando a Manutenção Centrada em Confiabilidade (RCM). O estudo proporcionou um aumento de produção de 15.207 ton/ano.

Aug 7, 2018

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 Vinicius Andres Strey

Segurança da informação é um tema crescente dentro do ambiente de Tecnologia de Automação. Da mesma forma que para outras rupturas que ocorreram, as grandes empresas desempenham um papel de vanguarda também quando se fala em segurança da informação. Grandes empresas, no geral, possuem diversas instalações. Neste caso, em se tratando de segurança da informação, é fundamental que os riscos sejam identificados e os controles sejam definidos e implantados de maneira integrada, de modo que vulnerabilidades quando exploradas não afetem o negócio como um todo. Desta forma, recomenda-se fortemente a adoção de um programa de segurança da informação com a participação das diversas instalações em vez de projetos isolados. Este trabalho apresenta a estratégia para o desenvolvimento deste programa através da adaptação de boas práticas e frameworks de referência, como ISA-62443 e NIST SP 800-82. As fases de concepção e desenho do programa estão contempladas, tomando como caso de referência o Programa de Cyber Security para Sistemas de Automação Industrial da Vale. Este programa foi concebido para ser abrangente nos aspectos de segurança da informação, considerando a situação individual de cada mina, usina ou porto envolvido, e estruturado de maneira a ser expandido facilmente para outras instalações.

Jul 30, 2018

By José Fagundes Jr., Juliano Braz Possatti, Bruno Câmara Vieira, Gabriel Godinho Alves, Bruno Bastos da Silva Murad, Cristina Maria de Oliveira Roque

Driven by market trends, increasing environmental accountability, government regulations and fostered by the Company’s strategic plan, ArcelorMittal Tubarão has developed new steel products to deliver better solutions to fit each customer’s needs. This often translates in higher strength, more complex and dimensionally challenging (thinner and wider) steels to attend a broad array of goals, such as reduction of vehicles fuel consumption and carbon emissions, increase in fatigue performance of heat treated parts, higher load capacity per net weight in vessels or wagons and lower supplying lead time as ArcelorMittal Tubarão establishes itself as a domestic option for so far imported grades. Based on the annual Product Development Plan, a structured workflow involves technical discussions from an operational point of view about safety issues, metallurgical project, steel grade family definitions, offline simulations prior to field trials, deformation resistance and process parameters adjustments and scheduling strategy. As a result of the increasing synergy between the areas, the share of new materials developed in recent years has been sustainably increased up to 15% in 2018, adding value to the final product without impact on hot rolled coil output and with a low cobble index.

Oct 1, 2019

By Davidson Marcos de Oliveira, Antonio Adel dos Santos, Vicente Tadeu Buono

The benefits of using the controlled rolling process followed by accelerated cooling (TMCP), currently used in the main rolling mills in the world are already well known and metallurgically based. The need to obtain mechanical properties with a high degree of homogeneity means that in some situations the ends of the rolled material are discarded, negatively affecting the metallic yield of the process. Therefore, this work focused on the determination of the mechanical properties variation at the ends of thick plates processed by TMCP of steels for application in oil and gas pipelines, in order to map the extent of these differences and to correlate them with the microstructure obtained, the profiles of temperature and cooling rates in these regions. To perform the work, two slabs of the studied material were rolled, and the temperature profile was recorded along the plate in the controlled rolling and accelerated cooling processes. The ends of the material were sampled in sections at every 100 mm and subjected to tensile test, hardness and the Charpy V-notch impact test, as well as dilatometry and microstructure evaluations. For the used process conditions, the results indicated the formation of a banded microstructure, basically consisting of polygonal ferrite and bainite, occasionally containing small fractions of perlite. The mechanical properties in the top and the base were higher than the values found in the plate middle, justified by the microstructure found. The work allowed understanding the relationship between the mechanical properties, microstructures and process conditions at the ends, helping the team to improve the process in order to result in a high degree of homogeneity of the product and, thus, lead to optimization of the metallic yield.

Oct 1, 2019

By Jose M. Rodriguez-Ibabe, Beatriz Pereda, Beatriz Lopez, Felipe Bastos

The modeling of austenite evolution during the hot rolling of steels is covered in the literature for a wide range of chemical compositions, although mainly for carbon contents below 0.20%. In addition, most research on this topic is oriented for processes that are characteristic of flat products. Compared to those processes, the hot rolling of bars for structural applications presents considerable particularities concerning mainly deformation, rolling speed and rolling temperature profile. Those particularities result in considerable changes on process parameters that affect the austenite microstructure evolution, both in the softening and hardening mechanisms if microalloying elements such as Nb is present. The aim of this work was to develop a model to predict the evolution of austenite microstructure that is suitable for the hot rolling of structural reinforcing bars. Different torsion tests simulating industrial schedules particular from those type of processes were performed. The tests showed the need to investigate Nb strain-induced precipitation interaction with softening mechanisms that can occur during the deformation schedule. At the end, the new proposed kinetics and routines were introduced to a program, MicroSim-Bars®, that is able to model austenite evolution under structural bar hot rolling conditions.

Oct 1, 2019