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By Stephanie L. Kaster, John G. Speer, Blake M. Whitley

Niobium-microalloying technology has been increasingly applied in a wide range of steel applications over the past half-century, to increase strength, control microstructure, enhance properties and enable a variety of applications. To achieve desired performance levels, thermomechanically processed microalloyed steels are widely supplied by the steel industry for high volume applications in hot-rolled plate, sheet and structural steels. However, in steel long products and forgings, the final properties are often generated by downstream users, after heat-treatment, surface hardening, forging or wire drawing. Two examples are presented highlighting advancements associated with Nb-microalloying, to enhance microstructures and properties developed during thermomechanical and/or downstream processing. In the first example, a 0.02 wt. pct. Nb addition was made to a medium-carbon bar steel intended for induction-hardening applications requiring fatigue and fracture resistance in bending and torsion. The Nb addition as well as thermomechanical bar processing led to beneficial refinement of both the pre-induction and post-induction microstructures. In the second example, a 0.01 wt. pct. Nb addition to a high-carbon wire rod was found to refine the pearlite colony size and interlamellar spacing, and increase the hardness.

Oct 1, 2019

By Cameron Soltys, Hamid Ghorbani, Maher Al-Dojayli

Cooling staves in blast furnaces are used to minimize the process heat loads on steel shell and refractory system. Copper staves are exposed to significant fluctuating thermal loads which may lead to premature stave failures due to cracks, water leakage, bending, abrasion and resultant wear. In this paper, an assessment methodology is presented to evaluate the effect of thermal cycling on copper staves including bending, fatigue and thermal ratcheting. This approach incorporates temperature-dependent copper properties including creep and plasticity to more accurately capture inelastic deformations, damage and fatigue in staves under transient and cyclic thermal loading conditions. Root cause failure assessment and improvements to copper stave design can be assessed using the presented methodology.

Oct 1, 2019

By Juliano Braz Possatti, José Fagundes Júnior

This project involved a teamwork including process control, maintenance and operation specialists, R&D and CTO experts to identify and actuate on each opportunity to increase charging temperature, furnace efficiency, decrease discharging temperature when possible, decrease FM and RM cycle time (mainly speed increase and interpass time decrease), tracking zones optimization, safe use of equipment power limits, safety interlocks revision and tune models for Mill Pacing Control and Slab Design.As result of these efforts, ArcelorMittal Tubarão HSM today occupies a prominent position among the best HSM of similar layout and produced mix of the group and worldwide. This paper will show the path which was followed by the AMT HSM team to achieve more than a 20% productivity increase resulting in a hot coils production per year more than 700 million tons higher.

Oct 1, 2019

By Sara Hornby

After almost half a century of experience in using DRI/HBI in electric arc furnaces (EAFs), and taking into account the decrease of natural gas cost in the USA, it is interesting to revisit some trends and controversial issues around this alternative iron source. This paper reviews aspects like the evolution of iron ore quality and its influence on EAF operation; DRI stockpiling and transport, regarding the risk for selfcombustion; optimum charge design; cold DRI/HBI charging (fifth hole, bucket, transporter); hot charging (ways and results); carbon content, metallization and silica in DRI/HBI, and its influence on EAF operation and performance; oxygen / carbon balance; chemical energy and DRI/HBI charge.

Aug 16, 2017

By Tatiane Suelen Santos Silveira, Dagoberto Santos Brandão, Dalila Chaves Sicupira, Graziele Gianini Braga Maria, Marcos Vinícius Fonseca Ferreira, Daniela Barçante Perasoli

O aço inoxidável duplex combina as propriedades mecânicas da ferrita e a resistência à corrosão da austenita, sendo muito utilizado em aplicações industriais que requerem um bom desempenho. Quando submetido a deformações intensas, a austenita transforma-se parcialmente em martensita, aumentando a resistência do aço. Quando o aço é recozido, essa transformação é revertida e a martensita se transforma em austenita, ocasionando um refino de grão do material. Fases secundárias formadas durante o recozimento podem prejudicar suas propriedades mecânicas e corrosivas. Nesse sentido, o objetivo desse trabalho foi avaliar o efeito da temperatura de recozimento na resistência à corrosão do aço inoxidável duplex UNS S32304 laminado a frio. O aço foi submetido à laminação a frio, com deformação de 60%, e posteriormente recozido nas temperaturas de 600°C, 700°C, 800°C e 900°C por um tempo de 0,5 h. A resistência à corrosão foi estudada através da técnica de polarização potenciodinâmica. A laminação a frio promoveu a formação de martensita induzida por deformação (SIM) e a reversão parcial começou a ser observada após recozimento a 600ºC. A ocorrência de SIM promoveu significativa diminuição do potencial de pite e o aumento da temperatura de recozimento aumentou a resistência à corrosão localizada.

