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By Fabrício Silveira Garajau

O sopro de oxigênio é a principal operação durante o processo de refino de aço em aciarias BOF (Basic Oxygen Furnace). Este sopro é feito por uma lança de injeção de oxigênio através de bocais supersônicos, que devem ser dimensionados para as condições específicas de operação, como por exemplo, vazões e pressões de oxigênio, altura de banho, altura da lança em relação ao banho, etc. O mau dimensionamento destes bocais tem influência direta no tempo e eficiência de processo, além de comumente resultar em desgaste prematuro dos bocais e na retirada do bico de operação. Este tipo de falha tem sido observado em bicos da Vallourec Brasil. No presente trabalho será apresentada a metodologia de estudos e resultados de análise metalográfica em amostras de um bico de lança usado pela da empresa, além de simulações CFD (Computational Fluid Dynamics) realizadas para se caracterizar o mecanismo de desgaste dos bocais. Estas informações foram utilizadas como base para o redimensionamento dos bocais, objetivando conter os impactos causados pelo desgaste.

Aug 17, 2017

By Manfred Hackl, Sergey Bragin, Alois Seilinger

The demand for hot rolled strip is growing in multiple ways. To remain competitive, new and existing mills must meet arisen challenges in the best possible way. The production of hot strip is a key element of steel production. Since close to half of all steel produced is hot-rolled to strip, mills require maximum throughput and availability combined with geometrical precision and the ability to create optimum material properties. Today there is a clear trend in developing new steel grades with high-strength and improved formability, like 3rd generation AHSS (Advanced High Strength Steels), as well as a trend to produce thinner and wider gauges. This trend challenges hot strip mills because it requires new technologies which provide more flexibility in metallurgical treatment during the rolling process. In order to meet and promote these trends Primetals Technologies is currently working on different concepts and solutions. One example is the development of a new mill stand technology Flex-HI HOT which allows to adapt the last finishing mill stands by efficiently switching from 4-high to a 6-high mode with small work roll diameter based on production needs. Another solution is to apply a permanent 6-high rolling stand at the end of the finishing train. A smaller work roll diameter allows to achieve higher specific thickness reductions and deformation rates resulting in significant thinner hot-strip gauges with valuable metallurgical benefits. The developed solution concepts with technological and metallurgical benefits will be presented in this paper.

Oct 1, 2019

By Rossana Bezerra de Azevedo Vasconcelos Seabra de Melo

O presente estudo apresenta um método de avaliação de desempenho de operadores nas análises químicas que caracterizam o minério de ferro. São eles: Ferro total (Fe), sílica (SiO2), alumina (Al2O3), manganês (Mn), fósforo (P) e perda por calcinação (PPC). O desempenho é avaliado em termos de precisão e veracidade. Estes dois indicadores primários são combinados num secundário denominado de indicador de “confiabilidade metrológica”. O método foi aplicado nos laboratórios da Mina (no estado do Pará) e do Porto (no estado do Maranhão) de uma empresa mineradora onde foi possível: 1) conhecer o desempenho de cada laboratório assim como conhecer o desempenho de cada operador; 2) identificar os pontos fortes (identificar o procedimento que leva a melhores desempenhos) e oportunidades de melhorias (atuar nas causas, capacitar); 3) equalizar a forma de executar cada uma das tarefas com as melhores práticas identificadas; 4) proporcionar oportunidade de desenvolvimento técnico dos profissionais envolvidos no processo. O desempenho neste indicador tornou-se critério avaliação de aptidão para executar análises.

