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By Jorge Madias

Pin holes as a surface defect, and blow holes as an inner defect, occur in billet / bloom / beam blank casting, particularly for Si-Mn killed steel cast with metering nozzle and oil lubrication. If they are present in abundance or have a large size, they may originate defects in the rolled products. Their characteristics, factors behind their formation, as well as usual processing conditions that promote their occurrence are discussed. Finally, the evolution of these defects during reheating and rolling is analyzed, with industrial examples.

Aug 16, 2017

By Ivênio de Oliveira Teixeira

Grelhas constituem o fundo móvel dos setores da esteira sem fim das máquinas de sinterização. Diferentes tipos de materiais têm sido utilizados para a fabricação dessas peças, desde aços resistentes ao calor e inoxidáveis até ferros fundidos de alta resistência, tendo como parâmetro de controle a perda de massa ou redução da espessura das grelhas. A necessidade do aumento do ritmo operacional das sinterizações ao longo dos anos tem levado ao aumento da substituição de grelhas, contrapondo ao aumento da produtividade das sinterizações. Desta forma, a adequação da resistência ao desgaste abrasivo e a minimização de transformações microestruturais em função as condições de utilização dos materiais desses componentes mecânicos têm sido alvo do desenvolvimento de materiais para essa aplicação. Nesse trabalho é discutido o desenvolvimento de materiais aplicados em grelhas de sinterização, visando o aumento da sua vida útil, a partir do melhor entendimento dos mecanismos de degradação e da realização de ensaios laboratoriais de desgaste abrasivo, corrosão a quente e fadiga térmica. Dentre cinco alternativas avaliadas, a concepção de material com matriz ferrítica e adição de elementos químicos formadores de carbonetos mais estáveis a elevadas temperaturas e formação de camada mais aderente de óxidos apresentou melhores resultados, gerando uma perspectiva de aumento da vida útil da ordem de pelo menos três vezes em relação à condição atual.

Aug 16, 2017

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 Paulo Sérgio Moreirar

A caracterização do tamanho de grão austenítico prévio dos aços é importante, pois a partir desta investigação é possível estimar parâmetros metalúrgicos que repercutirão na qualidade final do produto. Desenvolver métodos para a revelação do contorno de grão prévio se faz necessário, porém, muitas pesquisas apontam para a complexidade destes métodos. Este trabalho se propõe a avaliar diferentes técnicas de contraste para revelar o contorno de grão austenítico prévio dos aços ABNT 1045 e ABNT 4340. Foram utilizadas três técnicas para revelar o contorno de grão austenítico prévio, sendo: ataque químico, ataque térmico e têmpera superficial. Destacam-se o ataque térmico e a têmpera superficial como métodos inovadores. O ataque químico foi realizado em três condições, variando-se a composição de ácido clorídrico adicionado ao reativo a base de ácido pícrico. O ataque térmico foi realizado em duas condições, em atmosfera inerte e em atmosfera oxidante/inerte. A técnica de têmpera superficial consistiu em austenitizar e promover um tratamento térmico de têmpera com restrições na taxa de resfriamento, promovendo um efeito de transformação bainitica nos contornos de grãos austeníticos prévios. Pôde-se concluir que a técnica mais eficiente para os aços estudados foi o ataque químico a base de ácido pícrico. As técnicas de ataque térmico e têmpera superficial se mostraram eficientes para o aço ABNT 1045, apresentando potencial de melhoria metodológica para outros tipos de aços.

Aug 16, 2017

By Frank Schrama

The Steel Plant Model (SPM) is an advanced logistic simulation model for steel plants. With the SPM, bottlenecks can be solved and logistics can be optimized. Both existing plants and greenfield designs can be simulated. All movements and actions simulated, from hot metal to cast products. Not only all major equipment and their relevant components (like a sublance) are simulated, but also ladles, scrap boxes, transfer cars and cranes. The whole plant is simulated in 3D and actual distances and speeds determine transport times. The SPM includes process time deviations and equipment downtimes for maintenance or unexpected breakdowns. This ensures more realistic and reliable results. Logistic optimization is based on comparison of different scenarios. For a new scenario, equipment and practices, etc. can easily be modified, added or removed. At the same time the SPM produces all relevant data for every new scenario, which can be presented conveniently. This makes the SPM the ultimate tool to find bottlenecks or optimize plant logistics. The SPM is validated for several plants world-wide, with different characteristics and layouts. The SPM not only realistically simulates existing plants with all utilizations, crane movements and waiting times, but also to accurately predicts the influence of plant modifications or unexpected events like breakdowns. Given the flexibility of the SPM, any (new) steel plant can be simulated quickly when a layout and the requested data are provided.

