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By Nelson SOUTO, Nicolas LEGRAND, Christian COUNHAYE, Don EARLEY

The work is motivated by the automotive customer requirements for a roughness with high peak density (RPc > 75 peaks/cm) on steel sheet surfaces to maintain a good strip surface finish after painting. For that purpose, a new approach is utilized to compute roughness transfer and predict final roughness on uncoated steel sheets (average roughness, skewness, peak density) as a function of temper rolling conditions. The approach is based on the Monte Carlo method combined with the Abott curves and an auto-correlation function to numerically generate roughness profiles for roll and strip respectively. To compute the roughness transfer due to the interaction between roll and strip surfaces during rolling, a composite Abott curve that combines roll and strip Abott curves is used with an asperity crushing model integrated with a rolling model. This enables simulating two roughness transfer mechanisms in the roll bite: the strip asperity crushing mechanism by roll roughness and the strip asperity ploughing mechanism due to roll-strip interfacial sliding speed. The model shows the importance of considering the two mechanisms to predict roughness transfer correctly when strip elongation is high, typically a few percent, and roll bite friction is low. In these conditions, the forward slip at the exit of the roll bite tends to erode strip roughness significantly and decrease considerably the peak density on the strip. For lower elongation levels (~1%) and high roll bite friction, the ploughing mechanism becomes negligible and roughness transfer is controlled by the crushing mechanism only. With these two mechanisms, the model reasonably predicts the evolution of average roughness and peak density over a wide range of temper rolling conditions (new/worn work rolls, hard/soft grades, various elongations), but skewness is more difficult to predict for some trials.

Oct 1, 2019

By Ana Paula de Andrade Manfridini

A formação de nitretos na superfície de aços Interstitial Free (IF) nitretados a plasma em função da temperatura de tratamento foi investigada. Amostras de aço IF estabilizados ao Ti, laminado a frio e com shot peening foram nitretadas a plasma nas temperaturas de 450°C, 475°C e 500°C durante 4 horas. A camada nitretada resultante foi caracterizada por microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios-X (DRX) e método Rietveld. As imagens de MEV revelaram duas principais regiões na camada nitretada formada nas três temperaturas de tratamento: uma camada de compostos constituída de ?-Fe2-3N e ?’-Fe4N e uma camada de difusão apresentando uma matriz ferrítica com finos precipitados de ?’’-Fe16N2. Através da DRX, foi observada uma variação na proporção das fases ?-Fe2-3N e ?’-Fe4N. A partir de análises Rietveld, foi sugerido que a maior temperatura de nitretação facilitou a formação de nitretos ?-Fe2-3N, uma vez que a quantidade dessa fase aumentou de 475°C para 500°C. A presença deste precipitado com maior teor de nitrogênio sugere uma possível maior aplicabilidade dos aços IF.

Aug 16, 2017

By Pablo dos Santos Pina

O alto custo do coque na produção de zinco no Forno Waelz da Votorantim Metais Zinco, em Juiz de Fora, ensejou a realização de testes em parceria com o SENAI CIMATEC para utilização de combustíveis alternativos na Planta Piloto, com o objetivo de mapear a viabilidade técnica e financeira para utilização na Planta Industrial. Ao longo dos testes foram utilizados: cavaco de eucalipto, chip de pneu e moinha de carvão vegetal. Os testes foram realizados com sucesso, apresentando oportunidades de substituição do coque usado atualmente por combustíveis alternativos, com potencial de ganho financeiro para VMZ JF. Este potencial precisa ser validado em testes em escala industrial.

