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By Ryoma Fujiyoshi

In this article, the technologies of highly durable MgO-C bricks for the scrap impact zone and bottom blowing tuyere of converters are demonstrated. On the bases of our recent investigations, wear of scrap impact zone and bottom tuyere are explainable in terms of crack initiation and propagation. Theoretically, crack propagation in brittle material is regarded as generation of new crack surface area. It occurs when the elastic strain energy stored in the material exceeds the energy required to generate a new crack surface area. Since the overall energy consumed for crack propagation until fracture is evaluated by fracture energy, materials exhibiting high fracture energy can be regarded as materials with high fracture resistance. Therefore, two fracture energy-improving technologies for MgO-C bricks were developed. One is matrix reinforcement and the other is carbon bond enhancement. These technologies were applied to bricks for the scrap impact zone and bottom tuyere. As a result of commercial applications, notable decreases in wear rates were recognized for high fracture energy materials for the scrap impact zone and bottom blowing tuyere of converters.

Oct 30, 2017

By Patrizio Damiano

Competitiveness in Electric Arc Furnace production is pushing steelmakers to increase the throughput at the lowest expenditure. The technological challenge is therefore to operate the existing facilities at their top capabilities and to exploit materials and energy sources at the upmost yield and efficiency. Moreover, seizing the opportunity offered from the price variability of metallic feedstock calls for flexible practices, versatile equipment and tools to rapidly tune the melting profiles without hindering steel quality and equipment lifetime. The innovative Danieli Q-MELT Automatic EAF system addresses these aspects implementing a centralized control system which interacts with multiple technological packages. Each of these cutting-edge technologies focuses on one aspect of the EAF cycle, increasing machine availability and resource efficiency, by means of electrode regulation and foamy slag control, charging optimization, off-gas analysis and closed loop injectors control. Moreover, these modules provide the process supervisor application (Melt Model) with important information regarding the process status, thus allowing the adoption of a unified control strategy. The supervisor implements a robust statistical approach to identify process deviations in real time. The first results and technology perspectives inferred from the field immediately after the start-up are described in this paper.

Oct 30, 2017

By Frank Schrama

Steelmakers worldwide agree that the most efficient and cost-effective solution in BOF steelmaking is to desulfurize the hot metal between the blast furnace and converter. Various methods are currently in use, among which the Kanbara Reactor (KR, using only lime as a reagent), Magnesium mono-injection (MMI, using only magnesium; also known as the Ukraina-Desmag process) and co-injection (using magnesium and lime/CaC2) are leading. These three hot metal desulfurization methods are compared based on metallurgy, efficiency, costs and overall performance. Both available data from literature and experience from Danieli Corus engineers is used for this study. The KR process is able to reach low sulfur concentrations (> 10 ppm) in hot metal and has lower reagent costs. However, due to higher Fe-loss and heavy wear the KR process has the highest operational costs. The Magnesium mono-injection process is very fast due to the use of the reactive magnesium as reagent. Major problems with resulfurization (sulfur levels below 50 ppm cannot be reached) and the violence of the process made that this process could never get a firm foothold in the western steel industry. The co-injection process with magnesium and lime proves to be able to combine the best of both worlds. It can reach low sulfur concentrations and desulfurize fast. Co-injection is also the most flexible and cost effective.

Aug 16, 2017

By Marcello Rodrigues Cruz

O presente estudo objetivou avaliar as diferenças no processo de flotação entre as frações -0,150 +0,038 mm e -0,038 mm, bem como a redução de custo no processo de flotação. Verificou-se que as frações apresentam resultados bem distintos em recuperação mássica, recuperação metalúrgica, seletividade, razão de enriquecimento e teor de sílica no concentrado, condições ideais de adição de reagentes e qualidade final de concentrado e rejeito entre as frações e também se comparada a ao experimento controle, composto com a mesma amostra sem ser fracionada. Através dos testes executados segundo o planejamento fatorial, foram estabelecidos os pares de variáveis ótimas para a flotação para cada fração distinta e as possíveis otimizações utilizando-se a ferramenta estatística. Os resultados obtidos dos testes de bancada apontaram que a amostra composta e as frações separadas apresentam comportamentos distintos quanto às variações dos fatores dosagem de amina, dosagem de amido e pH de flotação e que os resultados do processo melhoram significativamente em relação ao processo sem o tratamento fracionado.

