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By Haruki Inami, Takashi Ishida, Kazuhiro Ohara, Hiroyuki Imanari

The highly competitive business environment of the international metals industry is driving demand for more cost-effective operation of steel making facilities, rolling mills, and strip processing lines. Achieving stable operation is vital if the steel industry is to produce high-quality products constantly and productively. In recent years, advances in computer processing speeds, data acquisition rates, and data storage capacity have rapidly led to greater use of the new technologies of big data, analytics, the IoT, and AI by control system designers and process engineers, and the introduction of industrial applications. The “Smart Rolling Mill” solutions for hot strip mills have been developed by our group with the goal of achieving sophisticated, state of the art, and automated operation in steel rolling mills. The various solution engines improve process stability, increase the performance of mill equipment, and provide improved process control. These solution engines are based on extensive knowledge of the rolling process and the associated control systems. Two solution engines in particular are the diagnosis systems for rolling condition and for product quality that contribute to cost-effective operation and lower yield loss. This paper focuses on the diagnosis systems for rolling condition and for product quality in hot strip mills. Advanced information technologies using big data analytics and machine learning are applied to real-time data collected from the automation system that controls operation and the rolling process. We have developed diagnosis solutions for rolling condition and product quality utilizing predictive and clustering diagnosis. Predictive diagnosis prevents serious problems by detecting changes in the state of the plant or in the rolling condition. Clustering diagnosis classifies patterns of fluctuation in product quality trend charts, providing effective tuning guidance for improving product quality. This paper describes these applications with several examples.

Oct 1, 2019

By João Vinícius de Souza Vares

O presente trabalho apresenta um estudo acerca da trefilabilidade de arames de aço semelhante ao SAE 1045, que são destinados ao atendimento da demanda do setor agropecuário. O trabalho envolveu a análise da produção dos arames a partir de matéria-prima advinda de aciaria elétrica, além das condições dos processos de conformação. O processo de trefilação foi mantido invariável, com as mesmas condições e parâmetros de reduções e lubrificação. Verificou-se a viabilidade de trefilação de ambos os materiais e a influência da maior fração volumétrica de perlita, através de análises conjugadas de propriedades mecânicas e condições microestruturais, resultando em valores mais elevados de resistência mecânica e menores valores de alongamento para os arames.

Oct 30, 2017

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 Diego Santana Torga

É comum encontrar sintonia de controladores PID que não levam em consideração o sinal de controle aplicado a variável manipulada. Portanto, variações rápidas e amplitudes elevadas podem ser geradas, que, na prática, pode ser inviáveis, devido à limitação física de atuadores e equipamentos industriais. Nesse artigo é desenvolvido um método de sintonia em que os parâmetros do PID são calculados por meio do Algoritmo Genético. A função de custo proposta penaliza tanto a amplitude do erro de controle quanto à variação da variável manipulada. A estabilidade é garantida com as restrições de robustez sobre o pico das funções sensibilidades. Exemplos simulados demonstram as vantagens da sintonia proposta.

Oct 30, 2017

By Valdeci Paula Alvarenga

Os aços alto carbono possuem maior resistência e dureza, e menor dutilidade em relação aos aços baixo e médio carbono. O aço carbono SAE 1070 é um aço plano classificado como alto carbono e possui uma microestrutura predominantemente perlítica. Algumas possíveis aplicações desse aço são: fitas de serra, lâminas para raspagem, lâminas de corte para indústrias agrícolas, entre outros. O processamento desses de aços em toda a cadeia produtiva sempre é desafiadora. O objetivo principal foi caracterizar e melhorar a microestrutura perlítica do aço SAE 1070 laminado a quente produzido na Aperam visando reduzir ou eliminar o custo adicional dos clientes de relaminação durante o processamento em suas linhas de produção. Foi possível através de análises e simulação termodinâmica refinar o grão austenítico e melhorar as propriedades mecânicas do aço SAE 1070 produzido na Aperam e como consequência a melhoria da laminabilidade a frio desse aço.

Oct 30, 2017

By Andreza Menezes Lima

Dispersões de óxido de grafeno foram caracterizadas com respeito ao tamanho de cristalito e número de camadas, a partir do emprego das técnicas de difração de raios X, espectroscopia Raman e microscopia de força atômica. Todas as análises forneceram valores menores que dez camadas de carbono e concordantes com o reportado por outros autores. Os métodos de difração de raios X e microscopia de força atômica permitiram obter valores mais próximos, em comparação ao obtido por espectroscopia Raman.

