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By Qingwen Dai

The Marangoni effect is an important phenomenon where a surface tension gradient drives liquid towards high surface tension regions. Temperature gradient, evaporation, disparity of viscosity, and surface roughness and topography are all significant factors that can affect this thermo-capillary migration. The purpose of this study was to investigate the influence of micro-groove patterns on the migration of paraffin oil, and obtain a well-designed texture of micro-grooves to prevent the thermo-capillary migration. Patterns of micro-grooves with differing orientations and geometric parameters were fabricated on the surface of SUS 316 stainless steel substrates. Experiments on the migration behavior with different viscosities of paraffin oils were carried out various temperature gradients. The experimental phenomena indicated that the surface with the micro-grooves perpendicular or parallel to the temperature gradient have a strong impact on the migration performance of paraffin oil. Micro-grooves perpendicular to the temperature gradient exhibited extraordinary slower migration velocity than that of the parallel one. Width and depth of micro-grooves had an obvious influence on the behavior of temperature-driven migration and detail discussions on the effects of these geometric parameters were carried out.

Jul 31, 2018

By Gustavo Coqui Barbosa

Neste trabalho, foi desenvolvido um modelo de elementos finitos para simular o primeiro passe da laminação a quente do trem acabador de tiras de aço C-Mn. O comportamento desse aço é definido por equações constitutivas que descrevem os mecanismos de encruamento e recristalização acoplados aos campos de tensões, deformações e temperatura. Foi implementada uma sub-rotina em linguagem FORTRAN disponível no programa de elementos finitos ABAQUS/Standard. O modelo foi estabelecido no estado plano de deformação por meio de elementos finitos com acoplamento dos campos de temperatura e deformação para o cilindro de trabalho e tira. As dimensões e condições de processo foram obtidas a partir de dados industriais do laminador de tiras a quente da CSN. O modelo prevê as distribuições de temperaturas e valor de carga de laminação em boa concordância com as medidas industriais. Os resultados do modelo evidenciam que há ocorrência de recristalização dinâmica durante o primeiro passe e, apontam que em determinadas regiões da tira a fração recristalizada dinamicamente chega a 100%. A análise de sensibilidade dos parâmetros do modelo foi feita para determinar o seu impacto nos resultados das simulações, notadamente na força de laminação e no tamanho de grão austenítico final.

Jul 30, 2018

By Charles de Abreu Martins

An experimental investigation was conducted using laboratory-processed, 0.12C–1.70Mn–0.2V steels with different Cr or Mo additions aiming to evaluate this influence on the microstructure and mechanical properties hot rolled steels. Steels were processed in a pilot rolling equipment, simulating a typical thermomechanical processing, with finishing rolling steps above Ar3, followed by accelerated cooling and 723 K (450 Celsius) coiling temperature. Microstructures and precipitates were analyzed using OM, SEM and TEM, while mechanical properties were evaluated by tensile and hole expansion tests. Since Cr and Mo increase hardenability of austenite, and as a consequence, the volume fraction of the acicular constituents increases with gradual additions of Cr or Mo. Moreover, Cr or Mo impacted V precipitation process, reducing average size of particles. At 0.50%Mo, V precipitation was inhibited. Effects of this microstructure evolution on the final mechanical properties were also analyzed, as well as a comparison between Cr and Mo effects, with Mo presenting more effective influence.

Jul 30, 2018

By Armando Vazquez

This paper will provide an overall technology update on Tenova’s modular i BOF® technology package for improved endpoint detection (Carbon and Temperature), slop detection and auto-tapping control, with a primary focus will be on Tenova's Slop Detection System (SDS). Accurate Slopping prediction is a critical tool in the operation of a BOF. It provides the steelmaker with an additional protective system to increase yield & productivity while reducing operating costs. Tenova Goodfellow's i BOF® slop-detection technology uses lance vibration analysis with real-time alerts to give steel makers advance warning of the onset of a slop and a measurement of the slop severity. The system is designed to provide direct feedback control of lance position and oxygen flow rate, for rapid mitigation of potential slopping events. This paper will provide a summary on how the i BOF® technology package has been implemented, including trials and general results.

