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By Francois Mignard

With a limited global steel production growth, automotive application market shows interesting volumes and trends especially in emerging countries. The recent period has again enabled Siemens VAI to confirm a position amongst leading suppliers of new plants serving high-end steel production in particular for unexposed and exposed automotive material. With a series of recent plant references in operation and under construction, relevant answers to such sustained level of performances are highlighted along the downstream processes. Designed for a wide range of applications, Siemens VAI processing lines includes advanced technological and state-of–the art equipment, among them, Solid state laser welder, Pickling Tunnel tanks, Skin pass mill and Tension leveller, Side trimmer with dynamic width adjustment, and new generation of Automatic surface inspection systems. With a continuous aim of driving improvements, Siemens VAI has also developed Global Quality Monitoring solutions notably through advanced software which provide just-in-time warnings and assist steel makers in the daily operation of their lines. As lifecycle partner, Siemens VAI offers solutions and services in metallurgical expertise from metallurgical modelling, through physical simulation on rolling, annealing and galvanizing processes, and enables Siemens to accompany our customers along with their project definition till fulfilment of highest market requirements.

Jul 30, 2018

By LEANDRO RODRIGUES RAMOS

Os Sistemas de Nível 2 de Otimização da ArcelorMittal Tubarão impactam diretamente no processo produtivo (Qualidade, Produtividade, Produção), sendo que parte considerável destes sistemas são executados em plataforma legada de hardware (Alpha Digital). Em 2011/2012, o fim do ciclo de vida da Plataforma Alpha (Open VMS) anunciado pela HP trouxe este tópico para um lugar de destaque na matriz de risco da Engenharia de Automação. A principal estratégia é a migração para novas plataformas, porém associa-se a esta opção um custo e tempo elevado, principalmente se tratando de sistemas de alta complexidade e disponibilidade. A gestão de um estoque de sobressalentes também se torna cada vez mais difícil devido à escassez destes equipamentos no mercado global. Considerando estes fatores, a busca de soluções alternativas de curto prazo se fez necessária. Uma tecnologia de emulação e virtualização de plataforma foi validada e um projeto piloto implantado no sistema responsável pela otimização do processo de reaquecimento de placas do Laminador de Tiras a Quente. O uso desta tecnologia promoveu uma portabilidade direta do sistema para um hardware padrão de mercado (Intel x64), em curto prazo e sem impactos operacionais, podendo ser disseminada para outros sistemas, garantindo um pulmão para futuras migrações.

Jul 30, 2018

By Antonio Lourenço Batista de Souza

A simulação da evolução microestrutural, durante a etapa de acabamento, na laminação de tiras a quente de aços carbono, através do software DEFORMTM3D, foi estudada para prever a carga de laminação, distribuição de temperatura, de deformação e de tamanho de grão. A boa concordância dos valores da carga e temperatura na simulação com os valores da literatura, mostra que o presente modelo é viável para representar o processo de laminação. A deformação acumulada próximo à superfície foi maior quando comparada a da região central da tira laminada, indicando uma distribuição heterogênea da deformação, que diminui com a evolução do processo. O aumento da fração de recristalização dinâmica (DRX) e a diminuição do tamanho de grão foram mais significativos nos primeiros passes. Além disso, houve uma fração de DRX maior e um tamanho de grão menor próximo a superfície da tira, esta diferença no tamanho de grão, no sentido da espessura, também diminuiu com a evolução do processo. Estes resultados sugerem que múltiplos passes podem diminuir a não homogeneidade microestrutural da tira. Assim, este estudo mostra a eficácia do modelo microestrutural em predizer o comportamento do material em um processo de laminação a quente.