Mar 1, 2019

By Tainan Ferreira Muniz

O presente trabalho estudou a influência de alguns tratamentos térmicos sobre a microestrutura e as propriedades mecânicas de um aço microligado visando à adequação de parâmetros que o classifiquem como um ao do tipo API X65 paraaplicação na prospecção e condução de óleo e gás. Diferentes ciclos de tratamentos térmicos envolvendo normalização, têmpera e revenimento foram aplicados a amostras deste aço. Estas foram submetidas a ensaios de tração, dureza Vickers e impacto Charpy, além de terem sido microestruturalmente caracterizadas com o auxílio de microscopia ótica e eletrônica de varredura. Observou-se que as microestruturas e propriedades mecânicas foram fortemente influenciadas pelos tratamentos estudados. Entretanto, apenas a amostra temperada e revenida atendeu integralmente aosrequisitos para o grau API X65no que diz respeito às propriedades mecânicas.Estaamostratambémapresentou maior a tenacidade ao impacto, o que está associado ao alívio de tensões e à decomposição da martensitae da bainita em carbonetos de ferro e ferrita. A amostra normalizada apresentou microestrutura constituída por perlita e ferrita, possuindo assim os menores limites de resistência mecânica e a maior ductilidade. Já nas espécies normalizada-temperada, assim como na simplesmente temperada, observou-semartensita e bainitacomo principais constituintes, supondo-se a presença de uma pequena fração de constituinte MA.

Aug 16, 2017

By Luciano Pessanha Moreira, Gabrielle Cristine Lemos Duarte Freitas, Duílio Norberto Ferronatto Leite, Gláucio Soares da Fonseca

Os aços inoxidáveis duplex são conhecidos por sua alta resistência mecânica e alta resistência à corrosão, propriedades que fundamentam sua crescente aplicação em setores químicos e petroquímicos. Tais propriedades estão associadas à microestrutura, que possui frações volumétricas semelhantes de ferrita e austenita, por meio de adições de elementos de liga como Cr, Mo e Ni. Entretanto em processos térmicos a altas temperaturas, este aço pode sofrer alterações microestruturais importantes, onde elementos de liga antes dispostos em solução sólida na matriz dão origem a precipitados intermetálicos, que geralmente são nocivos às propriedades de tenacidade e resistência à corrosão. Este trabalho tem por objetivo o estudo de transformações de fases decorrentes em ciclos não isotérmicos de resfriamento em um aço inoxidável duplex SAF 2205. O experimento contempla uma sequência de quatro ciclos térmicos simulados na Gleeble 3500®. Com o propósito de investigar o processo de precipitação de fases, fez-se o uso da técnica dilatométrica, onde foi possível determinar as temperaturas de transformação de fase nas amostras. Esta informação é validada através dos resultados obtidos no estudo microestrutural via microscopia óptica. Através da correlação entre a fração volumétrica da fase transformada e ensaio de dureza realizado também foi possível garantir a influência das fases encontradas nas propriedades do material.

Oct 14, 2019

By Gilmar Zacca Batista

Este trabalho analisa a tenacidade e dureza do metal de solda e ZAC da solda circunferencial de tubos X65, X70 e X80 para serviço ácido. Os tubos de elevada resistência, fabricados para serviço ácido, apresentam grande desafio para a soldagem. Os consumíveis e processos devem ser capazes de produzir uma junta soldada de alta resistência, baixa dureza e elevada tenacidade. O objetivo deste estudo foi identificar problemas de amolecimento ou fragilização da ZAC e verificar se a elevada resistência não prejudica a tenacidade e dureza do metal de solda. A metodologia incluiu a soldagem circunferencial e ensaios de dureza e CTOD. Os resultados mostraram que o metal de solda e a ZAC do X65 e X70, são adequadas para o emprego em dutos terrestres. Observou-se um amolecimento na ZAC do X70 e X80 que, de acordo com a literatura, não é crítico para projetos baseados em tensão. Para o X80, o CTOD da ZAC ficou abaixo do valor mínimo desejado, indicando que pode ter ocorrido a formação de zonas frágeis localizadas e resultando na necessidade de estudos complementares para ajustar os parâmetros de soldagem. Os resultados deste estudo servem como base para uma futura aplicação destes materiais em campo.

