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By Adriano de Assunção Rodrigues, Gustavo Henrique Pinto de Oliveira, Wemerson Junio Gandra

O processo de obtenção de coque em uma coqueria convencional Non-Recovery consiste no aquecimento de uma mistura de carvões, provocando sua desvolatilização, gerando o coque que é principal combustível utilizado em altos-fornos. O aquecimento da mistura de carvões se dá de forma indireta. As paredes dos fornos recebem calor da câmara de combustão alimentada por uma mistura de gases de alto-forno, coqueria e aciaria ou, exclusivamente pelo gás de coqueria. O gás de coqueria COG (coke oven gas) é composto basicamente de hidrocarbonetos e recebe tratamento para retirada de impurezas, alcatrão, sulfato de amônia e óleos leves. Os elementos residuais no gás, mesmo após o processo de tratamento são extremamente prejudiciais às tubulações de distribuição, formando compostos corrosivos, podendo ocasionar o colapso de tubulações, gerando acidentes, gastos com reparos e perda de produção. Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo apresentar os fatores que levaram a necessidade de substituição das tubulações principais de distribuição de gás no subsolo da Coqueria 3 da Usiminas Ipatinga, conferindo segurança ao processo e estabilidade operacional.

Oct 1, 2019

By Carolina Gomes Dias Ribeiro

The modern composite materials, especially those reinforced with synthetic fibers such as glass and carbon, have been used since last century to attend the demands required by most technological fields, from home appliances to aerospace. Natural fibers composites with biodegradable polymer matrices are considered environmentally friendly materials and currently accepted as possible substitutes for synthetic composites. These green composites can be safely discarded or composted at the end of their life without harm to the environment. Another alternative for synthetic composites is to apply natural lignocellulosic fibers as reinforcement of conventional polymer matrices and already used in the automobile industry. In addition to the environmental and societal advantages of the green composites, the lignocellulosic fiber reinforced conventional polymer composite also has economical and technical advantages. In the case of a fiber collected as a waste, the price of the composite can be considerably lower than “fiberglass”. Furthermore, with high strength lignocellulosic fibers such as sisal, ramie and malva the specific strength of a composite may approach that of “fiberglass”. Therefore the objective of the present work is to investigate the mechanical behavior of polymer matrix composites reinforced with high volumes of natural malva fibers subjected to tensile stresses.

Aug 16, 2017

By Camila Valentina Ribeiro Portilho

O processo siderúrgico necessita de tijolos refratários resistentes ao choque térmico em virtude das inúmeras solicitações térmicas, além de solicitações mecânicas e químicas. Refratários C exibem excelentes propriedades tecnológicas e boa resistência ao ataque de escórias, embora sua resistência ao choque térmico seja limitada, sendo utilizados em válvulas siderúrgicas. Este trabalho visa analisar refratários Al2O3-ZrO2 com adições de microssílica, que pode melhorar eminentemente sua resistência ao choque térmico, pelo fato da microssílica apresentar uma eficácia no empacotamento da massa após mistura e ainda pela possível formação de mulita in situ através da reação com alumina. A possibilidade de formação de mulita in situ proporciona superior resistência à fluência e excelente resistência ao dano por choque térmico. Utilizou-se alumina, 5% de zircônia monoclínica e teores de 15, 25, 35 e 50%.p de microssílica. Os corpos de prova foram prensados a 7 toneladas, sinterizados a 1600°C/2h e caracterizados quanto a resistência ao choque térmico, propriedades tecnológicas pelo método de Arquimedes, resistência à flexão á temperatura ambiente, análise microestrutural utilizando microscopia eletrônica de varredura e análise mineralógica através de difração de raios x.

Oct 30, 2017

By D. A. Aranda-Regino, C. Gómez-de-la-Garza, J. Ramírez-Cuellar, L. A. Leduc-Lezama

The Pickling Line Tandem Cold Mill (PLTCM) at Ternium’s Pesqueria plant with a 5 stands, 6 high configuration started in 2013. At the time of the start up the work roll specification and grinding practices were stablished following a low risk policy to be able to sustain any start-up associated accident. Once a stable operation has been achieved both these policies are being modified to improve productivity and reduce costs. The specified hardness of the rolls has been increased and efforts are being made to optimize the grinding according to the rolling campaign length and materials. The fatigue damage in work rolls, after rolling and its removal by grinding was followed by hardness measurements made at the end of the rolling campaign and after grinding. Softening of the rolls after rolling was found mainly in final stands to be related to the averaged stress experienced during the campaign, the original roll hardness was recovered after grinding. Hardness evolution was also followed after each grinding step finding that the total amount of grinding could be reduced. The grinding practice was modified accordingly for the first stands and the yield of work rolls in them has improved.

