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By Haysler Apolinário Amoroso Lima, Douglas Fernando Galesi, Vladnilson Peter de Souza Ramos

A busca de novos produtos de maior valor agregado, tem incentivado a produção via sistemas de desgaseificação. Estes equipamentos em especial o RH, propicia altas taxas de descarburação e deshidrogenação, agregando valor ao aço produzido. A engenharia por trás destes equipamentos é de vital importância para o bom desempenho operacional, garantindo produtividade e segurança. Compreender os mecanismos de desgaste do equipamento nos auxilia na tomada de decisão, reforçando regiões de maior desgaste. Para isso medir com precisão o perfil de desgaste, é uma tarefa de vital importância para o sucesso do projeto. Neste trabalho elaborou-se um modelo espacial para estimação do desgaste do RH usando ferramentas da Geoestatística. Através de coletas de alguns pontos foi possível criar um mapa do desgaste estimando valores para as demais regiões. Também foi foco neste estudo analisar a influência do entupimento dos bicos na taxa de circulação do aço e influencia na erosão da parede refratária.

Oct 1, 2019

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 Jônatas Venancio Barbosa, Dagoberto Brandão Santos, Túlio Magno Füzessy de Melo

In this work, the mechanical and metallurgical behavior of titanium added ultra-low carbon (ULC-Ti) steel under hot and warm working conditions was studied by means of dilatometer compression tests. Double compression schedules were performed at temperatures between 700°C and 1000°C, inter-pass times of 0.5-100 s, and deformations of 0.5 and 0.3 in the first and second stages, respectively, with strain rate of 1 s-1. The analysis of the flow curves obtained allowed the evaluation of the softening characteristics of the steel. The softening and microstructure features indicate different restoration mechanisms depending on the temperature range. Static recrystallization with rapid microstructure restoration is observed at temperatures within the austenitic and intercritical field. Strain induced boundary motion and recovery mechanisms apparently control the restoration process in the ferrite region. In general, flow stress curves showed dynamic recovery behavior. Only the deformation in the intercritical region produced a peak in the flow stress curves. Isothermal holding tests associated with single hit compression indicated the presence of dynamic strain induced transformation, accelerating the softening kinetics at the intercritical region.

Oct 1, 2019

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 Diogo de Oliveira Costa, Eduardo de Amorim Braga de Oliveira, Alan José Santos De Almeida, Deilton de Oliveira Sousa, Luciano Machado de Oliveira

A Ternium Brasil, localizada no Rio de Janeiro, possui dois Altos Fornos. Ambos iniciaram operação em 2010, Alto Forno 01 em 13/07/2010 e Alto Forno 02 em 06/12/2010. A GAD é uma unidade de processo que tem a finalidade de receber, classificar, dosar o carvão bruto, realizar sua moagem e secagem para o processo de injeção de carvão pulverizado em Alto Forno à coke. O trabalho apresenta o processo de melhoria, os recursos de gestão aplicados, a perspectiva a curto e longo prazo e o resultado alcançado até o momento.

Oct 1, 2019

By Xiaowei Du, Xitao Wang, Xuekun Shang

The deformation behaviors under both tensile and compressive forces and microstructure evolutions of cast SA508-4N steel were investigated at elevated temperatures. True stress-strain data were obtained from hot deformation experiments performed on a Gleeble-3500 thermal-simulator under different temperatures (750-1200C) and strain rates (0.001-10 s-1). The reduction of area decreases as a function of temperature from 750C to 900C and then increases. At 1200C, the reduction of area reaches more than 99% with the strain rates of 0.5 s-1 and 1.0 s-1. The dynamic recrystallization under compressive stress occurs at 800C under low strain rate and a complete dynamic recrystallization can be observed when the temperature reaches above 1100C. A “two-stage” flow stress constitutive model concerned with dynamic recovery and dynamic recrystallization was established based on the true stress-strain data. This model shows good agreement with experiment results. Moreover, we developed a dynamic recrystallized grain size model to describe the average grain size after complete dynamic recrystallization.