Aug 16, 2017

By Alberto Nei Carvalho Costa

Devido às novas tendências de design de carrocerias de automóveis, as peças pertencentes a estas carrocerias apresentam características de fabricações cada vez mais críticas, principalmente relacionadas ao processo de estampagem. Uma forma de atuar neste processo para evitar perdas de produtividade, principalmente com o rompimento do material, é atuar na lubricidade entre o material e o ferramental do equipamento. A aplicação do óleo lubrificante na bobina de aço é uma forma de atuar na lubricidade, mas devido à criticidade de estampagem que determinadas peças apresentam, somente o óleo lubrificante não é suficiente para este fim. Visando atender essa necessidade, a CSN e seus fornecedores desenvolveram um sistema de lubrificante para seus aços, conhecida como tecnologia de pré-fosfato. Este trabalho tem como objetivo apresentar as vantagens fornecidas pelo aço pré-fosfatizado no que se refere a estampagem crítica de peças automotivas, bem como avaliar o seu impacto no processo de pintura automotiva. Como resultado verificou-se que a camada de pré-fosfato impactou na redução do coeficiente de atrito do aço zincado de forma suficiente para confecção de peças críticas de carrocerias de automóveis. Verificou-se também que o filme de pré-fosfato é totalmente removido na etapa de desengraxe do processo pintura automotivo, não prejudicando as etapas subseqüentes do processo: fosfatização e pintura.

Jul 30, 2018

By Alexandre de Aparecida Morais

No processo de lingotamento contínuo a secagem e o pré-aquecimento do refratário do distribuidor são de fundamental importância. Estes são realizados visando: reduzir a perda de calor do aço líquido, reduzir as bolhas nas primeiras placas, evitar respingos de aço (reações) ocasionados pela umidade e prevenir a degradação refratário por choque térmico. Para aços planos, os sistemas para promover a secagem e pré-aquecimento podem ser do tipo a "quente" (mais usual) ou a "frio". É denominado "partida a quente" quando se realiza a secagem e o pré-aquecimento; e de “partida a frio”, quando apenas a secagem é realizada. Têm-se como características distintas entre os processos: - A Quente: maior consumo de gás; forte degradação do refratário; temperatura de trabalho do distribuidor mais elevada, deteriorando as condições do ambiente; - A Frio: menor consumo de gás; redução da degradação do refratário; no entanto, exige um controle rigoroso da curva de secagem, o que implica maior investimento inicial no equipamento de secagem. Em 2002, após uma análise de viabilidades a ArcelorMittal Tubarão implementou o sistema de frio. Este artigo mostra a evolução deste sistema após a sua implementação, analisando a correlação com defeitos, a implementação de melhorias e os ganhos obtidos.

Jul 30, 2018

By Carlos Gonzalo Alvarez Rosario

O presente trabalho avaliou a capacidade de degradação bacteriana de cianeto da cepa Bacillus pumilus em efluentes contaminados. Para isso foram realizados estudos de degradação bacteriana de cianeto em frascos agitados e incubados em agitador orbital durante 120 horas. Os ensaios aconteceram em três etapas; a primeira etapa consistiu na ativação e crescimento da bactéria em meio Luria Bertani, seguida da adaptação a ambientes alcalinos e por ultimo a etapa de degradação de cianeto. A proporção de inoculo foi de 1:500. Utilizou-se tampão CAPS para manter o pH alcalino. Para avaliação da degradação de cianeto foi preparada uma solução sintética contendo 500mgL-1 de cianeto de potássio pH 10. Foi avaliada a influencia da temperatura na degradação bacteriana (27, 32 e 37oC). O controle do crescimento celular foi realizado por medidas de densidade óptica com comprimento de onda ?=600nm. A quantificação do cianeto livre foi realziada por polarografia utilizando-se o analisador voltamétrico (computrace control 797 Metrohm). Dos resultados obtidos foi possível determinar que a cepa B. pumilus obteve melhor desempenho na degradação de cianeto a temperatura de 27oC conseguindo degradar 100% do cianeto livre presente na solução. O tempo empregado para a degradação total do cianeto foi de 3 dias.

