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By Samuel F. Rodrigues, Clodualdo Aranas Jr., Fulvio Siciliano

The application of thermo-mechanical control processing (TMCP) in hot rolling of steels has become a common routine since the last 60 years. The understanding of the physical metallurgy behind TMCP played a major role in the early developments. Physical and numerical simulation works are performed firstly to derive the fundamental metallurgical knowledge and secondly to conceive existing TMCP practices. In this paper, a summary TMCP techniques is presented. The occurrence of dynamic transformation of ferrite in the austenite region is shown by means of synchrotron light diffraction methods. This phase transformation mechanism is taken into consideration and its effects on TMCP are proposed in an exploratory way.

Oct 1, 2019

By Fabio do Prado Verderano

A partir de corpos de prova de uma chapa de aço baixa liga NBR 6656 grau LNE 26, realizou-se a caracterização microestrutural, levantamento do perfil de dureza ao longo da espessura da chapa, ensaios de tração monotônicos, cíclicos de fadiga e análises fractográficas. Concluiu-se que, nas extremidades da espessura da amostra, o valor da dureza é maior, indicando que quando a chapa foi laminada as superfícies em contato com os rolos de laminação sofreram encruamento, aumentando a dureza nessa região. A microestrutura encontrada e o grau das inclusões presentes na amostra são compatíveis para o material, bem como as propriedades mecânicas monotônicas, que estão de acordo com a especificação. Por meio de ensaios de fadiga de baixo ciclo, encontrou-se uma boa correlação entre as propriedades monotônicas e cíclicas do material para a proposição da equação de Basquin, considerando-se dados seguros, quando utilizado os primeiros vinte ciclos do ensaio de fadiga para estabilização de cada corpo de prova. Verificando-se a seção transversal da fratura do corpo de prova, observa-se que o mecanismo de falha do material ocorreu a partir do aparecimento de trincas na interface ferrita-cementita com propagação transgranular até a fratura final.

Aug 17, 2017

By Roney Eduardo Lino, Loyslene Rabelo Fernandes, Gustavo Henrique Sousa, Athos Fernandes Araujo, Wallace Crisólogo Souza Gonçalves

Nos processos de refino dos aços, as ferroligas exercem um papel muito importante. E deve-se conhecer o comportamento do rendimento dessas ligas para que não sejam feitas adições desnecessárias que possam elevar os custos de produção ou até mesmo acarretar em perdas de corridas por composição química fora da faixa de especificação. Nesse trabalho foi utilizado o simulador de refino secundário do Steel University para avaliar o comportamento do rendimento das principais ferroligas em estação de rinsagem com banho metálico desoxidado ao alumínio e em banho não desoxidado. Foi possível avaliar que o comportamento do rendimento das ferroligas tende a ser mais positivo quando se é feita a desoxidação do banho metálico utilizando Alumínio briquetado. Com isso feito um comparativo do custo de produção que mostrou que, quando se conhece o comportamento dos rendimentos, é possível gerar economia para o processo.

Oct 1, 2019

By Pedro Damas Resende

Fios ortodônticos de NiTi são alternativas para substituição dos materiais convencionais para a mesma utilização. Quando comparado ao aço inoxidável, NiTi apresenta resistência à corrosão semelhante e características mecânicas superiores, uma vez que produz forças de menor intensidade e constantes numa grande faixa de deformação. Foram caracterizados grupos de fios ortodônticos de dois fabricantes, com diferenças no tipo de ativação e em seus diâmetros. Foram utilizadas microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de energia dispersiva para caracterização superficial e de composição dos fios. As fases presentes foram avaliadas por difração de raios X e ensaios mecânicos de dobramento de três pontos e tração foram conduzidos de forma a avaliar suas propriedades mecânicas. Todas as amostras apresentaram conteúdo de níquel acima de 50,5 at.%. Os fios superelásticos apresentaram recuperação total de forma em ambos os testes mecânicos e os fios termoativados apresentaram recuperação parcial de forma. Os difratogramas obtidos para todos os grupos apresentaram apenas fase austenítica anteriormente ao carregamento. Todos os fios superelásticos apresentaram maior força no descarregamento quando comparados com os termoativados.