Oct 30, 2017

By Maycon Athayde

O processo de pelotização consiste na aglomeração e posterior tratamento térmico das pelotas, ajustando as propriedades químicas e mecânicas para o transporte ao reator siderúrgico. A otimização e aperfeiçoamento do processo no forno pode ser realizado experimentalmente utilizando um pot grate. Trata-se de um equipamento no qual uma carga de pelotas cruas é submetida a condições similares às encontradas no processo industrial. Contudo, um projeto de experimentos em um pot grate pode levar semanas. Além disso, alguns parâmetros como: taxas das reações e balanço de energia são difíceis de serem monitorados. Tendo em vista isso, o presente trabalho buscou desenvolver um software de simulação para avaliar o comportamento das pelotas em um pot grate de maneira rápida e prática. Os resultados mostram uma interface amigável para a avaliação da temperatura de pelota, umidade da água, queima do carbono e balanço de energia. Os modelos implementados foram comparados e validados com trabalhos publicados na literatura. O modelo também serve como uma ferramenta de Projetos e Experimentos no Pot, uma vez que permite testes mais rápidos e de custo mais baixo.

Aug 16, 2017

By Diogo Tenório dos Santos

This property has been studied to characterize the strength a metallic material exhibits when it is machined so it can be regarded as its typical behaviour. As such, it may even be considered as an intrinsic material property. It is usually measured by an index called Coppini index, which is expressed by the ratio between the removed mass of a cutting tool caused by wear when it is used for machining and its initial one for a certain set of machining parameters. In this investigation, the tests were therefore conducted by an established set of parameters, namely feed rate, cutting and depth rates, in which the same wear mechanism took place in both ferrous alloys: AISI 4140 and AISI 316 steels. They were chosen based upon their increasing ordinary machinability indexes. The initial and final mass of the cutting tool were measured by an analytical scale with 0.01 mg precision. Cylindrical rods of 50-mm diameter were machined and the CI indexes showed a remarkable difference between them: 0.080 for the first steel and 0.049 for the second one, i.e., AISI 316 steel presented better machinability than the first one. It was then possible to conclude that this method presents good results in terms of both reproducibility and adequacy for machine shop conditions and it may be applied in a foreseeable future, mainly for metallic materials that have rather low machinability indices.

Jul 31, 2018

By Rafaela Pacheco Malvão dos Santos, Rafaela Pereira Batista Carvalho, Flávio Monteiro de Souza, Bruno Moura de Jesus, Rodrigo da Silva Magalhães

Dentre as impurezas do gusa, o fósforo se destaca por promover fragilidade a frio ao aço, uma propriedade normalmente indesejada. A sua adequação a teores aceitáveis ocorre no Conversor LD, através da oxidação do banho e adição de fundentes. O modelo proposto objetiva determinar a adição de fundentes de forma dinâmica: com base na termodinâmica e ajustes com dados históricos visando promover uma escória adequada a proteção do revestimento refratário e a desfosforação. O modelo está em uso nos Conversores LD da Aciaria da Companhia Siderúrgica Nacional e demonstrou resultados satisfatórios.

Oct 1, 2019

By Camila Ferreira da Silva

O presente trabalho descreve a síntese de um vidro de constituição inovadora, elaborado com adição de escória de distribuidor em sua composição. Suas propriedades ópticas foram determinadas através da realização da caracterização elipsométrica. Em virtude da vasta gama de composições vítreas possíveis e visando o reaproveitamento de um coproduto siderúrgico, propõe-se a utilização de escória de distribuidor para a composição de um novo vidro. Efetuou-se a análise superficial via microscopia confocal. Posteriormente ao preparo da superfície, as propriedades ópticas foram obtidas através da medida dos parâmetros elipsométricos tan(?), cos(?) e por conseguinte a obtenção preliminar do índice de refração e do coeficiente de extinção.

