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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 Allana Cristina Pires Ferreira

O endurecimento secundário de aço rápido AISI M3:2 nome comercial Sinter 23 obtido por uma técnica de metalurgia do pó de sinterização por compactação isostática a quente é objeto desse trabalho de pesquisa. O aço rápido em questão foi austenitizado em banho de sal a 1.140°C, 1.160°C, 1.180°C e 1.200°C, temperado ao ar e revenimento a 540°C, 560°C e 580°C. Amostras do aço rápido foram fabricadas e submetidas ao tratamento térmico acima descrito e submetida a ensaios de dureza Vickers e Rockwell C para a determinação das suas respostas ao tratamento térmico de endurecimento e avaliação do pico de endurecimento secundário através dos resultados de dureza.

Aug 16, 2017

By Gerhard Finstermann, Ichiro Maeno, Takehiko Saito, Hironori Shimogama, Konrad Krimpelstätter

Automobile manufacturers are developing Electrified Vehicles with light steel body structure designs that reduce mass and therefore greenhouse gas emissions over the vehicle’s entire life cycle. This raises the demand for the production and development of Advanced and Ultra High-Strength Steels (AHSS / UHSS) and Electrical Steels with increased permeability and reduced core loss to improve energy conversion efficiency. To meet this requirements the steel market is tending towards new generations of AHSS with improved formability (3rd generation AHSS) and high-silicon steels with higher strength and thinner products. With this growing demand for advanced high-strength steels and electrical steels, producers are faced with a unique and interesting challenge in producing materials that strain or exceed the capabilities of existing mill equipment and automation designed to produce low- to medium-carbon sheet. While specialty steel producers have known for decades how to process special high-strength steels and thinner gauges, this equipment typically does not offer the yield and productivity desired by the market, necessitating innovation in re-engineering existing equipment to meet the market demands more economically than new construction. In the case of cold rolling, this can be supported through variable roll geometries, more effective roll-gap lubrication technologies, application of strip heaters (Warm Rolling) to reduce risk for edge crack propagation and strip breaks as well as continuous rolling managed by state-of-the-art automation technologies.

Oct 1, 2019

By Daniel Antonio Kapper Fabricio

Laboratórios realizam o ensaio para determinação da tenacidade à fratura KIC, mas para verificar a validade dos resultados, é importante que se estime a incerteza de medição do ensaio. O Guia para Expressão da Incerteza de Medição (GUM) apresenta um método reconhecido internacionalmente para se estimar a incerteza de ensaios quantitativos. O presente trabalho apresenta o desdobramento das etapas do GUM para o ensaio de KIC e a aplicação da planilha e do procedimento elaborados em um ensaio. Ao final, é realizada a análise crítica de quais fontes mais contribuíram para a incerteza de medição do ensaio executado.

Aug 8, 2018

By Edmar de Souza Silva, Antonio Augusto Gorni, Emanuelle Garcia Reis, Daniel Bojikian Matsubara

Controlled rolling followed by accelerated cooling, known worldwide as TMCP, aims to increase mechanical properties without toughness deterioration. The process principle is to promote the plate cooling with water jets along the range of the austenite transformation temperatures. The accelerated cooling process is only fully effective when controlled in an integrated manner, as it alone cannot ensure significant improvements in the final properties of steels. Plate surface quality depends on some parameters that must be controlled before the start of the plate accelerated cooling. Good flatness is essential to avoid irregular water accumulations during cooling. After the reheating process, the slab should have uniform temperature, uniform austenitic grain size and easily removable scale. The slab thermal and microstructural heterogeneities are inherited by the rolled plate and tend to increase further during the accelerated cooling. This results in flatness problems, high level of internal stresses and mechanical property variations. The descaling strategy is an extremely important factor and must be determined with great caution. It is important that scale thickness and distribution is uniform to ensure homogeneous cooling over the entire plate surface. Otherwise, there will be an uneven temperature distribution, which can cause serious problems of flatness, surface quality and mechanical properties.

