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By Pablo Bruno Paiva Leão

The present work is based on the characterization of nonmetallic inclusions in Ti stabilized ultra-low carbon steel, produced in a large steel mill. Due to a large incidence of submersed valve clogging in a continuous casting, the study is important in order to know the characteristics of the inclusions which are causing the problem. Total of 24 heats were sampled in the tundish and manually analyzed with a scanning electron microscope. The results revealed that 98.65% of the 3183 inclusions analyzed were solid in steelmaking temperature and 66.54% were alumina. The solid inclusions of alumina have low wettability for the iron bath, showing a high tendency of agglomeration in the submersed valves, affecting the castability. It has been concluded from the results and literature that some alternative measures such as the application of the treatment with calcium, precautions to avoid steel re-oxidation and the total or partial replacement of the pre-deoxidized element; would reduce the obstruction problem.

Oct 30, 2017

By Marcilio do Carmo Silva

O circuito de flotação de Fábrica Nova é composto por três colunas de quatro metros de diâmetro e quinze de altura, equipadas com sparger’s tipo retrofit (misturadores), utilizando uma mistura de ar e polpa para geração de bolhas. As colunas operam em paralelo constituindo o estágio rougher. Os produtos gerados neste estágio são tratados em células convencionais (cleaner e scavenger). Com o empobrecimento do ROM proveniente da Mina de Fábrica Nova e conseqüente aumento de SiO2 na alimentação da flotação, fez-se necessário ajuste no circuito com o intuito de garantirmos qualidade competitiva do pellet feed de Fábrica Nova. Foram feitas alterações de rota do rejeito do estágio rougher, direcionando o mesmo para o rejeito final (no circuito padrão o mesmo alimentava o estágio scavenger). O rejeito do rougher e o rejeito do scavenger compõem o rejeito final da flotação. Um ajuste no percentual de sólidos da alimentação da flotação foi necessário para favorecer a coleta da sílica (saindo da ordem de 58-60% para 53-54%). Com esta manobra conseguimos retirar o excesso de SiO2 do circuito de flotação, possibilitando a geração de pellet feed com qualidade dentro dos padrões VALE.

Aug 8, 2018

By Alisson Paulo de Oliveira

Incentivado pela diversificação dos produtos em aço, a demanda por graus cuja composição química esteja próxima da faixa peritética, tais como os aços HSLA (High Strength Low Alloy) e AHSS (Advanced High Strength Steel), tem aumentado. As crescentes exigências nas propriedades mecânicas e a redução de custo nas ligas são as razões para que esses aços sejam projetados próximos à faixa peritética, com o teor de carbono entre 0,09 e 0,16%. A produção de placas do aço ASTM A588-B, com o teor de carbono visado igual a 0,10%, apresentava expressiva variação do Nível de Aço no Molde (Ou Mould Level Fluctuation, MLF), aumentando a probabilidade de ocorrência de “Break-Out” (Rompimento de Pele) e a redução da qualidade de superfície das placas, com eventual ocorrência de Trincas Longitudinais. Outra limitação é a impossibilidade de troca de largura das placas, dependente da estabilidade do processo de Lingotamento Contínuo. Serão discutidas as ações tomadas visando a redução do MLF, baseada em alterações no Projeto de Liga, a comparação entre variáveis-chave do processo de Lingotamento Contínuo de Placas em dois cenários de Projeto de Liga além dos impactos em características de Propriedades Mecânicas do produto laminado, no caso bobinas processadas em Laminador Steckel.

Oct 30, 2017

By "Andreas Steinwandter

The demand for increasing energy efficiency and CO2 reduction is one of the global megatrends of our time. Although the steel industry suffers from a volatile economic environment, the steel plants are interested to find opportunities for sustainable cost reduction and put efforts into healthy solutions for the environmental. Integrated steel plants are trying to cut electrical power and energy costs as these are among the biggest cost factors that can be influenced and taking all the advantages they can. For the integrated iron and steel making route the interaction of waste energy utilization along with process energy demand, natural and metallurgical gases, steam and heating systems as well as power generation has to be considered. Potential energy sources, such as sinter plant, basic oxygen furnace (BOF) cooling stack or reheating furnaces are considered in order to elaborate an integrated energy concept. Especially electric power generation is an attractive option for steel plant operators since it can easily be connected to the existing power grid of the steel plant. When direct local use of waste heat is limited, the best option is to convert it to mechanical/electrical power with a Rankine Cycle. A stand-alone system, compact design with minimum operational costs in order to fit into the existing steel plant layout, are the main requirements of such units. The objective of this paper is to demonstrate economic feasible opportunities for energy recovery for sinter cooler and basic oxygen furnace with focus on electric power generation via ORC modules taking at the same time advantages of CO2 reduction by utilizing waste heat from the process. Furthermore typical arrangements and layouts of such solutions as well as basic economic calculations will be presented in the paper.