Jul 30, 2018

By Susanne Hahn

The Siemens VAI software model DynaPhase calculates thermodynamic properties depending on the chemical analysis of steel. It can be used online together with Siemens VAI’s secondary cooling model SIMETAL Dynacs 3D which is a unique feature. Offline it can be used to investigate the thermodynamic properties of steel grades and therefore supports the development of new grades. The core of DynaPhase is a substitutional solution model for the Gibbs free energy to calculate multi-component phase diagrams. The parameters of this model are determined by employing the CALPHAD approach. This model is combined with a microsegregation model to account for the interdendritic solidification process. New DSC (differential scanning calometry) measurements of the department of metallurgy of the Mining University of Leoben have been used to improve the DynaPhase database for high Al or Si concentrations. By comparing this experimental data to calculations it has been found that some of the widely used commercial software tools do not describe the ternary system FeAlC for high aluminum concentration correctly. In this paper we will show how thermal properties of high Al grades change with the optimized database and what impact this has on the secondary cooling of continuous casting, e.g. how the solidus point shifts on the strand. Moreover we will show that the online use of DynaPhase has many advantages for the production. Since DynaPhase uses the actual chemical analysis of the steel grade and not just concentration ranges or averaged concentrations it is possible to optimize the cooling strategy during casting for the actual chemical analysis of the actual heat.

Jul 30, 2018

By Rainer W. Kaiser

High wear resistant HSS rolls are being successfully used in the first stands of HSM finishing trains since the early 1990´s. The strong demand of mill administrators to make them applicable also in the last stands of the finishing rolling mill is a major influence factor of R&D efforts at respective roll suppliers. Looking back to the successful replacement of ICDP and HiCr rolls by more economic HSS rolls in F1-4 in regard to the TCO, rolling mill managers wish to repeat such scale gain also at F5-7 stands. Actually used enhanced ICDP rolls wear faster, being the HSM stoppage factor. F1-4 HSS rolls can be used for example 3 times longer. There is an obstacle to be overcome by roll suppliers and end users to replace F5-7 rolls by HSS rolls. Stick and crack resistance properties of HSS need to be improved. As a worldwide known leading producer of cast rolls for steel mills since 1820, the traditional German family owned foundry and machine shop IRLE, existing since 1693, accepted to face also this additional challenge. IRLE´s long year experience and prior researches have shown possible development directions to improve mentioned stick and crack resistance properties of its HSS grade, called SST. A new material of the HSS family is in the development pipe line and is discussed: SST/G. Choice criteria of the development direction, steps to control and guarantee respective sections of an industrial scale production as well as observations and results are described.

Jul 30, 2018

By Roger Ferreira da Silva

O método de ensaio não destrutivo baseado na análise do ruído magnético Barkhausen (RMB) possibilita a obtenção de informações a respeito da microestrutura do material examinado e do estado de tensões presente no mesmo. Devido às particularidades do método, as medições devem ser realizadas mantendo-se constante a geometria entre a sonda e o objeto examinado, de forma a assegurar a confiabilidade das mesmas. Quando realizado manualmente, o processo de medição é demorado e sujeito a erros de posicionamento da sonda. Em trabalhos industriais ou em laboratório, esses erros podem resultar em interpretações incorretas, devendo ser reduzidos ao mínimo possível. Visando à redução do tempo de execução das medições e de análise e a eliminação de possíveis erros de posicionamento da sonda de inspeção, este trabalho propõe a automação do processo de medição de RMB em corpos de prova do tipo chapa. Compreende a construção de um dispositivo de movimentação XYZ acionado por motores de passo e do software “Plate Barkhausen”, com uma interface amigável, para controle da movimentação e da medição, além da análise dos dados.

Jul 30, 2018

By Oliver Schulz

This paper presents the latest references of the Siemens VAI slab casting technology. Following the connect & cast philosophy Siemens VAI has developed technological packages suitable for installation in existing casters of any original supplier, as well as for complete new machines. A major demand on new machines is to adapt quickly to different market demands. This requirement for flexibility can be divided into two actual trends. Firstly into casting a broad range of steel grades, thicknesses and width on the same machine and secondly having installed slab, bloom and billet caster in one steel plant to deliver all different types of needs on the market. Depending on the condition of the existing machine the focus of modernization ranges from the substitution of single components featuring state-ofthe-art technology to complete caster revamping projects. In this paper concepts and references for short machine outages and fast caster ramp-ups at moderate investment costs are presented.