Oct 1, 2019

By Andrea Donadon

This article introduces the Danieli Total Asset Management System, which involves 360 degrees service methods and equipment. Danieli Condition Monitoring System and Danieli Torque Monitoring System are fundamental to evaluate the conditions of the working components in heavy duty transmissions. The first one monitors the vibrations and the lubrication fluid conditions with the purpose to identify the presence of malfunctions, by detecting any variation of the signals from the standard values. The second one monitors the transmitted torque for each spindle and gearbox, with the aim of detecting any anomaly in torque distribution and magnitude, and evaluating the residual life of the mechanical parts, on the base of a dedicated fatigue damage algorithm. All these features are useful in avoiding serious damages to machines, facilities and people, but allow also planning the maintenance and overhaul activities with efficiency, in order to achieve the best plant availability and reliability. The data analysis is made by the IntelliCMS software, which interfaces with plant and Danieli operators and includes the possibility to cooperate by remote connections, simplifying service activities and support. All these features allow providing new full service programs, where the client is totally supported in maintenance, overhauls and substitutions. This is the best way to ensure the most efficient, high quality and reliable after sales assistance.

Aug 16, 2017

By Hormando Leocadio, CWM van der Geld, Julio Cesar Passos

Impinging water jets promote high heat flux extraction rate. Steel industry widely employs the process for accurate temperature control to improve the microstructure and to ensure adequate mechanical properties. The range of surface temperatures, heat fluxes and cooling rates are very large, which makes it important to obtain an accurate value of the heat transfer coefficient. This paper presents an experimental and numerical study of the heat transfer behavior of a high temperature (450°C - 900°C) steel plate cooled by a water jet at 20°C to 70°C. High-speed imaging (up to 20,000 fps) within water jet impingement zone allowed the characterization of the boiling regimes in the early stages of cooling. The effects of initial temperature, water jet temperature and velocity on the heat transfer coefficient were analyzed by inverse heat conduction method that predicts the heat flux and temperature on the top surface from temperatures measured with thermocouples inserted in test plate. Heat transfer is strongly affected by the initial temperature of the hot steel, water jet temperature and, less intensely, by jet velocity. High cooling rates start when liquid water is in direct contact with surface temperatures above 700°C.The results will contribute to the enhancement of the temperature cooling control on the runout table and cooling model employed at Usiminas Hot Strip Mill.

Oct 1, 2019

By Gerhard Finstermann, Ichiro Maeno, Takehiko Saito, Hironori Shimogama, Konrad Krimpelstätter

Automobile manufacturers are developing Electrified Vehicles with light steel body structure designs that reduce mass and therefore greenhouse gas emissions over the vehicle’s entire life cycle. This raises the demand for the production and development of Advanced and Ultra High-Strength Steels (AHSS / UHSS) and Electrical Steels with increased permeability and reduced core loss to improve energy conversion efficiency. To meet this requirements the steel market is tending towards new generations of AHSS with improved formability (3rd generation AHSS) and high-silicon steels with higher strength and thinner products. With this growing demand for advanced high-strength steels and electrical steels, producers are faced with a unique and interesting challenge in producing materials that strain or exceed the capabilities of existing mill equipment and automation designed to produce low- to medium-carbon sheet. While specialty steel producers have known for decades how to process special high-strength steels and thinner gauges, this equipment typically does not offer the yield and productivity desired by the market, necessitating innovation in re-engineering existing equipment to meet the market demands more economically than new construction. In the case of cold rolling, this can be supported through variable roll geometries, more effective roll-gap lubrication technologies, application of strip heaters (Warm Rolling) to reduce risk for edge crack propagation and strip breaks as well as continuous rolling managed by state-of-the-art automation technologies.

