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By Marcos Paulo da Silveira, Carolina Conter Elgert, Messias Prado de Almeida, Rafael Stella Galdino

Microalloyed steels have been intensely studied as an alternative to increase strength by grain refinement and/or precipitation hardening. Long steel products have a wide range of opportunities to apply well-defined principles of controlled rolling (CR) in order to increase strength and toughness with reduced costs. To evaluate the effect of microalloying elements as Nb and Ti with thermomechanical treatment, three conditions were tested: DIN 16MnCrS5 with hot rolling (HR), DIN 16MnCrS5 with Nb and CR and DIN 16MnCrS5 with Nb+Ti and CR. Austenitic grain size, obtained by direct quenching after rolling, has shown a decrease 32% with Nb addition, and 29% when Nb and Ti was added. Controlled rolling generated higher grain refinement and pancacked grains near the surface. When comparing ferritic grain size, controlled rolling plus niobium and titanium additions resulted in significant reduction of 35%. Yield strength increased 15% with microalloying and CR and more than 270% in impact toughness, even at -40°C.

Oct 1, 2019

By Jorge Madias

Se analizan las distintas alternativas para la producción de barras de refuerzo de hormigón: endurecimiento por solución sólida (“dureza natural”); endurecimiento por temple y autorevenido en línea (Tempcore, Thermex, etc.) y endurecimiento por precipitación (microaleación con niobio, vanadio o titanio) y su influencia sobre la performance de las barras, en lo que hace a la resistencia a la corrosión, al fuego y a los sismos.

Aug 17, 2017

By Felipe Beluche Lima, Caio Augusto Silva Santos

Brazil is the largest producer of crude steel in the Americas by BOF process and many challenges come along with the increasing market demand. In the BOF, a tubular wall hood structure has been showing premature failures related to the overlay welded tube technology placed in the hood wall. The main root causes were: thermal fatigue at 1800°C, hot spot formation, high heat-affected zone (HAZ) leading to susceptibility of stress cracking, carburizing corrosion and superficial wearing. Based on that, co-extruded tube technology (named composite tube by Sandvik) was the alternative chosen to enhance hood performance without compromising BOF process. In order to rises safety and productivity, composite tube has 100% metallurgical bond assuring stable expansion, high heat exchange efficiency, better corrosion resistance and less rough surface finishing. It was highly suggested to many others mills due to similar and already existing reported cases.

Oct 1, 2019

By Danilo Fontes Ferreira

O presente trabalho estudou o comportamento de uma liga de titânio ASTM-F67Gr1 frente à corrosão e à tribocorrosão em meio fisiológico. Para a realização desta pesquisa foi desenvolvido um aparato experimental capaz de impor simultaneamente um desgaste mecânico e corrosivo às amostras testadas, visando avaliar o comportamento tribocorrosivo. O meio corrosivo selecionado foi a solução de Ringer. A partir de curvas de polarização potenciodinâmica foi possível obter os parâmetros eletroquímicos necessários à realização dos ensaios de tribocorrosão bem como comprovar a excelente resistência a corrosão do titânio na solução de Ringer. A partir dos ensaios de tribocorrosão foi constatada a influência da velocidade e da carga aplicada, no fenômeno de tribocorrosão. Os resultados evidenciaram uma maior influência da velocidade no incremento da corrosão e da carga aplicada no incremento da sinergia, durante o desgaste tribocorrosivo.

Aug 16, 2017

By Guilherme Dias da Fonseca

Com base nos modelos analíticos de Johnson e Mehl, Kolmogorov e Avrami (JMAK) e Cahn, no presente trabalho estudou-se via simulação computacional a cinética das transformações de fases no estado sólido. Tais transformações ocorreram numericamente por nucleação e crescimento nas interfaces de poliedros do tipo Ortotetracaidecaedros em um domínio discreto. O intuito da matriz de Ortotetracaidecaedros é aproximar-se das características fenomenológicas de uma rede perfeita de grãos no espaço amostral. Realizaram-se simulações de nucleação com posições aleatórias em toda a matriz (bulk). Em um segundo estudo foram realizadas novas simulações de nucleação aleatoriamente, porém somente nas interfaces dos Ortotetracaidecaedros. A quantidade de núcleos iniciais para cada caso foi definida por processo de ponto de Poisson. A fração volumétrica, a área interfacial entre material transformado e não transformado, a contiguidade e o caminho microestrutural foram os resultados obtidos através das simulações. Tais resultados foram comparados com as equações analíticas. As nucleações com até mil núcleos corroboraram com JMAK e foram ratificados com o comportamento da contiguidade e do caminho microestrutural. Já as nucleações com valores acima de mil núcleos, mostram a presença de clusters, apresentando uma boa concordância com o modelo analítico de Cahn.

