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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 Alexandre Aparecida Morais

No processo de lingotamento contínuo de placas, o controle de fluxo de aço líquido entre o distribuidor e os moldes pode ser realizado através de tampão refratário ou válvula gaveta. Quando se usa o controle via tampão refratário, aproveita-se o mesmo para reter um volume mínimo de aço no distribuidor, visando efetuar a partida do veio. Este volume de aço é importante para evitar o congelamento da primeira porção de aço e prevenir o arraste de impurezas existentes no fundo do distribuidor para o molde. Já quando se usa o controle via válvula gaveta, para acumular o volume de aço necessário, utiliza-se de outros “artifícios”, como o uso de anteparos metálicos em forma de bujões, cuja eficiência é limitada. Visando melhorar o desempenho de partida das máquinas com controle de fluxo de aço distribuidor-molde, via válvula gaveta, desenvolveu-se o chamado tampão flutuante de fibra cerâmica, cujas funções principais são: equalizar o nível de aço para proporcionar uma partida normal e impedir que impurezas arrastadas pela primeira porção de aço, se dirijam para os veios. Este trabalho mostra o desenvolvimento pioneiro desta técnica para distribuidores de aços planos na ArcelorMittal Tubarão.

Jul 30, 2018

By Jose Carlos D'Abreu

O presente trabalho se refere a um programa de pesquisa cooperativa Universidade- Empresa, que objetivou analisar a metalização de briquetes autorredutores quando submetidos à redução sólida e quando adicionados a um banho de aço fundido, atendidas as similaridades impostas pelos processos industriais. Focando principalmente a recuperação dos resíduos particulados gerados pela siderurgia integrada, foram formulados sete tipos de aglomerados autorredutores. O presente trabalho considerou duas rotas experimentais: primeiramente, a que realizou a autorredução em fase sólida numa atmosfera de nitrogênio, e a monitoração da conversão reacional resultante através da análise dos gases de exaustão gerados. Em segundo lugar, a que promoveu a autorredução via a imersão dos briquetes num banho de aço carbono, e a realização posterior das monitorações das variações de composição do aço fundido e de sua temperatura, visando comparar o “potencial refrigerante” dos briquetes e das sucatas. Este trabalho apresenta os resultados experimentais relativos a seis briquetes, no caso da rota de autorredução sólida, e de um briquete (tipo A), no caso da segunda rota. Finalmente, com base nos resultados laboratoriais, foi possível concluir pela viabilidade técnica preliminar das duas rotas de reciclagem.

Aug 16, 2017

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 Sandra Goulart-Santos

Os aços galvanizados são amplamente utilizados devido à sua excelente resistência à corrosão. Além disso, esses aços apresentam alta qualidade superficial, o que é um requisito importante para aplicações exigentes como as da indústria automobilística. Dentre os parâmetros de processo importantes para a qualidade dos revestimentos está o teor de alumínio no banho de zinco. Nesse estudo, foi utilizado o simulador do processo de galvanização a quente (HDPS), para investigar a influência do teor de alumínio efetivo do banho na qualidade superficial do revestimento galvannealed (GA), sendo avaliados os teores de 0,09% e 0,14%. Para acompanhar os estágios de formação das fases Fe-Zn foram realizadas interrupções do ciclo de galvanização ao longo das etapas de imersão no banho e de tratamento térmico de galvannealing. Utilizando a técnica GDOES, foi possível acompanhar as variações da concentração de alumínio ao longo do revestimento durante a formação das fases Fe-Zn. Os resultados das simulações mostraram que o alumínio efetivo mais baixo no banho favoreceu a cinética de formação das fases Fe-Zn durante o tratamento térmico e diminuiu a ocorrência de regiões com aspecto brilhante no revestimento, melhorando a qualidade superficial.

