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By Douglas Glenn Stalheim

Production of structural hot strip coils in yield strengths up to 700 MPa and higher is increasing worldwide. In addition to requiring higher strengths, structural designs require good formability, toughness and weldability. Toughness and formability come from optimization of ductility properties while weldability comes from lower carbon equivalent alloy designs. The key to the production of optimized cost effective hot strip produced structural coils is to create the correct balance of a proper alloy/processing design to create as fine and uniformly distributed cross sectional grain size as possible. In addition to the creation of the fine/uniformly distributed cross sectional grain size, the correct microstructure needs to be created. In the higher yield strength grades, not only does the grain size/distribution play a role but a proper understanding and control of microalloying precipitation kinetics is required. This paper will present various examples of hot strip alloy designs to produce cost effective hot strip structural coil in yield strengths up to 700 MPa with good ductility and weldability. In addition, steelmaking/casting parameters will be discussed to assure successful production. Optimized reheating, rolling and cooling parameters of these alloy designs will be introduced in an accompanying paper.

Aug 17, 2017

By Artur Frederico Fonseca da Cruz, Jael Moutinho dos Santos

The problem of iron ore sticking and premature wear on screening rolls on balling systems is recurrent. The importance of the "screening" function of the roller classifier is fundamental, since in perfect conservation state and operation it is possible to ensure the performance improvement of the most expensive phase in the pelletizing production chain, the thermal processing. The present works target is the identification of possible causes of iron ore adhesion in classifier rollers and develop a methodology to evaluate and quantify the iron ore sticking mechanism on the classifier surface. For this purpose, iron ore and additives were collected at four different pelletizing plants in terms of iron ore origins and process flows, three different rollers were chosen for testing around the adhesive energy at the iron ore mixture/rolls surface interface. As results, it was possible to construct methodologies to evaluate the aggregability, it was observed the importance of "specific moisture" definition and knowledge on the adhesive energy increase, besides presenting the better performance of rolls with tungsten carbide coating than other evaluated.

Oct 1, 2019

By Marcos Campos Silveira

A Unidade Niquelândia da Votorantim Metais possui 9 fornos multi andares usados para a redução de minérios lateríticos com o uso de monóxido de carbono e hidrogênio como agentes redutores. Cada forno possui 10 câmaras de combustão para geração destes gases que trabalham em contra-corrente com o minério alimentado pelo topo do forno. Já utilizado como combustível óleo A2 incorporado ao minério bem como sua combustão em câmaras. O trabalho consiste na substituição do óleo por uma emulsão de combustíveis líquidos e sólidos a fim de flexibilizar a matriz energética e promover redução do cash cost sem queda na eficiência operacional. A utilização industrial da emulsão teve início em 2006 através da sua incorporação ao minério alimentado na proporção de 19% de coque de petróleo e 81% de óleo A2 em poder calorífico e em 2014 esta mistura alcançou a proporção de 39% de coque e 61% de óleo A1. Em paralelo e após testes de combustão em planta piloto, foram realizados testes industriais de queima também nas câmaras de combustão em dezembro de 2012. Com o bom desempenho, em dezembro de 2013, 14 das 90 câmaras já estavam nesta condição com previsão de 20 câmaras até junho de 2014 otimizando a capacidade da estação de óleo+coque. Com isto a substituição (%) global dos fornos em poder calorífico avançou de 6,38% em 2011 para 16,12% em 2014 acumulados até abril. Com uma nova estação existe a possibilidade de operar 90 câmaras nesta condição e chegar a um valor de 39% de substituição global.

Jul 31, 2018

By Emanuelle Garcia Reis

O trabalho apresenta a previsão das propriedades mecânicas de um aço C-Mn com adição de Nb laminado pelo processo TMCP, utilizando equações matemáticas que correlacionam os parâmetros operacionais de deformação e as temperaturas de processo obtidos em uma simulação laboratorial. Foram considerados os fenômenos metalúrgicos de solubilização, precipitação, recristalização e crescimento de grão. Os resultados finais previstos pela simulação mostraram-se satisfatórios, permitindo uma boa previsibilidade da resistência mecânica do laminado a quente.