Oct 1, 2019

By Breno Totti Maia, Luiza Siqueira de Magalhães, Vanessa Rodrigues de Medeiros Santos, Inamara Amanda Souza Santos, Brenda Caroline Gurgel, Aline Lima da Silva

O sucesso da utilização do método de reparo/prevenção de refratários de convertedores LD chamado Slag Splashing tem relação com as propriedades físico-químicas da escória, em especial a sua viscosidade. Através de uma simulação termodinâmica feita no software FactSage que tomou como base a equação de Einstein-Roscoe utilizando uma escória de composição representativa de uma escória industrial, junto de uma simulação a frio utilizando soluções representando escórias com variadas frações sólidas, foi possível correlacionar a viscosidade do modelo a frio, avaliando a possibilidade de transposição de resultados desse modelo para a prática industrial em escórias com frações sólidas de até 20%, sendo que acima desse valor um modelo mais assertivo deve ser restabelecido. Por simulação física a frio em um modelo de conversor de escala de 1/10 em relação aos conversores de 340 toneladas da Ternium Brasil, utilizando soluções representativas de escórias industriais com frações sólidas de 10 a 40%, avaliou-se a influência da viscosidade na intensidade na projeção de escória durante o processo do Slag Splashing, deixando claro o efeito da fluidez ou da alta viscosidade na altura, localização e qualidade das projeções.

Oct 1, 2019

By Bruno Santos Malaquias, Carlos Eduardo Pessoa Gomes, Diego Canez Fernandes, Henriquison Magela Bottrel Reis

A formação de depósito de carbono é inerente ao processo de coqueificação, com tendência a se acumular nas regiões da zona livre do forno (teto, boca de carregamento e paredes) e no tubo de ascensão dos gases. Contudo, o depósito quando em excesso, se não for removido a tempo, pode causar queda na produtividade, além de impactos ambientais e redução da vida útil da coqueria. Neste contexto, foram avaliados os mecanismos de formação de depósito de carbono, bem como os fatores relacionados ao processo de coqueificação e da mistura de carvões. Foi realizada uma análise estatística dos dados da coqueria, para identificar as principais variáveis que influenciam a formação do depósito de carbono. Em paralelo, foram avaliadas amostras coletadas nas regiões da boca de carregamento, no tubo de ascensão dos gases e do MIQ de alcatrão. Verificou-se que as amostras são formadas por partículas de carbono pirolítico (craqueamento do gás) e majoritariamente pelas partículas carreadas, correspondendo a 60%, 54% e 72%, respectivamente para as regiões da boca de carregamento, da base do tubo de ascensão e superior do tubo. Foram identificadas e sugeridas ações visando minimizar a formação de depósito de carbono, tais como: redução da temperatura da zona livre; aumento da densidade da carga; controle da fração superfina (< 0,105 mm); redução do teor de matéria volátil da mistura de carvões e uso de técnicas de descarbonização.

Oct 1, 2019

By Emanuelle Garcia Reis, Gustavo de Sousa, Rodney Pardo Alves

Gerdau Ouro Branco´s plate mill started the operation in 2016 with high level technology. In general, national and international plate markets are every day more rigorous about final product quality. Suppliers must be aware about dimensional accuracy, surface quality and flatness of the plates, independent of the quality standards. To guarantee the best service to this increasingly demanding and competitive market, it is extremely important to guarantee the original project conditions executing the right maintenance of the rolling mill main components. In order to maintain the product quality and avoid the production and maintenance cost increase, it is important to find ways to control the mill and the main process variables, through daily measurements of the equipment performance. This paper aims to present the influence of the main equipment variables that affect the mill operational stability and how to control and evaluate the mill performance.

Oct 1, 2019

By Isabella Leite Ferraz, André Luiz Vasconcellos da Costa e Silva, Andreza Freire Marques, Fernando Paulucio Quinelato