Oct 1, 2019

By Pedro Cunha Alves, Wagner Viana Bielefeldt, Vinicius Cardoso da Rocha, Augusto Lachini Pereira, Julio Aníbal Morales Pereira

The capacity of steelmaking slags (CaO-SiO2-Al2O3-MgO) on inclusion removal from liquid steel was investigated through experimental conditions. Laboratory experiments with slag and steel samples (with inclusion population known) were performed using a vertical electric resistance furnace at 1600 ºC. After the melting experiments, slag and steel samples were separated and analyzed regarding their chemical composition and inclusion population evolution. The capacity of slags on inclusion removal was evaluated based on the thermodynamics (solid and liquid phases proportion, phase composition and effective viscosity of slags) calculated using the FactSageTM 7.2. Results indicated that changes in the composition of slags (regarding CaO/SiO2 e Al2O3) presented effects on the steel cleanliness. The total inclusion density decreased in all steel samples and the removal of inclusions by slags shows a tendency to improve as their viscosity decreases (< 0.23 Pa.s).

Oct 1, 2019

By Gilmar Ferreira Bataglia

The possibility of parameterization of hot tensile data together with creep data is investigated, for Aluminium Alloy 7475-T7351. This study represents part of a broader research program aiming at the validation of a methodology recently proposed for analyzing both kinds of data together, considering different metallic materials. The results presented in Part 1 of this work, were analyzed according to 4 traditional methods of the literature for parameterization of creep data, namely: Larson-Miller, Orr-Sherby-Dorn, Manson-Succop and Manson-Hafferd. The compatibility of the hot tensile test results with those of creep is remarkably good, indicating the possibility of using both kind of data together also in extrapolation schemes. The criterion proposed for equivalence between hot tensile and creep data is verified to work well also for this kind of material, under the present experimental conditions.

Aug 8, 2018

By Roney Eduardo Lino

Melhorar a qualidade dos aços e dos processos tem sido uma rotina dos engenheiros metalurgistas e das siderúrgicas em um mercado que exige produtos com qualidade e preço competitivos. No processo de refino dos aços são feitos os ajustes de composição química e temperatura, além das modificações inclusionárias necessárias às características de qualidade dos produtos e as exigências para uma perfeita lingotabilidade. O processo de solidificação mais comum é o lingotamento contínuo, onde a continuidade de fluxo de aço líquido através das válvulas é assegurada através da temperatura adequada e presença de inclusões no estado líquido nas temperaturas de lingotamento. Neste trabalho foram utilizados os softwares Thermocalc e CEQCSI com o objetivo de avaliar o efeito dos elementos químicos carbono, silício e enxofre na janela de lingotabilidade de diagramas de fases alumínio vs cálcio. Os softwares se mostraram bastante apropriados e eficazes neste estudo, e os resultados indicam que os elementos estudados afetam diretamente a posição da janela de lingotabilidade dos aços carbono. A análise de amostra de tarugo de um aço 0,2%C via MEV mostrou que há grande heterogenidade de inclusões no aço acalmado ao alumínio e tratado com cálcio.

Aug 8, 2018

By Piotr Kula

Vacuum carburising with pre-nitriding (PreNitLPC® technology) involves feeding ammonia during the charge heating stage before carburising. The purpose is to restrict the growth of grain in the surface layer of the carburised steel. The article presents the influence of nitrogen on restricting austenite grain growth during vacuum carburising and on mechanical properties (fatigue strength, impact resistance) of layers that underwent such treatment in comparison with traditional carburising methods.

Aug 16, 2017

By Bryan de Barros Soares

O aço carbono é um material amplamente empregado na indústria petrolífera devido sua elevada resistência mecânica e baixo custo. Entretanto, este material não possui boa resistência à corrosão. Neste contexto a predição da taxa de corrosão é de extrema importância para estimar a durabilidade desses materiais. Atualmente isto é feito com base em dados de ensaios de perda de massa em um único tempo de imersão, estimando-se a taxa de corrosão. Contudo, para converter os dados de perda de massa em taxas de corrosão é imprescindível que os ensaios sejam conduzidos em diferentes tempos de imersão e que haja linearidade entre perda de massa e tempo. Neste trabalho a corrosão do aço carbono em meios saturados com CO2 foi investigada através de ensaios de perda de massa em três tempos de imersão diferentes, com o objetivo de avaliar essa linearidade. Dos quatro meios corrosivos estudados, um não apresentou linearidade entre PM e tempo de imersão, sendo portanto incorreto extrapolar os dados para taxa de corrosão. Os resultados comprovaram que a extrapolação de dados de PM para taxas de corrosão não pode ser aplicada sem uma prévia verificação da linearidade entre perda de massa e tempo de imersão.

