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By Joachiim Lehner

The application of post-combustion (secondary oxygen) to avoid skull formation on BOF lances was tested in industrial trials. The main findings are that no negative impact on the metallurgical targets (i.e. carbon, temperature and phosphorus at end of blow as well as iron–oxide in the slag) could be observed. The technology is capable of avoiding the buildup of lance skull and consequently increasing the average life of lance tips. The application of post-combustion not only affects the skull formation, there are also interactions with the refractory lining, especially thermal wear, and the utilization of the process gases (CO Recovery) that have to be considered. Special attention has to be paid to the parameters determining the use of secondary oxygen because rather small changes can strongly affect the points mentioned above. Since August 2016, the PCD (Post-CombustionDistributor) lances are used on a daily basis in the steelplant LD3 in Linz.

Oct 30, 2017

By Mariano de Córdova

In this paper, the coke oven life prolongation technology is reviewed from different points of view: blend design; battery heating; operational control; refractory maintenance. A summary of major inspections in critical areas, for the evaluation of the battery conservation situation is presented. A discussion on tools for the diagnostics of the degree of damage is carried out.

Aug 16, 2017

By Božidar Šarler, Umut Hanoglu

A rolling simulation system has been developed to calculate the macroscopic rate of deformation, stress, strain, and temperature fields by using a novel meshless method. The model is based on two-dimensional traveling slice assumption. The slices are aligned towards the rolling direction. The initial size of the billet, bloom or slab and the geometry of the grooves at each rolling stand, the distances between the rolling stands, and continuous or reverse rolling can be arbitrarily considered. The purpose of this paper is to complement these development by predicting and visualizing also the grain size of steel over the strand cross-section for each position in the rolling mill. The grain size models have been in one-way coupled to the macroscopic calculations. First the critical strain for dynamic recrystallization is being checked. If the calculated strain is higher than that, considering also the time for meta-dynamic recrystallization, dynamic or meta-dynamic grain size calculations are carried out. If the strain is too low then only the static recrystallization is considered together with its required time. Finally, austenite grain size and ferrite grain size are calculated respectively as the steel cools down. The listed physical models are based on collection of empirical relations found in literature. The user of the system is free to choose or create the model he wants with his own parameters. The simulation system has been coded as a user friendly computer application for an industrial use based on C# and .NET framework and runs on regular PCs. The computational time for a rolling simulation is usually less than one hour and can thus be straightforwardly used for optimization of the rolling mill design in a reasonable time.

Oct 1, 2019

By Davidson Marcos de Oliveira, Antonio Adel dos Santos, Vicente Tadeu Buono

The benefits of using the controlled rolling process followed by accelerated cooling (TMCP), currently used in the main rolling mills in the world are already well known and metallurgically based. The need to obtain mechanical properties with a high degree of homogeneity means that in some situations the ends of the rolled material are discarded, negatively affecting the metallic yield of the process. Therefore, this work focused on the determination of the mechanical properties variation at the ends of thick plates processed by TMCP of steels for application in oil and gas pipelines, in order to map the extent of these differences and to correlate them with the microstructure obtained, the profiles of temperature and cooling rates in these regions. To perform the work, two slabs of the studied material were rolled, and the temperature profile was recorded along the plate in the controlled rolling and accelerated cooling processes. The ends of the material were sampled in sections at every 100 mm and subjected to tensile test, hardness and the Charpy V-notch impact test, as well as dilatometry and microstructure evaluations. For the used process conditions, the results indicated the formation of a banded microstructure, basically consisting of polygonal ferrite and bainite, occasionally containing small fractions of perlite. The mechanical properties in the top and the base were higher than the values found in the plate middle, justified by the microstructure found. The work allowed understanding the relationship between the mechanical properties, microstructures and process conditions at the ends, helping the team to improve the process in order to result in a high degree of homogeneity of the product and, thus, lead to optimization of the metallic yield.