Aug 16, 2017

By John Beaumont

The Plate-Steckel mill combines the asset utilization of the strip rolling process with the grade and width range of the reversing plate mill, delivering a broad range of steel products at low cost. Among rolling mill types, plate mills are distinctive in the way that they exploit the metallurgical attributes of their product. The downside of this flexibility, though, is a low level of asset utilization. The Plate-Steckel mill was originally developed to combine the utilization of the strip mill and the width of the plate mill. The Plate-Steckel mill is now setting new benchmarks in accessible grades and applications, whilst pushing the width boundaries of the process. Long experience in the Steckel process control and coiler furnace design is coupled with caster and plate mill expertise to deliver high level of performance in this increasingly important plate and coil rolling technique. Several new design features have been incorporated and the vertical integration of mechanics with process models is the key for better product quality and flexibility at these plants. The use of fully automatic thermo-mechanical rolling using the latest physical models and intelligent sequencing strategies achieves the optimum grain refinement and thus improves mechanical properties. The novel profile and flatness strategy relies on comprehensive physical models and makes use of SmartCrown® as a powerful actuator, enabling large reductions to be taken without risking poor flatness. Throughout the rolling and cooling stages of processing, accurate calculation of the thermal-mechanical state of the product is performed by the temperature monitor. This enables tighter control of the final plate mechanical properties by providing an insight into the plate evolution during the thermo-mechanical processing. Advanced pacing functionalities provide an optimized mill throughput, utilizing new cooling bed charging strategies. Considering the rolling process, process automation applies state-of-the-art model calculations to achieve saleable coil/plate target dimensions even in non steady state rolling conditions.

Aug 16, 2017

By Izabelle Lannes Salgueiro Ferreira

O presente trabalho teve como objetivo adequar às propriedades mecânicas dos perfis ASTM A572 G60, através do estudo da influência dos parâmetros de processo de laminação e composição química do aço. Os perfis ASTM A572 G60, são utilizados nas indústrias de fabricação de torres de transmissão. A metodologia utilizada neste trabalho foi o desenvolvimento de um modelamento matemático, com base na ferramenta estatística de Análise de Regressão Múltipla. Através desta ferramenta foi possível obter previsibilidade de processo e identificar os parâmetros mais influentes nas propriedades mecânicas dos perfis ASTM A572 G60, o que possibilitou a determinação da composição química ideal do aço e os melhores parâmetros de processo de laminação.

Jul 30, 2018

By Ricardo Melo Pereira

Este trabalho tem como objetivo avaliar modelos de simulação, construídos através do software Talpac® em uma mina a céu aberto, a fim de analisar através de distribuições de probabilidade com o uso do software Minitab®, alguns parâmetros que influenciam diretamente a produtividade dos caminhões fora de estrada. Dentre estes parâmetros, os principais são: Carga média dos caminhões, velocidade média, número de viagens por hora de trabalho e tempo médio de fila na carga. Ao final, os dados de produtividade dos caminhões obtidos no modelo, serão comparados aos dados reais da mina, obtidos através do sistema de gerenciamento de frota Smartmine®, podendo este modelo ser validado ou não, tanto em termos de produtividade quanto dos demais parâmetros.

Aug 16, 2017

By Aline Aguiar Lopes

A piora na qualidade dos minérios de ferro tem levado as empresas a adaptarem seus processos a novas condições de qualidade das matérias-primas, surgindo assim a necessidade de desenvolver estudos que auxiliem as tomadas de decisão. Esse trabalho avaliou a influência da qualidade do sínter e da composição da carga metálica na zona coesiva do alto-forno através dos parâmetros de amolecimento e fusão. A importância de se obter informações sobre a zona coesiva se deve principalmente ao fato de nessa região ocorrer a maior parte da perda de carga no interior do alto-forno. Cinco amostras de sínter de qualidades químicas distintas, produzidas nas sinterizações da CSN (Companhia Siderúrgica Nacional), foram selecionadas e caracterizadas para esse estudo. Os ensaios de Amolecimento e Fusão foram realizados no Centro de Tecnologia de Ferrosos da Vale através de um acordo de cooperação técnica entre as empresas. Os resultados obtidos mostraram que as técnicas utilizadas são adequadas para avaliação das propriedades em altas temperaturas, fornecendo dados importantes para a interpretação do comportamento da carga metálica no interior do alto-forno, como espessura e posicionamento da zona coesiva, permeabilidade e redutibilidade da carga, indicando assim, a composição da carga metálica de melhor desempenho para o alto-forno.