Aug 1, 2018

By Cristiano José Scheuer

Experiments were carried out aiming to study the influence of micro-abrasive wear test variables and plasma treatment parameters, on the tribological characteristics of low-temperature plasma carburized AISI 420 steel. The first part of this study was conducted in order to evaluate the influence of abrasive particle size, normal load and counter body rotation speed on carburized sample wear behavior; and the second part was conducted in order to evaluate the treatment temperature and time effect on carburized samples wear behavior. Plasma carburizing treatments were performed at 8 and 12 h, for temperatures ranging from 350 to 500°C; and at constant temperatures of 400°C for times between 12 to 48h, and for 450°C for times of 4 to 16h. Micro-abrasive wear test were performed by mean of a calowear ball-cratering equipment using a polished ball of AISI 52100 steel rotating at 80, 120 and 160 rpm, for sliding distances from 2.6 to 104.2 m. Alumina abrasive particles with sizes of 0.05, 0.3 and 1.0 ?m were employed. The normal loads applied on this study were 0.1, 0.3 and 0.5 N. Carburized sample was characterized by mean of OM, XRD and hardness measurements. Worn crater characteristics were evaluated by confocal laser microscopy. Results showed that the transient wear regime prevails along the outer layer length (composed by Fe3C and ?’C), and the steady-state wear stabilizes in the diffusion layer region (composed by ?’C). It was verified that the wear rate and wear coefficient decreases with treatment temperature in the range of 350–450°C and increase for 500°C. It was also verified that the wear rate and wear coefficient decreases with treatment time in the range of 12–36 h (for 400°C cycle) and 4–12 h (for 450°C cycle), and increase for larger treatment times due the chromium carbide precipitation. It was also found that the wear coefficient increases with the increase of abrasive particle size, and decrease with the increase in counter body rotation speed and normal load. Lastly, the analysis of the worn craters indicates the occurrence of grooving and micro-rolling abrasion wear mechanisms.

Aug 17, 2017

By Paulo de Tarso Rossi Haddad, Eric Valmir Spósito, Cristiane Sales Gonçalves

The heat treatment is a process that acts as a key factor in the tool life of tools made with hot work tool steels. Due to their applications, the main desirable metallurgical properties of this material class are toughness and hot resistance, without which the tools may suffer premature failure, and may lead to increases in the cost of producing articles made using such tools [1, 2]. Therefore, special attention must be given to the heat treatments practiced in these steels, whose operations involve quenching and tempering. The present work carried out the effects of the austenitizing and tempering temperatures on the microstructural condition, hardness and impact properties of TENAX300IM®, modified AISI H11 with lower silicon content. Hardness was measured by the Rockwell method, C scale; the toughness was evaluated by the Charpy-V impact test; and the microstructure for each condition was evaluated by optic microscopy. It was shown that higher austenitization temperatures resulted in increased grain size and hardness; higher tempering temperatures resulted in reduction of hardness, and secondary hardening peaks were observed for some austenitization conditions. The impact resistance showed an inverse behavior to that of the hardness, remaining initially constant, up to ~ 550 ° C of tempering temperature, and then increasing with the tempering temperature. The microstructures presented great dissimilarity, mainly due to the dissolution of carbon and alloying elements in the matrix.