Jul 30, 2018

By Matheus Felipe dos Santos, Eric Yoshimitsu Sako, Murilo Henrique Moreira, Douglas Fernando Galesi, Ricardo Afonso Angelico, Vladnilson Peter de Souza Ramos, Maria Gabriela Garcia Campos, Victor Carlos Pandolfelli

O consumo de energia em panelas de aço está relacionado às etapas do processamento que ocorrem durante o refino secundário. O aço líquido perde energia térmica quando são adicionadas ligas, pelo sopro de gases, agitação e por convecção natural. Cerca de 70% dessas perdas ocorrem pelos revestimentos refratários, que dissipam energia para o ambiente quando suas superfícies são resfriadas. A microestrutura dos refratários Carbonfree resulta na redução da transferência de calor no material, devido a presença de fases de baixa condutividade térmica (por exemplo, agregados porosos) e sem o carbono que é uma fase usualmente presente e aumenta a condutividade térmica nos materiais. O processo nas panelas de aço é transiente e necessita de ferramentas numéricas avançadas para investigar o desempenho desses materiais nas condições específicas de cada aciaria. Tais ferramentas foram aplicadas para estimar o potencial de conservação de energia dos revestimentos Carbonfree em um caso real (linha de metal e sola) e os resultados mostram um potencial de redução de 21%. Os testes realizados in-situ compararam as diferentes taxas de queda de temperatura para cada configuração com as previstas pela ferramenta. Os benefícios estimados foram comprovados e a eficiência dos materiais investigados foi validada.

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 José Carlos D’Abreu, Luiz Cláudio Pinto Oliveira

Os pós ou lamas de aciaria gerados nos sistemas de despoeiramento dos gases de exaustão do conversor LD têm papel relevante entre os coprodutos siderúrgicos devido às suas significativas gerações, dificuldades no manuseio e acondicionamento e expressivo custo para processamento e/ou disposição. Em contrapartida, o elevado teor de ferro que possuem lhes garantem um potencial de substituição dos materiais primários nos processos metalúrgicos. Um método desenvolvido para a reciclagem do pó de aciaria LD foi a aglomeração a frio via briquetagem, para utilização como refrigerante no conversor LD. O efeito refrigerante do minério de ferro é cerca de três vezes superior ao da sucata de aço. Os briquetes de pó de aciaria LD contém ferro em diferentes estágios de oxidação e assim, seu poder refrigerante se situa em uma condição intermediária. Neste trabalho são avaliados, teórica e operacionalmente, o efeito refrigerante dos briquetes de pó de aciaria em comparação com outros refrigerantes. Considerando que a sucata tem um poder refrigerante de 340 kcal/kg, constatou-se que o poder refrigerante dos briquetes é cerca de 1,8 vezes superior ao da sucata e o poder refrigerante das pelotas é 2,8 vezes superior ao da sucata.

Nov 3, 2019

By Markssuel Teixeira Marvila

A incorporação de resíduos em materiais de construção, tais como em tijolos cerâmicos, é uma grande alternativa para o correto descarte de resíduos industriais. Nesse contexto, o objetivo desse trabalho é a avaliar a possibilidade da incorporação de resíduos provenientes da indústria de rochas ornamentais (calcário) em tijolos cerâmicos, uma vez que o Brasil é um dos maiores produtores mundiais desta classe de rochas e ainda não existem alternativas plausíveis para o descarte destes dejetos. Para realizar esse estudo foram confeccionados e queimados a 900ºC, corpos de prova contendo 0%, 10%, 20%, 30% e 40% de incorporação de calcário em massa cerâmica. Após período de secagem, os corpos de prova foram ensaiados para avaliação dos seguintes parâmetros: retração por secagem, absorção de água e resistência mecânica. Avaliando estas propriedades e comparando com os valores estipulados por norma, constata-se a possibilidade da incorporação de resíduo proveniente de rochas ornamentais em até 20% da massa cerâmica. Assim sendo, uma alternativa para o descarte destes rejeitos industriais estudados é incorporar em tijolos cerâmicos, devendo seu teor de incorporação ser limitado em 20% afim de não descumprir as exigências normativas.