Oct 30, 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 Rodrigo Fina Ferreira, Jacek Kolacz, Luciana Gois, Neymayer Pereira Lima

The recent developments on the sensor detectors together with the higher capacity of the machines, due the high-speed computing recent advances, have made possible extending the application in the mining industry. The use of x-ray fluorescence, x-ray transmission and radiometric sensor based sorting can selectively remove gangue minerals in different size fractions for different minerals. This paper summarizes the potential application of SBS for an iron ore in three size fractions aiming to increase the %Fe after the removal of particles with main gangue minerals associated. Pilot plant tests were carried out with samples of iron ore in different size fractions and different content of hematite and gangues. The use of x-ray transmission sensor showed the possibility to increase the %Fe from about 63% to above 68% for particles below 80mm and 45mm, after the removal of low density particles. The presence of fines on the feed affected the performance of the SBS X-rays transmission machine, especially for the fine fraction feed. The mineralogical determination, carried out to know the association between hematite and gangue minerals, and the density of the particles on the feed, can be used to preview the quality of products of the x-transmission sorting process.

Oct 3, 2019

By Kelen Juliane Mucelin

In order to better understand the tribological behavior of self-lubricating materials, Fe-Si-C matrix composites containing solid lubricants added during the mixing step were studied. The samples were produced by conventional powder metallurgy route, presenting total contents of 5%, 7.5% and 10% in volume of h-BN and graphite mixtures as solid lubricants. The composites were evaluated in terms of tribological properties, under reciprocating sliding conditions, and mechanical properties by using tensile tests. Additionally, the wear scars were characterized by Raman spectroscopy and scanning electronic microscopy. Higher total contents of solid lubricants greatly increased scuffing resistance however decreased mechanical properties. Furthermore, increasing h-BN contents reduces both properties. These results confirmed the applicability of such sintered composites as self-lubricating parts, reaching values up to 7000 N.m for scuffing resistance combined with ultimate tensile strength of 220 MPa.

Jul 31, 2018

By Ramon Fraga Resende

O distribuidor é o último equipamento revestido de refratários em contato com aço líquido e que pode afetar a qualidade do produto. Nesse equipamento, a massa de trabalho é responsável por proteger o revestimento de segurança e evitar a contaminação do aço. Apesar das preocupações em relação ao “pick up” de hidrogênio e consumo de gás, as massas “spray” tem sido uma tecnologia dominante para o revestimento de distribuidor na América do Sul. Nos últimos 20 anos, outras tecnologias entraram no mercado com o objetivo de reduzir a necessidade de água e de gás e aumentar a disponibilidade de distribuidor. Embora essas tecnologias apresentem algumas vantagens, quase 80% das usinas siderúrgicas da América do Sul ainda usam massas “spray”. Isso se deve principalmente aos benefícios como flexibilidade, baixo custo, baixo consumo e alto isolamento térmico. Este trabalho tem o objetivo de discutir as principais vantagens e desvantagens das massas disponíveis no mercado.

Oct 30, 2017

By M. A. Mekicha, M. B. de Rooij, C. Pelletier, D. T. A. Matthews

One of the main factors that reduce strip cleanliness are iron fines, which are formed due to the abrasive interactions of the roll surface and the strip in the roll bite during cold rolling. They can cause a problem in fouling of the cold rolling mill as well as downstream processes. It has been repeatedly observed that chrome plating the work roll improves strip cleanliness. In the present work, scratch tests and reciprocating sliding tests were carried out under lubricated conditions to explore the influence of chrome plating on iron fines formation. Scratch tests were conducted to study the influence of chrome plating on iron fines formation at single asperity scale due to its intrinsic property. Reciprocating sliding tests were performed to study the influence of chrome plating a rough surface on iron fines formation, taking into account the initial roughness. The scratches made using chrome plated pins showed lower friction, generated less iron fines and exhibited lower material transfer. Reciprocating sliding tests done using the uncoated pins showed galling at different sliding distances depending on the roughness of the pin. On the contrary, reciprocating sliding tests with the chrome plated pins exhibited no galling irrespective of the roughness.