Aug 2, 2018

By Ivan Rodrigues

A eficiência operacional é um fator essencial para garantir a competitividade das empresas. O desafio é estudar os processos de forma a aumentar a sua produtividade sem necessidade de investimento, gerando valor as empresas. O equipamento estudado, a Linha de Inspeção é o gargalo na produção limitando a geração de produtos em volume ou qualidade. As etapas eleitas para estudo foram os setup’s das atividades de inicio (encaixe) e final (desencaixe) do processo, atividades não automatizadas, com maior intervenção humana que sofrem interferência direta dos tempos e métodos praticados pelos operadores. Utilizando o método dedutivo, tendo como ferramenta de apoio, a pesquisa bibliográfica para fundamentação teórica e realizadas observações de campo, determinou-se os melhores tempos para realização das atividades visando a sua otimização. O presente trabalho tem como objetivo modificar o método operacional nesta Linha de Inspeção visando o aumento da eficiência produtiva, aumentando a geração dos laminados à frio. O trabalho comprovou que a mudança do modo operacional proporciona um incremento de 8% na produção (1.800t/mes).

Aug 17, 2017

By Matheus Machado de Souza

A utilização de revestimentos a base de cromo eletrolítico traz prejuízos ao meio ambiente, uma vez que durante o processo são liberados íons de cromo hexavalente e estes são extremamente tóxicos à natureza e ao homem. No entanto, existem outras tecnologias que vem sendo estudadas como alternativas ao processo tradicional de cromagem. A aspersão térmica por oxi-combustível de alta velocidade (HVOF) é a técnica que tem apresentado os melhores resultados sob as óticas de qualidade de revestimento, porosidade, resistência ao desgaste, propriedades mecânicas e adesivas. Neste trabalho foi realizado um estudo comparativo da eficácia da técnica de HVOF em termos de adesão, resistência ao desgaste e coeficiente de atrito. Como substrato foi utilizado o aço SAE 4140; o revestimento utilizado na aspersão por HVOF foi o WC-Co-Cr em comparação como o cromo eletroliticamente depositado, todos com a mesma espessura de camada. A avaliação tribológica foi realizada através de ensaios de desgaste por deslizamento do tipo pino sobre disco e a resistência adesiva por meio de ensaio de adesão.

Aug 7, 2018

By Wainer da Silveira e Silva, Marco Antonio Teixeira, Robisom Damasceno Calado, Carlos Alberto Chaves, Tone Takayama Filho

A preocupação com o adequado tratamento de resíduos industriais surgiu com o conceito de desenvolvimento sustentável criado pelo Clube de Roma e contribuiu para o uso racional dos recursos naturais ao longo dos últimos 50 anos. A preocupação com a produção responsável e uso judicioso de recursos naturais priorizou a reciclagem de materiais na agenda das empresas, tornando-se numa atividade de alta relevância, vital para a sustentabilidade econômica e ambiental. Este trabalho aborda os aspectos técnicos, econômicos e ambientais da reciclagem de resíduos contendo zinco através do estudo de caso de reciclagem de resíduos gerados no processo de fabricação de aço em Forno Elétrico, denominado pó de Aciaria Elétrica (PAE). A indústria ainda está em busca de tecnologias para redução da geração e reciclagem desse resíduo. A relevância do estudo está na utilização da Análise Hierárquica de Processo (AHP) para avaliação e seleção da melhor alternativa, entre várias, para tratamento e reciclagem do PAE. Como resultado, demonstrou-se a eficácia do uso da metodologia no empreendimento de reciclagem de resíduos contendo zinco implantado pela Votorantim, em Juiz de Fora, Minas Gerais.

Nov 12, 2019

By Sébastien Gérardin

Developed for more than 30 years, continuously improved, cored wire is nowadays a reliable solution for the improvement of sustainability, safety, health and doing quality and cost saving. Cored wire allows the addition of ferroalloys and treatment of liquid steel, especially concerning the calcium treatment. Amongst all the processes in secondary metallurgy, calcium treatment is certainly the most critical one before casting. Besides the traditional CaSi and CaFe wires, new types of wire have been designed for becoming the new reference in calcium treatment. PapCal (calcium insulated wire) and HDx (high density calcium wire) are a very versatile range of products. Indeed, according to the steelmaking process parameters (steel grade, treatment temperature, ladle size, calcium content targeted in tundish and even injection conditions), their technical specifications may be adapted in order to optimize the calcium treatment as high as possible.

