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By Daniel Wild, Tobias Scheffer, Marvin Laugwitz, Martin Jochum

Leveling is a standard process in the rolling mill to eliminate flatness deviations. The process layout is based on models and the leveling result depends on the accuracy of the material parameters in these models. Even small deviations from the correct assumptions can have a major effect on the final flatness. Thus, after leveling the products may look optically flat, but subsequent to a final cutting process springback occurs due to residual stresses. The objective of this work is to analyze the influence of material parameters and gravity on the flatness after leveling. To evaluate the sensitivity of the process, an FE parameter study is exerted that reveals the influence of fluctuations in material properties in the case that the leveling setup is fixed. Gravity is neglected to not conceal flatness deviations. Examples of this study are rerun in a further step under consideration of gravity to also analyze its influence on the resulting flatness and residual stresses. Finally, to analyze the consequence of the residual stresses, all information of the plate from the previous step are transferred while gravity is suppressed to prompt springback. This study revealed that slight deviations of the material properties can lead to uneven plates in simulations where gravity is not considered. If gravity is taken into account, the unevenness is concealed and the plate seems flat. A springback simulation of the same plate shows that strong residual stresses are still present and would lead to unevenness if e.g. the plate were cut.

Oct 1, 2019

By Fábio Dian Murari, Antônio Adel dos Santos

The effect of reheating temperature of slabs on the precipitates dissolution and mechanical properties of Ti-Nb microalloyed steel was investigated in pilot scale. It was verified, by means of transmission electron microscopy, a significant decrease in precipitates formed during the solidification of the steel as the reheating temperature increased from 1100°C to 1200°C. No significant changes in size and shape of the precipitates were observed with further temperature increase up to 1280°C. In line with the precipitates dissolution behavior, an increase in strength was observed with the elevation of the reheating temperature up to 1200°C, due in part to the reprecipitation of fine Nb-rich precipitates during the hot rolling. At 1200°C the presence of deformed ferrite on the microstructure contributed to the additional increase in strength. After reheating above 1200°C up to 1280°C, a decrease in strength of the rolled plates was noticed. This effect has been credited to the absence of deformed ferrite grains and also to a small increase in the low angle grain boundaries size. The results were in agreement with Thermo-Calc and Dictra simulations.

Oct 1, 2019

By Gerhard Finstermann, Ichiro Maeno, Takehiko Saito, Hironori Shimogama, Konrad Krimpelstätter

Automobile manufacturers are developing Electrified Vehicles with light steel body structure designs that reduce mass and therefore greenhouse gas emissions over the vehicle’s entire life cycle. This raises the demand for the production and development of Advanced and Ultra High-Strength Steels (AHSS / UHSS) and Electrical Steels with increased permeability and reduced core loss to improve energy conversion efficiency. To meet this requirements the steel market is tending towards new generations of AHSS with improved formability (3rd generation AHSS) and high-silicon steels with higher strength and thinner products. With this growing demand for advanced high-strength steels and electrical steels, producers are faced with a unique and interesting challenge in producing materials that strain or exceed the capabilities of existing mill equipment and automation designed to produce low- to medium-carbon sheet. While specialty steel producers have known for decades how to process special high-strength steels and thinner gauges, this equipment typically does not offer the yield and productivity desired by the market, necessitating innovation in re-engineering existing equipment to meet the market demands more economically than new construction. In the case of cold rolling, this can be supported through variable roll geometries, more effective roll-gap lubrication technologies, application of strip heaters (Warm Rolling) to reduce risk for edge crack propagation and strip breaks as well as continuous rolling managed by state-of-the-art automation technologies.

Oct 1, 2019

By John Hinton

Electromagnetic based (EM) sensor technology has been shown to detect changes in the magnetic permeability of steel strip travelling down the run out table after rolling. Measuring below the Curie temperature, these changes can be interpreted in terms of the phase transformation from austenite (paramagnetic) to ferrite (ferromagnetic). These real time measurements provide a detailed insight into the changes in the structure at high temperature providing the steel producer with feedback on quality control, product consistency and product development. However unlike mill microstructure models, the sensor measurement provides a point reading at a distance through the cooling course. To map the transformation in more detail, a sensor array is required along the length of the Run Out Table i.e. to measure points on the austenite to ferrite transformation curve. This paper describes the process and metallurgical factors that should be considered in the optimum design of a sensor array, i.e. the number and location of the sensor heads. Examples of cooling strategies for different steel grades e.g. low carbon, structural and dual phase steels are used to demonstrate the importance of sensor location. In addition, the effect of variability within typical industrial parameters e.g. cooling speed, on the sensitivity of sensor output and location will be considered.