Oct 30, 2017

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 Osvaldo Guilherme Comineli

While the hot cracking of Cu-containing steels is a serious and widely known problem for the industry, the literature reports that copper only slightly impairs the hot-ductility measured in laboratory. A distinction is drawn between hot ductility and hot shortness and the respective cracking operating mechanism involved at the respective range of temperature. The representability of the laboratory assessment of hot cracking of Cu-containing steels by hot tensile tests compared with actual results in industrial practice is discussed. The effectiveness of the variable affecting in each cracking mechanism and respective temperature range, focused in improving the hot cracking assessment of Cu-steels and the relative importance of oxidation will also be discussed. It is concluded that the hot tensile test in argon might be a good simulation if properly interpreted and that the role of oxidation is secondary in causing hot shortness. A schematic diagram for the hot tensile test is proposed.

Oct 30, 2017

By Leandro de Arruda Santos, Lorena Isabela de Oliveira Ribeiro, Jéssica Dornelas Silva, Pedro Damas Resende, João Victor Lucas Amim, Suzanny Cristina Soares Martins, Vicente Tadeu Lopes Buono

Ligas com memória de forma de NiTi são frequentemente submetidas a esforços cíclicos durante suas aplicações, o que pode acarretar em fratura por fadiga. Entretanto, o comportamento em fadiga destas ligas ainda não é completamente compreendido. Neste trabalho foi realizada uma avaliação das propriedades mecânicas de fios superelásticos, antes e após tratamento térmico, por meio de ensaios de ciclagem mecânica uniaxial após submissão a diferentes frações da vida em fadiga por flexão. O tratamento térmico foi realizado a 400°C por 30 min, seguido de resfriamento em água. As fases foram identificadas por meio de difração de raios-x e as temperaturas de transformação foram determinadas por análise calorimétrica diferencial. Os resultados obtidos mostraram que fios austeníticos apresentaram comportamento superelástico durante toda sua vida em fadiga. Entretanto, o acúmulo de danos pôde ser notado como um aumento na tensão máxima atingida durante a ciclagem mecânica após ensaios até diferentes frações da vida em fadiga. Os fios tratados, por outro lado, passaram por deformações elásticas da martensita, caracterizando comportamento similar ao de fadiga de alto ciclo de materiais convencionais. Nestes fios, as tensões máximas atingidas se estabilizaram, indicando que o acúmulo de danos é desprezível se comparada aos fios superelásticos.

Oct 31, 2019

By John Anthony Vasquez

During the last years Riva Acciaio Verona has taken the decision to invest in the route of a fully automated meltshop. The aim is to reduce at the minimum the operator's intervention from the bucket preparation till the ladle transfer to the continuous casting bay. The foundation for achieving the goal is the introduction of innovative technological solutions (fully automated cranes for bucket charge in the EAF, robots for sampling, etc. The paper underlines how the different solutions are based on the best practices to improve operator's safety and describes the different steps of the project, the different solutions adopted and the results in terms of production, energy savings, cost reduction and improved safety. Details are presented for: scrap yard management and bucket preparation, EAFs centralized controls and related robots for auxiliary operations (sampling, EBT cleaning, scraper for slag door automation, complete mass & energy balance based on process control), LFs centralized controls and process integration.

Aug 16, 2017

By Jovanir Francisqueto, José Fagundes, Nayara Neves Coutinho, Marco Túlio Costa

The purpose of this project is to increase the visibility of which will be daily produced on the hot strip mill (HSM). The forecast was performed through the implementation of an automated tool for weekly HSM production planning. The project was started with the definition of the weekly planning process, through the determination of the main business objectives, like as: priorities of service (customers and delivery date), definition of HSM’s rules and restrictions of operating resources. Using a sophisticated mathematical model, through the computational simulation is possible the experimentation of various production scenarios, allowing the visualization of volumes by type of sequence, clients / priorities, mix to be produced, cylinder change quantity forecast, better forecasting of the productivity of the HSM, consumption of utilities, within others. Main benefits: sequencing which production orders should be produced, reducing unforeseen stops due lack of material, improving the quality of the stock which allows the reduction of the aging of slabs in the slabyard and the vision of customer services. Computational simulation as a weekly planning tool achieve, with other benefits, to present alternatives for better decision making.

