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By Fernando Vital Silva

O processo de lingotamento contínuo consiste de uma série de etapas que promoverão a extração de calor de maneira controlada do aço líquido, com o objetivo de promover sua solidificação. Uma vez que a solidificação é considerada uma transformação de fase, regida essencialmente pela troca térmica, o enfoque do processo de lingotamento contínuo se encontra direcionado para o perfil térmico de resfriamento do aço desenvolvido ao longo dos veios da máquina. É extremamente importante para a qualidade final do tarugo que este processo de extração de calor ocorra a taxas controladas, de maneira contínua e uniforme em todas suas faces. Segregação, trincas e romboidade são alguns dos problemas de qualidade que podem ser originados devido a um controle não assertivo ou deficiência do sistema de refrigeração. Os tarugos lingotados do aço 1545-D, produzidos na máquina de lingotamento contínuo da Votorantim Siderurgia Barra Mansa, apresentavam com frequência trincas sub-superficiais nas quatro direções de resfriamento e a uma distância constante da superfície do tarugo. Através de equações de solidificação foi constatado que a profundidade em que as trincas se encontravam nos tarugos correspondia a um trecho da máquina no qual existia gap de refrigeração, provocando reaquecimento do material e o surgimento de trincas devido ao regime de contração/dilatação ao qual o mesmo estava submetido. Tais conclusões permitiram comprovar falha no projeto de refrigeração secundária da máquina.

Jul 30, 2018

By Jens Kempken

A competitive landscape pressurizes the steel producers business, zero defect requirements from customers forces the operators for additional efforts in process control and quality management. The so called quality related cost, which include also rework, cost for downgrading or even scabbing of material is already a remarkable lever in a plants profitability breakdown. The introduction of advanced state of the art grades in the product portfolio requires already a budgeting for the expenses for R&D and quality management. PQA has been developed as a process and quality management software solution next to existing level 2 or level 3 automation systems. It is focusing on the analysis of process data, equipment information, in line quality measurement devices and trend analysis to obtain an answer whether the process is according to definition and expectation and whether the intermediate or final product can be shipped for further processing as prime material. Advanced analytics which are linked to an expert know how based configuration identifies deficiencies in the production and processing process. An intelligent, state of the art quality rating system evaluates tolerable deviations. PQA comprises the software platform including the database, data configurator and collector from the different sources in the production process and units. The core element of the platform is the knowledge based expert know how package defining process and quality determining fundamentals. The paper describes the structure of the software package, it gives insights on the expert know how package, process and quality evaluation and points out the customer benefits, cost reduction, improvement yield, customer satisfaction increase. The link to recent operational references is given.

Oct 30, 2017

By Pietro Palma

Universal cardan joints are widely used in drivetrains of rolling mills for steel and aluminum making, as well as for non ferrous alloy industry. Working conditions are extremely tough due to high alternating or pulsating rolling torques in the roughing stands and high torques and speeds in the finishing stands. Overloads and lubrication along with oxide and slag are also critical issues that contribute to create severe working conditions. For a constant and reliable power transmission rolling mills performance and uptime rely on Universal cardan Joints which are the most critical equipment of the drivetrain. Fatigue assessment of the most important components of the Universal cardan Joint is therefore definitely vital for the mill in order to avoid failures and consequently downtimes. Considering the component’s dimensions and weight and in addition the time needed in order to reproduce full scale tests, a new approach to study the Universal cardan joint’s main components fatigue behavior has been investigated. It consists in reproducing the local stress condition of the main joint components on small scale specimens that can be tested by conventional laboratory fatigue machines. The aim of this study is to analyze the most critical stress concentration areas in the universal cardan joints highlighting how a universal cardan joint Wöhler curve can be determined through laboratory tests of small scale specimens.

Aug 16, 2017

By Benito Barbabela Silva, Michel Garant, Mathieu Dubé

Pellets market challenging scenario has stimulated pelletizing experts to pursue innovative alternatives to process development in order to increase pellets competitiveness vis-à-vis sinter. When it comes to indurating process, pelletizing productivity is still limited and its OPEX inflated by the lower input of carbon into mixes due to quality impairment caused by magnetite formation in pellets core. This obstacle led to the rethinking of carbon distribution strategy within the green balls. To achieve such purposes, COREM through its precompetitive research program dedicated to its members, has proposed the layered pellets®, a two-stage balling technology. Balling in disc and pot-grate tests in COREM’s pilot plant were carried out to proof the concept, support the arising technology and evaluate its potential. According to first results, while CCS strongly improved, tumble and abrasion indexes as well dynamic LTD must be further investigated. Tests on four classes of equivalent carbon content pellets to evaluate layering strategy gave very good perspectives concerning the increase of productivity, and the reduction of fuel consumption and GHG emissions.