Aug 16, 2017

By Michael McDonald

The cold-rolled steel output of cold-rolling mill (CRM) complexes are sometimes constrained by their batch annealing facilities (BAF). This paper examines a cost-effective solution to increasing capacity and quality of the BAF thereby making additional capacity available for CRM output. The solution involves applying a structured system of scheduling and operation to the BAF, using a proven level-2 software model. The system presented has been applied to a wide variety of BAF with all the leading furnace brands. Whether using traditional HN atmosphere or 100% hydrogen, peak performance can be achieved when using a properly configured, on-line, physical thermodynamic model. Given that it is not practical to place a thermocouple in each coil that is being annealed, various methods have historically been used to estimate the time required to properly anneal all the coils in the charge. This paper examines how the latest technology, in wide use throughout the USA, uses a physical thermodynamic model to shorten average cycle times, thereby increasing productivity and reducing energy consumption. The paper also examines the benefit of building thermodynamically balanced charges to further optimize the BAF operation and improve quality consistency by decreasing mechanical property variations.

Jul 30, 2018

By Martin Chabicovsky, Milan Hnizdil

Emulsions are frequently used for the cooling and lubrication of working rolls during the cold rolling. The fact that the lubrication and cooling are not separable makes the optimization of both functionalities difficult. The higher emulsion temperature decreases the cooling efficiency compared to cold water. Heat transfer and fluid flow laboratory (Czech Republic), CRM (Belgium), Tata steel (Netherlands) and Henkel (Germany) cooperated on the increasing of a cooling efficiency during cold rolling. Part of this research was focused on an influence of the emulsion composition on a cooling intensity. The cooling efficiency was laboratory investigated. The stainless steel sample with thermocouple was heated and then it was cooled by a nozzle. Tests were performed with various emulsions and pure water. The heat transfer coefficient was computed from measured temperatures. The cooling intensity (heat transfer coefficient) of all tested emulsions was similar but an increase of the cooling intensity was found with water. Further various emulsions concentrations were tested. Results showed decreasing cooling intensity with increasing oil concentration. Adding additives therefore is thought to cause a noticeable decrease of the cooling intensity.

Oct 1, 2019

By Michael Breuer, Christian Mengel, Luis Acainas Caballero, Olaf Jepsen

Stability of the hot strip mill rolling process remains a main topic when it comes to processing thin and hard materials. Strip steering especially at the end of rolling and tail out rips are a main source of unscheduled down times in a hot strip mill. Main focus of this paper is the new X-Roll® Guide system to improve mill stability and quality. An overview of SMS group developments in the recent years regarding equipment and control strategies is given. The new side guiding system in the entry area of the finishing mill is introduced and explained with operational examples. The system provides reproducible conditions for the threading process and during rolling. Steering control has a direct benefit on the availability of the mill. New developments of the roll alignment control strategies based on roll force and mill stand entry guide force measurement will be presented. Additionally a camera based measuring system is introduced that generates a direct process feedback of the strip position. It provides together with the roll alignment control the necessary control parameters for adjusting the roll gap and guiding the strip correct centered through the mill. As a summary the SMS group system is explained combining all features.

Oct 1, 2019

By Lara de Assis Moreira, Vinicius Thiago Lecco Rampinelli

The energy efficiency of reheating furnaces is a continuous challenge, as these equipment consume a representative portion of the total fuel of an integrated steel plant. Therefore, any investigation and implementation which brings improvement in this figure become an important issue for the mill competitiveness. In the case of production delays due to external factors (the condition addressed in this work), whether predicted or unforeseen, the slabs remain inside the furnace with high temperatures in order to avoid production delay during the production restart, elevating the specific consumption and scale formation. This work increased the energy efficiency of the two ArcelorMittal Tubarão’s walking beam reheating furnaces, by reducing the consumption of mixed gas during production delays (either scheduled or not) lasting less than 3 hours. The objectives were achieved through improvements, among them, tuning of Level 2 automation system parameters, automatization of procedures and operational training. The work resulted in a 34.4% fuel gas consumption reduction during the delays.