Oct 1, 2019

By Fabiana Fonseca de Morais

A sinterização é um dos mais importantes e mais antigos processos de aglomeração da indústria metalúrgica. Entender a realidade atual do processo de sinterização e as qualidades requeridas para o sínter é primeiro passo para o desenvolvimento de equipamentos ou processo. Este trabalho visa entender o impacto das diferentes características de minério e resíduos empregados em uma sinterização, seu comportamento na qualidade do sínter e a sugestão de equipamentos para amenizar problemas encontrados. Parâmetros como CaO/SiO2, SiO2, Al2O3 e MgO são avaliados para entender a tendência do mercado e o efeito na qualidade final do sínter. A correta avaliação das necessidades da planta para otimização dos equipamentos a matéria-prima disponível se faz necessário para o melhor resultado no alto-forno. A granulometria da matéria-prima também é um ponto importante a ser analisado. O sinter feed tradicionalmente possui uma maior fração entre 0,7 e 6 mm, uma fração menor entre 0,2 e 0,7 mm e um conteúdo de ultrafino (<0,150 mm) limitado a 15%. Estudos identificam uma tendência do sinter feed com maior conteúdo de sílica e o consequente aumento da utilização de ultrafinos. Como resposta ao incremento de ultrafinos na sinterização as grandes siderúrgicas já estão investindo em equipamentos que minimizem grandes perdas de produtividade, como a instalação do misturador intensivo, utilizado em projetos da Pau Wurth. Outra solução inclui a instalação de uma mini-sinterização dedicada para receber este material mais fino e resíduos. O sínter produzido poderá ser adicionado diretamente no forno e/ou ser utilizado como nuclueante na sinterização grande para aumento de sua produtividade.

Aug 16, 2017

By Mery-Cecilia Gómez-Marroquín

O presente trabalho trata da formação da ferrita de zinco a partir da mistura e posterior reação solido-solido entre o óxido de zinco e óxido de ferro - Fe2O3 puros em proporções equimolares. A faixa de temperatura onde teve lugar a formação foi entre 1073 e 1373 K. Testes de redução da ferrita da zinco sintética-ZF e pós de aciaria elétrica–EAFD foram realizadas usando misturas de CO e CO2 que variaram entre 50 e 100% CO. Ambos os testes (formação e redução de ZF e EAFD) foram suportados usando técnicas de caracterização física, química, estrutural e microscópica. No caso da redução, foi observado que tanto a temperatura como a percentagem de CO, foram os fatores que, mais afetarem a redução de ferrita de zinco contida no EAFD. A máxima percentagem de redução da ZF foi 85%, para 100% CO, 1373K e 105 min, e 52%, para 50% CO, 1373K e 105 min. Por outro lado, atingiu o 100% para 100% CO, 1273K, em 80.75 min, 60%, para 50% CO a 1373K durante 105 min. no caso da redução do EAFD

Aug 17, 2017

By Mery-Cecilia Gómez-Marroquín

O presente trabalho trata da formação da ferrita de zinco a partir da mistura e posterior reação solido-solido entre o óxido de zinco e óxido de ferro - Fe2O3 puros em proporções equimolares. A faixa de temperatura onde teve lugar a formação foi entre 1073 e 1373 K. Testes de redução da ferrita de zinco sintética-ZF e pós de aciaria elétrica–EAFD foram realizadas usando misturas de CO e CO2 que variaram entre 50 e 100% CO. Ambos os testes (formação e redução de ZF e EAFD) foram suportados usando técnicas de caracterização física, química, estrutural e microscópica. No caso da redução, foi observado que tanto a temperatura como a percentagem de CO, foram os fatores que, mais afetaram a redução de ferrita de zinco contida no EAFD. A máxima percentagem de redução foi 85%, para 100% CO, 1373 K e 105 min, e 52%, para 50% CO, 1373 K e 105 min. Por outro lado, atingiu o 100% para 100% CO, 1273K, em 80.75 min, 60%, para 50% CO a 1373 K durante 105 min.