Oct 30, 2017

By Ricardo Tadeu Meneses Sodré

Laminadores de Tiras a Quente (LTQ) são equipamentos que realizam a transformação de placas de aço em bobinas laminadas de aço. Após a fabricação da bobina é necessário à marcação de todas as bobinas laminadas para possibilitar a identificação e rastreabilidade da bobina. A Arcelormittal Tubarão possui uma máquina de marcar automática robotizada que realiza essa identificação. Ocorrendo falha na máquina de marcar a identificação das bobinas passam a ser realizadas manualmente pelo operador, que não possui a mesma velocidade da marcação robotizada, ou seja, imediatamente ocorre perda de produção e após alguns minutos o gargalo se torna insustentável causando a parada do Laminador de Tiras a Quente. Um estudo minucioso foi desenvolvido através da elaboração de um diagrama de blocos funcionais (DBF), levantamento do histórico de falhas e tempos de manutenção, criação das curvas de confiabilidade e mantenabilidade e dos blocos de confiabilidade (RBD) para realização de simulações. Este estudo permitiu direcionar os esforços para os modos de falhas que mais impactavam na produção, reduzindo significativamente as falhas da máquina de marcar. Para sustentabilidade do resultado os planos de manutenção e inspeção foram revisados utilizando a Manutenção Centrada em Confiabilidade (RCM). O estudo proporcionou um aumento de produção de 15.207 ton/ano.

Aug 7, 2018

By Patrick E. Connell

During the ABM Conference of 2015 the latest design and process features of the new 3-roll RSB® generation were presented together with a unique Size Control System SCS® for a real time closed loop control to produce an extraordinary quality SBQ – day in, day out. In the past two years, Kocks has focused on improving the repeatability of the rolling process and developed technology to enhance the performance of its equipment. These developments include Fast Remote Control (FRC), Stands Adjustable Under Load (AUL) implementation of closed loop Size Control System (SCS), and finally a state of the art laser Gauge (4D Eagle) that pulls all of these developments into a complete package of quality. Gauges used in the past generally operated with the “shadow” measuring system. The latest gauge developments are based on the “light section” method. This method is more suitable to provide real time measurement parameters of the rolled bar. Placed close to the last rolling stand, the “light section” gauge is capable of measuring around the complete diameter with a clear definition of the bar stage in relation to the axes of the rolls. It is also capable of making these measurements using a very high measurement frequency. Following requirements of the market, requiring the highest gauge measuring frequencies which display the bar in the most accurate way even at the highest rolling speeds, the “4D Eagle” gauge was developed. This paper describes all the process features and parameters of this impressive and unique newly developed gauge as well as the other described technical improvements.

Oct 30, 2017

By Anna Carolina Cerqueira Neves

Muito se tem estudado sobre materiais alternativos, como os compósitos de matriz polimérica reforçados por fibras lignocelulósicas. Isso se justifica pelo fato das fibras naturais terem vantagens no que tange ao meio ambiente, bem como relativo baixo custo. Além disso, a fibra natural apresenta características de interface com a matriz polimérica que favorecem as propriedades mecânicas pela estrutura do compósito. Esse presente trabalho objetiva analisar as propriedades de tração de compósitos de matriz de poliéster reforçados com 10,20 e 30% em fração volumétrica de fibras de cânhamo, que foram preparados alinhando as fibras em moldes e deixando-os curar por 24 horas em temperatura ambiente. Os corpos de prova foram testados numa máquina de ensaios Instron e os resultados mostraram um aumento na tensão máxima de ruptura com o aumento da porcentagem de fibra incorporada.

Aug 17, 2017

By Breno Totti Maia

In the present paper, a new energy balance equation was developed, considering the slag phase, in order to define the effects of jet penetration and determine a new value for the factor K. The factor K measure the resistance to momentum transference between exit nozzle and metallic bath. The experiments were performed based on the same conditions of the article used as a comparison. The results showed the same behavior between the experiments and it was possible to determine a new value for the factor K, which changed from the unit order for the metal phase system to hundredths order for the metal and slag phase systems. These results are considered unprecedented.