Jul 30, 2018

By Cláudio Antônio Goulart Valadares

O fluxante para aços baixo carbono, aplicado no lingotamento contínuo de placas, apresenta como características a temperatura de fusão entre 1.030°C e 1.070°C e a tendência a cristalização suprimida. Desta forma, o filme de escória apresenta predominantemente a fase vítrea que facilita a transferência de calor na interface molde de cobre e pele de aço em solidificação. Há uma tendência em retirar ou reduzir o teor de flúor nos fluxantes, com o objetivo de minimizar a erosão da câmara de exaustão do lingotamento contínuo, além de ser um risco potencial para a saúde e segurança e do aumento da taxa de erosão da válvula submersa. Este trabalho apresenta os resultados de análise dos filmes de escória do fluxante referência e a sua versão isenta de flúor via microscópio eletrônico de varredura e microscópio óptico de luz polarizada. Mais resultados como difratometria de raios-X e análises térmicas também complementam esta análise assim como algumas características físico-químicas dos produtos em questão.

Jul 30, 2018

By Natália Cristina Candian Lobato

A indústria siderúrgica gera cerca de 600 quilogramas de resíduos por tonelada de aço bruto produzido. Estes resíduos, conforme estabelecido pela legislação ambiental vigente, devem ter uma destinação final adequada de forma a não acarretar poluição do meio ambiente. Além disso, a preocupação com a sustentabilidade e a escassez de recursos minerais não renováveis tem feito com que as usinas siderúrgicas invistam cada vez mais no desenvolvimento de meios de produção mais econômicos e menos poluidores e na busca de métodos adequados para a reciclagem ou a reutilização dos resíduos gerados, de forma a minimizar a quantidade de resíduos estocados ou destinados a aterros industriais. Neste contexto, destaca-se a escória e a lama de aciaria LD. Assim, este trabalho, avalia as possíveis tecnologias aplicáveis ao gerenciamento ambiental destes resíduos, apontando as tendências e as alternativas tecnológicas para seus tratamentos, de modo a contribuir para o aumento da sustentabilidade deste setor industrial.

Jul 30, 2018

By Thomas Germershausen

Worldwide BOF-based steel plants are faced with demanding environmental requests and rising energy costs. For cleaning of primary gases from the BOF the scrubbing technology is worldwide adapted. For wet-scrubbers there is a direct relation between pressure loss and achievable clean gas dust content. Subsequently main energy consumers within Gas Cleaning Plants are the driving fans. To evaluate actual performance and to identify optimization measures extensive field measurements at existing Gas Cleaning Plants were performed. The operational results from various BOF plants worldwide will be presented and benchmarked. As a conclusion, advanced control strategies for reduced energy consumption and lower environmental impact were developed and implemented.

Jul 30, 2018

By Bruna Goulart Bartosiaki

A fabricação de aços com elevada qualidade interna esta correlacionada diretamente ao entendimento de como inclusões não-metálicas se comportam ao longo de cada etapa do processo. Neste estudo, amostras de aço foram coletadas em uma planta industrial, logo após o vazamento e ao final do tratamento em forno-panela, e submetidas à análise via MEV/EDS automatizado. A evolução da composição química das inclusões nas amostras foi representada sob a forma de diagramas ternários e remetida as suas morfologias. A análise automatizada permite a obtenção de dados estatísticos das inclusões varridas, que compreendem faixas de tamanho, número de inclusões e composição química média. Verificou-se que, dependendo dos desoxidantes utilizados e da oferta de oxigênio no banho, ocorrem diferentes morfologias de inclusões. Inicialmente, as inclusões formadas encontram-se na faixa de composição rica em alumina e, à medida que o banho é submetido à agitação, há a modificação da sua composição química para faixas ricas em CaO e SiO2. Durante esta etapa ocorre a redução na população de inclusões, já que inclusões aluminosas são ricas em fase sólida, o que facilita sua remoção, além disso, a agitação do banho favorece a interação entre as próprias inclusões. O comparativo entre a caracterização das inclusões e os parâmetros do processo, durante o refino secundário, permitiu verificar como cada variável contribui para o controle inclusionário.

