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By Pedro Cunha Alves, Wagner Viana Bielefeldt, Vinicius Cardoso da Rocha, Julio Aníbal Morales Pereira, Antônio Cezar Faria Vilela

A limpeza e a reoxidação de um aço SAE 1055 modificado foram avaliadas durante a sua produção em uma aciaria elétrica. Escória A no sistema óxido CaO-SiO2-MgO-Al2O3-CaF2 (CSMA-F) e escórias B e C no sistema óxido CaO-SiO2-MgO-Al2O3 (CSMA) foram analisadas. Duas amostras de aço foram coletadas em ambiente industrial: forno panela e barra laminada. ASPEX Explorer foi utilizado para obter informações sobre as inclusões, organizando-as por composição química, tamanho, densidade e tipo. FactSage v7.2 calculou as inclusões formadas durante a solidificação do aço, fração líquida e sólida das escórias e viscosidade da fração líquida. Após o refino secundário, o tipo mais comum de inclusão encontrada foram os aluminatos de cálcio. Na barra laminada, o espinélio foi o tipo de inclusão mais frequente, indicando um possível produto de reoxidação. Sua formação pode ser causada devido a interação com os materiais utilizados no distribuidor e molde. A redução da temperatura também favorece a formação de espinélios, como demonstrado pelo FactSage. As inclusões de espinélio foram analisadas pelo método Função de Densidade Populacional (PDF), que identificou que as corridas A1, A2, C1 e C2 apresentavam inclusões de espinélio formadas por reoxidação. Uso de escória no sistema CSMA é indicado já que eventos de reoxidação foram diminuídos nas corridas B1 e B2. No entanto, é necessária uma análise mais profunda dos materiais utilizados no distribuidor e molde para melhorar a limpeza do aço SAE 1055.

Oct 1, 2019

By Francisco de Assis Altera

Os custos com reparos e substituições de peças, que são submetidas a trabalhos que proporcionam desgastes dos mesmos significam elevadíssimos gastos para as empresas. Os testes de campo geralmente são caros, além de necessitarem de um longo tempo para serem completados. A partir do momento que se notou a necessidade do desenvolvimento de materiais com maiores resistências ao desgaste começou a ser feitas várias pesquisas na área de desgaste abrasivo. De acordo com trabalhos realizados, pode-se concluir que existe uma grande variedade de parâmetros que influenciam os mecanismos de desgaste de maneira geral. Neste trabalho estudou-se o coeficiente de atrito bem como a resistência ao desgaste por abrasão em dois tipos de materiais, sendo uma amostra com revestimento de níquel e uma amostra revestida com liga binária de níquel com 7,3% de cobalto. O enfoque principal foi centrado na taxa de desgaste por abrasão, caracterizado pelo atrito de partículas entre dois corpos em contato. Como material abrasivo foi utilizado uma suspensão de diamante com diferentes granulometrias e foram aplicadas cargas diferentes, totalizando oito ensaios. Nestes, foi possível observar que maiores desgastes estão diretamente relacionados com material de maior dureza, abrasivo de maior granulometria e menor carga aplicada.

Aug 16, 2017

By José Adilson de Castro

In the integrated steel industries the sintering process plays an important role furnishing raw material to the blast furnace. In this work, a computational simulation of the sinter process is developed that is able to predict the most important phenomena within the sintering bed. The model is based on the multi phase concept with multiple components described by conservation equations of each component coupled with the momentum, chemical reactions and heat transfer. The model validation was carried out comparing the model predictions with averaged industrial data and local temperature measurements within the sinter strand. The model predictions presented good agreement with the averaged values measured on the industrial sinter process.

Aug 2, 2018

By Pedro Etchevarne, Santiago Margot, Oscar Baglivo, Roberto Musante, Daniel Costoya, Maria Soledad Oreggioni

Durante 2017, a operação do AF#2 da Ternium Argentina exigiu alterações da basicidade binária em uma ampla faixa entre 2.0 a 2.7 e no teor de MgO. Esta faixa de trabalho motivou o estudo das propriedades metalúrgicas do sinter e sua interação com outros componentes materiais da carga do Alto-Forno. Além disso, foi testado e analisado a influência de duas qualidades diferentes de granulado. Para entender os efeitos da composição química, um conjunto de testes de redução-desintegração foram desenvolvidos. Aliando com perfis isotérmicos (ISO 4696-1), perfis variáveis de temperatura e composição de gás, com intuito de simular a redução no AF. As propriedades sob alta temperatura também foram avaliadas por meio de ensaios de amolecimento e fusão, compondo a carga sinter, pelota e minério granulado. Utilizando amostras de sinter de diferentes basicidades e teores de MgO. Os resultados obtidos e sua influência no comportamento dos altos-fornos são analisados no presente trabalho.