Oct 30, 2017

By Felipe Farage David

A laminação de tiras a quente de bobinas de aço apresenta alta relevância devido a possibilidade de obtenção de diversos produtos para diferentes aplicações, tais como: construção civil, industria automotiva e implementos agrícolas. O controle das variáveis de processo, tais como temperatura de reaquecimento de placa, velocidade de resfriamento e temperatura de bobinamento, é determinante para obtenção da microestrutura e, por conseguinte, das propriedades mecânicas do material. O propósito desse trabalho é estudar o comportamento da microestrutura e das propriedades mecânicas com a variação da composição química (adição de microligas de nióbio e titânio), mantendo uma rota de laminação termomecânica similar na laminação de bobinas a quente. Os aços aplicados neste estudo foram o aço microligado ao nióbio e titânio equivalente ao ASTM A1018 HSLAS 50 Classe 1 e o aço carbono comum equivalente ao ASTM A1018 SS36 Tipo 2. Apesar do aço carbono comum apresentar carbono equivalente superior ao aço microligado, foi verificado maior limite de escoamento (se) no aço microligado ao nióbio e titânio. Dessa forma, aplicando tratamento termomecânico adequado no aço microligado é possível conseguir propriedades mecânicas melhoradas principalmente devido ao refino de grão e ao endurecimento da ferrita.

Aug 16, 2017

By Walter Valery, Kristy Duffy, Alex Jankovic, Peter Holtham

Hatch’s Mine to Process Optimization projects integrate mining and processing strategies, minimizing operating costs and maximizing overall profit. The methodology involves ore characterization, blast audits, plant surveys, analysis of historical data, and integrated modelling and simulation of mining and processing. Blast designs are tailored according to ore type and the downstream process is optimized for the changed feed. This approach has increased throughput and minimized costs for many operations worldwide. The implementation of this methodology at an iron ore operation that faced challenges with increasing mining strip ratio and ore body mineralogy changes is presented in this paper. The larger stripping ratio increased mining costs and constrained the run-of-mine (ROM) delivery to the process plant. Process performance was affected as the ore mineralogy shifted from predominantly hematite to include greater proportions of magnetite. The project objective was to minimize overall cost per ton mined and processed and maximize profit. Tailoring the blast designs according to ore type and process optimization increased the throughput of all process lines. This provided the potential to shut down one of the five processing line, aligning the mine and plant capacity and significantly reducing the processing costs.

Oct 3, 2019

By Giulio Rodrigues Altoé

The environmental concern is creating pressure for the substitution of high energy consumption materials for natural and sustainable ones. Compared to synthetic fibers, natural fibers have shown advantages in technical aspects such as flexibility and toughness. So there is a growing worldwide interest in the use of these fibers. PALF extracted from pineapple leaves, presents some significant characteristic, but until now only few studies on PALF were performed. This work aims to make the analysis of the tensile strength of polyester composites reinforced with PALF. The fibers were incorporated into the polyester matrix with volume fraction from 0 to 30%. After fracture the specimens were analyzed by a SEM (scanning electron microscope).