Aug 16, 2017

By Claude Bodeving

The present steel economy drastically increases the financial strain on blast furnace operators. As a consequence, the importance of reliable cast floor operations is increasing drastically, which has a direct influence on the required clay mass and tapping equipment performances. When using modern high performance clay masses, pneumatic taphole drilling machines quickly reach their performance limits, which has made fully hydraulic drill hammers a standard in modern cast house operation. Besides the well-established hydraulic TMT hammers with high impact energy, an alternative version with lower impact energy, but high impact frequency was developed by TMT in the past, in order to achieve improved taphole protection. TMT’s recent research has shown that the drilling requirements inflicted by the taphole condition change over the taphole length, which has triggered the development of a new hammer, capable of switching between a high impact frequency mode and a high impact energy mode.

Aug 17, 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

By Roselaine Gonçalves Magalhães

São apresentados e discutidos os aspectos teóricos e práticos relativos às principais propriedades físicas, térmicas e mecânicas de três refratários comerciais de MgO Al2O3 C e Al2O3 MgO C para a zona de metal de panelas de aço. Normalmente, o desgaste do revestimento dessa região é governado pela propagação de trincas, penetração de aço e sucessivo destacamento das camadas superficiais deterioradas. A deformação irreversível na direção circunferencial do revestimento também tem despertado interesse. Os resultados da caracterização laboratorial mostraram que o projeto microestrutural exerceu influência significativa nas propriedades desses refratários. Os principais fatores que concorreram para modificar o desempenho dos tijolos foram a pureza das matérias-primas, a quantidade de antioxidantes metálicos e o comportamento dimensional dos refratários. Os tijolos denominados MAC2 (MgO Al2O3 C) e AMC (Al2O3-MgO-C) apresentaram melhor compromisso entre a variação linear dimensional, resistência ao creep e resistência à propagação de trincas, exibindo, assim, maior potencial para suportar as variáveis de processos e práticas metalúrgicas vigentes na Usiminas.

Oct 30, 2017

By Thierno FALL

This paper describes the study of the work-roll during the hot rolling process thanks to a 3D model built with the Finite Element Method (FEM). In terms of computational cost, that method needs high resources compared to 1D model which are mostly used. However, the 3D model is built to have a better understanding of the work-roll thermal and mechanical behavior during the hot rolling process. The thermal model shows that the highest temperature reached during rolling are within the range of 500°C and 600°C. The thermal field input used to simulate the mechanical behavior of the work-roll shows a biaxial thermal stress state, in the circumferential and axial planes. However, a peak of radial stress is observed in the backup zone. It did not generate plastic strain but could influence the fatigue behavior of the work-roll.

Oct 1, 2019

By Bráulio Salumão de Oliveira

A participação do petróleo e gás natural na matriz energética mundial aumenta gradativamente a cada ano. Em estimativas para as próximas duas décadas, tais fontes continuarão a figurar entre as principais na participação em suprir a demanda por energia mundial. Para que seja tecnicamente e economicamente viável a exploração destes recursos, são necessários utilizar produtos e processos inovadores que, por sua vez, exigem evolução da pesquisa e desenvolvimento de novos materiais e processos. Este estudo objetivou analisar o desenvolvimento tecnológico de ligas ferrosas para os produtos tubulares utilizados nesse mercado, através da elaboração de indicadores a partir de documentos de patentes indexados na base Derwent Innovations Index entre 1995 e 2014. Foram elaborados indicadores de evolução temporal, de identificação dos elementos de liga, das tecnologias em processamento dos produtos e das propriedades requeridas além de comparativos entre principais desenvolvedores e seus mercados de interesse. O número de documentos de patentes sobre o tema aumentou significativamente durante o período estudado. Foram notados países com destaque no número de depósitos de patentes, porém com pouca expressão de pedidos fora de seu território. Os principais titulares são empresas japonesas embora a China tenha apresentado a maior tendência de crescimento de depósitos no tema.