Jul 30, 2018

By Bruna Goulart Bartosiaki

O atingimento de limpeza inclusionária está ligado ao entendimento de como cada etapa de processamento de aços influenciam no comportamento inclusionário. Neste estudo, retiraram-se amostras de aço antes e após o tratamento a vácuo e no distribuidor do lingotamento contínuo em uma planta siderúrgica. As amostras foram submetidas à análise via MEV/EDS automatizado e a medições de oxigênio total. O posicionamento da composição química das inclusões varridas em diagramas ternários remetidas à análise de suas morfologias, bem como a correlação do nível inclusionário com parâmetros de processo e de escórias, possibilitou o entendimento de como as inclusões se comportam. A forte agitação promovida pelo desgaseificador aumenta as interações entre banho, escória e inclusões, de modo que o conteúdo de CaO e de SiO2 nas inclusões aumenta. A transferência de elementos da escória para as inclusões por intermédio do banho é acentuado, fato observado pela geração de espinélios (MgO.Al2O3) ao final do processo. De modo geral, observou-se que além do efeito do abaixamento da temperatura na geração de novas inclusões, o fator reoxidação deve ser levado em conta. Em contrapartida, há a diminuição nos níveis de inclusões maiores desde o início do tratamento em vácuo até o distribuidor. O objetivo deste estudo foi verificar como ocorre a remoção, tratamento e modificação das inclusões nas etapas finais de processamento em aciaria.

Jul 30, 2018

By Érica Castilhos

Defeitos internos do tipo trinca off-corner são um dos principais problemas relacionados à qualidade em tarugos de aços especiais lingotados continuamente. Este tipo de defeito é bastante crítico, pois além de se apresentar de forma descontínua no tarugo e, consequentemente na barra laminada, não é detectável pelos equipamentos de inspeção em linha usualmente utilizados para garantir a qualidade final do material. Neste trabalho, foram avaliadas amostras de barras laminadas de um aço baixo carbono com e sem a presença do defeito do tipo trinca off-corner a fim de estabelecer um método que permita avaliar a criticidade da trinca. Estes resultados foram relacionados com os principais fatores que influenciam na formação deste defeito, proporcionando alterações de processo com o objetivo de minimizar a sua ocorrência.

Jul 30, 2018

By Patrik Bloemer

Reliable and accurate furnace bath level data during the melting process is invaluable for good decision making and furnace optimization, while obtaining such information rapidly and safely on a regular basis is of paramount importance. This paper shows how a melting process problem was identified as a concern, how a solution was sought and how a real-time measurement system was tested by simple modification to an existing temperature sampling manipulator. Also how, with furnace power on or off, taking reliable hot heel, fill and running levels could be used to assist melting control, aid decision making and improve safety.

Jul 30, 2018

By Marcos de Oliveira Fonseca

O crescente volume de dados gerados pelos sistemas computacionais tem estimulado o uso cada vez maior das técnicas de Data Analytics. Tais técnicas suportam a transformação dos dados em informações úteis para tomada de decisão nas diversas áreas de negócio. Na indústria em geral essa situação não é diferente, graças também ao uso cada vez maior de sistemas de automação e informática industrial. Esses sistemas coletam e disponibilizam milhares de dados do processo numa alta taxa de aquisição, o que normalmente representa um altíssimo volume de dados, muitas vezes chamado de Big Data. O presente trabalho mostra como essas técnicas podem ser aplicadas para maior conhecimento do comportamento e melhoria do desempenho de processos industriais, usando uma abordagem prática de inteligência de negócio que explora as características dos sistemas de automação e informação industrial.