Aug 17, 2017

By Evandro Moraes da Gama

Os solos lateríticos, formados pela ação de intempéries e alteração das rochas como itabirito e suas variações, geram um solo onde sua composição mineralógica, características e granulometria favorecem a produção de um ligante pozolânico quando processado através da tecnologia de calcinação flash. A retirada desses solos para explotação do minério de ferro se faz necessária formando os conhecidos depósitos de estéreis. A tecnologia de calcinação flash (PI 9809941-8) permite transformação desses solos em ligante de alta resistência denominado de metacaulim flash. Esse produto, quando tratado com tecnologia adequada, é transformado no ligante denominado de Metakflex (PI 0604142-6). Nesse trabalho faz-se uma descrição da planta piloto integrada de calcinação de estéreis argilosos, rejeitos e lamas com capacidade de produção de 200 kg/h de Metakflex. A utilização da calcinação flash para o aumento da superfície específica de reatividade de minerais e para a redução da perda ao fogo de minérios de ferro pobres é apresentada. Finalmente, são mostrados resultados preliminares da utilização do aglomerante Metakflex para pelotamento.

Aug 1, 2018

By Ana Beatriz Ferreira Sousa

Compósitos são hoje uma importante vertente para o desenvolvimento de produtos com propriedades específicas. Quando compósitos são produzidos a partir de materiais renováveis e biodegradáveis, estes se tornam sustentáveis, devido à sua fonte de matéria prima. As fibras naturais vegetais são abundantes em todo o mundo e responsáveis pelas propriedades mecânicas das plantas, que representam um potencial alvo de estudo no desenvolvimento de materiais “verdes”. Baseado nisso, o objetivo desse trabalho é produzir compósitos de matriz polimérica termoplástica reciclada com fibras naturais de bambu longas, provenientes de biomassa regional, e analisar a influência das fibras como reforço nos compósitos. Realizaram-se os processos de lavagem, mercerização e acetilação para tratar quimicamente as fibras. Os resultados, quando comparados com a literatura disponível, indicaram que o compósito reforçado com as fibras longas de bambu modificadas apresentou melhores propriedades mecânicas que sua matriz polimérica. Por consequente, constata-se que se obteve êxito a partir das técnicas utilizadas.

Oct 30, 2017

By Felipe Fardin Grillo

The aim of this work was to study the use of slags to desulfurization of cast iron. It was proposed to use alumina instead fluorspar. In addition, marble waste was used instead lime. Simulations applying Thermo-Calc software were performed in order to obtain the theoretical phases thermodynamic data. Then, a comparison between theoretical data and experimental tests were performed. The cast iron was melting in induction furnace at 1550°C. Slags composed mainly for CaO and Al2O3 were used to cast iron desulphurization. It was observed that increasing liquid phase, the desulphurization reaction was favored. Besides, it was found that cast iron desulfurization occurs by top slag mechanism.

Aug 17, 2017

By Eduardo Batista Teixeira

As indústrias podem possuir diversos sistemas especialistas para a gestão de cada uma das dimensões do negócio e, no caso, dos dados de análise a gestão de dados de laboratório a funcionalidade se dá com o LIMS, Sistema de gerenciamento de dados de laboratório (Laboratory Information Management System) e o Sistemas para o armazenamento de dados históricos de processo, PIMS, (Plant Information Management System). A correlação de dados de processo com dados de qualidade (resultados de análises de laboratório) é fator crítico de sucesso para o acompanhamento e gestão dos processos produtivos. Na intenção de atender as demandas dos usuários das informações correlacionadas, procuram guardar dentro do PIMS as informações do LIMS que agreguem valor para estes usuários. Cada variável historiada no PIMS consome uma posição de armazenamento (TAG). O quantitativo de TAG é parâmetro de licenciamento das soluções PIMS e o uso indiscriminado destes pode inviabilizar o projeto na dimensão custo. O presente trabalho apresenta solução para cadastramento dos resultados de análise utilizando estratégia de hierarquização no banco de dados. Esta estratégia reduzir para 20% (economia de 80% de TAG) do total de posições de armazenamento apuradas durante o levantamento de dados caso fosse utilizada a prática convencional de cadastramento dos dados. A hierarquização de dados reduz consideravelmente a demanda de TAG e não onera o processamento dos dados no momento da pesquisa e apresentação dos dados.