Oct 6, 2019

By Nicola Santangelo

The current economic crisis and growing environmental issues have led the steel industry to face the simultaneous effects of low demand and production overcapacity in a globalized steel market, whilst confronting high energy prices and the need to comply with the green economy. Heat Recovery from waste gas of the Electric Arc Furnace (EAF) represents one of the greatest opportunities to reduce the consumption of primary energy and reduce the CO2 emissions in steel industry. The heat of the off-gas, if recovered and converted into electrical power, can make the whole Fumes Treatment Plant autonomous from the electric point of view, thus making it a “Zero-Energy FTP”. The concept is to substitute the Cooling Components (Water Cooled Panels and Air Cooler) are substituted with Heat Recovery Components (Hot Water Cooled Panels and Heat Exchanger). The recovered heat can be converted into power by using an Organic Rankine Cycle (ORC) turbine. The heat recovered by the HWCP and the Heat Exchanger is characterized by a variable thermal power, which affects the efficiency of the downstream ORC System. Danieli, in collaboration with the University of Udine, has developed the Thermal Stabilizer Unit (TSU). Danieli has realized the first step towards Zero Energy FTP at ABS steelmaking plant (Italy) by installing a CHR® - Clean Heat Recovery. This plant has been started up on 17th October 2014. The HMI of the CHR® is integrated in the HMI of the furnace, so all the process could be kept under control by the furnace operator. At ABS recovered thermal power reaches 5.5 MW. The max power production reached with CHR plant in ABS (over 1MW of electric power) consents an annual saving of approx. 500,000 EUR.

Aug 16, 2017

By Marcel Antonio Arcari Bassani

In the mining industry, it is common to have data collected in various formats. In an open pit mining operation, at the early stages of exploration samples are obtained from diamond drillholes. During the production stage, samples are collected from blastholes. The last is more numerous but less precise. From a geostatistical view, this dissimilarity has to be considered to integrate the two sources of information. To combine this different data, three methodologies were investigated: simple kriging with local varying mean, cokriging and ordinary kriging. The exhaustive Walker Lake data set was used and it is considered the source to obtain the true grades. Initially, samples were obtained from the exhaustive data set at a regular spacing grid of 20 x 20 meters. Next, samples were obtained again from the exhaustive dataset at a regular spacing of 5 x 5 meters and a relative error of 25% was added. Then, both data were used to estimate blocks using the three methods mentioned. The grade tonnage curves were compared with the true block grade distribution. Moreover, the block misclassification was evaluated. The results showed that ordinary kriging produced estimates closer to the true block grade distribution and reduced the block misclassification.

Aug 8, 2018

By Andrea Pezza

The steel market is experiencing a difficult conjuncture: on the one hand steel producers minimize their investments while optimizing their over- production, on the other hand suppliers reduce their internal human resources and capacity in order to overcome the instability of the new era. A return to the steel production levels of the past is not expected in the short term. Research, development and plant concept optimization is one recipe to drive the future of the steel business. This article describes a new concept for a VOD plant developed as a result of thorough investigation and assessment of all possible solutions. A joint and tight cooperation with the final customer was necessary to reaching important results. This article consists of the contributions from the plant suppliers in terms of their experience and feedback, as well as the final user’s. The final customer, voestalpine Giesserei Linz GmbH, and the plant supplier, Primetals Technologies, are both worldwide players and highly focused on reaching best quality and innovation.

Oct 30, 2017

By Jean-Paul Simoes

The development of the blast furnace over the last years lead to a substantial increase in production capacity and productivity. This development triggered an evolution of the cooling systems in order to cope with the raising heat loads. The excellent protection of the shell by copper staves allowed blast furnace operators to achieve campaign lifetimes of more than 20 years. However in recent years some blast furnaces have experienced severe wear of the copper staves due to abrasion. The influences of the blast furnace design as well as of the operation conditions on this premature wear have been analysed and the mechanisms leading to the wear will be explained. New developments in the copper stave technology are part of the solution for avoiding premature wear during periods with less favourable conditions. The protection mechanisms made available by the new design extend the inherent protection mechanisms of copper staves to these periods. BFXpert® system is the ideal tool for the monitoring of the process data, the process models and the recommendations given by Sachem® support the operator in choosing efficient operation points. The charging with a Bell Less Top® (BLT) allows an accurate controlling of the blast furnace with regard to the optimization of the gas distribution. High performance operation together with long campaign lifetimes are thus made possible.

Aug 1, 2018