Aug 16, 2017

By Sávio José de Oliveira

Neste trabalho foram caracterizados dois tipos de rejeitos arenosos, provenientes do processo de flotação do minério de ferro, com o intuito de aplicá-los na fundição de peças de alumínio. A caracterização foi conduzida de duas formas. Primeiro foram realizados os ensaios de caracterização científica, adotados pela indústria de fundição, de modo a avaliar as propriedades dos rejeitos. E, finalmente, os rejeitos foram misturados com aglomerantes para a fabricação de moldes de fundição por dois diferentes processos de moldagem: processo de moldagem de cura a frio e processo de moldagem em silicato de sódio/CO2. Os dois tipos de rejeito, que diferem na granulometria, se mostraram adequados para uso na indústria de fundição de alumínio, apresentaram propriedades adequadas e foi possível produzir peças sem defeitos.

Oct 30, 2017

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 John Malcolm Gray

Interest in X-80 linepipe steels emerged in the early 1980’s and it was first used in 1985 by Ruhr Gas [1]. The early steels were extensions of conventional Nb-V or Nb-Mo microalloyed X-70 steels but other alloying concepts emerged based on Nb-Mo-B alloying (NKSTAF [2] and ULCB [3]). The latter had acicular ferrite/bainitic microstructures and carbon contents below 0.05 percent. In parallel renewed interest developed in ultra low carbon (0.02 percent) higher niobium steels which had first been studied in 1962 [4]. Such steels exhibited excellent notch toughness when processed with high finish rolling temperatures (>950°C) which made them suitable for processing on weak, older rolling mills. With time such steels, designated “High Temperature Processed”, or HTP steels, were further optimized and produced in modern, very strong rolling mills due to their superior economy compared with traditional vanadium and molybdenum containing steels. The chronology of the HTP development is presented in the present paper. Full scale demonstration heats of a 0.06 percent carbon 0.10 percent niobium steel were produced by Bofors Steel Plant in 1972 and were converted from slabs to plates by nine different steel mills [5-7]. Commercial application in API Grade X-70 first occurred in Canada in 1974 [8,9] but the concept was only used sporadically after that until 1998 when it was applied for the API Grade X-70 Sour Service Cantarell Project [10] in Mexico. Soon thereafter, the El Paso Cheyenne Plains Project used a 0.05%C 0.095%Nb 0.27%Cr variant of the HTP steel [10-12]. Nowadays the HTP concept is being utilized for construction of approximately 6000 km of 48” OD x 18.4 mm X-80 per year in China. The metallurgical principles and history of the development are presented in details in this paper.

Aug 7, 2018

By J. Bas A. F. Smeulders

Traditional laboratory lubrication tests, including those for cold rolling lubricants often involve measurement of neat oils. To achieve increased levels of test severity, such tests are often carried out at high temperatures and prolonged durations. However, we found that the levels of lubricant degradation and wear in these tests can be much higher than in the field. Moreover, steel rolling is not done with neat oils, but with emulsions, where the presence of water influences film formation, surface chemistry and oil composition in the roll bite. To better approach the situation in the field, and thus to be able to develop rolling oils with improved lubrication performance, several lubrication tests were developed for emulsions: direct measurement of film formation and measurement of Stribeck curves, in which the emulsions can be assessed in terms of their boundary lubrication and elastohydrodynamic behaviour. The key innovation is that also another test method was developed, which focuses on boundary lubrication and wear, and the role of extreme pressure and anti-wear additives. Realistic levels of test severity are achieved in the tribometer by mimicking frictional power intensities and flash temperatures for typical cold rolling or tinplate mills. Test conditions can be adapted according to the mill stand or pass number and other cold rolling process parameters. The emulsions are kept at normal operational temperature. Clear differences could be observed between emulsions of various concentration and composition. The viability of the method is illustrated by a number of field cases, in which a good correlation is demonstrated between the laboratory tests and the performance in a pilot or production mill.