Oct 30, 2017

By Marco Antônio Quintela

São apresentados e discutidos os resultados de estudos de pesquisa para o desenvolvimento de prática para reciclagem de sucata refratária na Usiminas. O processo contempla a obtenção de agregados a partir do beneficiamento, por meio de britagem e classificação granulométrica, de tijolos de carro torpedo e placa gaveta após utilização industrial. Os agregados reciclados são adicionados em concretos refratários de alto desempenho. Os resultados de testes laboratoriais indicaram que os agregados podem ser incorporados com sucesso a concretos para canal de corrida. Essa prática tem sido amplamente utilizada para otimizar a manutenção e melhorar o desempenho ambiental.

Aug 1, 2018

By Marcos Paulo Kohler Caldas

A combinação do elevado volume gerado de resíduos de equipamentos eletroeletrônicos (REEE) com o aumento da obsolescência programada faz com que haja a necessidade de se pensar em alternativas para a disposição destes resíduos sem impacto ao meio ambiente e à saúde humana, como a reciclagem com posterior recuperação de metais. Para isso, é necessário conhecer a natureza dos materiais constituintes do resíduo. A Placa de Circuito Impresso (PCI) é um importante representante dos REEE, pois está presente em grande parte dos equipamentos eletrônicos, como nos computadores. Sua composição heterogênea possui um alto teor de metais, alguns deles preciosos, que representam quase a totalidade do valor intrínseco da placa, justificando a importância da reciclagem para recuperação dos mesmos. No presente trabalho foi realizada a caracterização de uma placa de memória de computadores obsoletos para a posterior recuperação dos metais preciosos nela contidos na forma de nanopartículas. Conclui-se que a placa de memória possui 18,9% de metais, 48,4% de cerâmicas e 32,7% de polímeros em massa. Dentre os metais o Cu é o que aparece de forma mais expressiva, constituindo 13,83% em massa da placa. Os metais preciosos Ag e Au constituem 0,053% e 0,069% em massa, respectivamente, porém seu alto valor de mercado justifica a viabilidade de sua recuperação.

Oct 30, 2017

By Fernando Henrique Gomes de Souza

Techniques which use a spring to supply the bias force to actuator are well adopted since they are inexpensive and simple to construct. In this work it was design an actuator concept using bias-type device technique, which comprises two coils that mutually push against each other to supply the stroke. For the coils springs, it was used a wire of NiTi shape memory alloys (SMA) and a wire of 400 grade maraging steel as construction materials.

Aug 8, 2018

By Afonso Cardoso da Silva, Romeu Thomaz Viana Jr, Emanuelle Garcia Reis, José Herbert Dolabela da Silveira

The Gerdau Ouro Branco Mill, three years after the implementation of its new plate mill, has started to develop high complexity products. The plate mill’s learning curve has been increasingly challenging since products are being developed to their highest grades. This work aims to present the first results of the development of steels of the strength class of 510 MPa produced by TMCP (Thermomechanical Controlled Processing) followed by accelerated cooling. These results show the potential and advantage of the accelerated cooling process regarding to obtain products of high mechanical strength and high toughness, associated with a low equivalent carbon.

Oct 1, 2019

By Marcos Natan da Silva Lima

O aço com alto manganês tem sido estudado como alternativa mais barata em substituição às ligas de aço mais utilizadas, devido as suas propriedades de resistência, ductilidade e tenacidade. Foi alterada a composição de manganês para teores acima dos teores dos aços Hadfield, visando sua aplicação em temperaturas criogênicas. Foram obtidas ligas de aço com alto teor de Manganês através do processo de fundição. O objetivo é avaliar as alterações provocadas pelo aumento do Manganês no aço fundido. Através do estudo realizado no Thermo-Calc®, as amostras da liga fundida foram submetidas à laminação a quente e posterior tratamento térmico de solubilização a 700 ºC, com o intuito de manter a microestrutura austenítica. As mesmas foram analisadas quanto à microestrutura por microscopia ótica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os ensaios de dureza realizados confirmaram a elevada dureza das ligas, bem como a variação entre as ligas no estado fundido e solubilizado.

Oct 30, 2017

By Humberto Napoli BELLEI

O Sol é a principal fonte de energia sustentável com enorme potencial na geração de energia elétrica. O Brasil como outros países do mundo estão começando a construção de fazendas solares. Atualmente as especificações das estruturas para construção das estruturas dos painéis utilizados nessas fazendas tem sido de aços pós galvanizados justificado pela questão de tempo de garantia, principalmente, devido a presença de furos e bordas que ficariam protegidos contra a corrosão pela grande quantidade de revestimento utilizado. Nesse trabalho serão apresentados resultados de um aço pré-galvanizado que se mostrou seguro e confiável na proteção contra a corrosão dos furos e bordas dos painéis. O estudo teve como base as informações obtidas após o aço ter sido testado no ensaio em câmara de névoa salina e de dados já conhecidos em ensaios de campo.