Aug 17, 2017

By Afrânio Márcio Costa

Placas lingotadas continuamente, não obstante atendam a requisitos como composição química, conteúdo de inclusões, aspectos macro e micrográficos, podem ser desclassificadas por falta de conformidade dimensional. Contrações térmicas, de solidificação e de transformações de fases são partes intrínsecas do processo e são afetadas por alterações na taxa de extração de energia da placa durante o processo. Este conjunto de contrações determina o Fator de Contração de operação, o qual é utilizado para determinar as dimensões do molde que irão resultar na largura especificada, onde o presente estudo determinará o fator de contração dos aços peritéticos. As variáveis identificadas que influenciam no fluxo de calor primário foram: frequência de oscilação, superaquecimento, velocidade de lingotamento e viscosidade do pó fluxante. Identificou-se que o resfriamento secundário e a conicidade utilizado no molde, também são critérios determinantes para obtenção de larguras especificadas. Assim sendo, uma equação de regressão foi desenvolvida para o Fator de Contração.

Aug 17, 2017

By Wolfgang Linden

The emerging demands on higher steel grades call for improvements in the operation of production units and a corresponding increase in automated processes, and therefore international steel producers require viable functions. The avoidance of slag carry-over to secondary metallurgy processes is essential for achieving steel grade qualities and reducing alloys in order to compensate slag residues in the downstream unit. The automatic tapping procedure in BOF converters will be supported by the implementation of reliable measurements used in high-end steel plants. Automatic tapping will help to achieve the following: Reduced slag carry-over, improved yield, increased reproducibility, improved working environment and safety and operation with minimum possible crew. The automatic tapping procedure is capable of being implemented in new or retrofitted installations.

Aug 17, 2017

By Matthias Wörndl

A indústria siderúrgica demanda um acabamento superficial de excelente qualidade em placas (slabs), antes de seu processamento em laminadores. O limite da temperatura de fresagem de 300°C exigia um esfriamento com posterior reaquecimento, gerando elevadas perdas energéticas. A empresa austríaca Maschinenfabrik Liezen com ampla experiência na fabricação de fresadoras de grande porte até 300°C desenvolveu e fabricou uma revolucionaria fresadora de alta capacidade (600.000 ton/ano), para operar de forma contínua em 800°C; nesse desenvolvimento de hardware e software foram também incorporadas várias otimizações operacionais e ambientais, sendo o destaque a fresagem modulada/inteligente, com precedente relevamento topográfico e termográfico para a localização dos defeitos superficiais, para a posterior fresagem com profundidade variável para a minimização de material retirado e simultânea eliminação dos defeitos localizados.

Aug 17, 2017

By Marcelo Ferreira Martins, Sandro Luís Zahner, Daniel de Paula Ferreira, Celso Dias Barão, Leandro Martins Pereira

O EOF é um forno básico a oxigênio caracterizado pelo conceito de pré-aquecimento da carga sólida baseado na energia da corrida anterior. Mesmo com um sistema supervisório, a operação era totalmente manual. O trabalho consistiu no desenvolvimento e implantação de modelos matemáticos, objetivando atingir a temperatura e composição química programada para vazamento. O sistema de equações consideram todas as entradas metálicas com as respectivas composições químicas e define a quantidade necessária de energético ou refrigerante, além da adição de cales conforme a basicidade e teor de MgO objetivados na escória. O desenvolvimento passou inicialmente por um conhecimento profundo do processo, dada a excelência e originalidade do forno EOF, que é diferente dos demais convertedores a oxigênio. A seguir, foram definidos padrões e práticas operacionais que garantissem a reprodutibilidade do processo, para, finalmente, permitir o cálculo através de modelos matemáticos. Com a automação do processo foram conseguidos expressivos ganhos de produtividade, redução no consumo de materiais, aumento do rendimento metálico e menor consumo de refratários.

