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By Santiago Faucher

Molten slag from pyrometallurgical furnaces is tapped at high temperature, carrying a large amount of thermal energy. But the common slag dumping and water granulation methods used for slag treatment do not permit energy recovery. Furthermore, water is present in these processes and while operations are designed to minimize risks of steam explosions, from the contact of slag with water, these common slag handling practices have never been inherently safe. Common handling practices do permit some slags to be sold, but often in low volumes at low prices. Dry granulation offers advantages over these common slag handling practices, including the production of by-products, the recovery of thermal energy, and the eliminated consumption and safety hazards of water. For these reasons, there have been various studies in dry granulation and heat recovery, but most have never been brought to commercial scale due to scalability and cost challenges. Ecomaister- Hatch has developed and brought to commercial scale a reliable and simple dry granulation and heat recovery technology. Here we review common slag handling practices, the developments in dry slag granulation over the last three decades, introduce the Ecomaister-Hatch dry slag granulation process, and elaborate on future applications of the technology in the processing of argon oxygen decarburization and blast furnace slags.

Aug 17, 2017

By Fabiana da Silva Santos

O presente estudo fez uso de uma liga de NiTi, rica em Ni, elaborada em um forno de fusão por indução a vácuo - VIM e posteriormente refundida em fornos de arco elétrico com eletrodo não consumível de tungstênio – VAR. Com base nos resultados de Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC), Difração de Raios-X (DRX) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) / Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios-X (EDS), foi possível observar a heterogeneidade composicional/ típica de fundido por processo convencionais, as inclusões de TiC e Ti4Ni2O provenientes da fusão no forno VIM, e o refinamento microestrutural e manutenção da sua composição original com uso de cadinho de cobre e câmara/atmosfera dos fornos VAR.

Oct 30, 2017

By Marco Vinicio Guamán Alarcón

O modelo do Gradiente de Tensão (SG) e a Teoria da Distância Crítica (TCD) são usados para estimar o limite de fadiga de corpos de prova com entalhes alongados, e essas estimativas são testadas em C(T) modificados submetidos a tensões cíclicas de amplitude constante com uma razão de tensão R = 0.1. Os valores medidos são comparados com as previsões feitas por ambos os modelos. As previsões do modelo SG estiveram mais de acordo com os resultados experimentais. Também foi demonstrado que o modelo SG é quase equivalente à TCD no caso de entalhes com raios grandes, quando a TCD usa o método do ponto. Para o caso de entalhes afiados, os valores dos limites de fadiga previstos pela TCD são mais conservativos que os previstos pelo modelo SG.

Aug 17, 2017

By Sunil Katharia

In February 2016, the upgraded Blast Furnace 1 of JSW Steel Limited (JSW) at its Vijayanagar Steel Plant was blown in after a 6 months shutdown in which the whole furnace was rebuilt on the existing foundation and within the existing tower structure. Despite several plant constraints it was possible to increase the furnace inner volume by 85% - reaching 2307 m3 from existing 1250m3. The upgradation project covered the stockhouse and its dedusting system, top charging system, furnace profile, furnace cooling system, casthouse and its dedusting system, slag granulation plant, pulverized coal injection plant, hot blast system and gas cleaning plant – with major interventions in order to cope up with the changed operating conditions. The total scope of the project was split by JSW into several packages, all based on design data provided by Paul Wurth. JSW was responsible for coordinating the local subcontractors along with Paul Wurth which has been appointed as main technology supplier in charge of complete basic and selected detail engineering in the key areas and of the supply of core equipment such as the Bell-less Top®, copper staves, GCP key items and TMT casthouse machines. The main design concept and the key points of the project such as optimization of project ROI, advanced erection concepts as well as a summary of the operating results are presented confirming JSW “BF1” upgradation as one latest examples of the current state of the art in the revamping projects.