Aug 16, 2017

By Rene Grabowski

Optimization of workflows and intelligent stock management; Slab stacking improvement by automated transport orders; and System automatically registers any slab movements even in manual operation. Case story: Steel producer ArcelorMittal Eisenhüttenstadt GmbH in Germany uses Primetals Technologie’s new stock yard logistics system in its finishing department. An exact image of its slab storage at any times is given by the warehouse logistics system to the company. It not only enhances the composition of the stacks of slabs, but also automates recording of manual restacking operations. Therefore the solution improves workflows and simplifies stock control. Cycle times have also been reduced due to the fact that the slabs can be charged to reheating furnaces ahead of the rolling mill due to less restacking operations within the slab storage. The expandable, modular system is based on the Siemens Simatic IT and Primetals Technologies’ IT4METALS Logistics product platform. It provides a large number of organizational and commercial features in the form of sophisticated graphics and tabular evaluations. For example, it can show how many crane movements have been made per shift for any category of slab, so that the time and cost for each operation can be calculated accurately.

Aug 16, 2017

By Li Shanqing, Xu Jianghua, Li Hongmei, Huang Peijie

Cold rolled high strength steel are playing a very important role in reducing automobile weight for energy saving and environment protection. In recent year, more and more high strength steel were manufacturing in steel company. But there are some problems in the cold rolling process for high strength steel products. Periodic thickness deviation especially in strip head or tail is an important one in these problems. In this paper, the reason of periodic thickness deviation was analysed and a new AGC algorithm called Property FFC for high strength steel in tandem cold rolling was developed. The application of this new algorithm shows that it can reduce the thickness deviation.

Oct 1, 2019

By Piezanowski Ludivine

With the aim to reduce the hot metal production cost, ArcelorMittal Gent decided to integrate more ores with finer particle size distribution in the raw material mix for the production of blast furnace sinter. As a consequence of such an increase of finer material in the sinter raw mix, the sinter machine productivity and the quality of the sinter are affected. In order to compensate this impact, modern granulation technology can be employed. Within this context, ArcelorMittal Gent has invested in a vertical intensive mixer. The equipment was placed before the existing drums, with a function of “mixer”, whereas the drums are fully optimised for the nodulizing process. The paper presents the results of the industrial operation during the commissioning phase of the new equipment. Gradually increasing the proportion of fine material in the sinter raw mix has made it possible to compare the performances of the old system using drums for mixing and pelletizing with the new system using an intensive mixer combined with a nodulizing.

Aug 1, 2018

By Rodrigo Perito Cardoso

Low-temperature nitriding of stainless steels is applied to obtain wear resistant surfaces without losing its corrosion resistance. The treatment consists in introducing nitrogen into the steel surface avoiding chromium nitride precipitation. The corrosion resistance of martensitic stainless steels is expected to be improved if the treatment parameters are correctly selected. It can be related to ?Fe2-3N and a'N phase formation on the treated surface. In the present work the influence of the pretreatment and treatment temperature on corrosion resistance of plasma nitrided AISI 420 steel samples is studied. Annealed, as-quenched and 400ºC-tempered samples were nitrided at 300, 350, 400, 450 and 500°C, for 6 h at 600 V. The pressure was 3 Torr and the gas mixture was composed of 70%N2, 20%H2 and 10%Ar, at a gas flow rate of 3.34×106 Nm3s-1. Plasma was generated using a square-wave pulsed DC power supply and the sample temperature was controlled by the duty cycle. The modified layers were characterized by optical microscopy, X-ray diffraction and microhardness measurement. The corrosion resistance was studied by electrochemical characterization, by means of Open circuit potential and Anodic polarization curves. The maximum surface hardness was achieved at 400°C. This temperature seems to be near the limit temperature for low-temperature treatment aiming to improve or at least to keep unaltered the corrosion resistance in relation to that verified for non-treated steel samples. Results confirm that the pretreatment and treatment temperature significantly affects the corrosion resistance of the treated surface.