Oct 1, 2019

By Raúl Daniel López

Un objetivo de seguridad y calidad en los moldes de la colada continua de Siderar fue la de tener un menisco estable y controlado. A lo largo de los distintos periodos de inversiones y mejoras, el control de nivel de Siderar logro como objetivo contener su variación de nivel de acero en el molde en un rango de variación menor a +/-2 mm y con una velocidad de cambio inferior a 1,5 m/segundos. Esta etapa trajo una relativa mejora en los aspectos mencionados (calidad y continuidad operativa) pero el hecho de tener como sistema de medición de nivel un sistema radiactivo (fuente Co60 y contador de centelleo) mantenía serias limitaciones en ambos rubros dado que este sistema no diferencia la interface escoria /polvo colador con el menisco de acero. Este trabajo tratará de mostrar y contar las tareas de desarrollo y aplicación de esta nueva tecnología, hoy vigente en la nueva Colada Continua N° 2 (CCD2) y en etapa de puesta en marcha de la CCD1.

Aug 15, 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 Jorge Alberto Soares Tenório, Susana Marracini Giampietri Lebrão, Guilherme Wolf Lebrão, Jefferson Salvador de Moraes, Viviane Tavares de Moraes

Os resíduos de mineração ou lamas são derivados dos processos de extração e beneficiamento mineral e por sua vez são geralmente armazenados em barragens de rejeitos, que são passivos ambientais. Algumas formas de recuperação de materiais desses resíduos já foram desenvolvidas, contudo a sua aplicação principal ocorre pela incorporação destes rejeitos em agregados da construção civil, visando a diminuição da geração de resíduos. Desta forma o objetivo deste trabalho é a caracterização do resíduo de lama vermelha visando a identificação de elementos que viabilizem os processos de reciclagem para a diminuição dos rejeitos. Para isso se fez uso de técnicas ambientais de classificação de resíduos, tais como: determinação da umidade; classificação granulométrica; determinação da alcalinidade; MEV/EDS e fluorescência de raios-X. As análises de caracterização convergiram para os resultados quantitativos elementar de 8,3 % de Al; 3,8 % de Na; 6,3 % de Si; 0,4 % de Fe; 0,4 % Zr; 0,004 % de Y, 2 % Ti e 0,009 % de Sc. Esta caracterização pode definir parâmetros que influenciam nos métodos para a recuperação de metais.

Oct 3, 2019

By Zou Zhongpping

Under the new normal state, blast furnace outputneeds to be adapted to the market demand, however the limitation in blast furnace output has significant impact on blast furnace operation and is prone to cause inactive furnace hearth and higher fuel ratio. To address such problems, some practices to maintain stable and smooth operation of blast furnace in case of output limitation are proposed based on data analysis philosophy, which allows the blast flow and hence the top pressure to be determined based on the hot metal output, and adequate kinetic energy of blast supply can be assured by adjusting the tuyeres. Matching between the oxygen enrichment and the pulverized coal injection is also proposed based on theoretical flametemperature, and burden distribution cycle calculation method is proposed, whichoffersnew approach for analyzing the change in burden distribution pattern.

Oct 30, 2017

By Alim Ullah

The paper discusses the necessity of upgrading low-iron containing ores, giving as an example, NML-Tata Steel Project in the Quebec-Labrador region of Canada. As cooling of pellets is generally a bottle-neck in most pelletizing plants, examples are given of the methods used to improve cooling in the existing plants and a simple, low-cost alternative, tested on a pot-grate system, is presented. The procedure described is applicable to sinter plants also. The trends in iron and steel production worldwide are then given, as well as the reasons for the increase in steel production by the Electric Arc Furnace (EAF) route. The stoichiometric and thermodynamic requirements for producing iron, irrespective of the process, are explained. The different ironmaking processes, especially the Direct Reduction (DR) ones are briefly discussed, outlining recent improvements made to some of them. The pros and cons of producing cooled DRI and Hot-Briquetted Iron (HBI) are given with predictions made for their future growth. An alternative to cold-briquetting of DRI fines is also discussed. Highlights of an ironmaking processes which is at the laboratory/pilot plant stage are given.