Aug 16, 2017

By Nelson SOUTO, Nicolas LEGRAND, Christian COUNHAYE, Don EARLEY

The work is motivated by the automotive customer requirements for a roughness with high peak density (RPc > 75 peaks/cm) on steel sheet surfaces to maintain a good strip surface finish after painting. For that purpose, a new approach is utilized to compute roughness transfer and predict final roughness on uncoated steel sheets (average roughness, skewness, peak density) as a function of temper rolling conditions. The approach is based on the Monte Carlo method combined with the Abott curves and an auto-correlation function to numerically generate roughness profiles for roll and strip respectively. To compute the roughness transfer due to the interaction between roll and strip surfaces during rolling, a composite Abott curve that combines roll and strip Abott curves is used with an asperity crushing model integrated with a rolling model. This enables simulating two roughness transfer mechanisms in the roll bite: the strip asperity crushing mechanism by roll roughness and the strip asperity ploughing mechanism due to roll-strip interfacial sliding speed. The model shows the importance of considering the two mechanisms to predict roughness transfer correctly when strip elongation is high, typically a few percent, and roll bite friction is low. In these conditions, the forward slip at the exit of the roll bite tends to erode strip roughness significantly and decrease considerably the peak density on the strip. For lower elongation levels (~1%) and high roll bite friction, the ploughing mechanism becomes negligible and roughness transfer is controlled by the crushing mechanism only. With these two mechanisms, the model reasonably predicts the evolution of average roughness and peak density over a wide range of temper rolling conditions (new/worn work rolls, hard/soft grades, various elongations), but skewness is more difficult to predict for some trials.

Oct 1, 2019

By Moisés Paulo Teixeira

The use of tailings for the synthesis of new materials is a worldwide concern today. This paper approaches the utilization of tailings of soapstone (steatite) in order to produce ceramics. The results show that the addition of soapstone in a ratio over 20% in the ceramic mass has enhanced the bending resistance of the ceramic samples when they were fired at temperatures of 900°C or 1000°C.

Oct 30, 2017

By Davidson Marcos de Oliveira, Antonio Adel dos Santos, Vicente Tadeu Buono

The benefits of using the controlled rolling process followed by accelerated cooling (TMCP), currently used in the main rolling mills in the world are already well known and metallurgically based. The need to obtain mechanical properties with a high degree of homogeneity means that in some situations the ends of the rolled material are discarded, negatively affecting the metallic yield of the process. Therefore, this work focused on the determination of the mechanical properties variation at the ends of thick plates processed by TMCP of steels for application in oil and gas pipelines, in order to map the extent of these differences and to correlate them with the microstructure obtained, the profiles of temperature and cooling rates in these regions. To perform the work, two slabs of the studied material were rolled, and the temperature profile was recorded along the plate in the controlled rolling and accelerated cooling processes. The ends of the material were sampled in sections at every 100 mm and subjected to tensile test, hardness and the Charpy V-notch impact test, as well as dilatometry and microstructure evaluations. For the used process conditions, the results indicated the formation of a banded microstructure, basically consisting of polygonal ferrite and bainite, occasionally containing small fractions of perlite. The mechanical properties in the top and the base were higher than the values found in the plate middle, justified by the microstructure found. The work allowed understanding the relationship between the mechanical properties, microstructures and process conditions at the ends, helping the team to improve the process in order to result in a high degree of homogeneity of the product and, thus, lead to optimization of the metallic yield.

Oct 1, 2019

By Giuseppe Pintaude

This study aims to evaluate the effect of specimen preparation on the dry sliding wear behavior of CA-6 NM stainless steel. Two different surface finishing manufacturing processes were applied: lapping and metallographic polishing. The wear tests were conducted in reciprocating ball-on-flat system, performed for two loads: 5 or 8 N. For all test conditions, hardmetal ball was employed as counterbody. The surfaces were evaluated using 3D interferometry technique to determine their surface roughness, including texture analysis regarding isotropy. Surface characterization results indicated the presence of texturing and preferential orientation, since the parameter Str was smaller than 0.5 for samples of both the studied conditions. Two distinct levels of isotropy evaluated through Str parameter were achieved: 0.13 for lapping and 0.3 for metallographic polishing process. It is clear from wear tests that the variation of average surface roughness is the key point for tribological behavior of CA-6 NM stainless steel.