Aug 8, 2018

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 Patrizio Damiano

Competitiveness in Electric Arc Furnace production is pushing steelmakers to increase the throughput at the lowest expenditure. The technological challenge is therefore to operate the existing facilities at their top capabilities and to exploit materials and energy sources at the upmost yield and efficiency. Moreover, seizing the opportunity offered from the price variability of metallic feedstock calls for flexible practices, versatile equipment and tools to rapidly tune the melting profiles without hindering steel quality and equipment lifetime. The innovative Danieli Q-MELT Automatic EAF system addresses these aspects implementing a centralized control system which interacts with multiple technological packages. Each of these cutting-edge technologies focuses on one aspect of the EAF cycle, increasing machine availability and resource efficiency, by means of electrode regulation and foamy slag control, charging optimization, off-gas analysis and closed loop injectors control. Moreover, these modules provide the process supervisor application (Melt Model) with important information regarding the process status, thus allowing the adoption of a unified control strategy. The supervisor implements a robust statistical approach to identify process deviations in real time. The first results and technology perspectives inferred from the field immediately after the start-up are described in this paper.

Oct 30, 2017

By Robson Gambeta

A CLE Brasil possui uma subestação de 230kV que apresentou sérios problemas de trincas e rachaduras nas estruturas de concreto após alguns anos. Em alguns pontos a ameaça de queda era real. Foi iniciado um estudo de patologia das estruturas de concreto, com uma empresa especializada em recuperação estrutural para conhecer as causas e recomendar a melhor terapia estrutural a ser realizada. Após o estudo, definiu-se a terapia adequada das estruturas. Esta atividade foi classificada como de grande risco e teve foco na segurança da equipe e operação do sistema, de modo que todo o serviço fosse executado sem quaisquer incidentes as pessoas, ao meio ambiente e ou interrupções de energia elétrica. Havia desafios como realizar manutenção nas proximidades da linha viva, serviços em altura com utilização de andaimes, período de chuvas e ventos, trocas de equipes e anomalias. As estruturas tratadas foram Pórticos com 17 metros de altura, postes e suportes para isoladores, TPs, TCs, Seccionadoras e Transformadores. A atividade durou 04 meses e contabilizou 5.752 horas de trabalho. Os resultados foram significativos e dentro do esperado, sem ocorrência de incidentes, prolongamento da vida útil e aumento considerável da segurança da equipe e do sistema de distribuição.

Jul 31, 2018

By Frank Schrama

Steelmakers worldwide agree that the most efficient and cost-effective solution in BOF steelmaking is to desulfurize the hot metal between the blast furnace and converter. Various methods are currently in use, among which the Kanbara Reactor (KR, using only lime as a reagent), Magnesium mono-injection (MMI, using only magnesium; also known as the Ukraina-Desmag process) and co-injection (using magnesium and lime/CaC2) are leading. These three hot metal desulfurization methods are compared based on metallurgy, efficiency, costs and overall performance. Both available data from literature and experience from Danieli Corus engineers is used for this study. The KR process is able to reach low sulfur concentrations (> 10 ppm) in hot metal and has lower reagent costs. However, due to higher Fe-loss and heavy wear the KR process has the highest operational costs. The Magnesium mono-injection process is very fast due to the use of the reactive magnesium as reagent. Major problems with resulfurization (sulfur levels below 50 ppm cannot be reached) and the violence of the process made that this process could never get a firm foothold in the western steel industry. The co-injection process with magnesium and lime proves to be able to combine the best of both worlds. It can reach low sulfur concentrations and desulfurize fast. Co-injection is also the most flexible and cost effective.

Aug 16, 2017