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By Laurent Dorel, Sebastien Maillard, Afchine Nasserian, Jean-Paul Faure

Surface quality monitoring is primarily implemented in the last steps of steel manufacturing before shipment to the end user. However, an increasing trend for also addressing this topic in the upstream stages, such as hot rolling plant, is tackled by Primetals Technologies to give steel producers the key to a global optimized yield management, and efficient “lessons learned” processes. After the last developments of SIAS Next Gen platform, including High Resolution and Near Infra-Red, some site results will be exposed on the very specific high constraints lines such as ESP Endless Strip Production and Plate Mills, and highlights the related most interesting aspects for our customers.

Oct 1, 2019

By Géssica Seara Faria

Na produção de bobinas laminadas a quente, além da força aplicada pelos cilindros de laminação sobre a tira para promover a redução de espessura, o material é também submetido a tensões avante e a ré, durante o seu bobinamento e desbobinamento, que devem ser inferiores ao limite de escoamento do material conforme sua temperatura de trabalho. Este estudo trata da caracterização das tensões de escoamento do aço elétrico de grão orientado com 3,2 % de silício em altas temperaturas. A necessidade do estudo surgiu devido a ocorrência do defeito estiramento durante processo de laminação a quente de acabamento em laminadores reversíveis tipo Steckel, defeito este que consiste no estreitamento da largura da tira em regiões localizadas. Isto acontece em função do desconhecimento do limite de escoamento real do material nas temperaturas de trabalho. Os ensaios foram realizados em máquina de tração a quente, em temperaturas previamente determinadas. Através dos resultados dos ensaios, foram determinadas as curvas tensão x deformação do aço e valores limitantes de tensão conforme variação da temperatura, para que o processo não exceda o limite de escoamento do material.

Aug 16, 2017

By Ricardo José de Faria

As inúmeras aplicações das chapas grossas processadas por laminação de normalização motivaram a imediata implantação desse processo no novo laminador de chapas grossas da Gerdau Ouro Branco. Numa primeira abordagem, chapas grossas leves atendendo à norma norma EN 10025-2 S355 J2 foram obtidas através da laminação de normalização de um aço microligado ao NbTi. Apesar dos bons resultados então obtidos, seu coeficiente de segurança no atendimento aos requisitos de resistência mecânica não foram completamente satisfatórios. Por esse motivo, a liga anterior foi suplementada por uma adição de V. Isso permitiu atender aos requisitos desejados de maneira mais segura, garantindo o pleno atendimento aos clientes.

Oct 30, 2017

By Francisco Necy Alves Júnior

Os aços inoxidáveis superduplex (AISD) aliam boas propriedades mecânicas e resistência à corrosão, possuindo um vasto campo de aplicação na indústria petroquímica. Geralmente, os reparos dos equipamentos são realizados por soldagem, sendo importante a seleção de parâmetros. É de suma importância a obtenção do teor adequado de ferrita no metal de solda, sendo que a variação da energia de soldagem pode influenciar de forma direta a microestrutura e resistência à corrosão. Logo, este trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos provenientes da variação de parâmetros de soldagem nas características do AISD UNS S32750. Foi avaliado o balanço de fases, relacionando esse efeito com a resistência à corrosão. Foram realizadas soldagens em chapas pelo processo TIG autógeno em 3 níveis de energia de soldagem (5, 10 e 18 kJ/cm), variando a corrente e velocidade de soldagem, de modo a obter 5 condições e a possibilidade de analisar as variáveis-resposta com essas variações isoladamente. A análise da microestrutura foi realizada por microscopia ótica e o teor de ferrita foi quantificado pela utilização de duas técnicas: ferritoscópio e quantificação por imagem. Foram realizados ensaios de temperatura crítica de pite para análise de resistência à corrosão. Concluiu-se então que o acréscimo de energia pela variação da velocidade de soldagem acarretou no aumento no teor de ferrita, ocasionando a redução da temperatura crítica de pite, sendo estes observados na fase ferrítica.

Aug 7, 2018

By Everaldo Afonso Fernandes

O presente trabalho foi realizado com a finalidade de estudar o efeito dos elementos titânio (teor de 0,05%) e de níquel (teor de 0,03%) na liga Al-0,05%Cu-[0,24-0,28] %Fe-0,7%Si para fins de transmissão e distribuição de energia elétrica. Dessa forma, foi adotada uma sequência operacional a fim de caracterizar as estruturas apresentadas pelas ligas. Os processos de solidificação foram realizados via coquilha de aço (forma de “U”). Depois de solidificadas as ligas, os lingotes passaram pelos processos mecânicos de usinagem e laminação para obtenção de corpos de prova com quatro distintos diâmetros (2,7; 3,0; 3,8; 4,0) mm a fim de aproximar estes das bitolas utilizadas em indústrias de cabos elétricos. Todas as ligas foram caracterizadas macroestruturalmente analisando as estruturas brutas de fusão, eletromecanicamente por meio do ensaio de tração [?] e condutividade elétrica [%IACS]. Posteriormente, para a melhor compreensão dos resultados foram avaliados os valores de alongamento [?%] indicando que o diâmetro 3,00mm é a modificação com 0,05%Ti foram os de melhor resultados apresentados.