Adições de cálcio são usadas para a modificação de inclusões não-metálicas em aços com demanda de propriedades isotrópicas, boa lingotabilidade e limpeza interna. Entretanto, o cálcio tem elevada pressão de vapor, baixa solubilidade no aço líquido e elevado custo. Embora a maneira mais efetiva, atualmente, de adicionar cálcio seja através da injeção de arames de ligas CaSi ou CaFe, o momento da adição, na rota de elaboração na metalurgia secundária tem importância no rendimento e eficiência do cálcio. Neste trabalho, são discutidas e comparadas três rotas de processamento de aços desoxidados ao alumínio na metalurgia secundária (forno panela (FP) e/ou vácuo (RH): FP-injeção de Ca-Lingotamento, FP-injeção de Ca-RH-Lingotamento, FP-RH-injeção de Ca-Lingotamento). Cada rota apresenta vantagens e limitações de processo. Foram avaliadas corridas processadas pelas três rotas visando identificar o efeito da rota sobre o rendimento do cálcio e sobre a limpeza interna do produto. As comparações foram realizadas através de cálculos por termodinâmica computacional, empregando a análise química e a temperatura de lingotamento. As vantagens e desvantagens observadas para cada rota são discutidas e comentadas.

Oct 1, 2019

By Ludmila Vieira da Silva Matos

O presente artigo investigou como a condição de operação das zonas de resfriamento em máquina de lingotamento de placas contribui para o desempenho de lanças air mist. Tal investigação foi realizada no laboratório da Spraying Systems Brasil a partir das premissas de projeto de uma nova máquina de lingotamento e um novo conceito de lança air mist: menor consumo de ar comprimido, amplo turndown e qualidade de cobertura por toda a curva de operação do resfriamento. As curvas de performance foram montadas para diferentes condições de utilização de ar comprimido: de 1,5 a 4,5bar de pressão constante. Cada lança teve das vazões mínimas às máximas de água ensaiadas. A qualidade do perfil do jato produzido foi verificada para cada ponto das curvas obtidas, em mesa de distribuição no laboratório da Spraying Systems. Com as imagens em mãos, foi possível selecionar aquelas condições de vazão de água e pressão de ar comprimido com melhores perfis de jato e cobertura. Como resultado, a fabricante da máquina pode validar e/ou modificar a curva de trabalho de resfriamento da máquina e garantir as melhores condições do perfil do jato e uniformidade de resfriamento.

Oct 1, 2019

By Gleison Vinicius Ricardo, Luiz Cláudio von Sperling Cotta, Artur Frederico Fonseca da Cruz, Evandro José de Castro Lopes

Binders are important raw materials in the iron ore pelletizing process. The bentonite, most usual, has been used in plants of this process since the forties due to its good performance in the agglomeration of ultrafine ore, although the silicon content in bentonite impairs the total iron content of the pellet, reducing its market value. This article studies the bentonite consumption reduction and improvement of the chemical quality of pellets by the addition of an organic binder in the productive process of Vale Vargem Grande pelletizing plant. By evaluation of variables as, drop test of green pellet, green pellet, dry pellet and fired pellet compressive strength tests, tumble index, percentage fraction of lower than 5 mm and total iron content in fired pellets, it was possible to approve the technical availability of the organic binder auxiliary in Vargem Grande pelletizing process. Nonetheless the positive influence of total iron content increase due to the reduction of bentonite consumption, it could also verify no impact on the physical quality of the pellets under the same production rhythm, approving once again the use of organic binders in pelletizing process.

Oct 1, 2019

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 Alisson Paulo de Oliveira, Altair Lucio de Souza, Jacson Morais Borges, Cleiton Arlindo Martins

A customized version of the Microsim-PM software for one Steckel rolling mill was built and adapted for specific mill parameters. The focus of this study is to use this model, which predicts the austenite grain size distribution evolution during rolling, to understand and quantify metallurgical issues happening during hot rolling. This will allow the steel mill to optimize the rolling process and chemical composition before the first industrial trial. Materials rolled for final thicknesses of 4.75, 6.30 and 12.5 mm of a carbon manganese steel and a microalloyed steel were selected to tailor the equations used by the model and to accurately reproduce the reality of the Steckel mill. This paper analyses the results from the customized model and compares them to mill data and final microstructure. Measured and predicted Mean Flow Stress (MFS) values are compared. After rolling, the material is subjected to accelerated cooling using laminar cooling. These cooling curves obtained from mill data are also considered to analyze the final microstructure characterized for all the cases using EBSD. The quantification of the microstructure allows for a better understanding of the relationship between chemical composition, process parameters and mechanical properties.

