Search Documents

By Douglas Glenn Stalheim

The demands for improved mechanical properties in hot rolled long products are increasing as the expectations of global Standards and construction designer’s increase. Cost constraints limit the excessive use of expensive alloys to meet these expectations. In addition, depending on the mill, equipment can limit what can be realized to meet the increasing expectations. The most effective way to meet the increasing expectations for improved mechanical properties of optimum strength and ductility is through producing steel with as fine as possible uniform cross sectional grain size in the “as-rolled” condition. The best solution to the development of this fine and uniform cross sectional grain size is to develop a cost effective alloy design coupled with proper metallurgical process control implemented into an existing mill’s equipment capability and layout. In other words, properly bringing together alloy, metallurgy, process control and existing equipment capabilities to develop an optimum product that can meet the increasing demands of the construction designer. This paper is designed to give a solid understanding of the production and metallurgical requirements to achieve a grain size in “as-rolled” long products that is as fine as possible within the limitations of the process and production parameters of the individual plant.

Jul 30, 2018

By John Malcolm Gray

Interest in X-80 linepipe steels emerged in the early 1980’s and it was first used in 1985 by Ruhr Gas [1]. The early steels were extensions of conventional Nb-V or Nb-Mo microalloyed X-70 steels but other alloying concepts emerged based on Nb-Mo-B alloying (NKSTAF [2] and ULCB [3]). The latter had acicular ferrite/bainitic microstructures and carbon contents below 0.05 percent. In parallel renewed interest developed in ultra low carbon (0.02 percent) higher niobium steels which had first been studied in 1962 [4]. Such steels exhibited excellent notch toughness when processed with high finish rolling temperatures (>950°C) which made them suitable for processing on weak, older rolling mills. With time such steels, designated “High Temperature Processed”, or HTP steels, were further optimized and produced in modern, very strong rolling mills due to their superior economy compared with traditional vanadium and molybdenum containing steels. The chronology of the HTP development is presented in the present paper. Full scale demonstration heats of a 0.06 percent carbon 0.10 percent niobium steel were produced by Bofors Steel Plant in 1972 and were converted from slabs to plates by nine different steel mills [5-7]. Commercial application in API Grade X-70 first occurred in Canada in 1974 [8,9] but the concept was only used sporadically after that until 1998 when it was applied for the API Grade X-70 Sour Service Cantarell Project [10] in Mexico. Soon thereafter, the El Paso Cheyenne Plains Project used a 0.05%C 0.095%Nb 0.27%Cr variant of the HTP steel [10-12]. Nowadays the HTP concept is being utilized for construction of approximately 6000 km of 48” OD x 18.4 mm X-80 per year in China. The metallurgical principles and history of the development are presented in details in this paper.

Aug 7, 2018

By Bianka Nani Venturelli

Estudou-se o efeito do tamanho de grão austenítico nas propriedades de tração do aço Hadfield refinado com Hf. Estas propriedades foram comparadas com as de um aço Hadfield sem refino, ambos com a composição química de acordo com a norma ASTM A128 – grau B2. Adicionalmente, foram usadas técnicas de caracterização macroestrutural, microestrutural e fractográfica. A caracterização macroestrutural mostrou que o aço Hadfield com adição de Hf apresentou tamanho do grão austenítico (600 ?m) aproximadamente cinco vezes menor do que o do aço Hadfield sem refino (3000 ?m). Os resultados do ensaio de tração mostraram um pequeno aumento (~6%) no valor do limite de escoamento com o refino do grão, em acordo com a Equação de Hall-Petch para materiais austeníticos. No entanto, os resultados dos ensaios de tração do aço Hadfield refinado mostraram aumentos que não foram previstos para as propriedades de resistência à tração (~37%), alongamento (~53%) e tenacidade (~88%). O exame fractográfico dos corpos de prova de tração indicou predominância do mecanismo de fratura dúctil para o aço Hadfield sem refino, enquanto que o aço Hadfield refinado apresentou predominância do mecanismo de fratura intergranular dúctil.