Aug 7, 2018

By Humberto Tronconi Coelho

The use of friction dampers are wide proposed for a variety of mechanical systems for which it is not possible to apply viscoelastic materials, fluid based dampers or others viscous dampers. An important example is the application of friction dampers in aircraft engines to reduce the blades vibration amplitudes. In most cases, friction dampers have been studied in a passive way, however, a significant improvement can be achieved by controlling the normal force in the contact region. The aim of this paper is to study four control strategies for friction dampers based on three different hysteresis cycles. The first control strategy maximizes the energy removal in each harmonic oscillation cycle, by calculating the optimum normal force based on the last displacement peak. The second control strategy combines the first one with the maximum energy removal strategy used in the smart spring devices. Finally, is presented the strategy which homogenously modulates the friction force. Numerical studies were performed with these four strategies defining the performance metrics. The best control strategy was applied experimentally. The experimental test rig was fully identified and its parameters were used for numerical simulations. The obtained results have shown the good performance for the friction damper and selected strategy, also, the agreement between numerical and experimental results.

Jul 31, 2018

By Fernando Velazquez Guzman

Titanium is an alloying element used to refine grain size in steel and improve its physical and mechanical properties. In some stainless steels it is used to increase the resistance to corrosion by the precipitation of titanium carbides or carbonitrides. Its alloying performance is highly variable and depends largely on the stage of the secondary metallurgy process when it is added. Furthermore, the addition method (wire injection or direct addition) has a remarkable influence in secondary refining. This paper describes the tests performed in vacuum degasser (VD), with a highly compacted and encapsulated Ferrotitanium wire (FeTi HC). The yield of titanium in steel increased from 52% to 89%. Moreover, the consumption of the highly compacted Ferrotitanium was optimized.

Oct 30, 2017

By Breno Totti Maia

This work was a continuous and multidisciplinary development. Through studies of the blowing process and its parameters results, evolutions, improvements and adjustments were made on the lance’s hot face with Slagless® technology, as well in the process parameters and mitigating actions of the projection of materials out of the converter. The main results are the increase in the nozzle’s life with a “record mark” of 1785 heats, and water leakage occurrence in the cartridge decreased considerably reaching the mark of one year without any occurrence.

Oct 30, 2017

By João Domingos Guimarães de Athayde Junior, Luiz Fernando Andrade de Castro, Willian Facundes, Marlon José dos Anjos Silva

O aumento da demanda por aços com baixos teores de enxofre tem levado algumas indústrias siderúrgicas a estudar formas de otimizar o tratamento de dessulfuração no aço, visando reduzir o consumo de agentes dessulfurantes, o teor de enxofre e o tempo de tratamento no refino secundário. Neste trabalho, foi analisada a evolução do enxofre durante o tratamento de dessulfuração de duas classes de aço no forno panela, nas 30 corridas experimentais utilizou-se uma mistura micropulverizada contendo cal e fluorita. Após avaliação dos resultados e das condições termodinâmicas e cinéticas, foram desenvolvidas equações para cálculo da mistura a ser injetada em função do teor de enxofre inicial e objetivado. O uso da mistura proposta no processo resultou na redução de 1,1 kg/t de mistura micropulverizada, 0,22 kg/t de alumínio, 3,3 kWh/t de energia, 0,034 kg/t de eletrodo e 2 minutos de tratamento.

Oct 1, 2019

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 Lindaura de Souza Cândido d’Ávila, Robert Nogueira de Azevedo, Itavahn Alves da Silva, Mariana Carvalho Araújo

The present study aims at the reduction of the dolomitic limestone by the addition of lime added with high MgO (magnesium oxide) content in the sintering process. To verify the feasibility of the use of additive lime as an alternative source of magnesium oxide, sintering tests were carried out at pot grate with different percentages of additive lime addition and with proportional reduction of the calcite lime dosage, evaluating the effects on the sintering process. The results showed that the additive lime is a good source of MgO for consumption in the sintering process of iron ore.