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 Fabiano Almir Barbosa, Eduardo Alves Machado, Felipe Ferreira Cajano, Bruno Rodrigues Henriques

Spring steels are usually classified as medium to high carbon low alloy steels with very high yield strength, enabling the part to return to its original shape regardless of significant bending or twisting. Despite the fact that plain carbon steels are suitable for small springs, larger and high performance springs usually requires alloy steels such as Cr-V or Si-Mn in order to achieve an even microstructure throughout the cross section. Clutch diaphragm spring is a high performance part that requires very good cleanliness and microstructure homogeneity, thus requiring an alloy steel. In this paper was studied, in an industrial scale, the process parameters and critical characteristics for the development of a Cr and V alloyed high carbon sheet steel for the production of clutch diaphragm spring. The steel was characterized throughout the entire process (casting, hot rolling, cold rolling + batch annealing and heat treated) using tensile test, hardness test, optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM) to assess the mechanical and metallurgical properties of the studied steel. The results have shown the material’s microstructure evolution after each main stage of the process, from a ferrite-bainite/perlite based microstructure as hot band to fully spheroidized as cold-rolled/annealed and then fully martensitic as ready-to-use part.

Oct 1, 2019

By José Aparecido Pereira

The innovative methodology developed by the author allows the elaboration of an Angle Roll Pass Design based on the practical observations of the rolling process and applies mathematical criteria, using the Ekelund´s formula supported by Advanced Excel tools (Reach Goal, PROCV-PROCH, Macros) and AutoCad. The first step is the definition of the number of stands, roll dimensions, gear boxes reduction, initial stock, average reductions, spread factors, finishing speed and type of grooves. For each pass are calculated: bite angle, spread, section reduction, lost and gain of temperature, separating force, speed, torque and motor power. After these calculations and checking of the parameters, the program calculates the dimensions of the passes transforming the flat passes into shaped ones. With these dimensions it is possible to draw the grooves using AutoCad and check section reductions. This methodology was already used for the development of a new project and also to check the parameters of existing ones, with comparison of the results and has shown to be reliable in real and tested projects. It is an innovative process that is not available in known literature.

Oct 1, 2019

By Antônio Augusto de Morais Piau, Miguel Araujo de Vasconcelos Filho, Bruno Mynelly Galdino de Sousa

Sludges and dusts generated by steel mills usually cause environmental problems and has a high cost solution. This presentation offers a different aproach to the problem with a solution that not only solves the enviromental issue but also brings great savings to the mill. This technology, reuses dusts and sludges in the sintering process, after they are mixed to the right composition.

Oct 1, 2019

By L. Martins Demuner, D. Burzic, V. Cunha Aranda, F. L. Lourenço, G. Romeu Trindade dos Santos, F. Ramstorfer

For many years, Dynamic Soft Reduction has been regarded as a proper method in improving internal quality of slabs. Even though processes models improved significantly over the past years, the efficiency of Soft Reduction was always limited by the discretization error, which inherently exists if segment rollers cannot be positioned individually. The recently developed SRD segment type allows for an individual roller positioning within the mushy zone by avoiding any discretization deviation from the optimal gap. This paper provides a detailed technological overview of the SRD segments as well as operational results at their very first implementation at Ternium Brazil.

Oct 1, 2019

By Bruno Deves Flores, Alessandro Gums, Eduardo Osório, Matheus Teixeira Fraga, Anderson Azevedo Agra, Janaína Machado, Antônio Cezar Faria Vilela, Anderson Nicolodi

A utilização de carvão vegetal em substituição a outros materiais de origem fóssil na produção de coque é uma das alternativas para mitigar as emissões de CO2 na siderurgia. Contudo, a inserção de carvão vegetal na coqueificação apresenta fortes limitações, as quais estão principalmente associadas à sua elevada reatividade ao CO2. Assim, o presente estudo visou investigar alternativas para diminuir a reatividade do carvão vegetal. Para isso foram investigados os efeitos da temperatura de pirólise, desmineralização e impregnação por alcatrão. Os resultados mostraram que o aumento da temperatura de pirólise diminui a reatividade do carvão vegetal. Essa mesma tendência foi também observada ao se remover os componentes inorgânicos do carvão vegetal e ao se impregnar a sua estrutura com alcatrão. A associação dos tratamentos térmico, de desmineralização e impregnação com alcatrão resultou em reduções de reatividade na ordem de até 6 vezes a do material inicial.

Oct 1, 2019