Aug 1, 2018

By Rudolf Hubmer

In October 2013 JSW Steel decided to place an order to Primetals Technologies Austria (former Siemens VAI Metals Technologies) for the installation of a comprehensive Level 2 process optimization system for more than 20 existing production facilities of various suppliers. For SMS-I new L2 systems are provided for two hot metal pretreatment stations, three hot metal desulphurization stations, three ladle furnaces, two 1-strand slab casters, a ladle tracking system as well as a shop supervisory system. Additionally the existing L2 system for one 1-strand slab caster is being upgraded in the course of the project. In SMS-II new L2 systems for the 7 hot metal desulphurization stations, 4 ladle furnaces, 1 new RH vacuum degasser, ladle tracking system and a shop supervisory system are supplied. Despite of the challenging time schedule the commissioning of the single facilities started within less than 12 month after contract effectiveness. The installed Level 2 process optimization systems together with the achieved results are described in this paper.

Aug 16, 2017

By Euzébio Bernabé Zanelato

A produção de peças cerâmicas pela indústria da cerâmica vermelha é composta por diferentes processos, dentre eles, se destaca o processo de queima. O processo de queima é um dos principais responsáveis pelas propriedades finais da peça cerâmica, tais como: resistência mecânica e porosidade. Por ser um processo gradativo, onde a temperatura é elevada até determinado grau, o ambiente proporcionado pelo forno é fundamental para a homogeneidade de queima das peças, no entanto, existem diferentes formas para a realização dessa queima. O objetivo deste projeto é comparar e avaliar o processo de queima por forno Hoffman e forno Caieira. Para caracterização da argila foram realizados os ensaios de granulometria, densidade real dos grãos, limites de Atterberg e análise química. Para acompanhamento da temperatura do forno foi utilizado um termopar digital e verificada a temperatura durante o processo de queima. Para avaliação do melhor processo de queima foram realizados os ensaios de variação linear e absorção de água das peças cerâmicas. Os resultados indicaram que as peças cerâmicas queimadas pelo forno Hoffman apresentam propriedades superiores aos do forno Caieira.

Oct 30, 2017

By Antonio Esposito

Saving energy and reducing pollution by minimizing emissions are today great challenges in the coking industry worldwide. In order to achieve satisfying results, equipment as well as technology should be continuously improved and updated. The most modern design tools should be adopted to maximize the coke production rate also ensuring the best coke quality. In this scenario, Paul Wurth is realizing the new coke making plant of CSPecem, Ceara - Brazil. These batteries are based on Paul Wurth “jumbo oven concept”. This solution incorporates all most modern features and design upgrading, in the aim of an easy and long-lasting operation putting a particular attention to environmental performances: the reduced number of ovens and the low number of pushing per day have the main effect of reducing pollution sources. Finally the paper will highlight Paul Wurth SOPRECO® System, which is foreseen to be installed in CSPecem batteries. SOPRECO®, which is capable of controlling the pressure for each individual oven in a coke oven battery, is thus able to reduce volatile emissions through doors, roofs and stand pipes up to 90%. The coke oven gas (COG) produced during the carbonization process is cleaned in a coke oven gas treatment plant to the level stipulated by applying the Best Available Technology (BAT).