Aug 16, 2017

By Peter Fajfa, Heinz Palkowski, Jakob Kraner, Matjaž Godec

The study of asymmetric rolling on the AA 5454 aluminium alloy plates was carried out. The plates were taken directly from the industrial hot rolled sheet. They were cold rolled on the laboratory mill with different rotation speed of the upper and the lower work roller with the strains around 33 % and 44 %. To get closer to the industrial conditions the maximal dimensions of the rolled plates for laboratory rolling mill and the special industrial lubricant were used. After deformation the plates were annealed to the soft condition. This research was focused on all possible effects of asymmetric rolling: The reduction of rolling force, the increase of strain at same set roll gap, bending of workpiece, finer microstructure, more heterogeneous textures and as a consequence of that better mechanical properties. The asymmetric rolling with favourable mechanisms in the deformation zone has created the material with the homogeneous hardness in the cross section and with lower anisotropy, which is crucial for improvement of formability properties of aluminium work hardened alloys and to get closer to properties of steels. In the presented paper the general impact and different effects of speed difference of rollers was investigated on cold rolled aluminium alloy. Obtained and analysed results explain the function of asymmetry in rolling process and the options to implement the asymmetric rolling in industrial plant.

Oct 1, 2019

By Milson de Andrade Júnior

A Central Termoelétrica número 2 (CTE#2) possui três caldeiras de alta pressão que utilizam principalmente os combustíveis residuais dos processos siderúrgicos, com destaque para o gás de alto-forno (GAF), o qual está disponível em grande volume e com baixo custo. Como o GAF possui baixo valor calorífico, ele é enriquecido em duas misturadoras com gás de aciaria (GLD) e na ausência ou limitação deste, com gás natural (GN). A partir de 2014, devido a problemas com o gasômetro de GLD, passou-se a utilizar o GN com frequência para fazer o enriquecimento do GAF, o que gerava significativo impacto no custo do vapor devido o alto custo do GN. O sistema de injeção de GN nas misturadoras era controlado de forma manual e praticamente não acompanhava as variações no poder calorífico (PCI) do GAF. Percebeu-se que seria possível implementar um sistema de controle para as injeções que levasse em consideração o PCI do GAF, reduzindo o consumo de GN quando o PCI estivesse mais alto e aumentando o consumo quando o PCI estivesse mais baixo. Após a implementação deste sistema houve uma significativa redução no consumo médio de gás natural para enriquecimento do gás de alto-forno na CTE#2.

Aug 17, 2017

By Felipe Beluche Lima, Caio Augusto Silva Santos

Brazil is the largest producer of crude steel in the Americas by BOF process and many challenges come along with the increasing market demand. In the BOF, a tubular wall hood structure has been showing premature failures related to the overlay welded tube technology placed in the hood wall. The main root causes were: thermal fatigue at 1800°C, hot spot formation, high heat-affected zone (HAZ) leading to susceptibility of stress cracking, carburizing corrosion and superficial wearing. Based on that, co-extruded tube technology (named composite tube by Sandvik) was the alternative chosen to enhance hood performance without compromising BOF process. In order to rises safety and productivity, composite tube has 100% metallurgical bond assuring stable expansion, high heat exchange efficiency, better corrosion resistance and less rough surface finishing. It was highly suggested to many others mills due to similar and already existing reported cases.

Oct 1, 2019

By Márcio Nascimento Cunha

A presença de inclusões não metálicas em aços inoxidáveis é uma das possíveis fontes de defeitos superficiais, especialmente em produtos laminados a frio. Uma das alternativas para evitar as inclusões de óxido de alumínio em aços inoxidáveis é o rígido controle dos níveis de alumínio presentes nas matérias primas adicionadas ao aço. O presente trabalho tem como objetivo apresentar melhorias de qualidade superficial obtidas no aço ferrítico 430 estabilizado ao nióbio (0,20%Nb a 0,40%Nb) produzido pela Aperam através do uso de ferro-nióbio contendo menores teores de alumínio em relação ao produto padrão, desenvolvido especialmente para essa aplicação pela empresa fornecedora do material. Através de resultados industriais constatou-se uma evolução da qualidade com a redução no índice de desvios por esfoliação de 29%, enfatizando não só a importância do controle do teor de alumínio incorporado aos aços inoxidáveis como também um controle rigoroso de processo especialmente em aplicações de alto apelo estético, caso do uso em equipamentos da linha branca.