Aug 17, 2017

By Alexandre da Silva Rocha, Luiz Maurício Barreto de Azevedo, Leonardo Sales Araújo, Rafael Menezes Nunes, Matheus Campolina Mendes, Thiago Marque Ivaniski, Luiz Henrique de Almeida

Superliga 718 é uma liga de níquel endurecida majoritariamente por precipitação controlada. As suas principais aplicações são nas indústrias aeroespacial, óleo e gás e nuclear devido a capacidade da manutenção das suas propriedades desde a temperaturas criogênicas até aproximadamente 650°C. Para atenuar fenômenos deletérios de natureza intergranular, neste material são feitos tratamentos termomecânicos específicos para se se aumentar a fração dos contornos do tipo Σ3n.Portanto, o objetivo deste trabalho é analisar duas rotas termomecânicas capazes de aumentar a fração destes contornos por ciclos iterativos de deformação por trefilação, seguido de solubilização em temperaturas sub-solvus  e super-solvus  e envelhecimento além de avaliar a influência da trefilação na precipitação de  mesotextura e tamanho de grão  Para a análise microestrutural, foram feitas imagens de microscopia eletrônica de varredura(MEV) e difração de elétrons retroespalhados (EBSD). Foi feita simulação computacional por elementos finitos do processamento termomecânico para avaliar a distribuição e o grau da deformação no processo. Os resultados mostram que é possível atingir uma elevada fração de contornos do tipo Σ3n pelo processo de trefilação, contudo, a heterogeneidade da deformação ao longo da seção radial influencia em parâmetros microestuturais .

Oct 10, 2019

By Renato Affonso de Lima

As colunas utilizadas para a produção de hidrogênio em fornos de reforma a vapor são submetidas a temperaturas da ordem de 900°C. Dessa forma, os aços inoxidáveis austeníticos da classe HPNb se mostram adequados, devido ao endurecimento por precipitação de carbetos de cromo e de nióbio. Sob determinadas condições de serviço, os carbetos de nióbio podem se transformar em um siliceto conhecido como fase G. A interface desta fase com a matriz austenítica é citada na literatura como local preferencial para a nucleação de danos de fluência. Sendo assim a quantificação das fases presentes é importante para a avaliação do acúmulo de danos em serviço. Diante disso, a simulação termodinâmica computacional se mostra uma importante ferramenta, para a previsão das fases presentes. Técnicas como a analise quantitativa das fases presentes por meio de imagens são consolidadas, porém demandam amostras devidamente preparadas e um alto custo de equipamentos na execução destas análises. Isto posto, o objetivo do trabalho é comparar as simulações termodinâmicas computacionais com o resultado obtido por meio de análise quantitativa de imagens geradas por microscópio eletrônico de varredura.

Oct 30, 2017

By Massimilinao Svetina

In 2010 Danieli & C. S.p.A. put into operation a new Pickling Tandem Mill in Cremona (Italy) at Acciaieria Arvedi, the last Pickling line coupled Tandem Cold Mill (PLTCM) in Europe. The plant was tailor-made to suit the specific requirements of this customer; a very broad range of sizes and grades (IF to AHSS as well as DP and TRIP1000) including ultra-thin hot band can be processed, achieving a total capacity of 1.6 Mt/y. The Danieli & C. S.p.A. Turboflo® process was selected because of its proven efficiency and ability to handle ultra-thin gauges at speeds exceeding 400 mpm in the pickling tanks. All the equipment, i.e. pickling section and rolling mills was provided with the last generation of Danieli market-oriented technologies. Danieli & C. S.p.A. - with the support of Arvedi and feedback from the field - is continuously improving its technical design solutions and optimizing plant operations.

Aug 16, 2017

By Natalie Chaves de Siqueira

Aços inoxidáveis austeníticos fundidos por centrifugação, da classe HP, são comumente utilizados na indústria de óleo e gás para a fabricação de tubos usados em fornos de reforma e pirólise. Essas ligas possuem uma elevada resistência à oxidação, elevada estabilidade térmica e elevada resistência à fluência em altas temperaturas, sendo esses requisitos necessários para aplicação nos fornos. Mudanças microestruturais, conhecidas como envelhecimento, podem ocorrer durante a operação, influenciado na resistência à fluência. Desta forma, a caracterização dos estados de envelhecimento de uma liga HP torna-se necessária para avaliar a sua vida remanescente. O objetivo deste estudo é caracterizar duas condições microestruturais de uma liga HP com a microscopia eletrônica de varredura e o ensaio não destrutivo de ultrassom. O processamento do sinal ultrassônico, utilizando a Transformada Rápida de Fourier (Fast Fourier Transform – FFT), foi realizado sobre o segundo eco de fundo do sinal ultrassônico, permitindo correlacionar a análise espectral do sinal com a microestrutura do aço HP. De acordo com a metodologia proposta, os dois estados de envelhecimento foram caracterizados através do processamento do sinal ultrassônico.