Oct 30, 2017

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

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

Oct 1, 2019

By Hormando Leocadio, CWM van der Geld, Julio Cesar Passos

Impinging water jets promote high heat flux extraction rate. Steel industry widely employs the process for accurate temperature control to improve the microstructure and to ensure adequate mechanical properties. The range of surface temperatures, heat fluxes and cooling rates are very large, which makes it important to obtain an accurate value of the heat transfer coefficient. This paper presents an experimental and numerical study of the heat transfer behavior of a high temperature (450°C - 900°C) steel plate cooled by a water jet at 20°C to 70°C. High-speed imaging (up to 20,000 fps) within water jet impingement zone allowed the characterization of the boiling regimes in the early stages of cooling. The effects of initial temperature, water jet temperature and velocity on the heat transfer coefficient were analyzed by inverse heat conduction method that predicts the heat flux and temperature on the top surface from temperatures measured with thermocouples inserted in test plate. Heat transfer is strongly affected by the initial temperature of the hot steel, water jet temperature and, less intensely, by jet velocity. High cooling rates start when liquid water is in direct contact with surface temperatures above 700°C.The results will contribute to the enhancement of the temperature cooling control on the runout table and cooling model employed at Usiminas Hot Strip Mill.

Oct 1, 2019

By Ângelo Siqueira da Silva

Este trabalho teve por objetivo avaliar o potencial gratifizante de adições de alumínio, em conjunto com inoculante a base de silício, diretamente no fundo do basquete antes do basculamento da panela de metal líquido no basquete da máquina centrífuga, a fim de produzir tubos centrifugados de ferro fundido nodular de matriz majoritariamente ferrítica. Amostras extraídas da ponta e cabeça dos tubos, sem e com distintas adições de alumínio, foram submetidas a tratamentos de recozimento (1050, 1000 e 900ºC), a fim de serem analisadas por meio de análise microestrutural e dureza Brinell. De acordo com os resultados obtidos a incorporação de alumínio ao ferro fundido foi mais efetiva para a incorporação de 1,7% de Al no ferro fundido, permitindo obter um ferro fundido nodular de composição ligeiramente hipereutética, com adequada grafitização e matriz 100% ferrítica, mesmo nas condições testadas com menor temperatura de encharque (900ºC) no recozimento, e com dureza dentro das especificações para a aplicação.

Aug 16, 2017

By Pedro Cunha Alves, Wagner Viana Bielefeldt, Vinicius Cardoso da Rocha, Augusto Lachini Pereira, Julio Aníbal Morales Pereira

The capacity of steelmaking slags (CaO-SiO2-Al2O3-MgO) on inclusion removal from liquid steel was investigated through experimental conditions. Laboratory experiments with slag and steel samples (with inclusion population known) were performed using a vertical electric resistance furnace at 1600 ºC. After the melting experiments, slag and steel samples were separated and analyzed regarding their chemical composition and inclusion population evolution. The capacity of slags on inclusion removal was evaluated based on the thermodynamics (solid and liquid phases proportion, phase composition and effective viscosity of slags) calculated using the FactSageTM 7.2. Results indicated that changes in the composition of slags (regarding CaO/SiO2 e Al2O3) presented effects on the steel cleanliness. The total inclusion density decreased in all steel samples and the removal of inclusions by slags shows a tendency to improve as their viscosity decreases (< 0.23 Pa.s).

Oct 1, 2019

By Luiz Filipe Cardoso de Oliveira, Alex Milton Albergaria Campos, Paulo Santos Assis

Em usinas siderúrgicas integradas a coque, o carvão mineral tem papel fundamental principalmente na produção de coque metalúrgico, que será utilizado nos altos-fornos para produção do ferro-gusa. O coque é produzido a partir de misturas, de carvões minerais com diferentes propriedades, formuladas para atender os requisitos operacionais do processo de coqueificação e a garantir a qualidade do ferro-gusa que será produzido nos altos-fornos. Além disso, está mistura deve ter o menor custo possível uma vez que a maior parte do carvão metalúrgico utilizado no Brasil é importado, representando assim uma grande parcela do custo do aço. O grande desafio do setor é obter misturas de carvões que atendam a coqueria e produzam coque com alta qualidade e baixo custo. Para tanto, é necessário uma otimização de vários processos, desde a compra e transporte do carvão até sua estocagem, formação das misturas e abastecimento da coqueria. Com isto, este trabalho vem com o objetivo de sugerir uma otimização e planejamento da mistura de carvão para a coqueria com a utilização de rejeitos plásticos de menor valor agregado na mistura que possibilitem a produção de coque com menor custo e com a qualidade exigida no processo de fabricação de aço.

