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By Jörg Thomasberger

Delivering liquid steel to a steel processing unit at right temperature is an important criterion for high production steel shops, but it is surprising how little attention has been paid in the past to manage this vital phase in the steelmaking process-the steel in transit. The ladle running costs, both directly and indirectly, contribute significantly to the cost of steelmaking and should be an area of concern to any high production steel plant. Here we are talking not only of refractory costs or preheating fuel costs, but also cost of extra heating in ladle furnace, additional process delays incurred in delivering steel at right temperature to downstream unit in case proper care is not exercised at upstream unit, and occasional costs of ladle breakout due to inability to judge the residual life of the ladle. This paper emphasizes the need of a comprehensive ladle management system, an aspect which has not been properly addressed in the operations of a steel plant, in improving the productivity of a steel melt shop. Starting with review of present status and the attempts at implementation of ladle tracking in steel melt shop automation system, it looks at components of an exhaustive Ladle Management System (LMS), and finally gives an idea of benefits that will accrue from implementation of such a system in a steel melt shop.

Aug 17, 2017

By Maxwell Pereira Cangani

Com a expansão da produção de minério de ferro no quadrilátero ferrífero em Minas Gerais, a litologia e o perfil de qualidade dos minérios foram alterados significativamente nos últimos anos, para o minério recebido na Ternium Brasil notadamente a partir do segundo semestre de 2014, gerando forte impacto sobre os processos Sinterização e Altos Fornos. Houve uma redução da participação de minérios hematíticos e uma elevação de minérios itabiríticos. Como conseqüência, houve uma elevação significativa dos teores de sílica, fósforo e alumina no sinter feed e minério granulado. Nesse contexto, surgiu a necessidade de tornar a especificação do sínter produto mais abrangente qualitativamente e mais restritiva do ponto de vista quantitativo, com o objetivo de melhorar a performance e estabilidade dos Altos Fornos, frente ao novo perfil de qualidade dos minérios de ferro.

Oct 30, 2017

By Gajraj Rathore

With the advent of modern HRM ( Hot rolling mills) with capacities beyond 5 Million tons with corresponding enriched CRM (Cold Rolling Mill) capacities, the throughput per hour exceeds invariably beyond 50 coils per hour making it possible to manage, track, handle, transport, store and dispatch inevitably with an automation system supplemented by corresponding software and hardware. This is true with respect to the production of Cold rolled Annealed, Galvanized, Continuously Annealed, Galvalume, CRGO, CRNGO and Colour coated coils which need total care in handling, tracking and dispatch. Understanding the above needs precisely JSW, Vijayanagar, India, has rightly gone in for a total automatic Yard management system and ASRS wherein the coils are handled as much as possible automatically in cradles without any damage insuring the receipt of coils to the customer as was produced. This CRM 2 has been commissioned and is operating with maximum automation with least manpower and max productivity with assured quality and safety. Pesmel OY Finland had the opportunity to Design, Supply and Commission this system which is first in the country and this technical paper analyses the above project as a case study enlisting the sound technical aspects as well as emphasis on the techno economics with assured ROI (Return on investment) and enhanced efficiency.

Aug 16, 2017

By Samuel de Lima Silva

A Comissão Interna de Conservação de Energia (CICE) atuou com uma série de ações para aprimorar a rotina de trabalho com finalidade da redução do consumo específico de gás natural na Unidade de Juiz de Fora da Votorantim Metais Zinco. As principais ações adotadas foram o desligamento de um dos queimadores da Caldeira Aalborg, e regulação do outro para 50%, utilizando o primeiro apenas quando necessário; estudo de melhorias na operação da Planta Polimetálicos, visando a redução de consumo pelo queimador do forno; melhoria no acompanhamento de consumo diário, tanto na chegada de gás quanto na caldeira; levantamento dos pontos de vazamento de vapor e contratação externa para adequação. Como resultado dessa série de ações tomadas, obtivemos uma redução de 17% no consumo específico de gás natural da planta.