Oct 1, 2019

By André Luis de Oliveira

O Alto Forno 3 (AF3) da Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) é o equipamento muito importante no processo siderúrgico da Usina Presidente Vargas (UPV), situada em Volta Redonda (RJ), por responder por mais de 70% da produção de gusa da UPV. Na produção de gusa é gerado o Gás de Alto Forno (GAF), subproduto de alta relevância, pois este gás sai do topo do AF3 com grande pressão e cinética, energia essa passível de utilização. Em 2007 a CSN, optou por adquirir um equipamento denominado “Top Pressure Recovery Turbine” (TRT), capaz de aproveitar tal energia para gerar energia elétrica. Em 2013, a equipe de supervisores da KHI – Kawasaki Heavy Industrie, fabricante da turbina, veio para o Brasil para realizar no equipamento os testes a frio e a quente para na seqüência vir a operá-lo. Ocorre que fatores alheios ao objetivo desta apresentação impediram a equipe da KHI de partir o equipamento no tempo previsto, bem como de retornar ao Brasil para dar seqüência nas atividades. Em novembro de 2013 a CSN definiu por partir o equipamento com recursos próprios, sendo este o foco do trabalho. A presente contribuição técnica vem mostrar o trabalho desenvolvido internamente pelo grupo técnico a fim de finalizar o projeto e colocar a Turbina de Topo (TRT) em operação, fato este dado total ênfase pela direção da empresa devido ao cenário nacional de crise energética em que os valores de energia estavam no limite máximo permitido pela legislação e impactando diretamente nos custos da empresa.

Sep 25, 2017

By Ricardo dos Santos Oliveira

Devido ao grande aumento da concentração de gases do efeito estufa, a criação de uma energia limpa tem sido um desafio para a ciência e as indústrias. Após identificar possíveis soluções para este problema uma alternativa seria a utilização de biomassa vegetal com capacidade térmica como fonte energética redutora no processo de redução do minério de ferro em altos-fornos. Este trabalho teve como objetivo utilizar capim elefante (Pennisetum purpureum) e carvão mineral na injeção de finos pulverizados pelas ventaneiras de altos-fornos nas siderúrgicas a fim de reduzir custos da produção de ferro gusa e reduzir a dependência de combustíveis fósseis no processo. O capim elefante é uma fonte renovável e de rápido crescimento que através da fotossíntese captura o CO2 da atmosfera, reduzindo a poluição causada pelos altos-fornos. Para simular a injeção dos materiais estudados foi construído na Escola de Minas - UFOP um modelo de partículas de combustão para analisar as amostras. Outras técnicas são utilizadas para caracterização como combustão, calorimetria, análise de gás, análise química imediata e elementar. Assim, em teoria, esta pesquisa mostra que o capim elefante misturado com carvão mineral através de sua injeção em altos-fornos mostrou-se viável em termos metalúrgicos e ambientais.

Aug 17, 2017

By F. D. Rodriguez, J. Ramirez Cuellar, J. Salinas Reyes, C. Gómez-de-la Garza

The Pickling Line and Tandem Continuous Mill (PLTCM) at Ternium Pesquería Facility with a Five Stands, Six High configuration started in 2013. Manufactured by PRIMETALS, to produce steel to exposed automotive market, Turnkey project, with supervision of best practices from Nippon Steel. The main equipment that the process has are; Laser welding machine, 3 loopers, Scale Breaker, jet Pickling tanks, Inspection Station and COGNEX System Side Trimmer (flying width change), Type of Mill: UCMW(S) Carrousel, 2 Tension Reels. The principals goals are, Simulate production programs, validate materials for thin thicknesses before processing, low Re-welds, optimization use Cognex, good performance in Thickness, flatness and productivity.

Oct 1, 2019

By Natália Caixeta Rocha

O Terminal Integrador de Santa Luzia (TISL) recebe materiais de origem siderúrgica (fio máquina, bobinas, fardos e chapas grossas) dos clientes Arcelor Mittal Monlevade, Aperam e Usiminas por via ferroviária e os armazena até que sejam despachados para os clientes finais, por via rodoviária. O fluxo inverso (recebimento rodoviário e escoamento ferroviário) é realizado para o cliente Gerdau (tarugos e vergalhões) e para o minério da Usiminas. Os fluxos ferroviários são realizados por vagões Gôndolas, GDE e Plataformas, os quais possuem um ciclo dimensionado para o atendimento ao volume orçado anual, sendo um importante indicador de performance para o TISL, assim como o ciclo de permanência rodoviária. Inicialmente, o tempo de permanência de vagões e carretas estava muito acima da meta determinada e, com o objetivo de reduzir o tempo destes ciclos, foi desenvolvido um projeto de aumento produtividade no terminal. O projeto teve como base a implantação da cultura TPS na busca pela melhoria contínua dos processos, juntamente com a estruturação apresentada na metodologia do PCDA, resultando em grandes ganhos em produtividade.