Aug 1, 2018

By Richard Harvey, Robert Paul Mawer

In recent times there has been an increase in the demand from Steel plants for a technology that offers the most economical environmentally sustainable solution. In terms of blast furnace off gas cleaning this has seen a drive towards Cyclone technology replacing the older Dustcatchers. Cyclone technology can achieve dust removal efficiencies as high as 95% increasing the dust yield at the primary stage of gas cleaning. The dry dust (rich in Fe and C) can then be recycled to the Sinter Plant or Blast Furnace. Capture of dust at this stage also has the benefit that sludge generation from the secondary stage is also reduced meaning less waste to landfill and / or recovery of some of the by-products for further use. Primetals Technologies already offer a state of the art Tri-Axial Cyclone installed on many sites world-wide, however, this paper focuses on a hybrid of this technology, the DustClone. The DustClone is a low CAPEX unit that is essentially a Cyclone housed inside the Dustcatcher. This unit is aimed at operators who may be carrying out smaller scaled shutdowns / repairs that normally have a reduced CAPEX. This paper describes the technology that Primetals Technologies have developed.

Oct 1, 2019

By Elizaveta Cheremisina

In steelmaking process lime serves as flux. Rapid lime assimilation and slag formation of the desired composition have a significant effect on the refining reactions. It is important to know the rate limiting step of lime dissolution to control and improve the converter process. Kinetics of pure CaO and industrial lime dissolution in model slag has been studied in the range of temperatures 1300 –1600°C. Lime samples were prepared in cylinder form and immersed in the melt for predetermined time. Considering the total mass balance of CaO in the slag and linear dimensions of lime samples, mass transfer coefficients were derived. Diffusion coefficients were calculated under conditions of non-stationary diffusion. The derived activation energy of less than 200 kJ/mol indicates that diffusion is the limiting step in the process of lime-dissolution in slag.

Oct 30, 2017

By Antonio Adel dos Santos, Carmos Antonio Gandra, Fabricio Mazola da Silva Paiva, Vicente Tadeu Lopes Buono

Abstract Usiminas Steel Plant in Ipatinga installed an accelerated cooling device named CLC (Continuous On-Line Control) in 2010, enabling it to supply steels produced by TMCP (Thermo Mechanical Control Process) technology. This technology complements the TMCR (Thermo Mechanical Control Rolling), with the inclusion of the accelerated cooling process after controlled rolling. There are various gains in terms of quality and productivity associated to the application of such technology. However, the flatness control for API steel becomes crucial because large thermal stresses may be generated due to thermal heterogeneity during the fast cooling when the austenite phase decomposes mostly into ferrite and bainite. In literature, there is lack of knowledge regarding a full understanding of the relation among cooling conditions and plate flatness. Therefore, this work has focused on the effect of the cooling strategy for API steels, aiming at optimizing flatness and keeping the mechanical properties within the specified ranges. The starting point was dilatometer simulation, where cooling conditions such as start cooling temperature, SCT, finish rolling temperature, FRT, and cooling rate, CR, were changed in order to evaluate their effect on microstructure. Those laboratory conditions supposed to give the best results were transposed to industrial scale, so as to produce experimental lots of plates with five different cooling strategies. It was shown the possibility to find a cooling profile that guarantees the balance between mechanical properties and flatness requirements. The influence of cooling strategy on flatness was explained by the varied heat transfer regimes occurring from hot steel surface to the ambient

Oct 1, 2019

By Leandro Nakamura Alves Vieira

O acirramento da competição no mercado de aço tem exigido esforços de inovação e redução de custos. Por sua vez, as técnicas agrupadas como ICME - Integrated Computational Materials Engineering vêm acelerando o desenvolvimento e a otimização de materiais e processos de fabricação. O emprego destas técnicas tem sido uma ferramenta extra para assegurar a competitividade na indústria. Neste trabalho o uso da termodinâmica computacional no desenvolvimento e processamento de aços elétricos é revisado através da discussão de exemplos. Cálculos de equilíbrios mais relevantes para o processo de fabricação destes aços (tanto de grão não orientado-GNO como orientado-GO) permitem obter informações sobre as transformações de fases, solubilização de precipitados (sulfetos e nitretos) essenciais para a obtenção de texturas cristalográficas ideais. Os cálculos são discutidos e comparados com resultados reais. Discutem-se ainda, cálculos no sistema aço-gás, e os efeitos da composição da atmosfera na formação de óxidos na superfície do aço. Tais cálculos são importantes para descrever previamente as transformações que ocorrem durante as várias etapas de fabricação, assim como os efeitos dos parâmetros de processo sob os aços elétricos. A aplicação da técnica permite otimizar o processamento e o desenvolvimento dos aços elétricos em diversos aspectos. As vantagens e limitações do método, assim como o potencial de outras técnicas de ICME, na área, são discutidas.