Jul 31, 2018

By Haysler Apolinário Amoroso Lima

O desempenho de uma Aciaria depende da estabilidade dos equipamentos industriais. A conservação do refratário do convertedor garante produtividade, evitando paradas para reparo e campanhas antecipadas. A proteção do revestimento como um todo garante uma maior eficiência do sopro combinado, obtendo ganhos de qualidade e redução de ressopro. O presente trabalho refere-se à busca de soluções de engenharia para aumentar o desempenho do refratário dos convertedores e conservação do sopro combinado pelas ventaneiras. Através do estudo dos mecanismos de desgaste dos refratários, optou-se pelo ajuste dos escorificantes, melhoria das práticas de reparo com escória, mudança do projeto dos tijolos e ajuste da vazão das ventaneiras. Com as melhorias implantadas, houve redução do consumo de massa de projeção e aumento em 100% da vida útil das ventaneiras.

Jul 30, 2018

By Breno Totti Maia

A aciaria 1 da Usiminas Ipatinga é composta por 03 convertedores BOF e uso de ventaneiras para promover a melhor mistura do banho. No intuito de garantir e melhorar a estabilidade operacional da etapa sopro na produção, foi iniciado uma séria de desenvolvimentos na lança de oxigênio através da aplicação da tecnologia Slagless® com objetivos de melhorar a formação de escória, evitar cascão de lança, evitar cascão no sistema OG (recuperação de gases) e aumentar a disponibilidade de lanças através do aumento de sua vida. Os resultados apresentados são extremamente favoráveis, pois após a implementação da tecnologia, todos os objetivos foram atingidos associado com uma vida extremamente elevada do bico de lança, agora chamado cartucho, garantindo estabilidade e conforto operacional para a equipe da aciaria 1 da Usiminas Ipatinga.

Aug 15, 2017

By Helder Keitaro Arçari Ambo

Aços IF (Interstitial Free) são materiais com grande capacidade de serem conformados a frio, normalmente na forma de chapas, utilizados na indústria automobilística na fabricação de carrocerias de automóveis e outros componentes similares. Neste artigo foi realizado ensaio isotérmico de dupla deformação com objetivo de determinar a fração de amaciamento que ocorre no intervalo entre passes e o parâmetro de amaciamento4. O método para obter estes dados foi utilizando software da Instron em conjunto a maquina de torção e o forno de indução. Os resultados obtidos foram de grande importância no estudo para avaliar o comportamento do material quanto aos fenômenos metalúrgicos e termomecânicos envolvidos, ou seja, se ocorre recuperação, recristalização dinâmica entre outros processos de restauração do material quando submetido a forças externas em elevadas temperaturas.

Oct 30, 2017

By Enrique Roy Dionisio Calderon

Neste trabalho é apresentada a concepção de um modelo com objetivo de gerar a superfície de mínimo consumo de redutor (carbono) para a produção de ferro primário. No seu desenvolvimento foram consideradas as condições de equilíbrio das reações de redução e os balanços de massa e de energia. Sua aplicação à redução em Altos Fornos é exemplificada para situações reais, baseada no banco de dados operacionais de uma usina siderúrgica. Foi possível, a partir de planos de corte nestas superfícies, gerar diagramas binários do tipo CR-RD (Consumo de Redutor-Redução Direta), passíveis de serem obtidos “on-line” com o processo. Dentre os resultados obtidos, foi possível identificar, confirmar e prever, através da análise de casos reais, algumas inviabilidades termodinâmicas importantes do forno, conferindo desta forma maior segurança operacional ao processo.

Aug 1, 2018

By Douglas Batista Mazzinghy

O Projeto Minas-Rio possui o maior circuito de remoagem do mundo com o uso de moinho Vertimill. O circuito foi comissionado no final de 2014 e vem apresentando desempenho conforme projetado. São duas linhas de remoagem sendo que cada linha possui oito moinhos Vertimill modelo Metso VTM-1500 e quatro baterias de ciclones, totalizando dezesseis moinhos e oito baterias de ciclones. O circuito é do tipo reverso e são utilizadas bolas de alto cromo de 12,5 mm de diâmetro como carga moedora. O moinho Vertimill é bem robusto e não apresentou problemas maiores durante os primeiros seis meses de operação. O presente trabalho faz uma avalição da operação destes equipamentos e compara os dados de projeto com os resultados industriais obtidos através de campanhas de amostragens.