Aug 16, 2017

By Mirko Jurkovic, Thomas Hueper, Jens Kempken

The high competition scenario pushes the steel producers business. Zero defect requirements from customers force the operators for additional efforts in process control and quality management. PQA® has been developed as an advanced process and quality management assurance solution. It is focusing on the analysis of process data, equipment information, inline quality measurement devices and trend analysis. The paper describes the structure of the advanced process and quality management assurance solution PQA®; it gives insights on the expert know-how, process and quality evaluation and points out the benefits like cost reduction, improvement yield and customer satisfaction increase.

Oct 1, 2019

By Andrea Zanon

Slitting processes have been used for many years to increase the productivity of smaller diameter deformed bars, without making major investments in the rolling mill. This technology is used mainly for the production of reinforcing bars (7-20 mm diameter), but successful applications exist also for round bar production. The multi-slitting process enables to produce up to 5 bars starting from one billet, thus increasing the productivity of the smaller products. Danieli Morgårdshammar, world leader in the supply of rolling mills for long products, has been a front-runner in slitting technology since its first applications and has recently developed, first in the world, the technology to produce 5X8mm rebar. This process has been recently applied in BRSM steel, a company based in Bangladesh which is a worldwide benchmark for slitting technology performances. This paper presents the necessary modifications which need to be considered when developing a 5-strand slitting project (and multi-strand slitting projects in general), as well as the results obtained at BSRM Steel when the process was implemented in 2016, the first rolling mill in the world rolling 5X8 mm slit rebars.

Oct 30, 2017

By Steferson Ferreira de Oliveira

Desenvolvido nos últimos anos, o processo NDE, vem se tornando uma maneira promissora de usinar e nitretar simultânea a superfície de materiais metálicos. A Usinagem por Descargas Elétricas (EDM) é um processo de usinagem não convencional que tem grande potencial em aplicações de engenharia de superfície, ao melhorar a resistência superficial do material por meio de tratamentos termoquímicos, como por exemplo, a nitretação. Propriedades como: baixa densidade, boa resistência à tração (comparável à de muitos aços ligados) e excelente resistência à corrosão, possibilitam a aplicação do titânio e suas ligas nas indústrias aeroespacial, naval, química e automotiva e ainda no campo da medicina. Porém, raramente são usados como peças sujeitas ao deslizamento, devido a sua devido à sua baixa resistência aos mecanismos de desgaste abrasivo e adesivo e alto coeficiente de atrito. O tratamento termoquímico de nitretação pode solucionar esta restrição. Além de aumentar a resistência ao desgaste, o nitreto de titânio melhora a biocompatibilidade de suas ligas. O objetivo deste trabalho foi estudar a camada nitretada na liga de titânio Ti6Al4V por meio do processo de Nitretação por Descargas Elétricas (NDE), usando como fluído dielétrico solução de água deionizada e ureia granulada, como fonte de nitrogênio. Uma máquina de EDM por penetração foi utilizada no processo. Cobre e grafite foram utilizados como materiais dos eletrodos ferramenta. Foi avaliada a usinabilidade da liga Ti6Al4V com solução de água e ureia, relacionada aos parâmetros: taxa de remoção de material (TRM), taxa de desgaste (TD) e desgaste volumétrico relativo (DVR) para eletrodo de cobre e de grafite. Para caracterizar a camada nitretada foram realizadas microscopia óptica e medição de microdureza Vickers. A formação de nitretos na superfície foi avaliada por meio de difração de raio-x. Imagens metalográficas da seção transversal da superfície mostraram a formação da camada nitretada, devido ao ganho no valor da dureza. Os parâmetros relacionados à usinagem apresentaram valores que indicam um melhor desempenho quando se usa eletrodo ferramenta de cobre em relação à grafita. Nitretos de titânio foram observados no difratogramas da amostras nitretadas por NDE.

Oct 30, 2017

By Wolfgang Linden

One of the most important factors in successful electric steelmaking is the continuous observation of the process and the reaction to it. Traditional electric arc furnace control uses mainly direct controls which are based on the electric power input. Not considering the furnace conditions will necessarily lead to suboptimal operation in terms of energy consumption and productivity not fully utilized.The ARCCESS FEOS (Furnace Energy Optimization System) includes the simultaneous control of the transformer tap, impedance operating point, reactor tap, burner and carbon injection, and DRI charging control. FEOS has proven in practical operation benefits of high melting yields, no interruptions through switch offs in borderline temperature area, rapid reaction, reproducible and efficient electrical energy input and short power-on times.