Oct 30, 2017

By Stefano Scubla

DANIELI Q-MELT is the latest evolution of EAF concept to automatically control each stage of the melting process, from the electric power planning to the combustion optimization as well as the slag and steel metallurgy management for every operation required in the EAF cycle. The core of the automation system is the Melt-Model that automatically identifies deviations of the process control variables and corrects them to avoid losses or wasting of available energy sources. The real-time online off-gas analysis, via the in-situ laser system, promotes the process tracking and permits further optimization by a viable closed-loop control acting on fuel and oxygen postcombustion. A suite of supplementary stand-alone Technological Packages integrates the Q-MELT to further maximize the productive time and the utilization factor, supporting the operators to limit downtimes, avoiding misoperations and/or mistakes.

Aug 16, 2017

By Claude Gaspard, Stefan Wahlund, Daniel Cavalier

A point of great importance in the cold rolling process for automotive sheet is the cleanliness of the strip, particularly critical in case of batch annealing with no degreasing line or inefficient cleaning before continuous lines. In this specific cases, pollution of the strip surface could be prohibitive when rolling in the early stands of tandem mill with conventional forged work rolls as ground. The strip cleanliness strongly deteriorates during rolling particularly with high roughness rolls: iron fines are generated at the strip surface due to friction and stick on the sheet. It is well known that chrome plating on ground forged rolls in the early stands improve the strip cleanliness. This paper summarizes the results of 3D surface roughness topography studies on forged work rolls, with and without chrome plating, combined with sheet cleanliness measurement during rolling. It shows that a well determined topography has to be obtained on the work rolls used in early stands in order to roll in the mixed lubrication regime, as described by the Stribeck curve, minimizing the friction coefficient and therefore optimizing the cleanliness of the rolled sheet. The main roll roughness parameters to take into account for that purpose are the roughness level Sa, and even more, the Kurtosis parameters Sk, Spk, Svk and Ssk. The ideal surface morphology promotes deep valleys to the detriment of peaks, leading to a roll surface capable of retaining/trapping oil in the valleys, while peaks are minimized, thus reducing the friction in the roll bite and the amount of iron fines produced. To achieve this objective, new grinding wheel technologies are currently developed, in dialogue with wheel manufacturers, to create such ideal morphology of roughness well adapted to HSS forged rolls.

Oct 1, 2019

By Karl K. Bagger, Felipe Bertelli

The competitive scenario of steel industry requires studies and developments to improve manufacturing processes focusing on increasing productivity and reducing costs. The practice of coating rolls for cold rolling with the chrome aims to increase the rolling campaign, reducing their wear by increasing the surface hardness, which guarantees a greater homogeneity in the surface of the rolled products. The present paper presents a study on the effect of the chromium coat on a forged steel rolls on the wettability of a SkinPass solution. The hardness of the coated layer and the contact angle were measured for two concentrations of solution on two types of surfaces, comparing the coated and uncoated surfaces. The results show that there is an influence of the coating on the wettability of the fluid when comparison are made with chrome coated and uncoated materials, being verified through tests in Goniometer. The productivity of the coated rolls showed higher productivity than the uncoated ones.

Oct 1, 2019

By Caruline de Souza Carvalho Machado

Tensões residuais podem ser muito prejudiciais ao desempenho de um componente, tornando sua quantificação e avaliação extremamente uteis. A difração de raios-X é um método de análise não destrutivo que permite avaliar as tensões sem comprometer o material. Neste trabalho, tiras de aço duplex UNS S32304 com 1,8mm de espessura foram cortadas nas dimensões 36x72mm e soldadas de modo autógeno através do processo TIG. Produziram-se dois tipos de amostras variando-se o gás de proteção a saber: mistura de argônio 98% e nitrogênio 2% e argônio 99.995%. Utilizou-se um difratômetro com geometria Bragg-Brentano, fonte de radiação CuKa ( = 1,5419Å). A técnica sen2 ? foi empregada para determinar a tensão residual da fase austenita no ângulo 2?=146.22°. Os resultados mostram um estado de tensões residuais trativo nas proximidades da zona fundida, chegando a um estado compressivo em regiões distantes. A análise comparativa dos perfis de tensão residual revela que a amostra soldada apenas com argônio apresenta menor tensão residual trativa na zona fundida.