Aug 16, 2017

By Francisco Carvalho

Durante o comissionamento o laminador Novelis CM3 apresentou níveis elevados de vibração, que causou instabilidades no processo de laminação, gerando problema de qualidade e desperdício de produto. Devido à vibração, as chapas produzidas pelo CM3 apresentaram marcas de Chatter, e para entender esse fenômeno foram empregadas as seguintes técnicas: Análise de Vibração, Análise da Forma de Deflexão Operacional e simulação numérica pelo Método dos Elementos Finitos-MEF. De acordo com a literatura, um laminador pode apresentar três modos de Chatter: 5-20 Hz (torção); 128- 256 Hz (3a oitava) e 500-700 Hz (5a oitava). O modo de 3a oitava é mais crítico para a estrutura. Na Análise de Vibração, os espectros apresentam níveis elevados na frequência de 153 Hz, sendo que na análise por ODS identificou-se movimentos relativos nos rolos de Backup e na estrutura de apoio em 153 Hz. Os cálculos por MEF destacaram a existência de um modo natural em 153 Hz nos rolos Backup, como observado nos modos operacionais obtidos por ODS, caracterizando ressonância no sistema. Esta ressonância está associada à vibração do modo de 3a oitava, que ocasiona níveis elevados de vibração no sistema. A excitação deste modo natural faz com que haja a flexão dos cilindros, que causa variações na pressão de laminação gerando assim marcas nas chapas. Também, realizou-se uma Análise Modal do rolo Backup identificando-se uma frequência natural na região de 150 Hz, com a forma modal de flexão.

Aug 16, 2017

By Torben Ulisses da Silva Carvalho

A lixiviação é um processo hidrometalúrgico que consiste na separação entre o metal e a ganga através da dissolução em meio aquoso do mineral contendo os metais de interesse. O presente trabalho utilizou o minério de cobre oxidado da Mina do Sossego, sendo lixiviado em escala laboratorial com diferentes períodos de tempo, utilizando o ácido sulfúrico como agente lixiviante. A partir desses ensaios foram construídas curvas contendo os teores do minério de interesse contidos no licor e no rejeito, além do cálculo da recuperação metalúrgica. Os resultados foram encontrados utilizando a técnica de titulometria. Houve notada variação dos teores encontrados, os quais aumentavam proporcionalmente com os períodos de lixiviação. Esse comportamento mostra a necessidade de um maior número de etapas nos determinados períodos de tempo para uma recuperação metalúrgica adequada.

Aug 16, 2017

By Haruki Inami, Takashi Ishida, Kazuhiro Ohara, Hiroyuki Imanari

The highly competitive business environment of the international metals industry is driving demand for more cost-effective operation of steel making facilities, rolling mills, and strip processing lines. Achieving stable operation is vital if the steel industry is to produce high-quality products constantly and productively. In recent years, advances in computer processing speeds, data acquisition rates, and data storage capacity have rapidly led to greater use of the new technologies of big data, analytics, the IoT, and AI by control system designers and process engineers, and the introduction of industrial applications. The “Smart Rolling Mill” solutions for hot strip mills have been developed by our group with the goal of achieving sophisticated, state of the art, and automated operation in steel rolling mills. The various solution engines improve process stability, increase the performance of mill equipment, and provide improved process control. These solution engines are based on extensive knowledge of the rolling process and the associated control systems. Two solution engines in particular are the diagnosis systems for rolling condition and for product quality that contribute to cost-effective operation and lower yield loss. This paper focuses on the diagnosis systems for rolling condition and for product quality in hot strip mills. Advanced information technologies using big data analytics and machine learning are applied to real-time data collected from the automation system that controls operation and the rolling process. We have developed diagnosis solutions for rolling condition and product quality utilizing predictive and clustering diagnosis. Predictive diagnosis prevents serious problems by detecting changes in the state of the plant or in the rolling condition. Clustering diagnosis classifies patterns of fluctuation in product quality trend charts, providing effective tuning guidance for improving product quality. This paper describes these applications with several examples.

