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By Andreas Jungbauer

Two Arvedi ESP plants going into operation in 2015 will allow a Chinese steel producer to better serve the extremely attractive local and export markets for high-quality, thin-gauge strip products. The energy consumption and the related costs are reduced by up to 45% compared to conventional casting and rolling processes. This also means a major reduction in CO2 emissions. The new plants are designed for an annual production capacity of 2 x 2.55 million tons of high-quality, ultra-thin, hot-rolled strip products with widths of up to 1,600 mm and thicknesses down to 0.8 mm. The project scope also features a comprehensive training and assistance package for plant start-up and operations by personnel from the existing ESP plant at Acciaieria Arvedi SpA, Italy. The plant setup, the trainings and assistance program as well as latest results from the ESP plant in Italy will be presented. While this project is under execution three further ESP lines have been ordered by the same customer summing up now to five ESP lines at the same location.

Jul 30, 2018

By Roberto Balarini Junior

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

Jul 31, 2018

By Wolfgang Oberaigner

Primetals Technologies has always been a driver of innovation in steelmaking, especially by providing sophisticated process expert models for continuous casting machines. This capability is demonstrated by recent advancements in automation solutions that include: DynaPhase, Dynacs 3D, and DynaGap. This state-of-the-art suite of dynamic secondary cooling and soft-reduction packages take into account thermodynamic effects such as shrinkage and phase transitions, and thereby significantly contribute to direct quality improvements during the solidification phase in the continuous casting process. Speed Expert calculates an optimum casting speed for every casting situation, and additionally recommends a strand speed so that the point of final solidification is positioned at the end of a segment for optimum soft reduction. In the case of steel grade changes, the Intermix Expert precisely calculates the chemical properties of the mixed steel, thereby minimizing losses due to deviations from required specifications. The Nozzle Expert is a new model that detects clogged nozzles and broken hoses in secondary cooling systems. The first installations were highly successful and customers are pleased with impressive reductions in maintenance costs and improved steel quality. This paper describes these innovative process automation solutions and gives an overview about the successful results achieved within the first installations.

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 Cristiano José Scheuer

The effect of low-temperature plasma carburizing treatment on the micro-abrasive wear resistance of AISI 420 steel was investigated by mean of a CSM Calowear ball-cratering equipment. Carburized samples were treated at temperatures of 350, 400, 450 and 500°C for a fixed time of 12 h, using a gas mixture containing 99.5% (80% H2+20% Ar)+0.5% CH4. Micro-scale abrasive wear tests were conducted with a 25.4 mm AISI 420 steel sphere, using an abrasive suspension of alumina (Al2O3) with particle size of 1 ?m (abrasive concentration of 0.11 g/cm³). The contact normal force, abrasive flow and ball rotation speed were fixed at: 0.5 N, 0,2 drop/s, and 120 rpm. The wear craters were analyzed using a confocal laser microscope, Olympus OLS 3000. The wear analyses were performed for test times of: 30, 60, 90, 120, 180, 360, 540, 720 and 900 s (equivalent sliding distance: 0.84, 1.68, 2.52, 3.36, 5.04, 10.09, 15.14, 20.19 and 25.23 m, respectively). The results indicate that the wear coefficient in the outer layer and in the diffusion layer are different, being lower in the latter. It was also verified that the wear coefficient on the outer layer region decreases with increasing treatment temperature in the range of 350 to 450 °C, and increase again for 500ºC. The diffusion layer wear coefficient is similar for all the carburized samples. Finally, for all studied conditions, the analysis of the wear craters surface indicates the occurrence of grooving and micro-rolling abrasion wear modes.