Jul 30, 2018

By João Carmo Vendramim

A oxidação da superfície de peças, ferramentas, moldes ou matrizes construídas em ligas ferrosas tem larga utilização na indústria. As aplicações podem ser as mais diversas, tais como simplesmente atender às questões estéticas, proteção da superfície contra a corrosão, ou proteção contra a interação química com outros metais. Dentre as técnicas industriais utilizadas há o processo conhecido como “Oxidação Negra” que é realizado em baixas temperaturas, com imersão do aço da peça em óleo quente, ou banho de sal especial, ou mesmo a frio (soluções especiais). Outros processos utilizam fornos industriais com atmosfera de ar para aquecer a liga ferrosa até temperaturas da ordem de 500ºC e acrescentar (“pingar”) água como fonte de oxigênio. E em outros, aplicação ceras hidrocarbonetadas e ácidos inorgânicos e posterior oxidação [1] com aquecimento a temperaturas da ordem de 500ºC. Nesses processos, o objetivo é formar uma camada de óxidos tipos Magnetita e Hematita cujas características de menor coeficiente de atrito e determinadas propriedades físicas e químicas serviriam de barreira à interação química com outros metais em contato. A camada de óxido obtida nas condições descritas acima é bastante útil para determinadas aplicações industriais, tais como moldes de injeção de alumínio. Esse texto descreve o processo de oxidação desenvolvido utilizando a tecnologia de plasma.

Jul 30, 2018

By Julio Cezar de Sousa Zorzi

Aços com teor de Mn entre 15% e 30% apresentam ductilidade excepcionalmente alta para sua elevada resistência mecânica, devido à ocorrência de transformação de fases (efeito TRIP) e/ou à formação de maclas de deformação (efeito TWIP) na microestrutura predominantemente austenítica. A adição de Mn ajuda a manter a austenita até a temperatura ambiente, evitando a sua decomposição após o recozimento aplicado depois da laminação a frio. O objetivo desse estudo foi avaliar o efeito da temperatura de recozimento na microestrutura e nos valores de propriedades mecânicas de um aço com 17% de Mn, por meio de simulações piloto das etapas de processamento industrial utilizando dilatômetro e simulador termomecânico do Centro de Pesquisa da Usiminas. Observou-se que o aumento na temperatura de encharque durante o ciclo térmico de recozimento contínuo promoveu a reversão completa da martensita a’ para austenita. Além disso, a alteração desse parâmetro praticamente não afetou o limite de resistência e o alongamento total do aço, embora tenha reduzido significativamente o limite de escoamento.

Jul 30, 2018

By Leonardo Zuchi Guio

A ArcelorMittal Tubarão vem trabalhando nos últimos dois anos na implantação de um sistema automatizado de julgamento da qualidade da superfície de bobinas laminadas a quente, juntamente com a ArcelorMittal Global R&D. Tal sistema é denominado CGSIS – Coil Grading Surface Inspection System – e tem a função de interpretar as ocorrências de defeitos superficiais, identificados por um sistema de inspeção automático através de câmeras CCD auxiliado por técnicas de visão artificial, à luz da necessidade requerida pela aplicação final do material. Todas as ações sugeridas pelo sistema são baseadas em regras de aplicação e nas informações obtidas do sistema de inspeção automático, requerendo para isso taxas de acerto de classificação de defeitos adequadas para uma boa tomada de decisão. Para tanto, várias melhorias foram necessárias, envolvendo questões de ambiente, desempenho, confiabilidade, disponibilidade e treinamento do sistema, para se obter com isso melhores níveis de detecção e acerto. Outras questões envolvidas em tal processo concernem às mudanças aplicadas a políticas já estabelecidas de julgamento e comunicação do novo sistema com os sistemas já existentes. Vários benefícios da implantação do projeto já estão sendo percebidos provenientes das etapas de preparação para a instalação e espera-se que após a operacionalização um ganho superior a R$320k entre redução de custo com pessoal, aproveitamento de material e redução de reclamações de clientes seja alcançado.