Aug 8, 2018

By Helênio Resende Silva Júnior

Arcelor Mittal Asturias coking plant at Gijon works, Spain, is undergoing a complete modernization of the whole coke making complex. In this context, Gijon has to be considered a brownfield project, where Paul Wurth has been awarded with the engineering, supply of key equipment as well as erection and commissioning supervision services for the rebuild of two coke oven batteries the modernization of the adjacent by-product and relevant waste water treatment plants. Main objective of this paper is to present the technological improvements introduced by Paul Wurth in the rebuild of a modern plant focusing on fulfilling all the recent environmental regulations.

Oct 30, 2017

By Rodrigo Alves Ramos

Na produção de aços via forno elétrico a arco (FEA) é gerado um resíduo sólido perigoso Classe I, denominado pó de aciaria elétrica (PAE), que é composto principalmente por óxidos metálicos com composição associada aos tipos de sucata utilizados e à composição do aço fabricado. O presente trabalho tem como objetivos centrais: (i) caracterizar amostras deste resíduo oriundas de uma usina siderúrgica localizada no Estado do Ceará, e (ii) avaliar a viabilidade de processos de reciclagem do PAE. A metodologia consiste na caracterização química e estrutural do PAE por meio de análise por fluorescência de raios-X e difração de raios-X. Constatou-se a presença dos seguintes elementos: Zn, Fe, Cl, Pb, Ca, K, Mn, Si, Al, S, Cu, Ti e Cr, com especial destaque para o Zn (com teores superiores a 40%). As principais fases encontradas no PAE são: franklinita (ZnFe2O4), zincita (ZnO), e magnetita (Fe3O4). Em posse dos resultados, fixa-se no estudo de possibilidades de processos de reciclagem do PAE.

Jul 30, 2018

By Davi Silva Braga, Alexssander Lopes Sampaio, Rodrigo Carneiro de Oliveira

Vallourec was world pioneer in the deployment, development and consolidation of technology for the use of pulverized charcoal as the main energy source on the first Grate-kiln pelletizing plant in Brazil. The objective of this work was to delve into the subject and to bring more information about this innovative practice of Vallourec that has been attracting the attention of other companies in the steel industry. Industrial tests confirmed the technical feasibility, taking Vallourec ahead in the project of adaptation and investment. With consolidated data of two years and five months from the beginning of the implementation, the main benefits are the average reduction of CO₂e emissions by 50%, cost reduction higher than expected and return on investment in just 19 months.

Oct 1, 2019

By Letícia Miranda Alves

Os pós fluxantes têm como base o sistema CaO-SiO2-Al2O3-Na2O-CaF2 sendo que, em alguns casos, podem conter também MgO, Li2O, K2O e B2O3. Os resíduos de mármore e granito, oriundos dos processos de produção de rochas ornamentais, são passivos ambientais na região sudeste, sobretudo no estado do Espírito Santo. As composições destes resíduos são similares a dos pós fluxantes utilizados nos processos de lingotamento contínuo e portanto serão utilizados neste trabalho para formulação de novos fluxantes. Uma mistura de granito, pó de mármore e adições foi realizada com o objetivo de produzir um fluxante similar aos comerciais encontrados no mercado. O novo fluxante foi caracterizado por difração de Raios X antes e depois de passar pelo teste de susceptibilidade de formação de fases cristalinas ou “teste de Stollberg” modificado. Os resultados mostraram que existe a formação de fases similares às observadas em fluxantes comerciais. Avanços nesta área podem viabilizar economia de matéria-prima e a diminuição do impacto ambiental causado pelo mercado de rochas.