Nov 22, 2018

By Gustavo Henrique Bolognesi Donato

Ensaios de curva R (J vs. ?a – crescimento dúctil de defeitos) e de propagação de trincas por fadiga (da/dN vs. ?K) são balizados por normas como a ASTM E1820, ISO 12135 e E647, as quais exigem dimensões mínimas para as amostras C(T) ou SE(B) a fim de garantir condições SSY e portanto a validade de K e J. Entretanto, tais exigências usualmente conduzem a dimensões expressivas que dificultam a retirada de amostras de chapas finas ou mesmo de muitas estruturas reais. Como alternativa, estudos de Koppenhoefer e Dodds (1998) e mais recentemente de Shin e Lin (2012) indicaram a possibilidade de uso de amostras em miniatura (inclusive Charpy contendo pré-trinca) para determinação de curvas R e da/dN vs. ?K. As grandes questões são a viabilidade de ensaio de amostras pequenas com repetibilidade e a adequada avaliação dos limites de validade das forças motrizes nestas geometrias, a fim de garantir condições de similitude. Como um passo nesta direção, este trabalho investiga o potencial de amostras Charpy pré-trincadas (10x10x70mm) na determinação de curvas R e da/dN vs. ?K. Inicialmente, ensaios de ambos os tipos foram realizados em amostras de um aço estrutural ferrítico empregando uma máquina universal MTS 810. Apesar das dimensões reduzidas dos espécimes, os ensaios se mostraram viáveis e apresentaram boa repetibilidade e estabilidade dos resultados experimentais. Ainda, boas práticas de ensaio puderam ser estabelecidas para suportar os trabalhos futuros com tais geometrias.

Aug 8, 2018

By Kenneth Williams

Cargas a granel, incluindo finos de minério de ferro, devem ser embarcadas de acordo com as diretrizes acordadas entre os membros da Organização Marítima Internacional (IMO). Uma medida de segurança crítica é o Limite de Umidade Transportável (TML), exigido para cargas do Grupo A (cargas que têm tendência à liquefação). Diversos acidentes com navios envolvendo finos de minério de ferro da India, cuja causa suspeita-se ser a liquefação da carga, trouxeram à atenção o tema do TML de finos de minério de ferro. Um trabalho extenso de pesquisa foi desenvolvido pelos principais produtores de minério de ferro da Austrália e do Brasil para dar suporte à IMO no desenvolvimento de normas para o embarque desse tipo de material. Com essa finalidade, mineradoras patrocinaram o projeto AMIRA P1097, que foi conduzido pela TUNRA Bulk Solids (TBS) e o Centre for Bulk Solids and Particulate Technology (CBSPT), CSIRO e a Universidade de Auckland, com a gestão do projeto sendo feita pela Creative Process Innovation, a fim de estabelecer uma abordagem modificada de testes de TML específica para finos de minério de ferro. Esse estudo deu suporte aos resultados dos testes e conclusões do Technical Working Group do IMO, que publicou suas conclusões e descobertas em Setembro de 2013.

Aug 16, 2017

By Rainer Hüsken

Over the last decades long BOF campaign lives have successfully been established due to improved quality of the refractory material and due to intensive use of slag splashing. On the other hand, steelmakers are more and more faced with elevated phosphorous contents in the hot metal. This phenomenon is a global tendency caused by the increasing pressure to utilize cheaper iron ore sources. In India, iron ore sources have traditionally elevated phosphorous contents. The phosphorous removal challenge calls for using bottom stirring at the BOF converters, as these combined technology of top oxygen blowing and inert gas stirring through the bottom, helps significantly to improve bath mixing and thus in shifting the process towards the optimum metallurgical equilibrium conditions. All this is common knowledge and daily business in the steelmaking shops all over world. Unfortunately, focusing on a long BOF refractory campaign by means of slag splashing and maintaining optimum conditions for high efficient bottom stirring are naturally conflictive aims. Applying slag splashing causes unavoidable bottom built-up which in turn covers or even blocks the bottom tuyeres. Most of the steelmaking shops today are either operating slag splashing without bottom stirring or bottom stirring without slag splashing. Some are trying slag splashing with bottom stirring but mostly only for a certain short period of the whole campaign. Baoshan Meishan Steel is an integrated steel plant, located in Nanjing (China). The plant is operating two BOF shops (3x 150t and 2x 250t), producing various steel grades. Because of the iron ore source used, the hot metal phosphorous content is rather high with up to 2,000 ppm. In order to achieve low phosphorous contents in the molten steel below 200 ppm, Meishan uses the TBM (Thyssen Bottom Metallurgy) bottom stirring technology in both of their steel plants, successfully applying slag splashing and efficient bottom stirring for campaigns up to 10,000 heats. This paper describes the operation procedures, strategies, and the maintenance concept established at Meishan Steel which is suitable to meet both conflicting targets at the same time.