Oct 1, 2019

By Hui-bin Wu, Rui Yuan, Yang Gu, Peng-cheng Zhang, Zheng-zhi Zhao

The corrosion behavior of three kinds of medium-Cr rolled steel pipeline steels in carbon dioxide collecting and transporting environment at different temperatures was studied. The results shew that the 5Cr sample was most affected by temperature. When the temperature rised from 30 °C to 90 °C, the corrosion rate increased from 0.12 mm/a to 1.87 mm/a, which was increased 15.6 times. The corrosion rate of 7Cr steel at 30 °C was similar to that of 5Cr steel. However, as the temperature increased, the corrosion rate rised slowly, increasing by 2.4 times at 90 °C. The corrosion rate of 9Cr steel was not obvious with temperature, and it was always below 0.06 mm/a. The thickness of the corrosion product film of the three samples gradually increased below 70 °C, and suddenly increased above 70 °C. This was related to the negative temperature coefficient of the solubility of FeCO3, and the thickening of the product film also affected the ion exchange of the cathodic reaction. An increase in the Cr content contributed to grain refinement and increased the proportion of the small-angle grain boundaries. More fine grains mean an increase in the total length of the grain boundaries, which could provide a diffusion channel for the free Cr element; on the other hand, the low-angle grain boundary structure was more orderly, with a lower free volume and lower interface energy. Under the combined effect of both, 9Cr steel and 7Cr steel had high volta potential and better corrosion

Oct 1, 2019

By Gilmar Ferreira Bataglia

The possibility of parameterization of hot tensile data together with creep data is investigated, for Aluminium Alloy 7475-T7351. This study represents part of a broader research program aiming at the validation of a methodology recently proposed for analyzing both kinds of data together, considering different metallic materials. The results presented in Part 1 of this work, were analyzed according to 4 traditional methods of the literature for parameterization of creep data, namely: Larson-Miller, Orr-Sherby-Dorn, Manson-Succop and Manson-Hafferd. The compatibility of the hot tensile test results with those of creep is remarkably good, indicating the possibility of using both kind of data together also in extrapolation schemes. The criterion proposed for equivalence between hot tensile and creep data is verified to work well also for this kind of material, under the present experimental conditions.

Aug 8, 2018

By Leonardo Roberto da Silva

Com o desenvolvimento de novos materiais para ferramentas de corte, os processos de usinagem de aços endurecidos (com remoção de cavacos em aço com dureza superior a 45 HRC) têm estado cada vez mais em evidência, de tal modo que, em alguns casos, substitui-se o processo de retificação por possibilitar a redução do tempo de produção e do custo de fabricação. Além disso, é possível obter peças com elevado acabamento superficial e tolerâncias apertadas. Este trabalho visa analisar o desgaste de ferramenta de metal duro e possíveis danos causados na superfície da peça através das solicitações térmicas e mecânicas originadas do fresamento com alta velocidade de corte no aço AISI H13 endurecido. A avaliação do desempenho das ferramentas de metal duro consistiu na análise dos seguintes parâmetros: vida, desgaste de ferramenta, dureza, rugosidade e microestrutura. Os resultados obtidos neste estudo mostraram que o material da ferramenta e a velocidade de corte influenciaram no desempenho das variáveis de saída citadas. As ferramentas de metal duro apresentaram baixo rendimento na usinagem HSM (High Speed Machining) e rendimento satisfatório com velocidades de corte convencionais.