Oct 1, 2019

By Ulrich Sommers

The Intelligent Furnace (I-Furnace) by SMS group is a smart furnace process and production optimization model. The combination of various tools leads to an optimized heat treatment and production process. It combines a mathematical/physical model to control the furnace with EMG’s IMPOC system for online strength measurement and a newly developed annealing microstructure model to predict material properties. This paper reports about the revamping of an existing galvanizing line, where a mathematical/physical control model has been implemented in combination with an online quality measurement system. This way, the process improvement of continuous galvanizing lines and the quality management of a range of steels including AHSS will be demonstrated. Furthermore, it gives information about the development of the annealing microstructure model to predict material characteristics. Eventually, the I-Furnace will be presented according to the current development and reference status.

Oct 30, 2017

By Altemar Dettogne do Nascimento

A Máquina de Lingotamento Contínuo nº 1 da ArcelorMittal Tubarão (AMT), com capacidade nominal de 1,8 milhões de toneladas/ano, teve seu start up em 1995. A máquina é curva com raio de 10,5 m. São produzidas placas de 200, 225 e 250 mm, largura de 800 a 1650 mm e velocidade até 1,7 m/min. Em Abril de 2012, a Máquina parou para uma reforma geral. A empresa Italiana Danieli Davy Distington foi contratada para fornecer a engenharia, fabricação e entrega dos equipamentos no período de 12 meses. No ano anterior à parada da máquina, foi realizado um site survey, o que possibilitou a elaboração de um planejamento detalhado de todas as atividades. A reforma da máquina teve como objetivos principais: correção do alinhamento da máquina, substituição de estruturas oxidadas, implantação de novas tecnologias e redução do tempo de exposição dos operadores a ambientes agressivos (alta temperatura, projeção de aço, queda de cascão da panela e material particulado) através da implantação da sala remota de controle dos veios. A máquina foi colocada em operação em 10 de agosto 2012 após ter completado, sem desvios, as fases de instalação e testes. Este trabalho mostra as fases de desenvolvimento deste projeto, os resultados das tecnologias implantadas e os testes de performance para diferentes famílias de aço.

Jul 29, 2018

By René Lucio Rech

A injeção de carvão pulverizado (PCI) é uma técnica altamente utilizada nos altos-fornos pelas siderúrgicas brasileiras, buscando a redução do consumo específico de coque por tonelada de gusa. A combustão do carvão pulverizado ocorre em temperaturas elevadas (em torno de 2.000°C), altas taxas de aquecimento (104 a 105 °C/s), tempo de reação de poucos centésimos de segundos, seguida pela gaseificação na presença de CO2. Este trabalho visa apresentar o andamento da construção do simulador da zona de combustão do alto-forno desenvolvido pelo LASID-UFRGS e os estudos previstos nos projetos em andamento, que contemplam também a avaliação de carvões brasileiros que apresentem potencial de substituição de carvões atualmente importados para injeção em altos fornos brasileiros. A partir do levantamento do estado da arte e visitas técnicas a simuladores em operação, foi discutido um projeto moderno, automatizado, de configuração vertical e que possibilitasse a operação tanto em modo one shot como contínuo. Algumas inovações podem ser destacadas, como a possibilidade de alterar o tempo de residência da amostra carbonosa na zona de combustão do simulador, a medição da temperatura com termopares ultra-rápidos (ms), o controle e aquisição de diversos parâmetros termodinâmicos (P, T, t) e avaliação dos produtos sólidos e gasosos resultantes.