Jul 30, 2018

By Erik Álan de Arruda Vieira

O início de operação da companhia Siderúrgica do Pecém foi um grande marco para a tecnologia e economia do estado do Ceará. O alto-forno é parte principal da área denominada “Redução”, onde ocorre o processo de transformação das matérias primas (carvão, coque e minério de ferro) no produto ferro-gusa que é a principal matéria prima para o processo de fabricação de aço. A robustez dos equipamentos permite larga capacidade produtiva e por isso ainda é a melhor tecnologia capaz de atender à demanda mundial no consumo de aço. Este trabalho apresenta o plano de início de operação e estabilização do processo do alto-forno, denominado “Início de Sopro”, apresenta os parâmetros definidos para o direcionamento operacional, os índices de performances que balizaram a assertividade no atendimento às metas planejadas. Neste trabalho é possível visualizar os procedimentos para as etapas de comissionamento dos principais equipamentos, a curva de elevação de produção, o atendimento às especificações conforme mensuradas no projeto e os resultados obtidos que sustentaram o sucesso do evento.

Oct 30, 2017

By Marcio José Cuccolo Rosales

A soldagem por brasagem a vácuo promove a união de materiais dissimilares com alto valor agregado. Este trabalho visa estudar a interação química do nitreto de boro hexagonal (h-BN) na interface de ligação brasada do par Kovar®/h-BN. As variáveis de processo são determinantes para formação da junta brasada metalurgicamente estável. O trabalho estuda a molhabilidade do h-BN quando em contato com ligas de adição do sistema eutético Ag-Cu durante a solidificação. Foram conduzidos ensaios no h-BN a fim de caracterizar sua aplicação no sensor de posição do feixe de elétrons (BPM) do projeto do Sirius, e as propriedades que influenciam o seu processamento durante a brasagem, como coeficiente de expansão térmica e molhabilidade superficial. Os ensaios de brasagem com a liga Ag-Cu-4,5Ti, mostraram boa molhabilidade e espalhamento na superfície, favorecendo a formação da junta sem descontinuidades. As reações na interface são complexas no sentido de formação de novas fases e intermetálicos e, influenciadas pela seleção dos materiais, que possuem diferentes temperaturas de fusão e coeficientes de expansão térmica. Os resultados indicam que a seleção da liga com Ti, que é o elemento de ativação, promove a interação na superfície do h-BN com os demais materiais da junta.

Oct 30, 2017

By Angela Lorena Cardenas Manosalva

Este trabalho investigou o efeito do hidrogênio nas propriedades do aço 2,25Cr-1Mo-0,25V. As amostras foram envelhecidas a 600°C por 100h e 600h. Uma parte dos corpos de prova foi deixada somente na condição envelhecida e conduzidas ao ensaio de tração. Outras partes dos corpos de prova foram carregados com hidrogênio, sob tensão elástica e sem tensão aplicada, antes de serem conduzidos ao ensaio de tração. Análises microestrutural e fractografias foram realizadas via microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os corpos de prova envelhecidos por 600h não apresentaram significante diferença entre as tensões de escoamento e máxima, entre os corpos de prova carreagados com hidrogênio e não carregados (envelhecidos). Os corpos de prova envelhecidos por 100h e carregados com hidrogênio, no entanto, apresentaram uma queda nas tensões de escoamento e máxima quando comparadas com os corpos de prova somente envelhecidos.