Aug 7, 2018

By Noan Tonini SImonassi

O atual cenário global de crescente conscientização ambiental de consumo de materiais e da busca por utilização de materiais que sejam menos agressivos aos ecossistemas. Fazem com que novos materiais oriundos de fontes naturais, de acordo com tendências e desenvolvimento tecnológico, se tornem alvo de pesquisas. Neste contexto, a utilização de fibras naturais ocupa uma posição destacada. O objetivo deste trabalho foi avaliar o comportamento de resistência de compósitos reforçados com 30% em volume de um tecido de fibra de fique e manta de curauá, com matriz de poliéster, por meio de testes de impacto Izod. Foi observado que a adição do tecido fique e da manta de curauá resultou em um aumento significativo na energia absorvida pelos compósitos, quando comparado com o material sem a adição de reforço. A observação macroscópica dos espécimes pós-impacto e a análise de fratura obtidas através de microscopia eletrônica de varredura (MEV) revelaram que a ruptura transversal através da interface dos compósitos com a matriz de poliéster é o principal mecanismo para a tenacidade destes compósitos.

Oct 30, 2017

By Ricardo Thomé da Cruz

O material refratário que constitui a placa de válvula gaveta é selecionado de acordo com vários critérios, cuja adequação vai influenciar diretamente no desempenho e vida útil das placas. Estes refratários apresentam alto grau de desenvolvimento tecnológico, demandam tempo para sua substituição em intervalos de poucas corridas e apresentam custo relativamente alto. No presente trabalho foi realizada a caracterização técnica e microestrutural de placas de refratários aluminosos com carbono, de diferentes fornecedores. As propriedades técnicas desses materiais foram relacionadas com o desempenho em serviço. Inclui-se nesse estudo a comparação do refratário novo com o usado (post mortem), relacionando-se os aspectos estruturais com o desgaste do canal da placa. Os resultados mostraram diferenças significativas dos constituintes microestruturais das placas, os quais explicam o melhor desempenho de um material na prática industrial.

Jul 30, 2018

By Fernanda Moreno Rodrigues

A adição de elementos microligantes para o controle do crescimento do grão austenítico vem sendo largamente utilizada nas últimas décadas. O Nióbio é tido como o elemento mais importante deste grupo, pois produz precipitados finos na matriz que ancoram os contornos de grão, retardando o seu crescimento. O presente trabalho avalia o efeito do Nióbio no tamanho do grão austenítico do aço VEX, um aço ferramenta para trabalho a quente utilizado para extrusão de alumínio. O estudo baseou-se na comparação entre duas composições químicas, uma sem Nióbio e outra com microadição de 0,02%. Ambas foram caracterizadas microestruturalmente e quanto à tenacidade. O tamanho de grão foi avaliado após austenitização entre 980°C e 1.200°C. Os resultados mostram que a adição de Nióbio é efetiva no refino de grão em elevadas temperaturas, o que é relevante para a aplicação industrial do aço em questão.

Aug 7, 2018

By Raelly Laurinda Araujo da Silva

As ligas de alumínio são utilizadas mundialmente em inúmeras atividades. Com o aumento da competitividade, existe a necessidade de melhoria constante no processo produtivo. Essas melhorias têm como objetivo reduzir custos e melhorar o desempenho dos componentes e têm sido realizadas pela aplicação de novas técnicas e pelo desenvolvimento de novas ligas/composições. O processo squeeze casting é um processo inovador dentro dos processos de fundição, no qual o metal vazado no estado liquido é solidificado sob pressão dentro de uma coquilha metálica fechada por um punção. Neste contexto, o presente trabalho buscou analisar a influência da aplicação de diferentes pressões no processo de squeeze casting na modificação estrutural da liga de alumínio do tipo AlSi1Mg0.5Mn. Os resultados indicam que o aumento da pressão na liga gera uma taxa de transferência de calor mais elevada que reduziu o tempo de solidificação modificando a microestrutura.