Oct 1, 2019

By Roberto Balarini Junior

Tribological behavior of Si3N4 balls sliding against Al2O3 discs in water was investigated by studying the influence of parameters such as initial surface roughness and circular axial run-out of the discs. The objective was to relate these parameters with the occurrence of the phenomenon known as ultra-low friction coefficient (ULFC), which is characterized by µ < 0.01, including the correlation with running-in duration. As a general trend, greater initial surface roughness and circular axial run-out resulted in greater running-in duration. In addition, it was verified that a mixed lubrication regime (hydrodynamic and boundary) is required to guarantee the occurrence of ULFC by comparing the calculated minimum film thickness with the composite roughness of the worn surfaces. Also, ICQ-OES analysis of the water after the tests indicated that a silicon concentration greater than 1.3 mg/l should be fundamental for the occurrence of µ < 0.01.

Jul 31, 2018

By Masakazu Iida

In this article, technologies of unburned Al2O3-MgO (UAM) refractories are demonstrated in terms of microstructure evolution. During operation, Mg2+ diffuses from MgO to Al2O3 through the liquid phase to form spinel (MgAl2O4) network. Molten slag tends to penetrate along the voids in the spinel network structure and spinel dissolves in the penetrated slag. Therefore, maintaining a high degree of spinel saturation in the penetrated molten slag is important. In order to achieve the condition described above, suppression of overall mass transfer through penetrated slag is effective. This is achievable by evolution of complicated spinel network structure with small pore diameter, which increases the flow resistance of molten slag. Thus, optimization of refractory composition and fabricating conditions, with the aim of creating on improved spinel network, is essential. The effectiveness of spinel network improvement was validated by commercial applications. According to the investigation of UAM brick after use, further densification due to heating under restrained conditions was recognized. Hence, it was concluded that the evolution of the spinel network structure in UAM refractories is essential technology needed to improve durability.

Oct 30, 2017

By Steven George Jansto

The hot ductility behavior of different microalloyed steel chemical compositions was examined simulating the thermal and strain conditions through the straightening or unbending section of the continuous casting machine. All samples were obtained from industrial slab casters ranging from 200 to 300 mm in slab thickness from steel mills throughout the world including China, Brazil, North America and Europe. The slabs were crack-free and hot rolled into prime quality products. No laboratory heats were tested. Although these microalloyed steels exhibit inherently lower hot ductility behavior, as measured by percent reduction in area at elevated temperature, these steels still exhibit sufficient ductility to satisfactorily meet the unbending stress and strain gradients existing in the straightening section of most casters. The majority of the published hot ductility data, as measured by % reduction in area (%RA), were based on laboratory heats and hence, are inaccurate in accessing the propensity for slab cracking on an industrial caster. This situation then results in invalid conclusions for different chemistries. This research has determined the minimum required %RA for crack-free casting is significantly lower than results based upon previously published laboratory generated data. For example, the literature quotes 40% RA minimum for Nb-bearing steels when in fact as low as 10% minimum RA is more than sufficient to assure crack-free casting based upon the extensive testing and analysis performed in this study. Instead of %RA, the measurement of strain energy has been introduced to evaluate hot ductility behavior. It is concluded that strain energy is a better measure of hot ductility behaviour than %RA. There is considerable value in the evaluation of the hot stress and strain curves, process metallurgy parameters and their relationship to slab quality instead of just basing hot ductility decisions on simple %RA measurements.

Aug 16, 2017

By Paolo Demetlika

In this paper it is shown how the “Zero Operator” concept on the casting floor has been reached by adoption of a standard 6 axis industrial anthropomorphic robot coupled with the most innovative machine vision technology. This has been achieved by automating all the operations related to the ladle and tundish activities, including shroud manipulation, powder addition, ladle nozzle identification, nozzle opening by lancing, temperature measurement and chemical sampling. Q–Robot CAST family products are the result of the successful alliance between industrial robotics and the most advanced technology in process automation. This led, for each production area, to the introduction of flexible automation in dangerous places, even where some degree of human intervention is still necessary. By using anthropomorphic robots, human operators can be reassigned to safer environments. Furthermore, robots are suited to deal with repetitive and labor intensive tasks thus guaranteeing a high process quality.