Jul 30, 2018

By Ranieri Corrêa Salazar

Essa contribuição técnica mostra a evolução do processo da Linha de Recozimento Contínuo de Chapas (LRCC#1) da Companhia Siderúrgica Nacional (CSN), na produção de laminados a frio sem revestimento para o segmento de mercado de tambores. A CSN vinha ao longo do tempo perdendo esse mercado devido principalmente a problemas de qualidade, como oxidação quando realizava a laminação de encruamento seca e, por outro lado quando processava o material com laminação de encruamento com óleo protetivo, ocorria no processo do cliente de cura a incompatibilidade com a tinta e vernizes nas aplicações mais críticas como acondicionamento alimentício, farmacêuticos e outros, cujos requisitos de qualidade rigorosos são exigidos contra qualquer tipo de contaminação. Desenvolveu-se um produto que associado ao controle de sua quantidade e a microgeometria da superfície da tira, resultou na lubricidade necessária para a continuidade operacional e atendeu aos requisitos de qualidade desejados.

Jul 30, 2018

By Geovane Viturino da Silva, Diogo Costa, Paulo Eduardo Marcelino, Alan José Santos De Almeida, Marco Antônio dos Reis, Deilton de Oliveira

A utilização de coque como combustível em Altos Fornos é necessária, apesar das restrições ambientais e dos custos envolvidos. Para diminuir a quantidade de coque utilizado no processo, são adotadas medidas como a injeção de hidrocarbonetos, dentre os quais, o carvão pulverizado, que é comprovadamente um bom substituinte parcial do coque carregado nos Altos Fornos. A injeção de carvão pulverizado (pulverized coal injection - PCI) propicia um maior retorno econômico, quando utilizado no processo de fabricação do ferro-gusa, pois permite uma maior capacidade da taxa de injeção ao se comparar com o emprego de óleos, gases e outros substituintes. No processo da injeção de carvão, conforme o objetivo do presente trabalho, se faz necessária uma baixa variabilidade (relação da taxa de carvão real com o set point pedido). A utilização da metodologia (Six Sigma) foi de fundamental importância para as principais ações adotadas, e trouxeram como principais resultados, estabilidade nos processos de moagem e injeção, bem como a redução do desvio da taxa de injeção de 16% para 10%, gerando uma economia para a Ternium BR.

Oct 1, 2019

By Douglas Glenn Stalheim

The uniformity of the final cross sectional microstructure and subsequent final mechanical properties and shape of structural steels is dependent on the type or types of recrystallization behaviors that are created. There are three main recrystallization behaviors that are the foundation of the metallurgy created during production. Alloy design and subsequent processing design strategy drive how much of each recrystallization behavior is created through the cross section of the product. Carbon manganese steels create only one basic behavior while the addition of microalloys, in particular niobium, can add two additional behaviors. The behaviors are intertwined with each other and build upon each other. The three behaviors are Type I, static recrystallization, Type II, no-recrystallization, and Type III, metadynamic/dynamic recrystallization. How much of each behavior is generated through the cross section through the production influences the final transformed microstructure and corresponding mechanical properties and shape performance. This paper will discuss the three behaviors, how they are generated, how to identify which behavior is occurring through modeling or actual mill data. Actual examples from production will be discussed.

Aug 16, 2017

By Mário Martins de Oliveira Júnior

Na maioria das aplicações tribológicas, lubrificantes líquidos ou graxas são utilizados para combater o atrito e o desgaste. Mas quando as condições tornam-se muito severas, os lubrificantes sólidos podem ser a única opção para este controle. Uma combinação de lubrificantes sólidos e líquidos é viável e pode ter um efeito sinérgico benéfico na redução do atrito e no aumento da resistência ao desgaste das superfícies de deslizamento, em especial nos regimes elasto-hidrodinâmico e limite de lubrificação. Este trabalho visa estudar o efeito conjunto da lubrificação sólida (compósitos sinterizados contendo partículas de lubrificante sólido dispersos em uma matriz metálica por um processo de mistura simples) com a presença de um lubrificante líquido em regime de lubrificação conjunta em uma configuração de desgaste por deslizamento alternado. A utilização simultânea de lubrificantes sólidos e líquidos produz uma diminuição significativa no coeficiente de atrito (25%) quando comparado com a adição do lubrificante líquido apenas, sugerindo a existência de uma sinergia positiva entre os lubrificantes sólidos e líquidos. Esta ação conjunta reduz o coeficiente de atrito (cerca de 4x) e a taxa de desgaste em 50%.