Aug 17, 2017

By Izabelle Lannes Salgueiro Ferreira

Este trabalho teve como finalidade aumentar o índice de rendimento metálico no processo de laminação à quente de aços longos no Laminador Demag, visando reduzir as perdas metálicas com maiores impactos no processo, com foco nas barras laminadas por barras perdidas. Mediante ao cenário atual da economia brasileira, o índice do rendimento metálico no processo de laminação representa um dos maiores impacto no custo de transformação do produto acabado. Para isso dividiu se o trabalho em duas fases, com aplicação da metodologia Seis Sigmas, que consiste em atuar nos problemas de forma ordenada, através da matriz de esforço x impacto. Seis sigmas é um mecanismo utilizado em melhorias de processos em geral, como forte característica identifica os parâmetros mais relevantes e influentes na geração de perdas metálicas no processo de laminação, no qual nos norteou a elaborar um plano de ação de forma sólida, ou seja, ações com menor esforço e maior impacto com foco nas causas fundamentais. Com a implementação do plano de ação, houve um aumento de 0,72% no índice do rendimento metálico para uma produção 178kt no ano 2015, com crescente melhora na performance das barras laminadas dos produtos do laminador Demag.

Aug 17, 2017

By Sayonara Soares de Freitas Carneiror

A extração de alumina por digestão ocorre em meio reacional entre a pasta de bauxita e licor cáustico aquecido. Este aquecimento ocorre em uma série de trocadores de calor, que utilizam vapor saturado produzido em caldeiras de gás natural. Aproximadamente vinte minutos após a passagem pelos trocadores, o licor alimenta o reator e a mistura entre este fluido quente e a pasta fria deve atingir uma temperatura pré-definida de digestão. O controlador tradicional não era capaz de integrar o circuito entre os produtores e consumidores de vapor, por causa do deadtime do processo que gera a necessidade de um modelo robusto para ser acoplado à lógica de PID, mais a questão da não-linearidade do processo de transferência de calor. Este artigo apresenta a metodologia e os resultados de uma aplicação de tecnologia baseada em lógica Fuzzy em trocadores de calor para controle da temperatura reacional. A ferramenta do projeto é uma plataforma de controle avançado que não necessita de modelos fenomenológicos e é capaz de lidar com sistemas não-lineares. A média da temperatura de digestão ficou 0,4°C mais próxima do setpoint e a variabilidade reduziu em 61%, o que permitiu a redução em 3,2% no consumo específico de vapor.

Aug 17, 2017

By João Domingos Guimarães de Athayde Júnior

A prática de desoxidação dos aços durante o vazamento, na qual se utiliza o alumínio como desoxidante é bastante difundida entre os aciaristas. Entretanto, gera-se como produto da desoxidação a alumina 2 Al + 3 O = Al2O3(s). Na maioria das vezes, a alumina compromete a qualidade interna do produto, assim como a lingotabilidade do aço líquido elaborado. Estas inclusões não metálicas contribuem para a obstrução da válvula submersa durante o lingotamento. Visou-se neste trabalho avaliar o potencial da substituição de parte do alumínio pelo coque na desoxidação parcial dos aços baixo carbono acalmados ao alumínio durante o vazamento do metal dos convertedores para a panela. Após o desenvolvimento da metodologia e do procedimento operacional, utilizou-se o coque como pré desoxidante em 868 corridas, no período de 09/2014 a 02/2015, sem a ocorrência de reações durante a adição de coque no vazamento e sem o comprometimento do acerto da composição química.

Aug 16, 2017

By Thiago Pinto Silva

Este estudo teve como objetivo investigar o efeito da adição de minérios com diferentes comportamentos a alta temperatura (assimilação e penetração de fase líquida) nos indicadores de processo em uma sinterização piloto. Para isso, seis sinter feeds foram caracterizados e, em seguida, submetidos ao ensaio de sinterização, considerando diferentes misturas a sinterizar. Foi observado que a substituição parcial de um minério que possui grande capacidade de assimilação por aqueles que assimilam pouco o líquido formado no processo de sinterização, resultou em maior resistência mecânica do sínter. Essa propriedade pode também ser associada ao formato dos poros no sínter produto, que reflete na sua redutibilidade. Em termos de penetração de fase líquida, os resultados indicam relação direta com a resistência mecânica do sínter. Dessa forma, esses ensaios de caracterização, juntamente com os aspectos mineralógicos, químicos e granulométricos, permitem subsidiar a tomada de decisão para a substituição mais adequada de um minério na mistura a sinterizar.