Aug 7, 2018

By Marília Silva Cavalcante, Filipe Brito Marinho de Barros, Suelen Silva Rocha, Jorge Luiz Valença Mariz

A seleção adequada da taxa de produção de um empreendimento mineiro tem influência direta na possibilidade de sucesso do projeto, assim como a definição do porte e quantidade de equipamentos empregados em sua operação influenciam a maximização do Valor Presente Líquido (VPL). Nesse processo, a análise de risco na variável de saída aliada à análise de sensibilidade fornece resultados mais consistentes, visto que considera os riscos e incertezas de um projeto ao longo de sua vida útil. Este estudo teve como objetivo analisar a operação em uma mina de agregados a partir da consideração de quatro diferentes conjuntos escavadeira-caminhões através do método do Valor Anual Uniforme Equivalente (VAUE), comparando-o com o método do VPL. Foram revistas as avaliações econômicas efetuadas em estudo anterior, no qual foi obtido o VPL e efetuadas as Análises de Risco e Sensibilidade em cada um dos cenários, e foi acrescida à análise a metodologia do VAUE, sendo esta também submetida à análise probabilística. Foi verificado o desempenho de cada escavadeira e seus correspondentes caminhões para diferentes taxas de produção em ambas as metodologias, permitindo concluir que, para um mesmo número de unidades de transporte e contanto que a taxa de produção requerida seja possível, quanto menor o porte do equipamento, mais econômico é o cenário. Por outro lado, quanto maior a taxa de produção do empreendimento, mais rentável este será.

Oct 3, 2019

By Ana Carla de Melo Moreira Campelo

Para elaboração de planos de lavra é necessário que se faça o correto dimensionando da capacidade produtiva dos equipamentos envolvidos nas atividades de perfuração, carregamento e transporte. Esse estudo aborda o dimensionamento da produtividade de transporte para planejamento de curto prazo através da utilização de informações oriundas do banco de dados sistema de despacho e distância média de transporte oriunda da confecção dos planos de curto prazo, tomando como base os avanços de lavra e destinação dos materiais. A fim de chegar em um indicador da produtividade de transporte mais fiel aos resultados que de fato são praticados, foram levados em considerações os dados históricos mais recentes, obtidos por meio de um sistema de despacho e controle dos equipamentos (Dispatch®)... O trabalho proposto foi aplicado na mesma operação onde os dados foram obtidos e obteve resultados satisfatórios, possibilitando o acompanhamento mais detalhado da execução do plano de curto prazo e demonstrou-se passível de ser aplicado, também, para o planejamento de longo prazo. Os dados utilizados são provenientes de uma mina em operação (Cu-Au) situado no norte do Brasil.

Oct 30, 2017

By André Tarcizo de Oliveira Vieira

A Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) gera diversos resíduos metálicos de diferentes granulometrias que não podem ser utilizadas na rota natural da produção do aço. Este trabalho tem como objetivo descrever o pioneirismo do desenvolvimento e a implantação de melhorias no sistema de adição em carros torpedos que permitiram a utilização nobre de resíduos ricos em ferro, demonstrando a viabilidade técnica assim como a viabilidade econômica. A redução do consumo de energia é outro argumento para reciclagem de resíduos, neste contexto a CSN tem aumentado o interesse pela reciclagem devido a necessidade de diminuição de consumos energéticos e da consciência ambiental. O processo desenvolvido demonstrou a viabilidade da utilização de metálicos de pequena granulometria pela adição em carros torpedo, aumentando a oferta de ferro gusa líquido para os convertedores da CSN.

Aug 2, 2018