Oct 1, 2019

By Luiz Flávio Pereira Costa

O quartzo contido no concentrado, medido pelo teor de SiO2, é um dos principais itens de controle de qualidade do concentrado produzido em usinas de beneficiamento de minério de ferro. Nas usinas de beneficiamento da Samarco Mineração S/A o processo de concentração é realizado em etapas de flotação reversa de quartzo. São utilizadas tanto células mecânicas quanto colunas de flotação. A especificação do concentrado final produzido na usina de beneficiamento é obtido em uma etapa de flotação em colunas (3 colunas; 3,6mX14m). Com o objetivo de melhorar a performance desta etapa de flotação em colunas foram identificadas algumas oportunidades de melhoria, a saber: substituição dos spargers por slan jet; redistribuição e reposicionamento dos borbulhadores; substituição de chapéu chinês e do distribuidor de polpa equalizando a alimentação das colunas; otimização dos parâmetros de processo (vazão de ar e camada de espuma); realização de testes de flotação em bancada com amostras do fluxo que alimenta as colunas variando a dosagem de coletor. Nos testes em bancada uma éter-amina foi utilizada como coletor de quartzo. Os testes de bancada mostraram a possibilidade de reduzir o teor de SiO2 no concentrado de forma significativa aumentando a dosagem de coletor até 75g/t. A partir das modificações no sistema de aeração, distribuição da alimentação das colunas e com a adição de coletor, a taxa de redução de SiO2 passou de 20% para 40%.

Aug 16, 2017

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 Michael Windhager

UltimaTM rolls have been designed for intermediate and finishing stands of rod and bar and small and medium section mills. The rolls and rings are spun cast, with a highly alloyed working layer and a tough nodular iron core. Microstructure and hardness level can be adjusted over a wide range, which allows us to adapt the rolls to differing rolling conditions. After introducing the UltimaTM concept, this paper will describe the results of UltimaTM rolls achieved in various mill applications, like finish rolling of rebar, and slitting. Special emphasis is given to performance gains when using UltimaTM rolls, compared to standard rolls. This paper also examines the impact of UltimaTM rolls on mill and roll shop productivity.

Jul 30, 2018

By Delciane Porfiro, Tiago de Mattos Serodre, Antônio Eduardo Clark Peres, Valdirene Gonzaga de Resende

The evaluation of the effect of the addition of carbon nanotubes (NTCs) directly to a etheramine on the flotation recovery of the quartz at pH 10.5 was carried out by means of microflotation tests in Hallimond tube. The quartz flotation was evaluated using 0.1% (w/v) etheramine solution with different percentages of carboxylic functionalized NTCs. The increase in the percentage of functionalized NTCs increased the flotation recovery to a maximum and from this it was observed a reduction of the recovery of the mineral. Pure etheramine and etheramine with the NTCs were characterized by FTIR spectroscopy and thermal analysis. FTIR spectra of both pure etheramine and etheramine with NTCs clearly showed peaks with the same wavelengths and diagnostics of the cation etheramine and acetate anion. Thermogravimetry indicated that the etheramine + NTCs-COOH mixture lost approximately the same weight percentage over a larger temperature range. In addition, the interaction of the nanotubes with the etheramine caused them to decompose at a lower temperature.

Oct 3, 2019

By Marcus Vinicius Laudares Mendonça

SMS calculates and improves tooth and flank profiles individually to realise a homogeneous pressure distribution over the complete load flank. With a tooth profile and flank profile according to AGMA, ISO or DIN standard the contact pressure varies along the load flank. To realize a homogeneous distribution of the contact pressure and to avoid a premature mesh, SMS improves the tooth profile and flank profile in three steps. First SMS is doing a preliminary calculation and design according ISO, DIN or AGMA standard, with safety factors based on more than 125 years of experience. Second SMS calculates and checks the local contact pressure at the load flank under consideration of shaft, gearing and housing deformation, as well as the bearing behaviour. Finally SMS calculates and designs an improved tooth profile and flank profile to receive a homogeneous contact pressure at the load flank. The result is an increase of the torque transmitting capacity of up to 30% of the SMS advanced gears with the same outer dimensions than traditional gears.