Aug 16, 2017

By Maria Auxiliadora Mendes Aguiar

O sistema de flotação de minério de ferro consagrado no Brasil desde 1977 é a flotação catiônica reversa, na qual deprimem-se os minerais-minério de ferro e flota-se a ganga silicática. Em termos de reagentes, o amido é utilizado como depressor de minerais de ferro e a amina como coletor de quartzo e espumante. Teoricamente, espera-se que o aumento da dosagem de amina eleve a flotabilidade do quartzo. Entretanto, a realidade industrial tem mostrado um comportamento contrário. Este fato tem sido explicado pela formação de clatratos - termo utilizado para denominar o composto molecular formado pela adesão das moléculas de amina no interior das moléculas de amido, que resulta na depressão do quartzo. Em laboratório, a avaliação da flotabilidade de minerais puros pode ser feita através de ensaios de microflotação em tubo de Hallimond modificado. O objetivo do presente trabalho é verificar a flotabilidade do quartzo utilizando-se diferentes dosagens de amina e amido. Para isso, ensaios de microflotação em tubo de Hallimond modificado foram realizados em faixa de pH entre 6 e 12. Identificou-se a dosagem de reagentes que favoreceu a formação dos clatratos.

Aug 1, 2018

By Larissa Mitie Ihara

Foram encontrados vários casos de falha de engrenagens de redutores de grande porte, aplicados em turbogeradores em usinas de cogeração. Este trabalho tem como objetivo a análise de falha dessas engrenagens bihelicoidais. Engrenagens operam sob condição de carregamento cíclico variável, logo seus principais modos de falha são fadiga de contato e por flexão de dentes. A engrenagem estudada, fabricada em aço 18CrNiMo7-6, foi utlizada em campo e apresentou fratura em dois dentes. Realizou-se uma análise de espectrofotometria para confirmação da composição química do material base. Uma análise microestrutural foi realizada utilizando microscopia óptica, revelando que a microestrutura corresponde a martensita com austenita retida. Foi feito um perfil de microdureza no plano transversal do dente, que indicou uma camada cementada efetiva de 2.150 µm e dureza de 715 HV0.1 na superficie. Foi feita uma fractografia macroscópica para determinação das caracteristicas da fratura, o que permitiu identificar marcas de praia e deltas de rio. Aliado a isso, foram feitas imagens por microscopia eletrônica de varredura, determinando o local do início da trinca. A partir dessas evidências, pôde-se concluir que o mecanismo de falha predominante foi fadiga por flexão de dente.

Aug 17, 2017

By Tatiana Salviano Gadelha

Rejeitos de mineração descartados na forma de polpa possuem, geralmente, grande quantidade de água e reutilizá-la no processo, por meio de operações de desaguamento mais eficientes é de grande importância para a implementação de projetos de menor impacto ambiental. O presente trabalho visa estudar as operações envolvidas no desaguamento de um rejeito de níquel, com o objetivo de principalmente a maximizar a recuperação de água de processo. Para tanto, foram avaliados: a influência da concentração de sólidos, uso e dosagem de floculante, pressão no filtro, o processo de filtração com e sem prensagem e a influência destas variáveis na umidade da torta e na recuperação de água. Os resultados mostraram que quanto maior a dosagem de floculante menor é a recuperação de água na filtragem; por outro lado, quanto maiores a concentração de sólidos e a pressão, maior a recuperação de água. Verificou-se a importância do uso da prensagem para maximizar a recuperação da água contida no sedimento, sendo possível comprovar que o rejeito de níquel floculado e filtrado com ?P de 6 bar com o uso de prensagem promoveu a recuperação de até 77% de água.

Aug 17, 2017

By Miguel Araújo Vasconcelos Filho, Ulisses Tetti

In order to determine the influence of the number of increments of the sinter sample on the variability of the chemical composition obtained in Sinter Plant production, a variographic study was carried out. It was performed with two series of samples. The first series was composed of 40 samples with a 6-second interval, with the objective of obtaining the so-called minimum practical error, resulting from the extraction processes of the sample of the conveyor belt and preparation and analysis in the laboratory and the second series composed of 60 samples with a range of 4 minutes, which points to the sample selection error. The results obtained showed that the minimization of the sample selection error occurs for increments spaced in 15 minutes, being in agreement with ISO 3082, but with significantly better results than those currently practiced for intervals between 1hour increments. It was then decided on the suitability of the sampler to allow hourly increments to be collected and on a second opportunity to install a sampling tower with primary and secondary samplers to collect increments every 15 minutes including sample size reduction.