Oct 1, 2019

By Flávio Túlio Busatto, João Bosco Mendes, Marcio de Souza Lana, Raphael Dias de Medeiros, Gabriel Nazareth G. Alcoforado

The sintering process begins at the ignition stage of the surface layer of the mixture to be sintered. This ignition is performed through the heat supplied by a furnace, called "Ignition Furnace", and this burn must have sufficient heat potential to start the agglomeration process. As a result of the horizontal movement and the flow of air passing through the material, this surface firing front is transported until reaching the lower zones of the bed, thus producing the sinter. The higher the calorific value of the fuel used, the more efficient (lower fuel consumption and higher temperature) is the surface burning, thus raising the mechanical strength of the product during the process. Due to variations in fuel quality, keeping the ignition temperature controlled becomes a challenge, so, in this work, a study on the combustion of coke oven gas (COG) was carried out, evaluating not only its stoichiometric but also the most adequate control strategy, in order to maintain the working temperature and still optimize the yield and quality of the sinter produced. Mathematical knowledge, automation, control and industrial combustion were used in order to achieve the expected results.

Oct 1, 2019

By Christian Overhagen

In bar and wire rod mills, rolling procedures featuring three- and four-roll technologies are state-of-the-art to produce high-quality long products. While a rolling model for the three-roll process including an equivalent pass method was already presented by the author, pass design methods are dealt with in the current work. The geometry of the rolled product and roll grooves are described mathematically using functional contours, allowing geometric-numerical methods to be used for manipulation and deformation simulation of the rolled product. For a given pass, the output section is constructed using these methods. Roll force, torque and rolling power are calculated using the mathematical rolling model presented before. Interstand tensions are discussed as influencing parameters on the force, torque and power demands, as well as on the section shape. A mathematical model for the influence of interstand tensions on lateral spread is incorporated in the model. To complete the pass design model, elastic mill stand feedback is considered in terms of a fixed elastic modulus for each rolling stand, the elastic feedback and therefore cross-sectional variation due to elastic mill spring being calculated iteratively from the roll force by application of the Gagemeter equation. The interaction of section height and width faults due to elastic mill spring and spread variations is analyzed in detail and the consequences for the roll pass design are shown.

Oct 1, 2019

By Elizaveta Cheremisina

In steelmaking process lime serves as flux. Rapid lime assimilation and slag formation of the desired composition have a significant effect on the refining reactions. It is important to know the rate limiting step of lime dissolution to control and improve the converter process. Kinetics of pure CaO and industrial lime dissolution in model slag has been studied in the range of temperatures 1300 –1600°C. Lime samples were prepared in cylinder form and immersed in the melt for predetermined time. Considering the total mass balance of CaO in the slag and linear dimensions of lime samples, mass transfer coefficients were derived. Diffusion coefficients were calculated under conditions of non-stationary diffusion. The derived activation energy of less than 200 kJ/mol indicates that diffusion is the limiting step in the process of lime-dissolution in slag.

Oct 30, 2017

By Bernardo Martins Braga

A prática de inertização de um distribuidor de 17,7 t para lingotamento contínuo de aços foi estudada numericamente através de um modelo matemático tridimensional não-isotérmico. O modelo considera uma única fase gasosa composta de dois componentes: argônio e ar. A turbulência foi levada em conta por meio do modelo k-e padrão. Os cálculos foram executados utilizando o software de CFD comercial ANSYS CFX. Diferentes configurações do sistema de inertização foram simuladas. Os resultados indicaram que a configuração atual é ineficiente e novas configurações foram sugeridas. Algumas recomendações para a correta prática de inertização também são fornecidas.

Jul 30, 2018

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

By Diego Santana Torga

É comum encontrar sintonia de controladores PID que não levam em consideração o sinal de controle aplicado a variável manipulada. Portanto, variações rápidas e amplitudes elevadas podem ser geradas, que, na prática, pode ser inviáveis, devido à limitação física de atuadores e equipamentos industriais. Nesse artigo é desenvolvido um método de sintonia em que os parâmetros do PID são calculados por meio do Algoritmo Genético. A função de custo proposta penaliza tanto a amplitude do erro de controle quanto à variação da variável manipulada. A estabilidade é garantida com as restrições de robustez sobre o pico das funções sensibilidades. Exemplos simulados demonstram as vantagens da sintonia proposta.