Aug 8, 2018

By Douglas Glenn Stalheim

Production of structural steel with a minimum yield strength of 700 Mpa produced as hot rolled coil has become increasingly popular due to cost considerations when compared to quench and temper equivalent product. This grade when produced as hot rolled coil requires the use of microalloy precipitation strengthening mechanisms. This is typically a combination of niobium and titanium microalloys. While the metallurgical concept of structural steel precipitation strengthening mechanisms has been well researched and published, actual implementation into the production process can be very challenging. In addition to achieving a minimum yield strength of 700 Mpa, in many applications additional mechanical property attributes of formability as measured by hole expansion testing along with low temperature toughness properties are now required. Achieving a balance of all the mechanical properties in a stable and repeatable performance in production using microalloy precipitation strengthening mechanisms further increases the challenges. This paper will discuss the metallurgical/process strategies required to successfully produce 700 Mpa minimum yield strength hot rolled structural steel coil. In addition, the role and goals of both niobium and titanium in this product design will be presented.

Oct 30, 2017

By HaiWen Luo, Bin Hu

A ultra-high strength medium Mn steel with good ductility was designed and manufactured via the combination of warm rolling and V alloying, which produced not only the extensive precipitation of fine VC particles in both ferrite and austenite but also the bimodal size distribution of retained austenite (RA) grains. A substantial increase of yield strength up to 650 MPa was achieved due to the addition of V without deteriorating ductility. The coarse RA grains firstly transformed to martensite during yielding at the much higher stress threshold, followed by a significant work hardening due to dislocations multiplication, twinning-induced-plasticity (TWIP) and transformation-induced-plasticity (TRIP) in the ultrafine RA grains. The best combination of strength and ductility included 1.5 GPa ultimate tensile strength and 28% total elongation. This was achieved due to the sustainable TRIP and TWIP effects in the later straining stage resulting from the ultrafine austenite grains, the latter were reversely transformed from the recrystallized ferrite grains.

Oct 1, 2019

By Dagoberto Brandão Santos, Kairo de Barros Guimarães, Túlio Magno Füzessy de Melo

The effect of the cooling conditions on the microstructure and hardness of a Dual Phase hot-rolled steel 800 MPa strength was investigated. Simulations of the cooling conditions using a dilatometer were carried out from samples of a hot rolled coil with variations of the intermediary temperature from 620 to 740°C, isothermal holding time between 1 and 10 s and coiling temperature between 50 and 400°C. In addition, two CCT (Continuous Cooling Transformation) diagrams were developed to evaluate the effect of the isothermal holding time on the phase transformations of the remaining austenite. It was observed that the intermediary temperature has a strong influence on the kinetics of the phase transformation, as well as the isothermal holding time influences the amount of ferrite formed and, consequently, the final microstructure and hardness of the material. The coiling temperature did not cause significant changes in the amount and morphology of the ferrite, but a gradual replacement of martensite with bainite was observed, which, in addition to the self-tempering effect, contributed to the hardness reduction.

Oct 1, 2019

By Fábio Dian Murari, Antônio Adel dos Santos

The effect of reheating temperature of slabs on the precipitates dissolution and mechanical properties of Ti-Nb microalloyed steel was investigated in pilot scale. It was verified, by means of transmission electron microscopy, a significant decrease in precipitates formed during the solidification of the steel as the reheating temperature increased from 1100°C to 1200°C. No significant changes in size and shape of the precipitates were observed with further temperature increase up to 1280°C. In line with the precipitates dissolution behavior, an increase in strength was observed with the elevation of the reheating temperature up to 1200°C, due in part to the reprecipitation of fine Nb-rich precipitates during the hot rolling. At 1200°C the presence of deformed ferrite on the microstructure contributed to the additional increase in strength. After reheating above 1200°C up to 1280°C, a decrease in strength of the rolled plates was noticed. This effect has been credited to the absence of deformed ferrite grains and also to a small increase in the low angle grain boundaries size. The results were in agreement with Thermo-Calc and Dictra simulations.