Oct 1, 2019

By Armando Vazquez

When water enters the EAF, some chemically dissociates to H2 while some remains as H2O vapor. Depending on operating conditions the levels of combustible gases (CO and H2) and H2O are continually changing throughout the course of any individual heat and on a heat-toheat basis. The EFSOP® system has been implemented in more than 80 installations as a powerful tool to reduce furnace operation costs but with water detection technology the off gas technology is a valuable solution to improve safety. This paper describes the latest results when using Tenova Goodfellow’s new standalone water detection technology that for the first time provides real-time analysis of both H2O vapor and H2 from start-to-end of a heat. It involves a newly designed water cooled probe and heated line that eliminates condensation during off-gas sampling and an analyzer equipped with a proprietary system for analyzing both H2O vapor and H2.

Jul 30, 2018

By Lucas Gonçalves Generoso, Larissa Rodrigues de Carvalho Rocha, Gerson Evaristo de Paula Júnior, Beatriz Fausta Gandra

A eficiência na redução dos minérios de ferro no alto-forno é governada pela estrutura e permeabilidade das camadas de carga. A zona granular do alto-forno é a região onde a carga mantém a sua estrutura estratificada, decorrente do carregamento, sob a forma de grãos sólidos. Nessa região, as condições de permeabilidade determinam o perfil de distribuição do gás e, consequentemente, a eficiência térmica e química do reator. Na Usiminas, foi desenvolvido um ensaio de permeabilidade que permite avaliar a perda de carga em leitos formados pelas matérias-primas utilizadas nos altos-fornos, buscando as condições mais favoráveis ao fluxo gasoso. A partir deste ensaio, foi possível avaliar cargas compostas exclusivamente por sínter, pelota ou minério granulado, ou ainda combinações binárias entre estes. O sínter apresentou a maior perda de carga, seguido da pelota e do minério granulado. Apesar disso, o sínter foi o material que permitiu maior acréscimo de vazão do gás. Os ensaios realizados indicaram que 5% de material com granulometria menor que 5 mm é o limite para a concentração de finos do sínter, situação em que foi observado acréscimo de aproximadamente 50% na resistência à passagem dos gases para as velocidades correspondentes àquelas dos altos-fornos. O leito de melhor permeabilidade foi formado por 95% de sínter e 5% de pelota, seguido pelo de 100% de sínter, sem diferença significativa entre essas condições. Em geral, a combinação de sínter e pelota é mais benéfica para a permeabilidade do leito.

Oct 1, 2019

By Samanta Neves da Silva

Depósitos estratiformes são característicos por apresentarem irregularidades nos contatos entre minério e estéril, motivo que requer especial atenção no planejamento de lavra. No depósito de Bauxita em estudo, a definição da geometria da camada de minério é realizada por interpretação dos furos de sondagens com espaçamento médio de 200 metros. O modelo gerado dos contatos litológicos, comumente, não incorpora as oscilações em curtas distâncias das elevações (Z) entre furos, o que influencia na fase de modelamento geológico, logo, na previsão dos fatores de diluição e perdas de minério. Este trabalho propõe agregar dados de curta distância, aumentando as informações entre furos de sondagens e, a partir das medidas de cota no topo e base da camada de minério, melhor refletir a geometria do corpo de minério. Assim a metodologia se divide em: criar modelos de superfícies interpoladas irregulares de topo (SIT) e base (SIB), considerando as informações de curta distância; analisar elevações médias em cada superfície, a fim de pressupor superfícies planas de lavra no topo (SPT) e na base (SPB); verificar a amplitude entre essas superfícies - SITxSPT e SIBxSPB, mensurando os fatores de perdas e diluições de minério a partir da diferença entre as elevações. O produto final deste trabalho consistiu da quantificação dos fatores de diluição e perdas de minério, aplicadas ao planejamento de lavra de curto prazo, otimizando o aproveitamento dos recursos e, consequentemente, aumentando a vida útil da mina.