Jul 30, 2018

By Henrique Silva Furtado

Concerning production of low phosphorus steel critical grades at ArcelorMittal Tubarão site, bottom blowing system plays a very important role. For those systems with independently controlled tuyeres, some non-uniform bottom blowing patterns seem to be promising in improving metal-slag mixing; however, based on computational fluid dynamics (CFD) results of ArcelorMittal Tubarão’s post oxygen bottom blowing, this may not be generalized. Also, from industrial trials it became clear that higher the bottom blowing flow rate, the closer were the end point P to the equilibrium. Despite this result an analysis of the apparent mass transfer coefficient has shown a week correlation with the classical power stir correlation suggesting a more complex kinetic limiting step for phosphorus removal.

Jul 30, 2018

By Carlos Alberto Perim

Os aços baixo carbono microligados representam uma parcela significativa da produção de placas de aço na ArcelorMittal Tubarão e sua participação na produção total tem sido crescente ao longo dos últimos anos. Entretanto, grande parte da necessidade do mercado por este tipo de material se dá em larguras pequenas, o que inviabiliza a sua produção em equipamentos de grande escala, como é o caso da ArcelorMittal Tubarão. Neste trabalho será apresentado um resumo das ações tomadas na ArcelorMittal Tubarão visando viabilizar a produção deste tipo de aço em pequenas larguras, através do aumento de sua velocidade de lingotamento e análise constante da qualidade interna das placas. Uma vez consolidado o aumento de velocidade, com a consequente redução do tempo de lingotamento, foi possível reavaliar a aceitação de placas com menor largura e padronizar esta nova condição. Também, durante a execução deste trabalho, foram reavaliados os critérios de retirada de amostras para os ensaios de macro-ataque nos aços de baixo carbono e baixa liga.

Jul 30, 2018

By Johan Richaud

Achieving high surface quality steel in the continuous casting process requires optimal mould level control. The design of the casting channel from the tundish to the mould is crucial to prevent formation of undesired instabilities or biased flows that can cause level fluctuation. With the aid of CFD and with physical water models, the geometry of the stopper nose and the nozzle seat have been studied and optimized to improve the overall mould flow stability. A special stopper nose; Ripple Stopper (RST), has been developed that reduces the formation of large and unwanted eddies in the liquid steel that destabilize the port exiting jets. Instead, the RST produces a fast release of turbulence in the form of a large number of small eddies. The large sudden fluctuations in the mould level are reduced, which in turn reduces the occurrence of surface defects. An additional benefit is derived from the local pressure around the stopper nose region being greater which reduces the refractory erosion. For a tundish gate type flow regulation, a new design encompasses an offset in the Tundish Well Nozzle (TWN) that realigns the flow and reduces the bias flow that is common to tundish gate regulation. The steel recirculation regions below the throttling gate are decreased reducing the risk of oxide depositions. The RST and the Offset bore casting channel have been applied successfully leading to a superior flow control performance between the tundish and the mould.

Jul 30, 2018

By Lidiane da Paixão Carvalho

Foi estudada uma forma de reduzir o custo de produção de aços que atendem a norma NBR 6656 LNE 38 (ou LNE 380) na Companhia Siderúrgica Nacional (CSN). Esses materiais são utilizados em peças de conformabilidade crítica principalmente para indústria automotiva. Na CSN, o Forno Panela tradicionalmente faz parte da rota obrigatória de fabricação desses materiais constituindo um “gargalo” de produção. Efetuou-se uma análise da composição química, então empregada para os aços e das propriedades mecânicas resultantes, e então se buscou uma nova composição que atendesse a norma e que permitisse outra rota de produção. Percebeu-se que uma redução no teor de manganês em relação ao normalmente utilizado propiciava uma melhor adequação à norma, além de permitir o uso de uma rota alternativa que maximizava a produção e permitia reduzir custos.