Aug 1, 2018

By João Paulo Meneguelli Campos

O objetivo deste trabalho foi validar o modelo proposto por Kasuya et al para prever as durezas máximas da zona termicamente afetada (ZTA) em juntas soldadas de um aço com médio teor de carbono através de ensaios empíricos. Para isto, se faz necessário o cálculo da energia de soldagem, quando foram testados modelos apresentados por Marques e Modenesi e também o modelo proposto por Perdigão. As juntas soldadas foram produzidas usando chapas de aço SAE 1045 com espessura de 12,7 mm como material base, chanfro de 70º e arame sólido do tipo ER70S-6. Para mudar as condições de resfriamento das juntas soldadas, foram testadas variações nos parâmetros de soldagem, tais como: energia de soldagem, taxa de resfriamento e temperaturas de pré-aquecimento e interpasses. Foram feitos experimentos com e sem pré-aquecimento e testados pós-aquecimento e alívio de tensões. As amostras da zona fundida e da ZTA tiveram as durezas medidas e foram analisadas por meio de microscopia eletrônica de varredura. Em linhas gerais, os resultados empíricos para a dureza na ZTA seguem a mesma tendência prevista pelo modelo de Kasuya et al, mas observam-se desvios na proporcionalidade validando a equação parcialmente para o material estudado. Também foi possível constatar que para o cálculo da energia de soldagem são adequados os modelos propostos por Perdigão e Marques e Modenesi.

Aug 17, 2017

By Luiz Alberto Pereira Campbell

No processo de laminação a quente um dos fatores que afetam sua produtividade são os arrebentamentos de tira que ocorre no trem acabador, provocando paradas de longa duração, desvios de material e exposição do homem ao risco de acidentes. Dentro das causas responsáveis pelo arrebentamento de tira está o lascamento de cilindros de trabalho que é causado por trinca geradas na superfície do cilindro durante o processo de laminação. O objetivo deste trabalho é identificar as possíveis causas dos lascamentos de cilindros de trabalho, propondo ações para reduzir as ocorrências utilizando o método solução de problemas. Após análise dos dados foi identificado que as ocorrências de falhas superficiais tinham forte correlação com as tensões de contato entre os cilindros de trabalho e o cilindro de encosto, foi realizado então um estudo com objetivo de verificar se as tensões de contato entre os dois cilindros poderiam estar relacionadas com os lascamentos. O método do estudo consistiu em simular diferentes perfis no cilindro de encosto (cilindro flat e com coroamento positivo) e diferentes caimentos (comprimento e altura) para obter os menores carregamentos possível. A condição de perfil e caimento com o menor carregamento foi testada no laminador para verificar na prática se houve a redução dos lascamentos. Os perfis e os caimentos testado permitiram uma redução significativa de ocorrência de lascamento de cilindros. A metodologia empregada para analise mostrou-se eficaz, podendo ser aplicada em outros laminadores para identificação de causas de falhas.

Aug 17, 2017

By Ana Carolina Martins Silva

Os aços inoxidáveis dúplex ferríticos-austeníticos fazem parte de uma classe de materiais com microestrutura bifásica, composta por uma matriz ferrítica e ilhas de austenita, com frações volumétricas aproximadamente iguais dessas fases. Essa classe de materiais é caracterizada por apresentar interessante combinação de elevadas propriedades mecânicas e de resistência à corrosão e, por isso, é considerada bastante versátil, sendo utilizados nas indústrias química e petroquímica, de papel e celulose, siderúrgicas, alimentícias e de geração de energia. Este trabalho objetiva caracterizar as microestruturas do Aço Inoxidável Duplex SAF 2205, revelando as fases que se apresentam após tratamento térmico a 800ºC, em diferentes tempos, estudar a relação entre a dureza do material e a precipitação da fase sigma, além de determinar a cinética de precipitação dessa fase. Após obtidos os dados experimentais, dados de VV e composição de equilíbrio da fase sigma foram obtidos via Thermo-Calc. Ao final do trabalho, os resultados experimentais e de simulação são comparados e conclui-se que a nucleação da fase sigma é por difusão de Cromo na matriz.

Oct 30, 2017

By Orlando Guerreiro Meira

A utilização de revestimentos com aços inoxidáveis superausteníticos em substituição às ligas a base de níquel na indústria de óleo e gás pode ser uma alternativa interessante, uma vez que é possível a manutenção de bom desempenho e corrosão com um menor custo. O presente trabalha avalia as propriedades mecânicas e microestruturais de revestimentos depositados com a liga AISI 904L sobre o aço carbono ASTM A 516 pelo processo eletroescória, tanto na condição de como soldado quanto após tratamento térmico de alívio de tensões. Após a soldagem, foram realizados ensaios mecânicos e metalográficos para verificar o efeito do ciclo térmico de soldagem nas propriedades do revestimento. O ensaio de dobramento não mostrou indicação de defeitos, sendo considerado aprovado. Os ensaios de microdureza apresentaram valores inferiores a 300HV0.5, em decorrência da microestrutura austenítica com baixo percentual de fases secundárias no metal de solda e de bainita na ZTA. O tratamento térmico de alívio de tensões não provocou mudanças significativas nas propriedades do revestimento