Oct 1, 2019

By Marcelo Macedo Fialho

No processo produtivo de aço, as empresas buscam continuamente a redução do custo de produção. Isto pode ocorrer através de diversas formas, tendo como as principais, o ganho de rendimento, o aumento de produtividade, a redução do homem hora aplicado e a redução do custo de matéria prima. Objetivando reduzir o custo de produção integrado placa bobina, a ArcelorMittal Tubarão busca aumentar o percentual de placas enviadas diretamente do Lingotamento Contínuo de Placas para o Laminador de Tiras a Quente. Os ganhos se dão, em primeiro plano, através da redução da intervenção nas placas aumentando o rendimento de placa e exigindo menos mão de obra para o corte e escarfagem de placa e, em segundo plano, através do aumento da temperatura média de enfornamento, propiciando maior produtividade no laminador de tiras a quente e menor consumo de energia para realizar o pré-aquecimento da placa antes do processo de laminação. Somado a isto, a maior disponibilidade de placas no pátio do LTQ, aumenta a chance de laminação exigindo menos paradas do LTQ e aumentando a produção. Os ganhos estimados com o projeto, apenas no que diz respeito a redução de custo de condicionamento são de 6MUSD/ano.

Jul 30, 2018

By Masahiro Shimura, Yoshiki Takahama, Toshiyuki Shiraishi, Daisuke Kasai

When advanced high strength steel (AHSS) is rolled at a high reduction ratio, the forward slip ratio in cold rolling tends to be lower than that of the other softer strips such as low-carbon steels, and the work roll sometimes skids the strip. To identify why forward slip ratio of AHSS at a high reduction ratio becomes smaller than that of low-carbon steel, the relationship between the reduction ratio and forward slip ratio was investigated by a rolling experiment. For this trial, a 4Hi laboratory cold mill was used. AHSS and low-carbon steel coils were rolled by two different rolls that were set to 0.3 and 0.6 μmRa to create two types of friction conditions. Furthermore, the rolling conditions were numerically analyzed to determine the influence of friction coefficient and flow stress on the relationship between forward slip ratio and reduction ratio. The experimental investigation and numerical analysis revealed that the forward slip ratio reduced with increasing rolling reduction ratio in a low friction state; contrarily, it increased with increasing rolling reduction ratio in a high friction state. This feature was clearly visible when harder materials were rolled.

Oct 1, 2019

By Francisco Morganti

Weight reduction is the main target of all carmakers, which results in a continuous development of new steel grades. Latest 3rdgeneration advanced high-strength steel grades (AHSS) are complex materials with special chemical compositions and multiphase microstructures. The pickling, annealing and galvanizing processes of these grades aresomewhatdifferent due to the changed chemical compositions and microstructures. Therefore, these innovative steel grades place new demands on the plant technology of pickling, annealing and galvanizing lines. The most significant challenges for the pickling process are sludge occurrence during pickling, varying pickling times, weld ability of the materials, changed visual appearance and required high surface qualities. The most important topic concerning annealing line is a precisely controlled and very flexible heating and cooling process in the furnace.One of the new requirements in galvanizing linesis the prevention of surface faults caused by bare spots, which can occur since these materials feature a higher content of alloying elements like silicon or manganese. Prevention is possible with the special pre-oxidation technologies.Due to the higher strength of the material also the mechanical equipment has to be designed differently in these lines. This paper describes the influences of the changed chemical composition and material characteristics of modern steel grades on the pickling, annealing and galvanizing process and gives an overview about the technical solutions.

Oct 30, 2017

By Patrícia de Fátima Rodrigues

Neste trabalho, a técnica de ensaios de torção a quente foi utilizada na simulação física do processo de laminação a quente do produto fio-máquina. Foram realizados ensaios em dois tipos de aços, a saber, um aço baixo carbono (BC) e outro aço ultrabaixo carbono (UBC). A realização dos ensaios de torção a quente, sob condições próximas ao processamento industrial, ou seja, utilizando parâmetros de processo como taxa de deformação, temperatura e tempo entre passes, fornecidos pelo fabricante do laminador, possibilitou evidenciar os mecanismos de amaciamento destes aços. Foram obtidas as curvas de escoamento para as condições propostas e realizadas análises metalográficas para avaliar as microestruturas resultantes. A partir dos resultados obtidos pode-se concluir que ambos os aços apresentaram bom desempenho na laminação do fio-máquina. Em particular, o aço ultrabaixo carbono mostrou-se capaz de suportar as condições de processamento impostas nas simulações, o que torna viável sua possível aplicação no mercado de produtos de aços longos.

Aug 16, 2017