Jul 30, 2018

By Jörg Busch

The essential pre-requisite for attaining the high quality of product required from high-speed continuous production processes is the use of new measurement and control technologies. High availability and reproducible measuring results ensure the high level of process stability necessary for full continuous operation. The requirements for the optimisation of quality across the complete production process and for quality analysis systems will be discussed. This report will present examples of basic and new measurement technologies in Cold Rolling Mills and Processing Lines. The following gauging systems will be discussed in detail: Strip tension meter, roll force measurements, weighing systems and shapemeter rolls. The measuring and control systems in this presentation must be seen as high-tech solutions in the field of processing technology. The measuring methods and technologies described are, together with optimised process models and precision control loops and actuators, the main pre-requisites for achieving the quality of product required from high-speed continuous production processes. Interconnected quality management systems enable optimisation across the complete production process.

Jul 30, 2018

By Ana Paola Villalva Braga

O objetivo deste trabalho é apresentar as soluções implementadas para modernização e automação do laminador piloto do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo-IPT, importante ferramenta de pesquisa do seu Centro de Tecnologia em Metalurgia e Materiais. O IPT, em parceria com o Laboratório de Fenômenos de Superfície da EPUSP, tem trabalhado nas duas últimas décadas com o desenvolvimento de ligas resistentes a desgaste, principalmente para uso em cilindros de trabalho para laminação a quente. Com recursos provenientes de projeto co-financiado pelo BNDES e pela Gerdau, o laminador piloto e o forno de indução para aquecimento de placas foram reformados e modernizados, permitindo que a célula de laminação trabalhe de forma autônoma e que os dados de processo sejam continuamente registrados. Nesse projeto estão sendo conduzidos ensaios de laminação de longa duração para caracterizar e quantificar o dano progressivo imposto aos cilindros pela laminação a quente de placas de aço carbono sob condições controladas de temperatura e grau de deformação e de refrigeração dos cilindros. A modernização do laminador envolveu 3 etapas: reforma e automação do laminador e do forno de aquecimento; montagem do sistema de refrigeração dos cilindros e instrumentação dos cilindros de trabalho.

Jul 30, 2018

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 Pedro Jorge Walburga Keglevich de Buzin

The steel production in mini mills generates several process residues, among them there is the electric arc furnace dust (EAFD). This residue has as main elements Fe, O, and Zn, being classified as hazardous by the presence of Pb and Cd. Thermodynamic studies related to the formation of mineral species containing Fe, O and Zn elements were carried on due to the influence of these compounds in hydrometallurgical EAFD recycling processes. In recent years, a rise in the chlorine content of this residue was observed, mainly motivated by the increased use of scrap with polymeric impurities containing this element. In this work, based on computational thermodynamics tool FactSage, a general overview of gaseous and minerals species (found in EAFD) formed by Fe, Zn, O, Cl, H and C is shown – representing the organic origin of chlorine. For this study, the PVC polymer was used as the chlorine carrier substance which contaminates the EAF load.

Jul 30, 2018

By Walter Luiz Corrêa Junior

O fósforo é um dos elementos mais importantes do processo de produção de aço em convertedores a oxigénio, devido à dificuldade de remoção durante o processo de sopro de oxigénio e depois do vazamento para panela de aço. Este trabalho mostra resultados obtidos através da alteração em variáveis de processo como o consumo de cales, teor de FeO na escória e uso de fluorita, durante o sopro e a avaliação da partição de fósforo com base em modelos de autores como Healy, Turkdogan, Basu e Suito, foi realizada utilizando os dados industriais da aciaria da ArcelorMittal Tubarão, com objetivo de comparar estes dados com as abordagens citadas. Um software termodinâmico foi usada para cálculo das atividades, da fração de líquido e do fósforo em equilíbrio, com a finalidade de auxiliar a identificação das principais diferenças termodinâmicas entre os dados experimentais e correntes. O resultado final mostra que as alterações realizadas no processo foram significativos para melhorar a taxa de partição de fósforo.

Jul 30, 2018