Jul 30, 2018

By José Rogério de Oliveira Júnior

Neste trabalho foi determinada a influência do tamanho e da densidade de partículas sobre a perda magnética de um aço silício de grão não orientado (GNO) contendo 2%Si. Amostras provenientes de bobinas laminadas a frio após recozimento final, com dimensões de 305x30x0,54mm e teores de carbono 32 ppm e 46 ppm, foram submetidas a tratamentos de envelhecimento de 100 até 225ºC. A evolução da perda magnética durante o tratamento térmico de envelhecimento foi determinada interrompendo-se o tratamento em intervalos de tempo variados e realizando-se os testes magnéticos. Completado o ciclo de envelhecimento, todas as amostras foram avaliadas no microscópio eletrônico de varredura (MEV) para caracterização dos precipitados. Os resultados determinaram que o aumento da perda magnética ao longo do tempo, para uma dada temperatura, está associado à precipitação de carbonetos. O maior aumento da perda magnética encontrado correspondeu a uma distribuição de precipitados com tamanho médio entre 1,1 µm e 1,3 µm e a uma densidade de partículas de 0,025 partículas/µm2.

Aug 7, 2018

By Ycaro Jorge Maia da Costa

Durante o processo para colocar um poço petrolífero em funcionamento existem algumas etapas a serem seguidas. Várias fases devem ser cumpridas para que o óleo bruto armazenado seja extraído. Dentre essas, duas são muito importantes: a perfuração, que é a fase de construção do poço em si, e logo após essa à de completação, a qual tem como objetivo deixar o poço em condições de produção. Os fluidos de completação extremamente salinos foram preparados empregando os seguintes sais: cloreto de sódio (NaCl), cloreto de potássio (KCl) e Cloreto de cálcio (CaCl2) nas concentrações de 50, 100 e 150 lb/bbl. O tipo do sal desencadeia uma seria de efeitos relacionados a taxa corrosiva e morfologia do ataque corrosivo, onde o diagrama de Pareto foram considerados estatisticamente significante ao nível de 95% de confiança com significância quadrática (Q) dos parâmetros e das interações entre os mesmos. Observou-se que os mínimos e máximos valores da taxa de corrosão ocorrem quando os fluidos de completação foram confeccionados com NaCl e CaCl2.

Oct 30, 2017

By Márcia Maria da Silva Monteiro Pereira

Flúor é muito usado em pós de molde aplicados no lingotamento contínuo de aços. Embora o flúor seja importante no comportamento de fusão, infiltração da escória e cristalização do filme de escória, ele tem algumas desvantagens uma vez que o flúor reage com a escória, produzindo substâncias como NaF e SiF, as quais, por sua vez, reagem com a água no resfriamento secundário, formando HF. Estas desvantagens levam a severa corrosão do maquinário e risco para a saúde dos funcionários da usina. Por isto, é necessário remover o flúor dos fluxantes. Pó fluxante para lingotamento de placas livre de flúor está sendo desenvolvido como resultado de uma parceria entre fornecedor de pós fluxantes e a siderúrgica. Relacionado a isto, matérias primas alternativas para substituir F na composição dos pós fluxantes foram investigadas. Pesquisas indicaram B2O3 como substituto em potencial de flúor para escórias de molde. Os testes industriais, feitos em uma siderúrgica brasileira, foram realizados com o objetivo de analisar seu comportamento durante a operação de lingotamento contínuo em aços de baixo carbono. Parâmetros tecnológicos como: absorção de inclusões, espessura da piscina líquida, consumo de pó fluxante e índice de erosão da válvula submersa foram monitorados durante o lingotamento contínuo com o objetivo de avaliar o desempenho do pó e de fornecer informações sobre sua influência na qualidade da superfície do aço. Os testes industriais de lingotamento de aços baixo carbono revelaram uma boa qualidade de superfície e redução na erosão da válvula submersa. Outros parâmetros estão em estudo.

Jul 30, 2018

By Neussias Inocêncio Henrique

O processo de coqueificação em uma Coqueria do tipo Heat Recovery ocorre pela queima da matéria volátil presente no carvão, principal combustível para aquecimento dos fornos. Uma segunda queima não desejada ocorre pela combustão do coque. Essa queima indesejada é denominada Burn Loss. A quantidade de ar succionada para dentro dos fornos é pelo sistema de exaustão e controlada por um sistema automático de abrir ou fechava as válvulas utilizando através de um sistema de controle chamado de PID Combustão. Com os dados do perfil de oxigênio dos fornos do tipo Heat Recovery é possível determinar a quantidade exata de O2 em excesso objetivando a queima dos gases total dos gases. Os principais benefícios de se analisar a quantidade de O2 em excesso e entender o processo de combustão dos fornos e poder alterar o sistema de admissão de ar com o objetivo de aumenta da capacidade de produção do forno (aumento da velocidade de coqueificação) e otimização da sucção ao longo dos fornos no mesmo coletor.

Oct 30, 2017