Oct 30, 2017

By Roselaine Gonçalves Magalhães

São apresentados e discutidos os aspectos teóricos e práticos relativos às principais propriedades físicas, térmicas e mecânicas de três refratários comerciais de MgO Al2O3 C e Al2O3 MgO C para a zona de metal de panelas de aço. Normalmente, o desgaste do revestimento dessa região é governado pela propagação de trincas, penetração de aço e sucessivo destacamento das camadas superficiais deterioradas. A deformação irreversível na direção circunferencial do revestimento também tem despertado interesse. Os resultados da caracterização laboratorial mostraram que o projeto microestrutural exerceu influência significativa nas propriedades desses refratários. Os principais fatores que concorreram para modificar o desempenho dos tijolos foram a pureza das matérias-primas, a quantidade de antioxidantes metálicos e o comportamento dimensional dos refratários. Os tijolos denominados MAC2 (MgO Al2O3 C) e AMC (Al2O3-MgO-C) apresentaram melhor compromisso entre a variação linear dimensional, resistência ao creep e resistência à propagação de trincas, exibindo, assim, maior potencial para suportar as variáveis de processos e práticas metalúrgicas vigentes na Usiminas.

Oct 30, 2017

By Diana Pérez Escobar

O efeito do caminho de solidificação de um aço High Temperature Processing (HTP) API 5L X65 com 0,09 %Nb, 0,039%C e 0,54% Mn (percentagem em massa) na segregação, microestrutura e distribuição dos precipitados de Ti,Nb(C,N) foi estudado por microscopia ótica, eletrônica de varredura (MEV) e simulação computacional (ThermoCalc e DICTRA). Os resultados foram comparados com os de um aço microligado comercial com 0,04 %Nb, 0,09%C e 0,97 %Mn. Foi encontrado que o principal parâmetro que influencia no caminho de solidificação é o teor de C, o que está de acordo com a maior micro e macrossegregação observada no aço microligado comercial, em comparação ao aço HTP.

Oct 30, 2017

By Géssica Seara Faria

Foram fabricados compósitos de matriz de cobre, reforçados com grafeno a partir da mistura de uma dispersão de óxido de grafeno com pó de cobre eletrolítico. A dispersão foi produzida pelo método de Hummers modificado e caracterizada por espectroscopia Raman e difração de raios X. Os compósitos foram fabricados pelo processo de metalurgia do pó convencional. Os pós de compósitos foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura, os corpos de prova consolidados foram avaliados quanto a densificação a verde e do corpo sinterizado, e os corpos sinterizados foram submetidos a ensaio de compressão a fim de verificar a resistência dos compósitos.

Oct 30, 2017

By Andrea Codutti, Gianni Tiussi, Andrea Tonnicchi, Morris Codarin

Essar Algoma Steel, Canada, awarded Danieli Transimissions a strategic order for the upgrade of the main drive spindles belonging to the most loaded stands of the Hot Strip Mill, F1-F2, F5 and F6. Featuring special heavy duty design and advanced torque monitoring system, these spindles replace existing competitors’ grease lubricated design with the efficient continuous oil lubricated solution to withstand the tough working conditions, increase life expectations and provide room for a product mix extension. The first couple of spindles have been installed in September 2017 by the expert Service team and are showing already good and reliable performance. Progressively all the others are being installed.