Oct 1, 2019

By Raúl Daniel López

Ternium-Siderar steelmaking has been focused in permanent improvements and process optimization. At present the Slab Continuous Caster N°1 has been totally transformed after 20 years of uninterrupted work. The authors of this paper summarize and comment on aspects which were the main changes and place emphasis largely on those technological developments in which they have been active during that period. Productivity and quality have been our goals during the last 20 years; it has led us to improve process and to achieve better control tools. In the development of this presentation, the authors will put special emphasis on the explanation of those works that were made following their own experiences through the technical personnel who belong to the staff of the company.

Jul 30, 2018

By Renan Bueno Wojciechowski, Yukio Shigaki

The quality of flat rolling process depends highly on multiple factors such as applied forces, materials involved for both strip and rolls, roll geometry and its positioning. To calculate the strip shape, a mathematical/numerical model can be applied, showing the final product and how the equipment behaves when changing some parameters. This is usually a time-consuming task for both user and computer, especially when it involves thin and hard strips. By coupling a quick rolling load calculation method as Bland-Ford and Finite Element Method (FEM) for roll stack deformation, it is possible to create an accurate and user-friendly rolling simulator. This paper presents the improvements done in the 3D FEM/multi-slab method and its actual capabilities by simulating two cases of a 6-High rolling mill. Different analysis in this equipment can be easily done in about 10 minutes by using the developed an electronic spreadsheet program interface and the folder generated with relevant results and logs. An operation manual and a commercial FE program plugins were made to aid construction of a completely new model. The code was created in a modularized way to assist the application of this simulator for other operational conditions.

Oct 1, 2019

By Talita Gama de Sousa

Determinadas aplicações de magnetos pulsados ocorrem sob a ação de campos magnéticos elevados, (= 100 T). Esses campos provocam efeitos tais como, elevadas tensões tangenciais (hoop stress) produzidas pela força de Lorentz e conversão de parte da energia elétrica em calor (efeito Joule) que deterioram o material. Assim uma combinação de alta resistência mecânica (> 1 GPa) e alta condutividade elétrica (mínimo de 70% IACS International Annealed Copper Standard) é necessária por parte destes materiais. No presente trabalho, foram desenvolvidos fios condutores para possível utilização em magnetos pulsados. O cobre e a liga nióbio-titânio foram escolhidos por possuírem boa condutividade elétrica e boa resistência mecânica, respectivamente; além de serem imiscíveis na temperatura ambiente. Inicialmente foram utilizados fios de cobre puro e Cu/NbTi, os quais foram convertidos em fios por trefilação. Após o processamento, os fios foram introduzidos em tarugos de cobre OFHC (Oxigen Free High Conductivity) e reprocessados. Foram produzidos 2 compósitos variando os tratamentos térmicos. Os compósitos obtiveram uma satisfatória interação matriz/filamento, o que melhor combinou propriedades mecânicas e elétricas foi o que atingiu limite de resistência de 547,8 MPa e condutividade 85,98% IACS.

Oct 30, 2017

By Wilton Pacheco de Araújo

A siderurgia gera grandes volumes de escória de aciaria como coproduto e precisa incrementar o aproveitamento desse material em novos processos para evitar a disposição em aterros, aumentando a competitividade do setor. Este estudo tem como objetivo caracterizar a escória de aciaria LD da Usiminas em Ipatinga-MG, buscando avaliar o seu potencial para uso como corretivo agrícola e fonte de nutrientes para agricultura. Foram utilizadas técnicas analíticas tradicionais e microscopia para determinar suas principais características. Os resultados mostraram que uma etapa a mais de separação por peneira (2 mm) no processo rotineiro de remoção de metálicos é possível produzir um produto com características químicas e granulométricas estáveis para se constituir um corretivo agrícola comercial. O material apresenta características superiores aos corretivos tradicionais, pois além de corrigir o pH, fornece nutrientes importantes para a agricultura. O processo mais lento de hidratação dos silicatos e de liberação dos nutrientes pode ser interessante para o fornecimento progressivo desses compostos dando longevidade ao corretivo, reduzindo potencialmente o custo de aplicação.