Jul 30, 2018

By Cláudio Antunes de Oliveira

Este trabalho tem como objetivo demonstrar uma aplicação prática da técnica de reconciliação de dados no diagnóstico das medições que compõe uma malha de distribuição de gás BFG – Blast Furnace Gas. Falhas comuns de medição tais como saturação e congelamento da indicação afetam a qualidade da informação e este tipo de detecção faz parte da proposta de diagnóstico. Será abordado o desenvolvimento de um algoritmo que implementa a técnica de reconciliação, bem como a elaboração de uma matriz de diagnóstico no InfoPlus.21. Os principais indicadores deste diagnóstico são armazenados na base de dados do InfoPlus.21 visando consultas históricas e monitoramento contínuo das medições. Os dados obtidos demonstraram que a técnica de reconciliação de dados pode contribuir para identificação de falhas e agregar confiabilidade às medições.

Jul 30, 2018

By Alexandre de Freitas Gomes de Mendonça

O sistema de detecção de rompimento de pele monitora a estabilidade da transferência de calor no molde. Quando é observado desvio de temperatura no molde, esse sistema aciona um alarme e reduz a velocidade de lingotamento para evitar um possível rompimento de pele. Durante a redução de velocidade, alguns aços podem sofrer alteração dimensional e agarramento de placa no veio, podendo ocasionar a interrupção da série. O aço ultrabaixo carbono com alto teor de silício e alumínio, aplicado a indústria elétrica, apresenta esse comportamento. Para melhorar a estabilidade de lingotamento reduziu-se 10% do teor de alumínio no aço. Em termos práticos, o que se observou foi a melhora na estabilidade operacional, pela redução de aproximadamente 83,7% dos alarmes falsos de rompimento de pele. A adequação do projeto de liga do aço não alterou as suas propriedades eletromagnéticas.

Jul 30, 2018

By Michael McDonald

The cold-rolled steel output of cold-rolling mill (CRM) complexes are sometimes constrained by their batch annealing facilities (BAF). This paper examines a cost-effective solution to increasing capacity and quality of the BAF thereby making additional capacity available for CRM output. The solution involves applying a structured system of scheduling and operation to the BAF, using a proven level-2 software model. The system presented has been applied to a wide variety of BAF with all the leading furnace brands. Whether using traditional HN atmosphere or 100% hydrogen, peak performance can be achieved when using a properly configured, on-line, physical thermodynamic model. Given that it is not practical to place a thermocouple in each coil that is being annealed, various methods have historically been used to estimate the time required to properly anneal all the coils in the charge. This paper examines how the latest technology, in wide use throughout the USA, uses a physical thermodynamic model to shorten average cycle times, thereby increasing productivity and reducing energy consumption. The paper also examines the benefit of building thermodynamically balanced charges to further optimize the BAF operation and improve quality consistency by decreasing mechanical property variations.

Jul 30, 2018

By Alexandre de Freitas Gomes de Mendonça

O pick-up de nitrogênio no aço deve ser evitado nos processos de fabricação em uma Aciaria de alto desempenho. Entretanto, o pick-up de nitrogênio pode ocorrer em inúmeros pontos na Aciaria, principalmente quando o aço líquido é exposto ao ar atmosférico. Alguns locais de controle têm grande relevância no resultado do pickup, tais como: durante o vazamento do aço do convertedor para a panela, no refino secundário durante a agitação excessiva do aço e no lingotamento contínuo devido a aspiração de ar atmosférico nas conexões. Neste trabalho, o foco do controle da incorporação de nitrogênio é no lingotamento contínuo e, para efeito de estudo, tomou-se como referência um pick-up de nitrogênio de até 5 ppm. Os dados históricos mostram que menos de 64,6% das corridas encontravam-se com pick-up de nitrogênio abaixo de 5 ppm. Assim, visando reduzir esse pick-up foi proposto um ajuste no ângulo da sede da válvula longa, melhoria do projeto do gasket e capacitação da equipe de operação. Após a efetivação dessas ações de controle esse número passou para 97,7% das corridas lingotadas.