Aug 17, 2017

By Denise Freire Duarte

O presente trabalho teve como objetivo adequar às características superficiais e mecânicas dos perfis ASTM A572 G60 para atender uma solicitação específica das indústrias de fabricação de torres de transmissão. A solicitação consiste em um ensaio do “achatamento”, que proporciona ao produto um tensionamento e uma deformação com um ângulo de aproximadamente 150º. A metodologia utilizada neste trabalho foi DMAIC (definir, medir, analisar, melhorar e controlar). Esta ferramenta é utilizada para melhoria de processos. Através desta ferramenta foi possível identificar as principais variáveis de processo de Aciaria e Laminação, o que possibilitou a determinação de um plano de ação direcionado às causas raízes. Com a implementação do plano de ação, obteve-se melhorias significativas na qualidade superficial e interna do material, como por exemplo a redução no nível inclusionário da classe 4 para a classe 3.

Aug 17, 2017

By Thiago de Souza Amaral

Os aços de alta resistência microligados ao nióbio têm mostrado ser uma boa opção para fabricação de perfis estruturais, utilizando os conceitos já desenvolvidos para a indústria de gás e óleo. Entretanto, a definição das reais necessidades em termos de soldagem desta família de aços não está bem descrita nas normas de soldagem mais utilizadas pelo setor. Este trabalho demonstra uma metodologia de avaliação destes aços, através de simulações térmicas físicas (Gleeble e dilatometria) e ensaios mecânicos de amostras simuladas, de forma a elaborar um atlas de soldagem orientativo para melhor definição das faixas de parâmetros para soldagem deste material. A metodologia proposta foi aplicada a um aço BLAR bainítico da classe 65 ksi. Foi possível determinar com mais segurança a faixa de energia de soldagem recomendada, inclusive quanto à necessidade ou não do uso de pré-aquecimento, e evidenciar que as simulações são comparáveis a soldas reais. Esta abordagem mostrou trazer benefícios, como redução de custos com processo de pré-aquecimento desnecessário.

Aug 17, 2017

By Mariana Boger Netto

O fósforo é um elemento crítico para a qualidade dos aços, tornando a redução dos teores desse elemento uma exigência para a indústria siderúrgica. Uma forma de se medir a eficiência da desfosforação é através do coeficiente de partição do fósforo (Lp=%P(escória)/%P(aço)). O objetivo principal deste trabalho é avaliar escórias de um forno elétrico a arco através da comparação entre o Lp real com o Lp calculado por simulação termodinâmica, avaliando, também, o comportamento da partição de fósforo com relação à composição química. A partir de dados de composição química de amostras de escória e aço de uma usina siderúrgica, foram feitas simulações termodinâmicas utilizando o software FactSage. Com base nesses resultados, concluiu-se que o cálculo computacional através do software descreve bem o comportamento termodinâmico, mas tende a superestimar o Lp, provavelmente por questões cinéticas e/ou de transferência de massa e calor.

Aug 17, 2017

By Diuvanaia Dias

No presente trabalho busca-se avaliar o comportamento do solo virgem e com os resíduos, compactado, uma alternativa para área de Construção Civil. O estudo tem o objetivo de avaliar o solo (classificado como solo laterítico); e solo composto de polipropileno reciclado (rPP) e pó de madeira (PM); caracterizando a forma física e mecânica de rPP/PM para aterro. Neste trabalho, investiga-se a influencia dessas adições no comportamento mecânico de camadas compactadas de solo, avaliando o efeito do teor de composto rPP/PM. As amostras de polipropileno reciclado (rPP), e serragem (PM), foram separadas cada uma em 10%, 20% e 30%, e aquecidas juntas, após o aquecimento misturadas ao solo. Sendo classificado como solo de baixa compressibilidade (ML), caracterizando um silte argiloso. Segundo a classificação HBR, tem-se P200 < 35%, LL > 40, IP < 10 e IG =0, assim o grupo de classificação pertence ao grupo A-2, subgrupos A-2-5. Os resultados de Índice de Suporte Califórnia (ISC) do solo em estudo foram de 41% para amostra de solo e 130% para amostra de solo mais compósito.