Oct 1, 2019

By Leonardo Camilo dos Reis, Edmilson Fernandes Dadomi, Claudio Silva de Paulo

In the hot strip mill production, one of the factors that may affect the productivity is the occurrence of failure due to the geometry of the strip at the exit of the rolling mill, because the tip of the strip can turn-down or turn-up. This study had the objective of evaluating the behavior of the strip when leaving the working rolls, through numerical simulation, aiming to know the influences of the main variables that govern the formation of the turn-down. The methodology consisted in performing the computational simulation of the strip mill and to vary the operational and geometric parameters that could influence the process. The results showed that the rolling of hot strips of HSLA material with final thickness varying between of 3 to 6 mm and a reduction of 6.6% to 11.0% in the last stand of a hot strip mill, tends to bend towards the roll with larger diameter, higher friction coefficient , higher temperature and lower limit of material flow. It was observed that the variation in diameter is the main factor that contributes to the formation of the curvature of the front-end of strip. Based on these results, several measures were implemented in the industrial line, with a significant reduction in the occurrence of turn-down.

Oct 2, 2019

By Paulo Sérgio Moreira, Geraldo Lúcio de Faria, Rhelman Rossano Urzêdo Queiróz, Amanda Aparecida Fátima Arruda, Ana Cecília de Carvalho

O objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho em desgaste de camadas espessas de óxidos formadas na superfície do aço inoxidável ferrítico 410D após a sua submissão a tratamentos isotérmicos em atmosfera oxidante. O aço em questão foi estudado no estado de entrega e tratado isotermicamente nas temperaturas de 900°C e 1000°C por diferentes intervalos de tempo. O método de avaliação empregado foi o teste de desgaste micro-abrasivo do tipo esfera presa em placa. Com o desenvolvimento do estudo, foi possível executar análises qualitativas e quantitativas a respeito do comportamento em desgaste do aço inoxidável 410D em função de sua condição superficial, como oxidada ou não. Alterações microestruturais também foram consideradas na discussão dos resultados. Concluiu-se que a camada superficial de óxidos desenvolvida após os tratamentos isotérmicos possui boa aderência e tem potencial para aplicação como camada protetora do aço em aplicações onde a sua resistência ao desgaste seja requerida.

Oct 9, 2019

By Matheus Jacon Pereira

Existe uma tendência de aumento na utilização da tecnologia de RFID na automação industrial, bem como em outros setores: varejo, aviação e transportes. Com o RFID, um objeto pode ser identificado por uma etiqueta eletrônica e sua existência constatada automaticamente. No entanto, sua localização exata permanece desconhecida para os usuários. Para a localização, os estudos realizados são satisfatórios quanto as técnicas de rastreamento de etiquetas RFID, porém, não consideram as possíveis interferências na comunicação provocadas pelos objetos presentes em locais reais. Este trabalho propõe um ambiente de laboratório que simula as interferências do Ambiente Industrial nas técnicas de localização indoor de etiquetas RFID, como obstáculos na comunicação entre etiquetas e antenas RFID; e materiais usados na fabricação das superfícies dos objetos, sobre as quais a etiqueta RFID é aplicada. Os resultados mostram que as técnicas RSSI e AoA são adequadas para localização indoor de etiquetas RFID, sendo que a segunda técnica permite maior exatidão na localização.

Oct 30, 2017

By Jorge Luiz Ribeiro de Oliveira

A indústria siderúrgica na América do Sul tem sido desafiada desde a crise econômica mundial do final de 2008, como as demais siderúrgicas ao redor do mundo. O cenário de continua degradação das matérias primas, em especial o minério de ferro e a necessidade de reduzir custos, considerando que cerca de 70% do mesmo está relacionado à produção de gusa, atuando em direção oposta, torna este desafio maior ainda. Operar um Alto Forno com elevadas taxas de injeção de carvão (mais que 180 kg/t de gusa) e baixo taxa de combustíveis (menor que 490 kg/t de gusa), considerando a elevação da taxa de geração de escória devido a matéria prima em degradação (~300 kg/t de gusa) torna-se obrigatório ter estabilidade operacional por meio de boas práticas operacionais suportado por adequado sistema de manutenção centrado em confiabilidade (RCM). Este trabalho objetiva mostrar como a ArcelorMittal planta de Tubarão está enfrentando esta situação, visando atingir os objetivos citados anteriormente.