Jul 31, 2018

By Steven George Jansto

The hot ductility behavior of different microalloyed steel chemical compositions was examined simulating the thermal and strain conditions through the straightening or unbending section of the continuous casting machine. All samples were obtained from industrial slab casters ranging from 200 to 300 mm in slab thickness from steel mills throughout the world including China, Brazil, North America and Europe. The slabs were crack-free and hot rolled into prime quality products. No laboratory heats were tested. Although these microalloyed steels exhibit inherently lower hot ductility behavior, as measured by percent reduction in area at elevated temperature, these steels still exhibit sufficient ductility to satisfactorily meet the unbending stress and strain gradients existing in the straightening section of most casters. The majority of the published hot ductility data, as measured by % reduction in area (%RA), were based on laboratory heats and hence, are inaccurate in accessing the propensity for slab cracking on an industrial caster. This situation then results in invalid conclusions for different chemistries. This research has determined the minimum required %RA for crack-free casting is significantly lower than results based upon previously published laboratory generated data. For example, the literature quotes 40% RA minimum for Nb-bearing steels when in fact as low as 10% minimum RA is more than sufficient to assure crack-free casting based upon the extensive testing and analysis performed in this study. Instead of %RA, the measurement of strain energy has been introduced to evaluate hot ductility behavior. It is concluded that strain energy is a better measure of hot ductility behaviour than %RA. There is considerable value in the evaluation of the hot stress and strain curves, process metallurgy parameters and their relationship to slab quality instead of just basing hot ductility decisions on simple %RA measurements.

Aug 16, 2017

By Zou Zhongpping

Under the new normal state, blast furnace outputneeds to be adapted to the market demand, however the limitation in blast furnace output has significant impact on blast furnace operation and is prone to cause inactive furnace hearth and higher fuel ratio. To address such problems, some practices to maintain stable and smooth operation of blast furnace in case of output limitation are proposed based on data analysis philosophy, which allows the blast flow and hence the top pressure to be determined based on the hot metal output, and adequate kinetic energy of blast supply can be assured by adjusting the tuyeres. Matching between the oxygen enrichment and the pulverized coal injection is also proposed based on theoretical flametemperature, and burden distribution cycle calculation method is proposed, whichoffersnew approach for analyzing the change in burden distribution pattern.

Oct 30, 2017

By Douglas Glenn Stalheim

The demands for improved mechanical properties in hot rolled long products are increasing as the expectations of global Standards and construction designer’s increase. Cost constraints limit the excessive use of expensive alloys to meet these expectations. In addition, depending on the mill, equipment can limit what can be realized to meet the increasing expectations. The most effective way to meet the increasing expectations for improved mechanical properties of optimum strength and ductility is through producing steel with as fine as possible uniform cross sectional grain size in the “as-rolled” condition. The best solution to the development of this fine and uniform cross sectional grain size is to develop a cost effective alloy design coupled with proper metallurgical process control implemented into an existing mill’s equipment capability and layout. In other words, properly bringing together alloy, metallurgy, process control and existing equipment capabilities to develop an optimum product that can meet the increasing demands of the construction designer. This paper is designed to give a solid understanding of the production and metallurgical requirements to achieve a grain size in “as-rolled” long products that is as fine as possible within the limitations of the process and production parameters of the individual plant.

Jul 30, 2018

By Roberto Balarini Junior

Tribological behavior of Si3N4 balls sliding against Al2O3 discs in water was investigated by studying the influence of parameters such as initial surface roughness and circular axial run-out of the discs. The objective was to relate these parameters with the occurrence of the phenomenon known as ultra-low friction coefficient (ULFC), which is characterized by µ < 0.01, including the correlation with running-in duration. As a general trend, greater initial surface roughness and circular axial run-out resulted in greater running-in duration. In addition, it was verified that a mixed lubrication regime (hydrodynamic and boundary) is required to guarantee the occurrence of ULFC by comparing the calculated minimum film thickness with the composite roughness of the worn surfaces. Also, ICQ-OES analysis of the water after the tests indicated that a silicon concentration greater than 1.3 mg/l should be fundamental for the occurrence of µ < 0.01.

Jul 31, 2018