Jul 30, 2018

By Alberto Tremea

The eddy current system is universally recognized as a most suitable method to point out discontinuities or modifications on the roll surface. The automation of the controls through the implementation of sophisticated equipments on the grinding machine has favoured its employment in the roll shop. A big effort is still going on to clarify the best way to promptly identify situations that could be really unsafe for the roll life. The results presented in this paper have been obtained through an intensive activity conducted in field by Innse Cilindri on work rolls of finishing stands of hot strip mills. The correct interpretation of the eddy current signals and a good calibration of the automatic system have allowed, in many cases, a substantial optimisation of regrinding practices.

Aug 16, 2017

By Roberto Carneiro da Silva, José Geraldo da Silva Moreira, Eder Quental de Araújo, Patrick Petronio de Castro Andrade

Os fornos de reaquecimento são equipamentos comumente utilizados na indústria siderúrgica para aquecimento de produtos intermediários produzidos pelo processo de lingotamento. A operação correta desses equipamentos pode ser medida através de sua produtividade, seu consumo específico e seu rendimento metálico. Isso se torna ainda mais desafiante quando se trata de fornos multicombustível, e de uma siderúrgica integrada de grande porte como é o caso da Gerdau Ouro Branco, que possui 5 fornos de reaquecimento para atender a 5 diferentes laminações onde a disponibilidade de gases combustíveis é variável para cada forno. Dessa forma, esse trabalho traz uma metodologia de otimização capaz de determinar qual a melhor mistura de combustíveis e Poder Calorífico Inferior do Gás Misto (PCIGM) para operar os fornos de reaquecimento em diferentes situações e necessidades operacionais e de produção.

Aug 1, 2019

By Jorge Magalhães Ávila de Paula

A aplicação de materiais metálicos exige que os mesmos sejam submetidos a etapas de conformação mecânica. Estes procedimentos elevam significativamente a densidade de descontinuidades, alterando a morfologia dos grãos, assim como o estado de tensão induzida na estrutura. Os materiais submetidos a processos de conformação, em especial aos de conformação a frio, são submetidos, após a deformação, a um tratamento térmico denominado de recozimento de recristalização, cujo objetivo é recuperar a estrutura e recristalizar os grãos. Neste contexto, estudou-se a viabilidade de aplicação da técnica de calorimetria diferencial (DSC), como ferramenta para a determinação da temperatura de início de recristalização de aços. Para a execução deste trabalho, foram utilizados amostras de aço SAE1010 que foram deformadas a frio e em seguida submetidas a rampas de aquecimento em um equipamento DSC. A técnica de DSC evidenciou apenas o início do fenômeno de recuperação do material. Algumas amostras deformadas foram submetidas a tratamentos térmicos de recozimento de recristalização a 500°C, 600°C e 700°C. A partir da caracterização microestrutural e de ensaios de microdureza, calculou-se os valores de k e n do modelo de Avrami para as amostras tratadas a 600°C e 700°C, obtendo-se após isto a energia de ativação para as deformações de 69,6% (199,5KJ) e 87% (178,4KJ). À 500°C, as amostras não se recristalizaram, confirmando esta temperatura abaixo da crítica para as deformações estudadas.

Aug 16, 2017

By Carlos Renato Inchoste Meure, José Ernesto Boff

Nowadays, many companies have the idea where to be occupied is to be productive, this work aims to show with practical tests that to get the best performance of the machine with tools of high performance and yield is the best option for a company to become productive and economic at the same time . The company targeted for this work began its activities in the Metallurgical branch more than 75 years, Metisa Metalúrgica Timboense serves the national and international market with several product lines. Due to its large backlog of overdue hours, a job was started in the tooling sector to make the process faster and more economical. In this context, this work has as general objective the restructuring of the critical processes of the tooling sector, aiming at a better functioning of the organization and greater satisfaction of its direct clients. In addition, this work has specific objectives, such as (1) application of high performance tools, (2) analysis and improvement of existing processes, development and application of new processes, (3) (High Speed Machining) (4) production monitoring and technical support for maintenance of new processes. Thus, after the implementation of the process improvements, it was possible to obtain a reduction of 81% in the final cost and 80.5% in the process time. In addition, with some of the new processes deployed, there was a reduction in the use of personal resources and better management of machine hour load and a significant gain in the sector response time.