Oct 1, 2019

By Rodrigo Sales

Os principais objetivos de um projeto de Integração e Otimização de Processos (PIO – Process Integration and Optimisation) é de auxiliar no desenvolvimento de uma estratégia integrada de desmonte e cominuição que minimize o custo total por tonelada processada nas etapas de lavra e cominuição das operações, minimize o consumo de energia e maximize a taxa de processamento, produção de metais e lucro da empresa. O projeto consiste na revisão de práticas operacionais, auditoria e amostragem, benchmarking, modelagem e simulações das operações de perfuração e desmonte e cominuição. Isto permite uma análise holística das operações para identificar oportunidades de melhorias e desenvolver estratégias integradas e otimizadas de operação da mina-à-planta. O projeto incluiu o sistema exclusivo da Metso, SmartTag™, para rastrear o minério dos furos de desmonte na mina até a planta concentradora com o objetivo de correlacionar os tipos de minério e de desmonte com os resultados de desempenho da planta. O sistema de modelamento geometalúrgico automatizado chamado GeoMetso™ utiliza a tecnologia de rastreamento de minério SmartTag™ para coletar continuamente dados de desempenho da planta e atualizar automaticamente os modelos preditivos e o modelo de blocos em tempo real. Este sistema é a base para a implementação, validação e melhoria contínua das estratégias integradas e otimizadas de operação, além de auxiliar na reconciliação da mina-à-planta e planejamento de lavra.

Aug 17, 2017

By Jean Viana Bahia, Antônio Adel dos Santos, Vicente Tadeu Lopes Buono

During cold rolling of Cr-Mo alloyed DP steel, considerable oscillation of thickness may occur. The literature points out that such occurrence is due to non-uniform cooling of the coil after the hot rolling process. Since the austenite transformation in this steel continues after coiling, the microstructure and, consequently, mechanical properties are very susceptible to natural variations in cooling rates associated with distinct positions of the coil. The influence of coil cooling conditions on thickness oscillation during cold rolling was evaluated in this work by using both industrial experiments and dilatometer tests. It was verified that an industrial coil presented large variation of mechanical properties associated with its heterogeneous microstructure. Consequently, thickness oscillation occurred during cold rolling. Dilatometer tests simulating hot run-out table and coil cooling showed that the austenite transformation is very slow under small cooling rates that occur after coiling. Thus, the slow transformation rate makes the coil very susceptible to environmental conditions around it during its natural cooling and is responsible for variation in mechanical properties of the coil. To ensure the formation of a more homogeneous microstructure in the whole coil, it is necessary either to make use of technologies that improves the cooling uniformity or to adjust the steel alloy design. The latter alternative has been done with relative success by using conceptions with lower amounts of Cr and Mo.

Oct 1, 2019

By Milson de Andrade Júnior

A Central Termoelétrica número 2 (CTE#2) possui três caldeiras de alta pressão que utilizam principalmente os combustíveis residuais dos processos siderúrgicos, com destaque para o gás de alto-forno (GAF), o qual está disponível em grande volume e com baixo custo. Como o GAF possui baixo valor calorífico, ele é enriquecido em duas misturadoras com gás de aciaria (GLD) e na ausência ou limitação deste, com gás natural (GN). A partir de 2014, devido a problemas com o gasômetro de GLD, passou-se a utilizar o GN com frequência para fazer o enriquecimento do GAF, o que gerava significativo impacto no custo do vapor devido o alto custo do GN. O sistema de injeção de GN nas misturadoras era controlado de forma manual e praticamente não acompanhava as variações no poder calorífico (PCI) do GAF. Percebeu-se que seria possível implementar um sistema de controle para as injeções que levasse em consideração o PCI do GAF, reduzindo o consumo de GN quando o PCI estivesse mais alto e aumentando o consumo quando o PCI estivesse mais baixo. Após a implementação deste sistema houve uma significativa redução no consumo médio de gás natural para enriquecimento do gás de alto-forno na CTE#2.

Aug 17, 2017

By Tiago Ramos Ribeiro

A redução do ferro é a etapa da produção de aço que mais consome energia e emite CO2. Os processos de redução direta são uma alternativa ao tradicional alto forno devido ao uso de H2 no gás de redução e consequente menor emissão de CO2. Existem duas tecnologias principais, Midrex e Energiron (ou Hyl) que representam 80% da produção mundial de ferro esponja. Uma revisão das patentes publicadas por estas duas empresas foi realizada e foi possível descrever o funcionamento dos processos, os desenvolvimentos ao longo dos anos e evidenciar as diferenças. Ambos os processos são baseados em fornos de cuba onde os gases de redução fluem em contracorrente ao minério aquecendo-o e reduzindo o ferro. Os gases de redução são gerados pela reforma catalítica de metano. A reforma no processo Midrex é realizada principalmente pela reação com CO2, e no processo Energiron com H2O. Há uma versão sem um reformador separado, o processo Energiron ZR. Neste processo o gás natural é injetado conjuntamente com H2O e CO2 no reator de redução e o ferro recém reduzido funciona como catalizador das reações de reforma.