Aug 16, 2017

By Haysler Apolinário Amoroso Lima, Douglas Fernando Galesi, Vladnilson Peter de Souza Ramos

A busca de novos produtos de maior valor agregado, tem incentivado a produção via sistemas de desgaseificação. Estes equipamentos em especial o RH, propicia altas taxas de descarburação e deshidrogenação, agregando valor ao aço produzido. A engenharia por trás destes equipamentos é de vital importância para o bom desempenho operacional, garantindo produtividade e segurança. Compreender os mecanismos de desgaste do equipamento nos auxilia na tomada de decisão, reforçando regiões de maior desgaste. Para isso medir com precisão o perfil de desgaste, é uma tarefa de vital importância para o sucesso do projeto. Neste trabalho elaborou-se um modelo espacial para estimação do desgaste do RH usando ferramentas da Geoestatística. Através de coletas de alguns pontos foi possível criar um mapa do desgaste estimando valores para as demais regiões. Também foi foco neste estudo analisar a influência do entupimento dos bicos na taxa de circulação do aço e influencia na erosão da parede refratária.

Oct 1, 2019

By Henrique Silva Furtado, Johne Jesus Mol Peixoto, Itavahn Alves da Silva, Bruna Helena Malovini Loiola, Carlos Antônio da Silva

A projeção de escória do BOF (Basic Oxygen Furnace) ocorre a partir da formação da emulsão, a qual provoca expulsão de escória se o volume da mesma aumenta em demasia. Esse fenômeno gera algumas preocupações para uma aciaria, como diminuição da eficácia do refino, perdas financeiras, perda de material, riscos de acidentes e principalmente problemas ambientais. Arquivos de Big Data da ArcelorMittal Tubarão foram estudados para que fosse possível a identificação das causas principais das projeções a partir de estudos estatísticos de análises multivariadas, técnicas ainda pouco usuais para estudos na área de aciaria. Foram utilizados os softwares Statistica, Genes, e Rbio com novas propostas de utilização de ferramentas desta área, como a análise de componentes principais e a análise de trilha e análise de rede de correlações. Foi possível verificar, por exemplo, que o peso de briquete misto adicionado durante o sopro e o teor de silício no gusa carregado estão entre as principais causas de projeção.

Oct 1, 2019

By Hiury Voltz

Diversos são os defeitos que ocorrem durante o lingotamento contínuo dos aços. Um tipo de defeito de forma recorrente encontrado no lingotamento contínuo de jato aberto da ArcelorMittal Cariacica é a romboidade. O foco deste trabalho foi avaliar a influência da velocidade da água de refrigeração do molde, da velocidade de lingotamento, da lubrificação, do superheat e da conicidade na ocorrência de romboidade em aços de médio teor de carbono. Por meio da técnica de planejamento de experimentos, testes foram realizados para melhor compreender os efeitos de cada um dos fatores listados. Após análise estatística feita no MINITAB® versão 16.0, os resultados mostraram que a melhor condição, ou seja, as menores romboidades, foram encontradas reduzindo-se o superheat e aumentando-se a velocidade da água de refrigeração do molde, a velocidade de lingotamento e a taxa de lubrificação. O uso de moldes com menor número de corridas foi também outro fator que favoreceu a redução deste tipo de defeito.