Aug 17, 2017

By Bernhard Hiebl

Global trends that are constantly challenging the iron and steel producers are related to worsening of the iron ore grades, higher substitution rates of main iron ores to cheaper raw materials due to economic pressure and increased environmental standards. Changing the raw materials in an operating plant can significantly influence the sintering or pelletizing process. Adjusting all process parameters to regain stable and high productive operation takes considerable time and causes production losses. Furthermore changes in raw materials lead to variations in the process gas flows and emission concentrations.Therefore SVAI developed two models for numerical simulation of sintering process and pelletizing process. Amongst others the models are based on Ergun equation and include chemical reactions of the related process. For already operating plants the simulations shall predict changes of the process parameters when raw materials are exchanged or when operational parameters are varied. Furthermore the simulations give advantageous information for the design of green field plants and allow the simulation of different plant configurations.The objective of this paper is to demonstrate what the latest developments are in these numerical simulations and what Siemens VAI is doing to overcome the remaining challenges in this field.

Aug 2, 2018

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 Charles de Abreu Martins

An experimental investigation was conducted using laboratory-processed, 0.12C–1.70Mn–0.2V steels with different Cr or Mo additions aiming to evaluate this influence on the microstructure and mechanical properties hot rolled steels. Steels were processed in a pilot rolling equipment, simulating a typical thermomechanical processing, with finishing rolling steps above Ar3, followed by accelerated cooling and 723 K (450 Celsius) coiling temperature. Microstructures and precipitates were analyzed using OM, SEM and TEM, while mechanical properties were evaluated by tensile and hole expansion tests. Since Cr and Mo increase hardenability of austenite, and as a consequence, the volume fraction of the acicular constituents increases with gradual additions of Cr or Mo. Moreover, Cr or Mo impacted V precipitation process, reducing average size of particles. At 0.50%Mo, V precipitation was inhibited. Effects of this microstructure evolution on the final mechanical properties were also analyzed, as well as a comparison between Cr and Mo effects, with Mo presenting more effective influence.

Jul 30, 2018

By Caetano Nunes da Silva

A busca por competitividade despertou na ArcelorMittal Tubarão interesse em novas possibilidades de integração de operação e manutenção nas áreas fabris, sendo retratado nesse trabalho a experiência da área de acabamento de bobinas. O trabalho enfoca: 1. a mudança cultural - que vem sendo continuamente trabalhada com as equipes e tem reforçado princípios como o senso de propriedade, autonomia e integração; 2. o incentivo ao intercâmbio entre funções - contribuindo para que as atividades da operação e manutenção fossem conhecidas por todos; 3. alterações na rotina, com a introdução de reuniões, inspeções e relatórios compartilhados - para melhor troca de informações entre as equipes de operação e manutenção; 4. mudança na localização física das equipes - com a acomodação das equipes de operação e manutenção mais próximas entre si e dos equipamentos; e por fim, 5. a implantação da manutenção autônoma - com a capacitação e realização de intervenções de manutenção pelos operadores. Com a melhoria da integração têm sido obtidos resultados expressivos de segurança, estabilidade operacional e custo.