Aug 17, 2017

By Chad B. Donovan

There is a strong need in North America and other major steel producing markets where major capital investment in new equipment has been minimal over the past several years to make improvements to existing casting machines. In many cases, very cost effective improvements can be made to existing equipment in order to maximize the efficiency and production of an older designed continuous caster, a classic caster. SMS Group and its predecessor companies have been maintaining continuous casting molds for over forty years. This experience has allowed SMS Group to intimately understand the advantages and disadvantages of each design. The most vital component of the continuous caster is the mold copper design, as it has the most influence over the ability to cast a quality product. Updating to a modern copper design is less complicated than most steel producers think and the benefits are significant. Premium mold coatings such as UniGuard® and NanoGuard® allow casters to guard against exposed copper and wear while producing quality products for record campaign lengths.

Oct 30, 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 Nigel Marx

In order to understand (and ultimately to predict) the friction reduction resulting from the use of polymer solutions, the rheological properties of model polymer solutions have been measured over a wide range of shear rates. Both temporary and permanent shear thinning have been observed. By using base fluids of different viscosities it has been shown that permanent shear thinning depends more closely on the shear stress experienced by the fluid than on the strain rate. Hydrodynamic measurements have been made on the polymer solutions using a compliant ball on flat lubricated contact that operates in isoviscous-elastic conditions. The measured friction values can only be predicted with reasonable accuracy if the measured shear thinning properties of the lubricant are taken into account in the hydrodynamic model.

Jul 31, 2018

By Gustavo Henrique Bolognesi Donato

O projeto e a operação de estruturas que podem vir a conter trincas demandam estudos de integridade estrutural suportados por propriedades mecânicas à fadiga e à fratura advindas de ensaios experimentais (p. ex.: curvas J-R ou da/dN vs. ?K), sendo tais experimentos altamente dependentes da medição instantânea do tamanho da trinca. Essa medição em muitos casos é realizada com base na variação da flexibilidade com o crescimento do defeito. O objetivo do presente trabalho é validar experimentalmente soluções numéricas recentes de flexibilidade elástica que descrevem o tamanho instantâneo de uma trinca em corpos de prova de geometria C(T) e SE(B) incorporando efeitos tridimensionais. Ainda, objetiva comparar tais soluções com as disponíveis nas normas ASTM vigentes. Corpos de prova C(T) e SE(B) foram usinados conforme as referidas normas e testados em máquina universal de ensaios MTS 810.25. Na sequência, os dados obtidos foram convertidos em valores de flexibilidade normalizada (µ), determinando-se o tamanho de trinca (a) esperado com base nos referidos equacionamentos. As previsões de tamanho de trinca geradas foram comparadas com medições reais da profundidade de trinca obtidas de fractografias das amostras após separação final. No geral, tanto as soluções da ASTM como de Moreira (2014) foram consideradas acuradas e com erros máximos abaixo de ~ ±1,5%. No entanto, os resultados mostram equivalente aderência experimental das soluções disponíveis nas normas ASTM com as de Moreira (2014) para amostras C(T), mas melhor desempenho das propostas de Moreira para amostras SE(B) de variadas geometrias e profundidades de defeitos.

Aug 17, 2017

By Tamara Caroline Guimarães Vilela

Neste trabalho foi avaliado o comportamento de propagação de trinca por fadiga de cinco aços utilizados na fabricação de trilhos empregados na construção e manutenção de vias permanentes brasileiras, por meio da realização de ensaios de propagação de trinca por fadiga (da/dN x ?K), utilizando-se a razão de tensões de carregamento R = 0,7 e comparação com os resultados obtidos com R = 0,1. Vários modelos de previsão do comportamento em fadiga foram avaliados. Observou-se a influência de R nos valores mais próximos ao limiar ?KTH, com diminuição considerável no valor de ?KTH para R = 0,7. Dentre os modelos matemáticos usados no ajuste das curvas sigmoidais da/dN x ?K, o que forneceu melhor ajuste foi o ajuste de Hartman e Schijve. O parâmetro K? proposto por Kujawski reduziu os efeitos de R na tentativa de unificar os dados em uma única e estreita banda de dispersão, porém, na Região I da curva, os dados ainda ficaram bastante dispersos.

Aug 17, 2017