Oct 30, 2017

By Jeremy Fletcher

In today’s world, the requirement of Steel Producers to revamp and modernize their blast furnaces on-time, safely and with the latest technology is paramount. In addition they must meet the detailed design, construction and safety legislation and regulations, which can be different for the various countries around the world. Siemens MT is renowned for its ability to perform Blast Furnace rebuilds, relines and modernisations within extremely tight time frames and in a safe manner. Modular Blast Furnace construction concepts have been perfected to minimise project duration and plant downtime for furnace rebuilds. Safety and certainty are the keys for success. Siemens MT are constantly introducing new technologies into the market place including cyclone gas cleaning and triple external cone gas scrubber, along with step changes in technology such as dry gas cleaning and dry slag granulation. The economic environment and the continuing requirement for improved environmental performance, drive many of these innovations. This paper describes some of the latest rebuild reference projects of Siemens MT, along with the latest technical innovations installed on these furnaces, and some of the construction methodology used for a safe and secure rebuild.

Aug 1, 2018

By Douglas Glenn Stalheim

The demands for improved mechanical properties in hot rolled long products are increasing as the expectations of global Standards and construction designer’s increase. Cost constraints limit the excessive use of expensive alloys to meet these expectations. In addition, depending on the mill, equipment can limit what can be realized to meet the increasing expectations. The most effective way to meet the increasing expectations for improved mechanical properties of optimum strength and ductility is through producing steel with as fine as possible uniform cross sectional grain size in the “as-rolled” condition. The best solution to the development of this fine and uniform cross sectional grain size is to develop a cost effective alloy design coupled with proper metallurgical process control implemented into an existing mill’s equipment capability and layout. In other words, properly bringing together alloy, metallurgy, process control and existing equipment capabilities to develop an optimum product that can meet the increasing demands of the construction designer. This paper is designed to give a solid understanding of the production and metallurgical requirements to achieve a grain size in “as-rolled” long products that is as fine as possible within the limitations of the process and production parameters of the individual plant.

Jul 30, 2018

By Larissa de Barros Machado Vilela

O lingotamento contínuo é um processo de solidificação de aço líquido onde o conhecimento de suas variáveis é de extrema importância para a produção de aços de qualidade. Este processo contém um reator denominado distribuidor que se localiza entre a panela e o molde e tem como função tradicional, distribuir o aço que sai da panela para o molde, mas também realiza outras importantes funções. Devido a essa importância no processo, este trabalho objetivou realizar o estudo do escoamento do aço no distribuidor com duas configurações diferentes, sendo uma sem injeção de gás inerte e a outra com injeção de gás inerte. Neste estudo foram utilizados softwares para a realização das simulações matemáticas onde se podem notar as diferenças das curvas DTR, grandezas de turbulência e perfil de velocidade quando se tem ou não a injeção de gás inerte.

Aug 7, 2018

By Daniel Paulo Santos, João José dos Santos Carvalho, Leonardo Passos Perdigão, Alexandre Santos Tardin, Filipe Sathler, Leonardo Barbosa de Oliveira Mello, Odilon José da Silva, Marcelo Tardin Alves

A estabilidade operacional do alto-forno depende da qualidade de suas matérias-primas, sendo a resistência mecânica do coque após a reação – Coke Strength after Reaction (CSR) um dos principais parâmetros de controle da qualidade do coque para verificar a degradação granulométrica do coque após sua reação com CO2. O desafio das empresas siderúrgicas está em produzir um coque de baixo custo e elevada qualidade com resultados precisos e consistentes para atendimento às especificações requeridas pelo alto-forno. Neste trabalho em particular, utilizando a metodologia Seis Sigma, foi desenvolvido e validado uma equação matemática (modelo de regressão linear múltipla) para previsão do CSR produzido pela coqueria da ArcelorMittal Tubarão, a partir de dados estatísticos correlacionados à parâmetros da mistura de carvão (teor de cinzas totais, enxofre médio e a composição química das cinzas expresso pelo índice de basicidade).