Aug 16, 2017

By Emerson Lamartine Ferreira

Após a escassez hídrica de 2014, a Agência Nacional de Águas (ANA), objetivando preservar os estoques de água dos reservatórios da bacia do Paraíba do Sul, autorizou, em março de 2015, uma redução de 190 para 110 m³/h na vazão do Canal de São Francisco. A mudança ocasionou o agravamento dos efeitos de intrusão da cunha salina da Baía de Sepetiba no dito canal, elevando os valores de condutividade, que impactou nas operações do complexo siderúrgico da Ternium, pois a água do mar passou a entrar nos sistemas de captação de água bruta. Com o objetivo de contornar o problema, a empresa decidiu implantar uma planta de osmose reversa, a fim de adequar a condutividade da água industrial aos parâmetros das especificações técnicas da planta de água desmineralizada. O presente trabalho descreve a otimização da dita planta à produção de água desmineralizada, que decorreu ainda na redução do número de regenerações das resinas de troca iônica, do consumo de produtos químicos, bem como no reuso do rejeito salino gerado no processo de osmose (Projeto Reuso).

Aug 1, 2019

By Pollyana de Aragão Trigueiro

A distribuição de soluto durante a solidificação rápida de uma liga Ag-15%massaCu, foi obtida numericamente. No presente trabalho, utilizamos um modelo de difusão de entalpia e concentração médias, proposto anteriormente, para a solidificação de uma gota de liga binária (atomização). Nossos resultados mostram que a refusão da estrutura pode gerar um perfil de microssegregação em ligas solidificadas rapidamente bastante diferente dos que resultam da solidificação perto do equilíbrio.

Aug 7, 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 Tatiana Scarazzato

Neste trabalho, a cronopotenciometria foi utilizada para estudar o transporte de íons de um rejeito de um processo de deposição de cobre isento de cianeto através de membranas heterogêneas. Para tanto, utilizou-se um galvanostato e fez-se o registro da diferença de potencial através da membrana por meio de dois eletrodos de referência. Os resultados indicam que o transporte dos íons sofre interferências devido às reações de oxirredução da água. Além disso, a resistividade do ácido orgânico pode causar um aumento da resistência elétrica do sistema. Verificou-se, também, que o valor de densidade de corrente limite pode variar em função da espessura da camada limite de difusão.

Aug 16, 2017

By Lucas Breder Teixeira

Esse trabalho discute a modelagem termo-mecânica fisicamente não linear de materiais refratários considerando os efeitos de danificação utilizando o Método dos Elementos Finitos. Inicialmente é feita uma descrição geral dos materiais refratários com foco em suas características termo-mecânicas, destacando principalmente suas propriedades elásticas e comportamento de amolecimento, e demonstrando sua considerável dependência da temperatura. Algumas considerações são feitas com relação à evolução dos modelos de simulação numérica aplicados a refratários, iniciando-se com os modelos lineares elásticos até o uso de modelos constitutivos complexos. O modelo de fissuração distribuída utilizado para calcular a perda de rigidez elástica é então apresentado, juntamente com a fundamentação matemática pertinente e sua relação com os parâmetros físicos do material. Para ilustrar a aplicabilidade do modelo alguns exemplos são apresentados, discutindo-se suas principais capacidades com relação ao projeto de estruturas refratárias.

Oct 30, 2017

By Emanuele Osto

In late 2013, the installation of the world's first application of a break-through technology for rail hardening was started at Baogang Iron & Steel (Group) Co. Ltd. in Inner Mongolia, China, one of world's leading rail producers. The "Injector Dualphase Rail Hardening" (idRHa+) system was developed by Primetals Technologies and Centro Sviluppo Materiali S.p.A. (RINA-CSM) a Technical Center headquartered in Rome, Italy. Baogang was a key partner, providing its large expertise of premiumrail producer, including its experience with existing offline technologies. With a design based on thermal, mechanical and metallurgical models, idRHa+ can apply customized cooling protocols, so to obtain the desired microstructure and hardness distribution across the rail head, with a high degree of accurateness and operation flexibility. idRHa+ can be installed in inline or offline configurations. During 2014, the system was successfully commissioned at rail mill #2 in the city of Baotou, Inner Mongolia, and entered the regular commercial production. This paper gives an overview of the key concepts behind idRHa+'s design, the progression of its commissioning and testing till the ramp-up to consistent industrial operation. Derived from idRHa+ research and experience, other water-cooling technologies are available for different applications such as: quenching & tempering of medium-large sections, control of distorsion of merchant bars, quenching of stainless grades for improving the resistance to corrosion.

Aug 16, 2017