Aug 8, 2018

By Luiz Flávio Pereira Costa

O espessamento de lamas no processo de beneficiamento de minério de ferro é de fundamental importância para a recuperação de água de processo, pois 75% da água é recuperada nesta etapa. Além disso, a qualidade da mesma interfere diretamente no bom desempenho das demais etapas do processo, principalmente na etapa de flotação. Vários são os parâmetros que interferem para obtenção da clarificação ideal do overflow, como: pH, dosagem de coagulantes e floculantes, percentagem de sólidos na alimentação, etc. O pH pode ser considerado o mais importante, pois a partir dele é que se determina as dosagens de coagulante e floculante referentes ao ponto ótimo de coagulação reduzindo assim os efeitos negativos na etapa de flotação. O teste de sedimentação em proveta é uma forma simples e rápida de realizar uma análise da velocidade de sedimentação e clarificação da água frente a diferentes combinações dos parâmetros citados. A Samarco resgatou e implementou na rotina dos operadores da área de espessamento a realização de testes de sedimentação em proveta com o objetivo de reduzir o tempo decorrente de coleta de material, envio ao laboratório e espera pelos resultados. Após a implementação dos testes na rotina operacional, observou-se motivação da equipe em redução de custos, embasamento teórico e assertividade na tomada de ações, diminuição de incidência de eventos de má clarificação da água overflow e diminuição do consumo de floculante em cerca de 30%.

Aug 16, 2017

By Antônio Donizetti Giuliano, Fernando Codelo Nascimento, Viviane Tavares de Moraes, Cilene Cláudia Diógenes, Erivan Cardoso Rocha

Nos lagos ornamentais geralmente tem-se a dificuldade em controlar o crescimento de algas, pois existe a incidência de luz e a disponibilidade de nutrientes provenientes da ração fornecida aos peixes, os quais propiciam o crescimento e o desenvolvimento das algas. Uma alternativa de tratamento é o processo oxidativo avançado (POA) existente, a ozonização, com o objetivo de propor um processo de tratamento de água para controlar a proliferação de algas em um lago ornamental sem prejuízos à comunidade aquática, vivente no lago. A metodologia utilizada foi o estudo de caso do lago que envolveu as seguintes etapas: construção do lago ornamental; definição do sistema de tratamento; monitoramento de parâmetros como: a demanda bioquímica de oxigênio (DBO), a cor, o pH, a temperatura, a amônia (NH3) e o oxigênio dissolvido (OD) do lago durante três meses; aplicação do ozônio para controlar a proliferação de algas e monitoramento dos mesmos parâmetros durante o processo de ozonização. Dentre os principais resultados encontrados citam-se: a redução de 170 unidades de Cobalto platina (PCU) da cor esverdeada da água do lago; descimento de 60% da DBO; aumento de 16% da concentração de OD e a redução de 80 a 100% da concentração de NH3, eliminando assim odores desagradáveis e melhorando a qualidade da água. Por meio dos resultados obtidos conclui-se a aplicação de ozônio em lagos ornamentais é uma alternativa para a manutenção aquática e melhoria da qualidade da água..

Oct 2, 2019

By Clebson Joel Mendes de Oliveira

Sulfur control in steel have been challenging process experts since the discovering of it deleterious effect on most of steel product properties. To separate this slag from hot metal is mandatory to complete desulfurization process. The preferred method is to skim hot metal surface physically removing the contaminated slag, attributing to the operator the evaluation of skimming efficiency. Thus, we present a new lower cost system using image processing methods foreseeing a future full automation skimming process.