Aug 16, 2017

By Karl Berger

As the hot rolling of steel moves into new more compact and effective processes, and as steel producers look for new ways to reduce their costs and increase their margins in ever tightening markets and tolerances, the evolution in Steckel mill technology, layouts, and new innovations may well keep the Steckel mill as a viable option, especially in areas of the world where minimized capital investments are required. In this paper we examine the evolution of the Steckel mills over the last two decades, with emphasis on new innovations and practical results, and provide a summary of hands on experience with some of these innovations. Also a focus on the South American Installations is given (from Siderperu to Gerdau’s newest Combination- Plate-Steckel-Mill). In addition, we aim to show the viability of the Steckel mill as an option for many existing or prospective steel producers, as the quality of the products rolled with Steckel mills reaches new quality parameters and as new innovations permit the rolling of thinner and wider materials, reaching new applications and wider share in markets, while maintaining a strong foothold in the traditional uses of Steckel mill products such as stainless steel, structural, and line pipe materials. As the ability to handle heavier, thicker, and wider coiled plate products increases, the coiled plate Steckel mills option is as strong an option as ever.

Aug 17, 2017

By Kyle T. Chomyn

Multi-disciplinary engineering analysis and advanced modeling techniques were used to identify and develop low cost design modifications to improve a blast furnace hot blast air distribution main that experienced frequent refractory failures. Piping flexibility analysis helped identify the root causes of refractory damage and determine the need for new expansion joints. Finite element analysis was used to optimize a custom-designed elbow-to-elbow tie-rod system, which ensures thermal expansion loads are not placed on connecting piping. Heat transfer coefficients through the elbows were estimated using computational fluid dynamics (CFD) flow modeling. The cast refractory design was changed to a more reliable brick refractory design. Excessive draft was occurring during furnace back-drafting, so the system was assessed using CFD, and a passive flow-reduction spool was designed. This firstprinciples engineering design approach allowed for optimization and verification, ensuring that the new design addressed the root cause of the previous deficiencies.

Aug 17, 2017

By Graziele Gianini Braga Maria

O aço inoxidável duplex combina as propriedades mecânicas da ferrita à resistência à corrosão da austenita, sendo muito utilizado em aplicações industriais que requerem um bom desempenho quanto a essas propriedades. Quando esse aço é submetido a ciclos térmicos, fases secundárias podem se precipitar, o que causa a deterioração de suas propriedades. Dentre as fases que podem surgir, a fase sigma é a de maior relevância. O presente trabalho tem como objetivo avaliar e quantificar a precipitação da fase sigma quando o aço duplex UNS 31803 é submetido ao recozimento em diferentes temperaturas. Para essa análise foram utilizados a microscopia óptica e eletrônica, difração por elétrons retroespalhados, difração de raios - X, e espectometria de raios - X por dispersão em energia. Observou - se a presença da fase sigma em três das quatro condições adotadas no trabalho. A presença mais acentuada da fase foi observada na condição em que a velocidade de precipitação é máxima.

Aug 17, 2017

By Rodrigo Fina Ferreira, Jacek Kolacz, Luciana Gois, Neymayer Pereira Lima

The recent developments on the sensor detectors together with the higher capacity of the machines, due the high-speed computing recent advances, have made possible extending the application in the mining industry. The use of x-ray fluorescence, x-ray transmission and radiometric sensor based sorting can selectively remove gangue minerals in different size fractions for different minerals. This paper summarizes the potential application of SBS for an iron ore in three size fractions aiming to increase the %Fe after the removal of particles with main gangue minerals associated. Pilot plant tests were carried out with samples of iron ore in different size fractions and different content of hematite and gangues. The use of x-ray transmission sensor showed the possibility to increase the %Fe from about 63% to above 68% for particles below 80mm and 45mm, after the removal of low density particles. The presence of fines on the feed affected the performance of the SBS X-rays transmission machine, especially for the fine fraction feed. The mineralogical determination, carried out to know the association between hematite and gangue minerals, and the density of the particles on the feed, can be used to preview the quality of products of the x-transmission sorting process.

Oct 3, 2019