Aug 16, 2017

By Rafael Paini Pavlak

A trefilação a frio para produção de barras de aço é realizada em função da sua precisão dimensional e modificação das propriedades mecânicas do material. O processo consiste na conformação de um fio-máquina que, guiado por um puxador, passa através de uma ferramenta (fieira de trefilação). Tal procedimento irá inserir tensões internas na barra chamadas tensões residuais, as quais, dependendo da sua distribuição e intensidade, podem causar distorções do produto final e possivelmente seu descarte. A fim de prever o comportamento destas tensões foram desenvolvidas simulações tridimensionais no software DeformTM. Este trabalho teve por objetivo explorar os efeitos do desalinhamento angular da fieira combinado com uma heterogeneidade na distribuição do atrito, avaliando a influência na distribuição de tensões residuais na barra trefilada. Observou-se certa influência na distribuição das tensões finais, atingindo diferenças em torno de 300MPa entre superfícies, o que caracteriza um potencial de distorções no produto final.

Aug 8, 2018

By Artur Fernando de Vito Júnior

Caracterizar propriedades de resistência à propagação de trinca em aços é um elemento central em métodos de avaliação de integridade estrutural. Tal caracterização, normalmente se dá por meio da obtenção de curvas de resistência à propagação estável de defeitos (curvas J-R) do material. Sendo assim, para tornar este estudo mais amplo, serão obtidas curvas J-R de um aço estrutural com o objetivo de elaborar um roteiro metodológico para obtenção de curvas J-R. O ensaio de tenacidade à fratura para obtenção da curva J-R foi conduzido utilizando a técnica do corpo de prova único (single specimen) empregando o método da flexibilidade no descarregamento (unloading compliance), segundo a norma de ensaios ASTM E1820. Para este estudo, foram utilizados corpos de prova compactos C(T) de espessura B=10,0 mm, largura W=2B e uma relação aproximada entre o tamanho de trinca (a) e a largura, a/W=0,5.

Aug 8, 2018

By Marcos Vinícius Fonseca Ferreira

Questões socioambientais têm maximizado a permuta entre o uso de materiais sintéticos para o uso de materiais naturais. A fibra de fique disposta no presente trabalho na forma de tecido, extraída do folha da planta do fique (Furcraea Andina) demonstra grande potencialidade como reforço de compósito polimérico. Nos corpos de prova para os ensaios, as camadas de tecido foram misturadas à resina epoxídica DGEBA/TETA e justapostas sob pressão em um molde retangular metálico à temperatura ambiente por 24 horas. A quantidade de tecido de fique nos corpos de prova gerados, foram de até 5 camadas, cortados a partir das dimensões matriciais, seguindo a norma ASTM D256. Testados e após analisados por microscopia de varredura eletrônica (MEV). Pode-se notar o aumento significante da resistência ao impacto de acordo com o crescimento numérico de camadas fibrosas que reforçaram o compósito. Tal performance pode ser associada ao mecanismo de fratura, gerada da interação entre o tecido de fique e a matriz.

Oct 30, 2017

By Filipe Arthur Firmino Monhol

O setor de mineração gasta milhões de dólares com a utilização de combustíveis fósseis nos seus mais variados processos, como, por exemplo, em fornos de pelotização. Paralelamente a isso, a humanidade está produzindo cada vez mais resíduos e nestes existe um potencial energético que não pode ser negligenciado devido a situação de grande demanda em que se encontra a sociedade. Assim, a reciclagem energética desses resíduos pode aliar os conceitos de sustentabilidade e economia. A utilização de resíduos como fonte energética pode, assim, além de gerar uma grande economia ao setor, aumenta significativamente a contribuição ambiental do mesmo. Portanto esse trabalho faz uma análise de viabilidade do uso de resíduos sólidos, que são transformados em combustíveis fluidos através das tecnologias da gaseificação e da pirólise, para utilização em fornos de pelotização de minério de ferro. Diferentes tipos de resíduos são propostos. Foram realizados alguns ensaios para se obter a capacidade energética desses materiais. Os resíduos se mostraram altamente energéticos e uma excelente alternativa à demanda industrial.

Aug 8, 2018