Oct 30, 2017

By Chengjia Shang

Aiming at greatly increasing efficiency and saving budget, higher strength and larger-diameter pipes have been developed and applied for constructing long distance pipeline projects in China. At the same time, in order to produce pipeline steel with high strength, high toughness and excellent DWTT performances, it is critical to refine austenite grain by static recrystallization rolling. Therefore, this paper focuses on the brief introduction of development of pipeline projects in China and also on the basics research in the field of static recrystallization during austenite processing of Nb-bearing steel.

Oct 1, 2019

By Laís Couto dos Santos

A corrosão é definida como sendo um conjunto de fenômenos de deterioração dos materiais em consequência de reações entre o material e o meio. Em instalações metálicas, tais processos são monitorados através de cupons de perda de massa. Quando o ataque se evidencia pela formação de cavidades com pouca perda uniforme, ele é denominado corrosão por pites. As empresas de monitoramento de corrosão adquirem cupons de diferentes fornecedores, e pouco se observa quanto ao tipo de processamento durante a fabricação, a composição química, a microestrutura, entre outros parâmetros e o quanto, podem alterar a confiabilidade dos resultados. O presente trabalho tem como objetivo avaliar o desempenho de cupons aço carbono, relacionando a composição química, densidade de inclusões e pites de corrosão presente em cupons. Na caracterização foram envolvidas as análises química e microscópica. Os cupons foram ensaiados em loop de corrosão tendo como fluido a água potável. Para determinar a densidade, área e profundidade dos pites de corrosão foram adotados as normas NACERP0775 e ASTM G46-94. Foi observada uma relação direta entre o teor de enxofre e a densidade de inclusões e, consequentemente, entre a densidade de pites presente nos cupons, após ensaio em loop de corrosão.

Aug 17, 2017

By Karl Berger, Michael Steinkogler

The evolution in Metal Cutting: Inventors around the world have been successfully developing innovations for decades, but only some of these developments have had „GAME CHANGING“ potential. One of these innovations is the new developed saw blade LINCUT®, a patented changing system that paves the way for a fundamental reorientation of the entire saw blade industry worldwide through a simple and economical concept for rolling mills or heavy forging lines. Cost efficiency starts with the raw material: Circular saws equipped with a standard saw blade are expected to have a necessary 2 percent standstill per year due to required tool changing. The applied technology reduces this unnecessary loss of production by more than 50%. The ROI can therefore be reached faster which immediately lowers your production costs. No matter what material, conventional carbon steel or highly alloyed stainless steel, the coating and shape of carbide plates is perfected for extended tool life up to 25% with increased performance. Due to LINSINGERs own tool-technology-centre in Austria specialized in research and development of tools, constantly expanding R&D activities, best results are achieved in quality and cost efficiency: a (r)evolution in metal cutting.

Oct 1, 2019

By Felipe da Silva Siqueira, Mariana Sizenando Lyrio, Aline Cristine Lemos Duarte, Weslley Luiz da Silva Assis, Harison da Silva Ventura, André Luiz Moraes Alves, Paulo Rangel Rios

A nucleação nos contornos de grão é um fenômeno muito recorrente em materiais metálicos. Essa situação foi tratada por diversos autores como Cahn e Rios e Villa, usando a abordagem de nucleação em planos e linhas aleatórias. Neste trabalho estudou-se a nucleação nos contornos do polígono de Poisson-Voronoi e de uma matriz hexagonal em 2-d com métodos analíticos e simulação computacional. Utilizou-se uma equação baseada no método de Cahn para nucleação nos contornos de grão. Para nucleação nos contornos do polígono de Voronoi a equação não mostrou adequação total com os resultados simulados para dois tipos diferentes de casos, já para os contornos da matriz hexagonal, notou-se que quanto maior a quantidade de pontos sorteados na matriz, mais os resultados simulados concordaram com a equação proposta.

Nov 13, 2019