Aug 17, 2017

By Léo Daiki Shinomiya

O planejamento de cenários é uma ferramenta empregada como um mecanismo competitivo que entrega uma visão para um futuro passível de acontecer, baseado em fatos atuais e históricos. Adaptado para ser aplicado a resíduos industriais, este método de planejamento de cenários pode ser descrito em oito etapas. Neste trabalho é apresentada a 1ª etapa, que mostra o uso de pesos e critérios para definir as aplicações mais adequadas para a Lama Vermelha a partir de uma infraestrutura disponível localmente. A Lama Vermelha é gerada em larga escala pela indústria do Alumínio, somente no estado do Pará são gerados 5,4 milhões de toneladas anualmente, que impacta diretamente nos custos desta indústria em função de seu tratamento e estocagem. Os resultados guiam definições para as aplicações mais adequadas para a Lama vermelha, sendo destacado o emprego na fabricação de cerâmica vermelha e na produção do cimento.

Aug 17, 2017

By Stênio Cavalier Cabral

O diboreto de titânio (TiB2) é um material cerâmico de alta dureza com uma grande potencialidade de aplicação tecnológica. No entanto, existe uma grande dificuldade de se produzir corpos bem sinterizados desse material, quando são usadas técnicas convencionais de sinterização. Neste trabalho, foi empregada uma técnica de processamento em altas pressões e altas temperaturas para produzir compactos de TiB2 com AlN. Amostras cilíndricas, com 5 mm de diâmetro e 7 mm de altura, foram processadas durante diferentes intervalos de tempo compreendendo os ciclos de sinterização. O principal objetivo do trabalho foi à realização do ensaio de torneamento para a avaliação de desempenho dos compósitos produzidos e sua relação com a quantidade de ciclos de sinterizaçãos em condições reais de trabalho. Os resultados obtidos apresentam perspectivas interessantes de utilização do processamento em alta pressão e alta temperatura para produção de inseros para aplicação na usinagem do ferro fundido nodular.

Aug 16, 2017

By Anna Carolina Cerqueira Neves

Atualmente, materiais alternativos têm sido pesquisados, sendo os compósitos dematriz poliméricas reforçados com fibras naturais um desses tipos de materiais. Ofato que torna as fibras naturais uma ótima opção são suas vantagens ambientais eseu relativo baixo custo. No caso do eu eucalipto, este também possui um altocultivo no Brasil. Além disso, as fibras naturais apresentam características deinterface com a matriz polimérica que favorecem as propriedades mecânicas pelaestrutura do compósito. Esse presente trabalho analisa as propriedades de tração docompósito de matriz poliéster reforçado com a incorporação de fibras de eucaliptoem 10,20 e 30% em fração volumétrica, que foram preparados alinhando as fibrasnas matrizes e curadas por 24 horas em temperatura ambiente, por volta de 25ºC.Os corpos de prova foram testados numa máquina Instron e os resultadosmostraram um aumento na resistência à tração conforme o aumento do volume defibras incorporadas.

Aug 17, 2017

By Eddy Dierckx

Modernization of flat rolling plants is essential to sustainably fulfill increasing market demands and to improve competitiveness. Intelligent modernizations ensure getting maximum prime yield of existing mills, even if they have gone through half a century of operation. Existing mills were designed based on former production, consumption and quality targets. Ever increasing requirements such as increase of productivity, change of product mix (e.g. new steel grades), reduction of energy consumption and improvement of product quality lead to the necessity to adapt the existing equipment to the new target. SMS group provides, besides the reliable equipment and automation solutions to successful upgrades of existing mills, also a systematic approach to develop technical and economical solutions together with our customers (conceptual engineering). This paper describes the SMS group approach to modernizations / upgrades, introduces powerful performance modules and provides a number of successful examples that have been implemented recently.

Aug 17, 2017

By Aline Lima da Silva

The present work is focused on the thermodynamic study of the methane or biogas mixtures conversion on Cu-ceria catalysts. Several experimental studies reported in literature have demonstrated the ability of these materials to operate as SOFC anodes for direct methane oxidation, with the evidence of enhanced tolerance towards sulfur poisoning and carbon deposition. More recently, experimental investigations have shown the feasibility of Cu-ceria anodes to directly operate with simulated biogas feeds at intermediate temperature (1023K). In this way, the effect of the ceria redox properties on the equilibrium composition is investigated, considering methane or biogas mixtures as the fuel. Conditions under which carbon deposition and sulfur poisoning can be prevented are determined. Our study combines results from the classical thermodynamics, obtained with the help of FactSage software, with the new Cu-S and Ni-S diagrams proposed in literature, which were calculated based on the Density Functional Theory (DFT). These diagrams are able to predict a region where sulfur interacts with the metal surface through chemisorption. A comparison between the performances of Ni-YSZ and Cu-CeO2 catalysts is established from a thermodynamic viewpoint. Theoretical results are in agreement with the experimental trends from literature.