Aug 17, 2017

By Rafael Lopes

Os aços utilizados na fabricação do vergalhão CA50 conforme norma NBR7480 são usados em todo o Brasil. A grande aplicação deste tipo de produto é na indústria de construção civil em função de sua excelente resistência mecânica e soldabilidade. Estas características permitem o avanço na construção de grandes empreendimentos. Em 2009, a Votorantim Siderurgia na sua Unidade de Resende, iniciou a produção do vergalhão CA50 em escala, procurando aumentar a sua participação no mercado de construção civil. Foi identificada uma grande variação nos resultados de limite de escoamento nos ensaios de liberação de produto realizados a partir de amostras coletadas no início das bobinas de vergalhão CA50. Em função disso, foi feita a caracterização do limite de escoamento e microestrutura ao longo da bobina onde foi identificado que esta grande variação do limite de escoamento estava presente em toda a bobina. Desta forma, foram definidos os principais parâmetros do processo de laminação que poderiam estar influenciando na variação do limite de escoamento e realizado um planejamento de experimentos (DOE) para o vergalhão CA50 16,0mm, aço 1030, onde foram identificadas que a combinação da melhor distribuição da vazão de água nas Caixas d’água utilizadas no tratamento térmico de têmpera e auto revenido, somada à maior distribuição das espiras no pelo Formador e à ventilação do Stelmor no mínimo apresentaram resultados de limite de escoamento acima do mínimo especificado pela norma NBR 7480 com menor desvio padrão quando comparado aos parâmetros de processo que eram utilizados na produção do vergalhão CA50.

Oct 30, 2017

By Márcia Maria da Silva Monteiro Pereira

Durante o lingotamento contínuo de aço, partículas de ZrO2 adicionadas na escória de molde facilitam a nucleação heterogênea de cristais devido à sua limitada solubilidade. A adição de ZrO2 promove a cristalização da fase cuspidina, o que auxilia na redução da transferência horizontal de calor no molde, amenizando desta forma o problema das trincas longitudinais. Outro benefício da adição de ZrO2 em pós fluxantes é reduzir a taxa de desgaste da válvula submersa (SEN) na interface metal/escória; a erosão da SEN é um problema sério. Através de testes de laboratório e de testes industriais concluiu-se que a adição de ZrO2 em pós fluxantes reduz a taxa de transferência de calor horizontal no molde durante o lingotamento contínuo de aço, considerando os dois tipos de pós fluxantes que foram analisados no presente trabalho. Além disso, observou-se que a adição de ZrO2 reduz a taxa de desgaste da válvula submersa na interface metal/escória.

Aug 16, 2017

By Daniel Paulo Santos, João José dos Santos Carvalho, Leonardo Passos Perdigão, Alexandre Santos Tardin, Filipe Sathler, Leonardo Barbosa de Oliveira Mello, Odilon José da Silva, Marcelo Tardin Alves

A estabilidade operacional do alto-forno depende da qualidade de suas matérias-primas, sendo a resistência mecânica do coque após a reação – Coke Strength after Reaction (CSR) um dos principais parâmetros de controle da qualidade do coque para verificar a degradação granulométrica do coque após sua reação com CO2. O desafio das empresas siderúrgicas está em produzir um coque de baixo custo e elevada qualidade com resultados precisos e consistentes para atendimento às especificações requeridas pelo alto-forno. Neste trabalho em particular, utilizando a metodologia Seis Sigma, foi desenvolvido e validado uma equação matemática (modelo de regressão linear múltipla) para previsão do CSR produzido pela coqueria da ArcelorMittal Tubarão, a partir de dados estatísticos correlacionados à parâmetros da mistura de carvão (teor de cinzas totais, enxofre médio e a composição química das cinzas expresso pelo índice de basicidade).

Oct 1, 2019