Oct 1, 2019

By Thais da Silva Rocha

O objetivo deste trabalho é avaliar a reatividade de um metacaulim comercial a partir da análise de sua cristalinidade. Um tratamento térmico é proposto a fim de tornar o material mais amorfo e para isso o metacaulim comercial já calcinado foi submetido a três tempos e temperaturas de queima em forno mufla (700°C em 1h, 600°C em 2h e 500°C em 1h). Após a queima o tratamento térmico que alcançou o melhor resultado foi o de 600°C em 2 horas, apresentando quase que somente picos cristalinos de quartzo nas análises de DRX. Para avaliar a influência do amorfismo na resistência mecânica de argamassas geopoliméricas foram moldados corpos de prova cilíndricos de Ø 50x100 mm com o metacaulim comercial como referência e com os metacaulins calcinados. Todas as argamassas foram feitas com a mesma dosagem e ensaiadas com 24 horas após a moldagem. O aumento de resistência à compressão chegou a 53% com o metacaulim queimado a 600°C, mostrando que assim como acontece com argamassas de cimento Portland a calcinação completa é um fator crucial para o ganho de resistência mecânica em argamassas geopoliméricas.

Oct 30, 2017

By Márcio Nascimento Cunha

A presença de inclusões não metálicas em aços inoxidáveis é uma das possíveis fontes de defeitos superficiais, especialmente em produtos laminados a frio. Uma das alternativas para evitar as inclusões de óxido de alumínio em aços inoxidáveis é o rígido controle dos níveis de alumínio presentes nas matérias primas adicionadas ao aço. O presente trabalho tem como objetivo apresentar melhorias de qualidade superficial obtidas no aço ferrítico 430 estabilizado ao nióbio (0,20%Nb a 0,40%Nb) produzido pela Aperam através do uso de ferro-nióbio contendo menores teores de alumínio em relação ao produto padrão, desenvolvido especialmente para essa aplicação pela empresa fornecedora do material. Através de resultados industriais constatou-se uma evolução da qualidade com a redução no índice de desvios por esfoliação de 29%, enfatizando não só a importância do controle do teor de alumínio incorporado aos aços inoxidáveis como também um controle rigoroso de processo especialmente em aplicações de alto apelo estético, caso do uso em equipamentos da linha branca.

Jul 30, 2018

By Leonardo Roberto da Silva

Os fluidos de corte são empregados no processo de retificação com o intuito de lubrificar e refrigerar a peça/rebolo, além de amenizar problemas que afetam a integridade superficial da peça e também melhoram a eficiência do processo. Os fluidos de corte são muito utilizados na retificação, porém são tóxicos, dificilmente degradáveis e nocivos ao meio ambiente. Dessa maneira, é pertinente a formulação de fluidos menos agressivos. Neste trabalho, avaliou-se o desempenho de óleos vegetais como fluidos de corte em comparação com o fluido de corte integral no processo de retificação do aço ABNT 4340 temperado e revenido com dureza média de 52 HRc. O desempenho dos fluidos consistiu na análise de rugosidade, formação de espuma e odor. A caracterização dos óleos foi realizada pela viscosidade, densidade, ponto de fulgor, corrosão, índice de acidez total, índice de iodo e de refração. Os resultados mostraram que as peças retificadas com óleos vegetais apresentaram rugosidades próximas às peças usinadas com fluido integral. Na caracterização, os óleos vegetais apresentaram maior viscosidade que o integral e suas densidades foram próximas. No resfriamento, os óleos vegetais foram capazes de resfriar mais as peças que o integral, além de corroer menos. Nos outros aspectos analisados, o óleo de soja foi o que apresentou melhor desempenho. Esses resultados comprovam a eficiência dos óleos vegetais e viabilidade do uso no processo.

Aug 7, 2018

By Chengjia Shang

Aiming at greatly increasing efficiency and saving budget, higher strength and larger-diameter pipes have been developed and applied for constructing long distance pipeline projects in China. At the same time, in order to produce pipeline steel with high strength, high toughness and excellent DWTT performances, it is critical to refine austenite grain by static recrystallization rolling. Therefore, this paper focuses on the brief introduction of development of pipeline projects in China and also on the basics research in the field of static recrystallization during austenite processing of Nb-bearing steel.

Oct 1, 2019