Nov 22, 2018

By Bruna Silva de Almeida

Este trabalho apresenta o desenvolvimento do tratamento térmico de austêmpera em escala industrial do aço microligado ao Boro 22MnB5 da Companhia Siderúrgica Nacional – CSN, fornecido em bobina para o cliente Panatlântica para beneficiamento e posteriormente austemperado e testado em seu cliente Metal Mecânica Itália – MMI. Assim, descreve-se as etapas do processo de fabricação e caracterização do comportamento do material na aplicação em tiras austemperadas de aço na confecção de lâminas rotativas, que é um item importante na indústria de transformação de papel ondulado. O diferencial está na versatilidade desse aço, pois, apresenta boas propriedades de tenacidade, alta faixa de dureza e resistência ao desgaste, aliada a boa estampabilidade. Tal sucesso se deve a microestrutura bainítica e sua excelente ductilidade capaz de suportar as operações de estampagem após tratamento térmico.

Oct 30, 2017

By Cyro Takano

A degradação durante o processo de redução de minérios de ferro é bastante conhecida pelos fenômenos de crepitação e inchamento. Em aglomerados a frio, auto-redutores utilizando cimento como aglomerante, há também degradação pela decomposição de hidratos que conferem resistência a frio, além de aumentar os vazios deixados pelo consumo do redutor. Outro fenômeno que afeta na velocidade da reação de redução é a formação de escória. Esses aspectos são analisados neste trabalho e principalmente em processos de auto-redução.

Oct 30, 2017

By Klaydison Silva, Maurício Curi Segato, Elves Matiolo, Neymayer Pereira Lima

Flotation is the main concentration process, has been applied with sucess for the removal of quartz on the iron ore industry aiming high quality concentrates. limiting the top size close to 0,300mm and the removal of slimes are fundamental for the efficiency of reverse flotation of quartz. The high consumption of reagents, leading to insufficient particle coverage, and increased foam stability, leading to the difficulty of removal of quartz particles, are the main deleterious effects of the presence of slimes. Recent characterization studies, together with the development of new collector of linear chain, allowed the obtaining of concentrate with SiO2 contents close to 3% with 94% of metallurgical recovery, based on pilot tests carried out on a sample flotation column of the Quadrilátero Ferrífero.

Oct 3, 2019

By Pedro Henrique da Rocha Silva

As inclusões são partículas que, em sua maioria, afetam negativamente as propriedades dos aços. O presente trabalho teve o objetivo de avaliar algumas variáveis no tratamento de borbulhamento de gás para remoção de inclusões na panela durante a sua drenagem na torre de lingotamento. Usou-se um modelo físico em escala 1:5 de uma panela real de aciaria de 180 toneladas de aço. Para contagem das partículas, simulando as inclusões, foi usada a sonda APS. Esta sonda conta as partículas e determina a sua distribuição de tamanhos. Os resultados indicaram que existe um tempo ótimo de tratamento para cada vazão de gás e quanto maior a vazão, menor é esse tempo. Além disso, o trabalho também mostrou que em baixas vazões foram obtidos melhores resultados para o tratamento. Essas conclusões podem ser explicadas pelos fenômenos de reversão e de remoção das inclusões no aço durante o tratamento.

Aug 16, 2017

By Matheus Sampaio Modesto de Paula

O presente trabalho mostra o desenvolvimento de um produto, até então não comercializado pela CSN/PR, criado para o aproveitamento da capacidade ociosa de seu laminador reversível a frio. Historicamente, a produção do laminador era direcionada exclusivamente para o abastecimento de uma linha de galvanização contínua, mas trabalhos bem sucedidos para o aumento da produtividade do laminador resultaram em capacidade excedente do equipamento. Diante desse cenário, a comercialização de bobinas Full Hard se tornou uma opção viável para a abertura de mercado e aumento de competitividade, frente a atual pressão imposta por produtos importados. Visitas aos potenciais clientes foram necessárias para o levantamento das características importantes a seus processos produtivos e adequação dos parâmetros utilizados no laminador reversível. Atualmente o produto está homologado e sendo fornecido a clientes externos, e espera-se o aumento da carteira, dependendo apenas da evolução do mercado.

Jul 30, 2018