Oct 30, 2017

By Carolline Serafim da Silva

Com o objetivo de avaliar as condições estruturais via comportamento mecânico associada ao efeito TRIP realizou-se estudo comparativo das propriedades mecânicas de dois aços inoxidáveis austeníticos comerciais de graus 304L e 201LN. A martensita induzida por deformação foi formada durante a laminação a frio a temperatura ambiente até percentual de redução de espessura de 80% e avaliada via nanoindentação com cargas máximas de ensaio de 1, 20, 50 e 100 gf. Observou-se que as propriedades decresceram com o aumento das cargas utilizadas e apresentaram tendência de estabilização com as maiores cargas.

Oct 30, 2017

By Karina Aparecida Martins Barcelos Gonçalves

Amostras dos aços inoxidáveis duplex UNS S31803 (duplex padrão) e UNS S32304 (lean duplex) foram investigadas no estado de fornecimento, após laminação a frio com redução de 64% e 62% e recozimento na temperatura de 1055ºC com 20s de encharque. Foram medidas a dureza Vickers e a quantificação das fases, austenita e ferrita, usando o método de contagem por pontos. A textura cristalográfica foi obtida via técnica de EBSD. A textura cristalográfica da fase ferrítica no estado de fornecimento e recozida apresentou as fibras a //DL e q {100} //DN mais intensas, enquanto a fibra g {111} //DN aparece com intensidade menor. Na fase austenítica as principais componentes encontradas com maior intensidade estão na fibra a //DN e na fibra b com menor intensidade.

Jan 16, 2018

By Danielle Gonçalves Campos

Com o ensaio de RDI (Índice de Degradação sob Redução), pode-se determinar a geração de finos durante a redução da carga metálica no alto-forno, e com o RI (Índice de Redutibilidade) determina-se a capacidade do sínter em ceder oxigênio para o gás redutor. São ensaios de extrema importância, pois com o RDI é possível medir a degradação do sínter quando submetido a condições redutoras do alto-forno, e com o RI entende-se o grau de redução da carga metálica momentos antes do início de seu processo de amolecimento. Com a instalação deste forno no Laboratório de Redução da CSN, será possível correlacionar os componentes do sínter, e de outras cargas metálicas, avaliando suas influências no produto, e, consequentemente, em suas utilizações no alto-forno.

Aug 1, 2018

By Isadora Almeida Rosa

Aços baixo-carbono com microestruturas ferrítico-bainíticos, bifásico, ou multifásicos têm características apreciáveis para a indústria automobilística, pois, combinam resistência, ductilidade e conformabilidade, permitindo produzir chapas mais finas resultando na redução do peso. Com o intuito de avaliar as características mecânicas e microestruturais obtidas através da variação da temperatura de bobinamento, desenvolveu-se um estudo a partir de um aço baixo carbono com microadição de molibdênio e nióbio, onde se verificou a possibilidade de produzir um aço dual phase na forma de chapas laminadas a quente, em escala industrial. Pode-se verificar que para menores temperaturas de bobinamento, obteve-se melhor desempenho quanto ao aumento da resistência mecânica e garantia de uma alta ductilidade vinculados a um refino expressivo no tamanho de grão da matriz ferrítica em conjunto com uma segunda fase com evidência de ilhas de martensita.

Aug 16, 2017

By Dong Maolin

A great amount of high temperature off-gas, whose maximum temperature is up to 2100?, is generated during the smelting process of electric arc furnace (EAF). The dust content, which is mainly iron oxide, of the off-gas is high and worthy of industrial recovery. The heat carried by the high temperature off-gas with dust is about 11% of the total energy input of EAF, and some even is as high as 20%. The high-temperature off-gas not only takes away a lot of heat but also places a huge burden to de-dusting system of EAF. It not only reduces the iron oxide dust recovery ratio, but also causes serious pollution problems. With the development of the iron and steel industry, the proportion of molten iron for EAF gradually increases, and even more than 30% in some cases. The increase of molten iron causes increases in the amount of EAF off-gas and heat waste. As a result the problem of dust removal is worsening [1-2]. How to sufficiently recover the sensible heat of the high temperature off-gas, create conditions for efficient dust removal, thus reduce operating costs of dust removal system and the production costs is a problem which EAF steel making companies must pay attention to.

Oct 30, 2017