Oct 1, 2019

By Vinícius Cardoso da Rocha

Frente ao cenário industrial competitivo, o emprego de fluxantes em lingotamento contínuo de aços permitiu o aumento da produtividade e a redução das perdas metálicas por defeitos superficiais. Neste estudo, avaliou-se a aplicabilidade de dois tipos de fluxantes para produção do aço SAE 1046 Mod. Os fluxantes foram testados quanto ao desgaste da válvula submersa, frenagem (atrito) na interface metal/molde e rejeição dos produtos de lingotamento devido à presença de defeitos superficiais. O fluxante teste apresentou taxa de desgaste de válvula submersa de 2,2 mm/corrida, frente ao fluxante padrão com 0,8 mm/corrida. Entretanto, o fluxante teste demonstrou bons resultados quanto à lubrificação do molde, reduzindo a frenagem (atrito) entre o metal e molde e, consequentemente, melhorando a qualidade superficial do produto de lingotamento. A rejeição dos produtos por defeitos superficiais reduziu 47% com o fluxante teste.

Aug 16, 2017

By Suzane de Sant’ana Oliveira

A exigência atual de novos materiais com alta resistência mecânica levou a um aumento da pesquisa abordando os aços de alta dureza e baixa liga. Estes aços possuem características que os qualificam para uma elevada gama de aplicações, dentre as quais destaca-se o uso em blindagem balística. O estudo das falhas decorrentes à altas taxas de deformação apontam como principal causa o surgimento das bandas de cisalhamento adiabático. Este trabalho visa caracterizar a microestrutura de um aço de alta dureza e baixa liga, após a realização de um ensaio balístico com um projétil 7.62x51 mm perfurante (Pf). A análise superficial do material foi realizada por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV), onde pode-se observar a ocorrência de uma fratura após a formação da banda de cisalhamento adiabático (adiabatic shear band).

Aug 16, 2017

By Juan Marcelo Rojas Arango

O refino de grão da estrutura bruta de solidificação da liga Cu-8%Sn com a adição de Cu-50%Zr (inoculante) foi estudado utilizando analise térmica e metalografia quantitativa. Os efeitos da adição de Cu-50%Zr foram analisados nas curvas de resfriamento, no tamanho do grão médio e no calor latente liberado durante a solidificação. Os resultados mostram que as curvas de resfriamento sofrem uma alteração significativa na região da recalescência com a adição do inoculante. Observou-se que adições que resultam em um teor de 0,009% de Zr na liga causaram uma redução do tamanho médio de grão de até 90%. Algumas evidências parecem indicar que o mecanismo de inoculação causado pela adição de Cu-50%Zr é o surgimento no banho líquido de partículas de ZrC, sobre as quais ocorre a nucleação heterogênea da fase Cu-a.

Aug 16, 2017

By Bruna Brito Freitas

O processo de soldagem por fricção é uma técnica recente que vem sendo desenvolvida a fim de melhorar a qualidade das estruturas offshore. Com a finalidade de aperfeiçoar essa técnica é importante estudar as propriedades metalúrgicas do material soldado. Este trabalho tem como objetivo avaliar a tenacidade ao impacto de um aço C-Mn soldado por fricção com pino consumível, conhecido como FHPP (Friction Hydro Pillar Process). Desta forma, no presente estudo o material foi soldado, tratado termicamente, e após avaliado através de análises metalográficas, de microdurezas e ensaios de impacto Charpy. Como resultados foram geradas microestruturas para as diferentes regiões da solda e foram obtidos valores de energia, segundo a norma ASTM E-23. Por fim, conclui-se que o material não processado apresentou uma tenacidade superior a região de interface soldada, devido as diferentes microestruturas geradas no processo.