Aug 8, 2018

By Guilherme Liziero Ruggio da Silva, Iara Patricia Vieira de Oliveira, João Ricardo Denicolo Braga, Paulo Santos Assis, Lorena Cristina Amorim Moura

Nos últimos anos diversos trabalhos evidenciam a possibilidade de utilização de small coque como constituinte da carga metálica dos altos-fornos, visando a redução na temperatura da zona de reserva térmica. Esse trabalho avalia a viabilidade técnica, em escala laboratorial, da produção de um determinado small coque altamente reativo, através da adição de 2 catalisadores: pellet feed e cal virgem totalizando 3% em massa, em sua superfície. Foram realizadas caracterizações químicas dos catalisadores por meio de Fluorescência de Raios-X (FRX) e avaliados os impactos destas adições sobre CRI (Coke Reactivity Index) e CSR (Coke Strength after Reaction) das amostras produzidas. Os resultados mostraram aumentos acima de 2% na reatividade do small coque, tanto para a adição de cal virgem quanto para pellet feed, porém mais significativo para a adição de cal virgem, comprovando que a técnica de Pós-adição de catalisadores da reação de Boudouard no small coque, pode ser uma alternativa para redução de custo e emissões de CO2 no Alto-Forno.

Oct 1, 2019

By Daniel Luiz Rodrigues Júnior

O presente trabalho avalia o efeito da indução máxima sobre a energia dissipada por histerese magnética em amostras de aços elétricos de grão não orientado. Tal relação foi descrita por Steinmetz como uma lei de potência cujo expoente tem valor 1,6. No entanto, esta lei falha quando aplicada a uma ampla faixa de induções magnéticas. Com o objetivo de se avaliar a aplicabilidade dessa equação chapas de aço elétrico foram caracterizadas. Ciclos de histerese foram extraídos com indução máxima variando entre 0,4 e 2,2 T com frequência 5 mHz. A área no interior dos ciclos corresponde à energia dissipada. Estes resultados mostraram uma diminuição do valor do expoente para induções entre 1,2 e 1,6 T. Este fato pode ser explicado pela estagnação do valor do campo coercivo nessa faixa de dados.

Aug 8, 2018

By Rodrigo Seara Martins

Foram realizados testes industriais com cerca de uma tonelada de pó fluxante com teor de flúor da ordem de 1,0%, denominado ultrabaixo teor de flúor (UBF). O testes foram realizados em 29 corridas de aços com baixo teor de carbono acalmados ao alumínio (AA BC) na Aciaria 2 da Usiminas em Ipatinga. Ao longo do processamento industrial, os dados operacionais foram analisados, coletadas amostras para avaliação das propriedades físico-químicas da escória líquida e as válvulas submersas foram separadas para medir a taxa de desgaste. Tanto as caracterizações realizadas quanto o desempenho industrial evidenciaram que as propriedades relativas à taxa de fusão, lubrificação e cristalização estão de acordo com as necessidades operacionais para a produção de aços AA BC. Por fim, os resultados de desgaste da válvula submersa mostram um ganho significativo com o uso do pó fluxante UBF. A taxa média de desgaste foi aproximadamente 40% inferior à obtida com o uso do pó fluxante comercial (teor de flúor na ordem de 7,5%).

Aug 17, 2017

By Júlia Beltrami

O trabalho estudou a formação, a interação com a escória e a solidificação de inclusões geradas durante o processamento de aços dual-phase com alto teor de silício (>1%). A composição destes aços, se não bem controlada, pode gerar inclusões sólidas de sílica pura durante o lingotamento contínuo. Para o estudo, foram feitas simulações termodinâmicas com o software computacional FactSage 6.4. As simulações mostraram que os fatores mais importantes para a composição inicial das inclusões é a relação %Mn/%Si e o teor de alumínio dissolvido no aço. Ao interagir com a escória, a tendência é que as inclusões se aproximem da sua composição ao longo do tempo. Durante a solidificação, a maioria das inclusões apresentou fases deformáveis e de baixo ponto de fusão, com exceção das inclusões sem CaO e da inclusão com 25% de Al2O3 e teor intermediário de CaO, que apresentaram as fases tridimita, coríndon e gehlenita de alto ponto de fusão e não-deformáveis.