Aug 17, 2017

By Diego Pacheco Wermuth

O presente trabalho apresenta os resultados do estudo e aproveitamento de cinzas leves da queima de carvão mineral em termelétrica, como reforço para o Compósito de Matriz Metálica de cobre. Foram estudados diferentes percentuais de cinzas leves como reforço para o cobre, sendo misturados estes pós através de misturador “duplo v”, compactando os pós em diferentes pressões e sinterizando os corpos de prova obtidos pela compactação. A amostra sinterizada que apresentou a maior dureza entre todos os corpos de prova sinterizados, atingindo 89 HV, foi utilizada como base para a formulação e obtenção de novos corpos de prova, que foram estudados sob condições de moagem dos pós por moinho de bolas e moagem de alta energia. A fabricação do compósito seguiu os padrões industriais do processo de Metalurgia do Pó, como a mistura e moagem dos pós, compactação dos pós e sinterização em atmosfera controlada. Foi realizado o estudo das propriedades mecânicas do compósito formado por cobre e cinzas leves, que comprovou o aumento da dureza para 122 HV. Este trabalho proporciona uma nova aplicação para as cinzas leves, utilizando estes resíduos de usinas termoelétricas como matéria prima para reforço mecânico na composição de peças à base de cobre na indústria metalúrgica.

Aug 17, 2017

By Eric Schaub

Hot Blast Stove Systems are an important equipment of a Blast Furnace plant. During the last years, performance requirements and operation practice for the Hot Blast Systems have changed and have a big influence on the Blast Furnace operation. Therefore it is necessary to keep the Hot Blast System in proper condition in order to maintain the production capacity of the Blast Furnace. It is important for operators to know the condition and relevant constrains of a Hot Blast Stove Plant. Assessing its condition on a regular basis, especially in advance of a Blast Furnace relining is therefore advisable. Considering the individual condition of the Hot Blast Stove Plant, improvements in operation, but also specific and dedicated repairs might be implemented. Design improvements can be implemented as well during such repairs. This paper will describe some of these design improvements, will illustrate their implementation in new hot blast stoves but will also describe repair methods for existing stoves. In addition new developments became popular during the last decade, like the so called Dome Combustion Stoves, which was invented already 30 years ago in Western Europe. Paul Wurth’s development in this regard will be discussed in this paper as well.

Oct 30, 2017

By João Paulo Calixto da Silva

Os modos de desgaste de um material podem sofrer transições decorrentes de alterações nas condições do tribossistema. Para o estudo e análise dos fenômenos associados às eventuais mudanças, a técnica de micro-abrasão do tipo esfera livre é reconhecidamente uma boa escolha. No presente trabalho, para o aço inoxidável austenítico AISI 316L, fez-se um estudo do comportamento da taxa de desgaste, bem como do mecanismo de desgaste em função da carga de ensaio, tipo de abrasivo (SiO2 ou SiC), dureza do material (modificada pela sua nitretação) e concentração de abrasivo. O desgaste por deslizamento predomina quando a lama abrasiva é constituída de SiO2, enquanto o rolamento passa a prevalecer com a troca do abrasivo para o SiC. Verificou-se que em nenhum dos dois casos ocorreu transição de mecanismos após variações nas condições de ensaio. Por outro lado, o coeficiente de desgaste do material aumenta com a carga de ensaio, substituição do SiO2 pelo SiC e tende a cair com a nitretação (aumento de dureza) do aço e com a concentração de abrasivo. O aumento simultâneo da carga de ensaio e da concentração de sílica na lama diminui significativamente a taxa de desgaste, encurtando o período de "running-in".

Aug 7, 2018

By Fabrício Silveira Garajau

O sopro de oxigênio é a principal operação durante o processo de refino de aço em aciarias BOF (Basic Oxygen Furnace). Este sopro é feito por uma lança de injeção de oxigênio através de bocais supersônicos, que devem ser dimensionados para as condições específicas de operação, como por exemplo, vazões e pressões de oxigênio, altura de banho, altura da lança em relação ao banho, etc. O mau dimensionamento destes bocais tem influência direta no tempo e eficiência de processo, além de comumente resultar em desgaste prematuro dos bocais e na retirada do bico de operação. Este tipo de falha tem sido observado em bicos da Vallourec Brasil. No presente trabalho será apresentada a metodologia de estudos e resultados de análise metalográfica em amostras de um bico de lança usado pela da empresa, além de simulações CFD (Computational Fluid Dynamics) realizadas para se caracterizar o mecanismo de desgaste dos bocais. Estas informações foram utilizadas como base para o redimensionamento dos bocais, objetivando conter os impactos causados pelo desgaste.

Aug 17, 2017