Aug 16, 2017

By Charles de Abreu Martins

Os efeitos da temperatura de austenitização, taxa de resfriamento e adições de Cr ou Mo nas transformações de fases de um aço 0,12C-1,70Mn-0,2V, utilizando dilatometria, foi investigado. Os diagramas em resfriamento contínuo de sete aços foram elaborados e as microestruturas foram identificadas utilizando microscopias ótica e eletrônica de varredura. Em temperaturas de austenitização mais elevadas, taxas de resfriamento mais altas e maiores adições de elementos de liga (Cr ou Mo), houve uma elevação significativa da temperabilidade e queda na temperatura Ar3. Uma comparação entre os efeitos do Cr e o Mo também foi realizada, mostrando um efeito mais efetivo do Mo. Foi observada redução na temperatura Ms com o decréscimo da taxa de resfriamento. Não foi observada variação significativa de Ms com o aumento da temperatura de austenitização ou adição de elementos de liga.

Aug 8, 2018

By Manara Nogueira Quintino

No processo de produção de ferro e aço, uma grande quantidade de resíduos é gerada. Esses resíduos e coprodutos contêm consideráveis quantidades de ferro e carbono, que podem ser reaproveitados, ajudando a reduzir a poluição ambiental que pode surgir devido ao descarte inadequado. Este trabalho tem como objetivo avaliar o potencial energético contido em um resíduo siderúrgico, quando misturado à biomassa. Por meio de análise termogravimétrica e cinética (método Coats – Redfern) amostras com diferentes proporções de resíduo metalúrgico, biomassa de capim elefante e carvão vegetal foram estudadas. A amostra com menor tamanho de grão e maior quantidade de resíduo foi a que apresentou melhor perda de massa ao final do experimento, apesar de não ter apresentado o melhor resultado antes da faixa isotérmica do experimento. Contudo, a quantidade de capim elefante se mostrou relevante na performance da queima.

Oct 30, 2017

By Roney Eduardo Lino, Loyslene Rabelo Fernandes, Gustavo Henrique Sousa, Athos Fernandes Araujo, Wallace Crisólogo Souza Gonçalves

Nos processos de refino dos aços, as ferroligas exercem um papel muito importante. E deve-se conhecer o comportamento do rendimento dessas ligas para que não sejam feitas adições desnecessárias que possam elevar os custos de produção ou até mesmo acarretar em perdas de corridas por composição química fora da faixa de especificação. Nesse trabalho foi utilizado o simulador de refino secundário do Steel University para avaliar o comportamento do rendimento das principais ferroligas em estação de rinsagem com banho metálico desoxidado ao alumínio e em banho não desoxidado. Foi possível avaliar que o comportamento do rendimento das ferroligas tende a ser mais positivo quando se é feita a desoxidação do banho metálico utilizando Alumínio briquetado. Com isso feito um comparativo do custo de produção que mostrou que, quando se conhece o comportamento dos rendimentos, é possível gerar economia para o processo.

Oct 1, 2019

By Welington Bermudes Merelles

A ArcelorMittal Tubarão, unidade de produção integrada de aços Planos, faz parte do Grupo ArcelorMittal, maior produtora de aço do mundo. A empresa localizada na Região metropolitana de Vitória (ES), tem como principais produtos bobinas a quente e placas de aço. Como resposta ao cenário econômico do País, que atualmente se posiciona com baixa atividade econômica e em busca de manter a perenidade de seus negócios, lançou um Programa para identificar e eliminar “desperdícios”, baseado na metodologia Lean Thinking/ Manufacturing. Uma das iniciativas, apontadas como oportunidade de aumento de produtividade foi a etiquetagem das Placas de aço em substituição ao processo tradicional de Marcação e Pintura das placas. Esta mudança no processo de identificação de placas, proporciona maior produtividade na área de Condicionamento de Placas e a possibilidade de aumentar a produção com menos recursos e custo operacional.

Oct 30, 2017