Oct 30, 2017

By Leonardo Araújo Peruch, José Fagundes, Henrique Carneiro Pinto, Marco Túlio Costa, Nayara Coutinho, José Fabiano Martins Assunção

The objective of this project was to increase the hot charge by reducing reheating energy consumption and raising the productivity of ArceloMittal Tubarão's hot strip mill by changing the HSM’s schedule process with optimization of the relocation process of slabs after HSM’s chance with focus on slab temperature in reheating time. The project began with the revision of metallurgical rules for the relocation of materials, definition of criteria temperature setting (hot / cold), definition of restrictions of the process and review of modus operandi scheduling process. With the implementation of the process / system it is expected to achieve a 10% increase in the hot charge index in slabs reheating furnaces and increase productivity of the ArcelorMittal Tubarão hot strip mill

Oct 3, 2019

By Ivan César Lopes Diniz

Stretcher Reducing Mill (SRM) is a mill used in production of tubes. It is composed with a set 24 of stands responsible to define the final outside diameter (OD) of tubes. External appearance is critical in this process even though this requirement has no effect on mechanical properties. For this reason, an investigation of external longitudinal marks mechanism is in progress using 6 Sigma methodology. This paper is a part of the investigation with focus on the rolls and its mechanical properties. Destructive tests were performed in the rolls and compared with the project. After a detailed investigation, it was concluded that rolls were out of hardness specification and the project was poor of information. A new supplier was developed (internal market) based on the new project and all requirements were achieved as demonstrated in this paper. A monopolistic market for this product in VSB (Vallourec Soluções Tubulares do Brasil) was eliminated. Concerning the effect on the external longitudinal marks, the new rolls developed within hardness range minimized the mechanism of wear on rolls surface and consequently on tubes surface. A collateral effect has been faced, but still better than external longitudinal marks on tubes surface. The quenched and tempered rolls are more sensitive for process variation, mainly linked with cooling system and temperature of tubes (mechanical resistance for deformation). Nevertheless, a new material has been aimed focusing on reduction of rolls breakage with good tenacity and affordable cost.

Oct 4, 2019

By Ernst Lindemann

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

Aug 17, 2017

By Miguel Ângelo Menezes, Carlos Alberto Alves Viana

O presente trabalho possibilita o entendimento e a análise dos processos de conformação a quente dos metais. Isto, pela validação experimental do modelo de Johnson-Cook, para descrever o comportamento dos materiais no regime plástico, para grandes deformações, às altas taxas de deformações e nas altas temperaturas. Um entendimento dos parâmetros do modelo, utilizando-se um método analítico numérico simples, rápido e confiável foi desenvolvido anteriormente pela linha de pesquisa em Conformação Plástica dos Metais na UNESP – Campus de Ilha Solteira, obtendo-se as constantes empíricas do modelo referido. É proposto nesse trabalho a validação experimental do método simplificado para determinação dos parâmetros empíricos do modelo de Johnson-Cook através de um ensaio de tração a quente, considerando as propriedades mecânicas dos materiais analisados experimentalmente e/ou de dados de materiais disponíveis na literatura. De maneira geral, os resultados experimentais foram satisfatórios para o aço AISI 1045 à temperatura de 500 ºC, ensaiado à taxa de deformação de 1000 s-1, quando comparados aos resultados teóricos previstos pelo modelo proposto por SCADUTO e MENEZES. Particularmente, foi possível evidenciar erros máximos de 1,33% para o parâmetro n, 13,15% para o parâmetro B, 295,00% para o parâmetro C e 4,14% para o parâmetro m.