Jul 30, 2018

By Franciéli Mantovani

Apesar da primeira preocupação com relação à gestão de resíduos ser a busca pela minimização da geração dos mesmos, há muitos casos de processos produtivos que geram resíduos inevitáveis. A investigação e o desenvolvimento de processos tecnológicos capazes de transformar os resíduos no sentido de reutilizá-los são plenamente justificados e passaram a ser uma realidade. Dentro deste panorama, a reciclagem de resíduos potencialmente perigosos, como o pó de aciaria elétrica - PAE, é uma importante questão ambiental. A indústria de pigmentação, na busca de matérias primas alternativas e de menor custo, vem apresentando potencial para absorver resíduos que contenham elevados teores de ferro sob a forma de óxidos. Neste sentido, esta pesquisa objetivou avaliar a viabilidade do uso de PAE para pigmentação da fração argamassa do concreto. Para tanto, foram moldados três traços diferentes, com teores de adição de PAE e de pigmento comercial de 0% e 5%, mantendo-se uma relação água/aglomerante de 0,4. Para cada traço moldaram-se corpos de prova destinados aos ensaios de resistência à compressão e de medições colorimétricas. A partir dos resultados obtidos, verificou-se que o PAE apresenta potencial para pigmentação de argamassas. Entretanto, verificou-se retardo na pega do material, o que pode vir a prejudicar a desforma.

Jul 30, 2018

By Letícia Miranda Alves

Os fluxantes são misturas de minerais que em contato com aço irão fundir e gerar uma escória líquida que irá permitir a troca térmica e favorecer a lubrificação ao longo da interface placa/molde. Durante o processo de lingotamento contínuo de placas parte do filme de escória irá solidificar-se tendendo a formar fases amorfas e/ou cristalinas. O aumento na temperatura de solidificação bem como a formação de camada cristalina reduz a transferência de calor e pode repercutir em uma pele de aço mais fina favorecendo o breakout. Por outro lado, estas condições, como promovem uma solidificação do aço mais cuidadosa reduz a formação de trincas longitudinais a quente, depressões entre outros defeitos. Neste trabalho usando o software Thermocalc® simulou-se a formação de fases para dois tipos de pós fluxantes em função da temperatura. Usando o software FactSage estimaram-se os valores de viscosidade. Através de análise por difração de raios-x, microscopia eletrônica de varredura e análise térmica diferencial, buscou-se estabelecer as relações entre as propriedades e resultados esperados para cada tipo de pó fluxante no processo de lingotamento contínuo de placas.

Jul 30, 2018

By Vinicius Andres Strey

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

Jul 30, 2018

By Carlos Alexandre Gonçalves de Moura

O trabalho se baseia na redução do retorno parcial de aço por temperatura na Aciaria LD com foco em análise estatísticas do processo, melhorias no projeto alinhado ao plano de manutenção dos componentes mecânicos e elétricos do sistema de aquecimento de panelas. Para análise do problema foi elaborado um estudo utilizando Lean Six Sigma através do DMAIC, analisando as condições de processo, procedimento operacional e plano de manutenção dos equipamentos. Como resultado do trabalho obteve-se uma redução em 58% no retorno parcial em panelas de aquecedor.

Jul 30, 2018

By Aldo Henrique de Almeida Barbosa

Dentre os revestimentos galvanizados a quente, o galvannealed (GA) destaca-se por possuir uma estrutura composta por fases Fe-Zn, o que lhe confere excelente desempenho na aplicação em peças de alta solicitação. A qualidade do revestimento GA é governada principalmente pelo tratamento de galvanneling, tendo em vista seu efeito na formação dos compostos Fe-Zn. A influência desse tratamento é ainda mais pronunciada em aços com características de bake hardenability (BH), pela presença de elementos que alteram a sua reatividade. Nesse estudo, foram avaliados os efeitos das condições de galvannealing na formação do revestimento GA sobre aços BH. Para tal, ciclos de galvannealing variando-se a temperatura de aquecimento entre 530°C e 580°C foram simulados em escala de laboratório. Além dos ciclos completos, foram também realizadas interrupções do tratamento ao longo da etapa de encharque, através de resfriamentos bruscos das amostras, com o objetivo de avaliar a microestrutura do revestimento ao longo de todo o tratamento. Os resultados permitiram determinar os mecanismos de formação e crescimento dos compostos intermetálicos Fe-Zn que constituem o revestimento galvannealed, e correlacioná-los com as características do produto final, de maneira a estabelecer faixas adequadas de processamento desse material.

Jul 30, 2018