Aug 7, 2018

By Foluke Salgado de Assis

Este trabalho visa apresentar os resultados obtidos através de ensaios balísticos realizados em sistemas de blindagem multicamada. Seguindo as especificações da norma americana NIJ 0101.06, foram realizados ensaios utilizando munição de calibre 7,62x 51 mm, que possui velocidade acima de 800 m/s. A blindagem multicamada utilizada possui como camada frontal uma pastilha hexagonal cerâmica (alumina dopada com 4% de nióbia), segunda camada de compósito de matriz poliéster reforçada com tecido de juta e como terceira camada uma placa de alumino 5052 H34. A utilização de compósitos poliméricos reforçados com fibras naturais em substituição às fibras de aramida é de grande interesse, pois além de desempenharem a mesma função no sistema de blindagem, possuem um valor de mercado bem menor. Os resultados de profundidade de indentação na plastilina foram satisfatórios visto que atenderam a norma NIJ 0101.06 e utilizando a técnica de microscopia eletrônica de varredura, verificou-se que o compósito poliéster-juta capturou os fragmentos através do mecanismo de incrustação mecânica.

Aug 17, 2017

By Breno Totti Maia

Due to operational conditions and locations, BOF suffers variations in important parameters whose effects on the liquid bath are usually neglected. The present paper investigated two aspects: inner BOF pressure and oxygen temperature in the stagnant reservoir. The results have shown that oxygen temperature changes properties like density and velocity but has small influence on jet penetration. The BOF inner pressure has significant influence on jet penetration and creates a new challenge regarding nozzles dimensions considering overexpanding and underexpading jets.

Oct 30, 2017

By Dhyemila de Paula Mantovani

Hoje em dia, a necessidade de utilizar materiais ecologicamente corretos tem aumentando em paralelo com a constante busca de novas tecnologias para produzir materiais renováveis, economicamente viáveis e tecnologicamente avançados, o que justifica esse trabalho. O presente trabalho consiste em estudar o comportamento mecânico de compósitos de matriz poliéster reforçados com fibras de cânhamo e testadas com impacto Izod. Para a realização deste teste, foram feitas amostras com dimensões de 10 mm de largura, 63 mm de comprimento e 12,7 mm de espessura em diferentes frações volumétricas de fibra, 0%, 10%, 20% e 30%. As amostras foram testadas em um conjunto pendular PANTEC na configuração Izod, modelo XC-50 localizado no LAMAV/UENF. A energia de impacto Izod dos compósitos de poliéster de 30% de fibras de cânhamo foi de 169,4 J/m.

Oct 30, 2017

By Laurent Dorel

Surface quality monitoring is primarily implemented in the last steps of steel manufacturing before shipment to the end user. However, an increasing trend for also addressing this topic in the upstream stages, such as hot rolling plant, is tackled by Primetals Technologies to give steel producers the key to a global optimized yield management, and efficient “lessons learned” processes. After the last developments of SIAS Next Gen platform, including High Resolution and Near Infra-Red, some site results will be exposed on the very specific high constraints lines such as ESP Endless Strip Production and Plate Mills, and highlights the related most interesting aspects for our customers.

Aug 17, 2017

By Mateus Luiz Gamba

O titânio e suas ligas são aplicados em grande escala em implantes ósseos por apresentarem excelentes resultados de biocompatibilidade. No entanto, ainda não existe um consenso na literatura com relação à influência das características morfológicas destes implantes na osseointegração, principalmente na definição da melhor rugosidade e energia superficial. Vários trabalhos têm sido realizados com o intuito de comparar diferentes tratamentos superficiais empregados para otimizar a adesão, o crescimento e a proliferação celular. O presente trabalho tem como objetivo apresentar uma base de dados sobre características superfícies versus osseointegração para experimentos de biocompatibilidade realizados in vitro. Foram feitas coletas e análise de dados qualitativos usando métodos analíticos em artigos científicos publicados em periódicos internacionais, sendo considerados na pesquisa artigos que utilizaram superfícies de Ti/TiO2 e células osteoblásticas. Os principais atributos definidos para a base de dados foram rugosidade, tamanho da célula, energia da superfície e/ou ângulo de contato, tipo de tratamento superficial, viabilidade e a resposta observada na cultura celular. Espera-se que esse artigo contribua para que futuros trabalhos possam utilizar métodos e estudos que permitam auxiliar na descoberta de conhecimento através de padrões que acelerem o processo de osseointegração impactando diretamente na recuperação do paciente implantado e na sua qualidade de vida.

Aug 8, 2018