Aug 16, 2017

By Raíza da Silva Juvenal, Suelen Silva Rocha, Artur Ângelo Alcântara de Assis, Jorge Luiz Valença Mariz

Um estudo de viabilidade econômica deve considerar parâmetros e incertezas inerentes a um projeto para produzir resultados econômicos consistentes, fornecendo ao investidor uma ferramenta de tomada de decisão. O presente estudo objetivou efetuar inicialmente a avaliação econômica convencional do cenário realista de uma mineração de agregados em fase de implantação localizada em Pernambuco, cujo Valor Presente Líquido (VPL) obtido foi R$ 24.006.309,20, o que representa um resultado positivo. Através da metodologia de Monte Carlo foi efetuada uma análise de risco considerando incertezas em 100.000 cenários, nos quais nove variáveis assumiram valores estocásticos dentro dos domínios definidos, produzindo assim uma distribuição estatística do VPL ao invés de um único número, sendo ainda efetuada uma análise de sensibilidade para identificar e quantificar as variáveis que mais impactam no resultado da avaliação. Por fim, os dois fatores mais influentes identificados na análise de sensibilidade inicial foram isolados e submetidos a uma nova análise de risco em outros 100.000 cenários. Foi concluído que o projeto é economicamente viável e que a probabilidade de gerar lucro aos investidores é de 99,77%, embora a probabilidade do VPL ser igual ou maior que o previsto pelo método convencional seja de 49,98%.

Oct 3, 2019

By Henrique Silva Furtado

Concerning production of low phosphorus steel critical grades at ArcelorMittal Tubarão site, bottom blowing system plays a very important role. For those systems with independently controlled tuyeres, some non-uniform bottom blowing patterns seem to be promising in improving metal-slag mixing; however, based on computational fluid dynamics (CFD) results of ArcelorMittal Tubarão’s post oxygen bottom blowing, this may not be generalized. Also, from industrial trials it became clear that higher the bottom blowing flow rate, the closer were the end point P to the equilibrium. Despite this result an analysis of the apparent mass transfer coefficient has shown a week correlation with the classical power stir correlation suggesting a more complex kinetic limiting step for phosphorus removal.

Jul 30, 2018

By Martin Dirks

Nowadays the sinter cooler often becomes the bottleneck of the sinter production, with outdated equipment leading to low productivity and high operation and maintenance costs. Furthermore valuable energy is simply destroyed in the cooler, which is not compatible anymore with a cost efficient and environmentally friendly sinter production. Paul Wurth has developed and improved two types of coolers, the annular cooler and the shaft cooler which offer flexible solutions to the specific situation of each client. The classic design of the annular cooler was completely revised and is now composed of a rigid ringframe construction as opposed to the traditional design with individual sintering cars, avoiding the typical problems of centering. Additional features of the PW annular cooler are the low air leakage rate and the increased effective cooling surface due to the removal of dead areas. This leads, in addition to the lower weight, to lower operating costs and a smaller space requirement. The shaft cooler stands out with an even smaller space requirement and a lower sinter outlet temperature because of a very long residence time of the sinter inside the shaft. Its development into a pure counter flow cooler aims at maximizing its energy efficiency, as it is designed as a system with a very low demand for cooling air, high air discharge temperatures and highly reduced dust emissions. For both cooler types flexible heat recovery solutions can be offered. These solutions include the supply of hot combustion air to the ignition hood burners and the sinter strand, the production of steam for the clients steam grid or the production of electric energy.

Aug 16, 2017

By Michael Brandner

In the past the research and development of new materials for hot mill rolls was mostly done by trials. Such trials are expensive and difficult to transform from small size to the big size of a solid roll. Computation is the cheaper way to get ideas processed and can be varied in different directions. The main part before simulation is the generation of the needed basic data of the specific materials. Some data is already well known and can be bought from databases; others have to be done specifically for our materials. The evaluation of such results has to be done still with solid trials, but the number of trials can be reduced. The advanced techniques of finite element calculation offer a wide range of possibilities to get answers about alloys, solidification, casting parameters and their influence. The possibility to calculate a heat treatment cycle and to get an answer about the internal stress modification during the cycle is a great help to understand the principle of transformation. Examples of different calculations in various fields will be given. The close cooperation with universities and other research institutes as well as the in-house possibilities will be presented.

Jul 30, 2018

By Norbert Asamer

At various stages during the hot rolling process, the different rolled products – blooms, billets, bars, respectively sections, but also slabs or plates – need to be cut. While the cross sections of these products are being reduced during each rolling pass, the lengths are being increased accordingly. Thus, it becomes necessary to cut the products to shorter lengths suitable for the next steps of production by state-of-the-art designed dry abrasive cut-off machines.

Jul 30, 2018