Aug 16, 2017

By Marcelo Rebellato, Leonardo Silvestre, Zhang Yongqing, Felipe Bastos, Zhang Weiqiang

This work reviews the new version of GB1499.2-2018 Chinese national standard and specification, which governs the production of high-strength reinforcing hot rolled ribbed bars in China. In addition, it discusses the main concerns from Chinese rebar makers that might affect production and application of Nb-bearing rebars, like reheating temperature required to dissolve given niobium additions, the promotion of bainite microstructure and continuous yielding, as well as Nb strengthening effects. Through extensive investigation involving both thermomechanical laboratory simulations and industrial trial, the existing state and effects of Niobium along the reheating, rolling and cooling are illustrated. At the end, optimum processing conditions have been established to produce high strength rebars for the specified requirements. The adoption of new process conditions reflected in an amount of about 20.0 million tons of Nb-bearing rebar being produced in China in 2018 with required tensile properties and microstructure, and helped rebar makers to reduce production costs considerably. Based on production data, Niobium demonstrated positive strengthening effect for high strength rebars, in particular for small diameter rebars with earthquake resistant performance. What is more, the results of the research enrich the knowledge of the application of Niobium in steels when TMCP rolling is not used.

Oct 1, 2019

By Douglas Valentim Fernandes Neves

O aço inoxidável austenítico 316 (316 SS) é um dos materiais metálicos mais utilizados em aplicações médicas devido à combinação de propriedades mecânicas e do baixo custo. No entanto, desgaste e corrosão estimulam mudanças permanentes no tecido humano que podem levar à perda do implante. O desenvolvimento de recobrimentos biocompatíveis e estáveis, que apresentem propriedades mecânicas adequadas, e que não sofram ruptura ou delaminação durante o uso, é uma solução muito promissora para melhorar o desempenho do 316 SS como biomaterial para implantes. Neste trabalho, uma liga intermetálica FeAlCr, que tem apresentado propriedades adequadas para a aplicação como biomaterial, foi utilizada como recobrimento sobre um aço inoxidável 316 de grau médico. O revestimento foi obtido utilizando-se a técnica magnetron sputtering por corrente contínua. Os parâmetros de deposição, como distância substrato - alvo e pressão de gás argônio foram mantidos fixos em 50 mm e 5 mTorr, respectivamente. As amostras foram preparadas com os seguintes valores de potência de sputtering: 50 W, 75W, 100 W e 150 W. A adesão dos filmes foi analisada por teste de scratch, enquanto a espessura e a taxa de deposição foram analisadas por perfilometria ótica. As características estruturais foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura com EDS.

Aug 8, 2018

By Luiz Henrique Accorsi Gans

First, this works carries an experimental evaluation for austempered ductile iron (ADI) as a gear material. And second, in order to provide a better understanding of the microstructural effect on the stress state of subsurface regions, a finite element method approach was considered using the submodeling tool in ANSYS 11.0. For this, ADI gears were produced from continuous cast iron bars, heat and thermochemical treated and tested in FZG test rig. The results were compared to those of carburized steel AISI 8620 and induction hardened steel AISI 4140 gears. The wear experiments were performed at the temperature of 90ºC with two torque stages: 135 N.m (running-in) and 302 N.m (steady-state). The time for pitting and spalling on the gears surfaces were measured using image analysis. The results showed a very good potential of using ADI for manufacturing gears, replacing induction hardened steels. Also, the ADI gear with smaller nodules showed higher life for pitting. In contact fatigue tests with severe load, the carburized AISI 8620 steel proved more adequate than the austempered ductile iron, showing that the mechanical properties are critical in the resistance to damage in gear contact. The austempered ductile iron with smaller nodule size showed to be very competitive with wear resistance similar to AISI 4140 steel induction hardened. With ANSYS, it was verified that the nodule size affects the gears life independently of the mechanical properties of the matrix. The results showed that the nodules indicate the presence of a concentration stress, but their size doesn’t affect the contact fatigue life as much as the total amount of nodules, regardless of the ductile iron microstructure. The size and number of nodules affects both the nucleation and the propagation stage of cracks. ADIs with higher amount of nodules have a greater wear resistance. Also, compared to the Hertz contact theory (isotropic material), the presence of graphite nodules indicates a non-isotropic material and made the maximum shear stress point moves toward the surface.

Jul 31, 2018