Nov 11, 2019

By Helênio Resende Silva Junior

Em coquerias, o período compreendido entre o início de operação até a desativação devido final de vida útil é relativamente longo. Torna-se tarefa muito difícil determinar-se o tempo exato de desativação por degradação uma vez que as coquerias possuem muitos fornos tipo batelada e o grau individual de degradação varia de acordo com as condições operacionais e método de preservação aplicados. Apesar dos cuidados adotados na operação e manutenção das coquerias, torna-se inevitável um desgaste inexorável em suas estruturas com o passar dos anos, com progressivo decréscimo na capacidade eficaz de produção até a sua paralisação. Tendo em vista o elevado custo envolvido na construção de novas coquerias, torna-se prioridade para as siderúrgicas prolongarem ao máximo a vida útil das baterias existentes, adotando o tipo de reparo adequado a cada fase da vida da bateria. O presente trabalho tem o objetivo de descrever os tipos de reparo em baterias de coque disponíveis, visando restaurar as estruturas e recuperar a capacidade produtiva das coquerias, respeitando as normas ambientais vigentes.

Aug 16, 2017

By Diego Canez Fernandes

O atual cenário mundial do mercado de carvões e da fabricação de aço vem estimulando mudanças no mix de carvões praticados na Usiminas. Neste contexto, foram realizadas alterações significativas no mix, com destaque para o aumento da participação de carvões alto voláteis e coque verde de petróleo. A qualidade do coque foi mantida por meio de ajustes de parâmetros operacionais na britagem, aliados à adição de óleo na mistura. O objetivo desse trabalho é apresentar a evolução do consumo desses materiais e os resultados de qualidade do coque. Os resultados de qualidade do coque (DI15/150, CSR e CRI) não sofreram variações significativas com a elevação da participação dos carvões alto voláteis e coque verde de petróleo, mantendo-se dentro da faixa visada.

Aug 1, 2018

By Cláudia Lisiane Fanezi da Rocha

Softwares desenvolvidos para análise das propriedades mecânicas em máquinas de ensaio de tração facilitam o trabalho rotineiro de caracterização dos materiais. No entanto, estes aplicativos não apresentam informações importantes como cálculos da incerteza de medição, cabendo uma análise da confiabilidade dos resultados obtidos por esses programas. O presente trabalho se propõe a comparar os valores dos limites de escoamento, de resistência, do módulo de elasticidade e da deformação final obtidos através do software Instron Bluehill® com os valores calculados através da análise minuciosa dos dados provenientes dos instrumentos de medição (célula de carga, extensômetro, sensor de deslocamento). Busca-se, assim, fornecer informações que auxiliem o trabalho de técnicos e engenheiros, além de estimar o erro percentual e desenvolver uma metodologia periódica para a garantia da confiabilidade da máquina de ensaio.

Aug 7, 2018

By Karl Berger, Roman Schneeweis, Dietrich Mathweis

With increasing demands from customers to provide flat strip with tighter tolerances on material properties, particularly flatness of e.g. martensitic steel grades (M1500), it has become necessary to develop strategies to improve flatness without influencing the tensile properties for such hard steel grades. Usual skin pass mills are not capable to apply sufficient tension and roll force for these kinds of material to improve the flatness. Therefore, alternatives had to be searched for. This paper describes skin pass - / temper – rolling methods from the classical one to new alternatives in order to satisfy the demanding market of higher material properties and idle running mills in rolling plants.

Oct 1, 2019

By Douglas Glenn Stalheim

Production of structural steel with a minimum yield strength of 700 Mpa produced as hot rolled coil has become increasingly popular due to cost considerations when compared to quench and temper equivalent product. This grade when produced as hot rolled coil requires the use of microalloy precipitation strengthening mechanisms. This is typically a combination of niobium and titanium microalloys. While the metallurgical concept of structural steel precipitation strengthening mechanisms has been well researched and published, actual implementation into the production process can be very challenging. In addition to achieving a minimum yield strength of 700 Mpa, in many applications additional mechanical property attributes of formability as measured by hole expansion testing along with low temperature toughness properties are now required. Achieving a balance of all the mechanical properties in a stable and repeatable performance in production using microalloy precipitation strengthening mechanisms further increases the challenges. This paper will discuss the metallurgical/process strategies required to successfully produce 700 Mpa minimum yield strength hot rolled structural steel coil. In addition, the role and goals of both niobium and titanium in this product design will be presented.

Oct 30, 2017

By Juliano Braz Possatti, Arnaldo Carneiro Salles, Cleudson dos Santos Rego, Leandro de Lucas Mendes

The increase in customer demand for steels with higher surface requirements, associated with the need to increase ArcelorMittal Tubarão's HSM productivity, it was necessary the development of controls and actions to reduce scale losses within the scenario of high productivity. This article describes the path followed by the hot strip mill team in order to reduce the occurrence and severity of scales.

Oct 10, 2019