Aug 16, 2017

By Augusto César Barrios Tamayo

The high temperature erosion of Thermal Barrier Coatings (TBCs) is one of the main factors that define the lifespan in gas turbine components as it is considered the second source of failure of hot path components in power and propulsion turbine operation. The worn Top Coat (TC) surface in components such as first stage turbine blades affects the turbine efficiency due to energy losses and the increment in heat transfer to substrate. The first part of this work consists in describing a HTE test facility developed to emulate the damage conditions found in a number of components of gas turbines; in this testing machine, the samples were exposed to combustion gases moving at velocities close to 1.5 Mach and temperatures of 1100°C. The second part consists in the characterization of liners and first stage turbine blades of a GE7FA gas turbine used for power generation. The last part deal whit correlation of the features of TC’s worn surfaces with the erosion conditions and the dominant degradation mechanisms between test samples and turbine components were compared.

Jul 31, 2018

By Carlos Berlini Filho

As inclusões exercem um papel fundamental na lingotabilidade dos aços produzidos em lingotamento contínuo. É conhecido na literatura o efeito da composição das inclusões na formação de obstruções em válvulas submersas. Contudo, um problema também recorrente no ambiente industrial é o desgaste dos tampões e válvulas submersas do distribuidor, que impede o controle de fluxo de aço para os moldes. O presente trabalho visa avaliar a influência da composição das inclusões na taxa de desgaste de tampão. Foram avaliadas inclusões de aços acalmados ao Si-Mn em corridas que apresentaram diferentes valores de desgaste de tampão. A partir dos resultados obtidos foi possível concluir que a taxa de desgaste de tampão é consideravelmente dependente do teor de MnO das inclusões e que um maior teor de Al2O3 pode contribuir também para reduzir o desgaste.

Aug 17, 2017

By Daniel Carvalho, Marcos Viana, Leonardo Demuner, Herbert Castro

Intensive process and technology improvements related to the BOF converter — the key process to increase steel plant productivity and stability — have been performed at Ternium Brazil. This paper details the road map for process developments and investments in equipment technology, as well as the results achieved. The main topics of this development are the process control and optimization systems, slag forming model, oxygen blowing pattern, end-of-blow point control and slag carryover control. The outcomes of this development are improvements in the reblow rate, end-of-blow oxidation, direct tapping, slag carryover, slopping ratio, metallic yield and lining life.

Oct 1, 2019

By Jorge Luís Coleti

A siderurgia mundial vive um momento de excesso de oferta, com isso as empresas necessitam reduzir custos por meio da melhora de processos e/ou através da substituição por matérias primas alternativas às convencionalmente utilizadas. Este trabalho trata justamente deste tópico e busca substituir a fluorita por outra fonte de fluxante, neste caso, o óxido de boro. Neste trabalho o óxido de boro foi adicionado a escórias sintéticas num banho de aço à 1600°C. Foram realizados testes com proporções de 3%, 5% e 7% de óxido de boro na composição das escórias. A fusão foi realizada em atmosfera inerte de argônio em um forno de resistência de dissiliceto de molibdênio. Amostras de aço foram removidas periodicamente a cada 5 minutos até os 25 minutos de experimento. Estas amostras foram analisadas em um espectrômetro de infravermelho. Os resultados indicam a viabilidade técnica para a aplicação do óxido de boro como substituinte da fluorita.

Aug 17, 2017

By Jarinson Ribeiro Rodrigues

Os aços resistentes à abrasão da classe 450 HB foram desenvolvidos para operações em ambientes onde ocorre desgaste excessivo, sendo estes aços martensiticos de elevada dureza e uma difícil soldabilidade. Este trabalho propôs-se a otimizar os parâmetros de soldagem do processo FCAW (Flux Cored Arc Welding) através da análise do projeto de experimentos (Design of Experiments - DOE) utilizando a Metodologia de Superfície de Resposta (Response Surface Methodology – RSM). Após a determinação dos parâmetros de soldagem ideais, foi realizado a caracterização mecânica e metalúrgica de uma junta soldada com estes parâmetros a fim de certificar-se das propriedades da junta com parâmetros de soldagem otimizados.

Aug 16, 2017