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By Daniel Carvalho, Marcos Viana, Leonardo Demuner, Herbert Castro

Intensive process and technology improvements related to the BOF converter — the key process to increase steel plant productivity and stability — have been performed at Ternium Brazil. This paper details the road map for process developments and investments in equipment technology, as well as the results achieved. The main topics of this development are the process control and optimization systems, slag forming model, oxygen blowing pattern, end-of-blow point control and slag carryover control. The outcomes of this development are improvements in the reblow rate, end-of-blow oxidation, direct tapping, slag carryover, slopping ratio, metallic yield and lining life.

Oct 1, 2019

By Priscilla Pessin Coppo

The prevention of dental enamel wear has particular relevance for preventive and restorative purposes in dentistry. The wear damage can increase due to salivary disorders and/or parafunction (bruxism); antagonists incisal surfaces become flat and coincident. This study aims to investigate the wear behavior and the related mechanisms in sliding pairs of conformal incisal enamel, with similar values of hardness and fracture toughness, with different applied normal loads and lubricated conditions. Bovine incisors, under pin on flat configuration, were tested in two lubrication condition (dry or with natural saliva) and two applied normal loads (8 and 16 N). The worn surfaces were investigated by 3D profilometry and SEM. The analysis of worn surfaces indicated mechanisms of brittle fracture, but with different severities. Under a normal load of 16 N and dry condition, wear is controlled by a brittle process: microcracking with flake-like wear particles, which results in high friction coefficient (> 0.85), wear rate and wear volume. On the other hand, under a normal load of 8 N and natural saliva, wear took place in the interprismatic region, with consequent exposure of prisms and fracture in localized regions. In this case, the friction coefficient was 16% lower and the wear volume was one order of magnitude lower. Under 8 N and natural saliva, the wear was greater than in the dry condition, probably due to tribochemical reactions.

Jul 31, 2018

By Flávio Parreiras Marques

A microabrasão é uma técnica para produzir desgaste abrasivo em escala micrométrica. Neste trabalho estudamos uma liga fundida de cobalto com composição química próxima à da superliga comercial Stellite 6com composição eutética sendo a matriz constituída por uma solução sólida de cobalto, cromo e molibdênio que embebe uma grande quantidade carbonetos eutéticos de cromo. O objetivo deste estudo é avaliar a resistência ao desgaste bem como os micromecanismos dominantes através de ensaios de microabrasão. Foram usados três diferentes tipos de lama abrasiva, sílica, alumina e carbeto de silício com uma concentração de 0,1 g/cm3, carga de 0,3 N e uma distância deslizada de 48 metros. O menor coeficiente de desgaste foi obtido com sílica e o maior com carbeto de silício. O micromecanismo dominante foi o riscamento com riscos em toda superfície da amostra e presença de indentações apenas na matriz.

Aug 16, 2017

By Christoph Aichinger

The optimization and improvement of a modern integral iron and steel works gets more and more difficult as each individual plant is already operated at its best efficiency and at the lowest operational expenditures. However very often the individual plants are considered as stand-alone units and there are losses and inconsistencies on interfaces and take over points, which could be avoided and by that improving the overall performance of the iron and steel works as a holistic unit. Primetals Technologies looked into this subject extensively in the recent years and is now ready to offer new tools and services in order to assist operators to find further potential for improvement in processes, which seem to be fully developed at first sight.

Aug 17, 2017

By Luigi Giacomini, Bruce Kiefer

A new plant for special steel long products was commissioned in recent years at Dangjin, South Korea, for Hyundai Steel. Two multi-line rolling mills can produce yearly 1 million tons of billets, straight and coiled bars, with dimensions from 5.5 to 350 millimeters. The products are used for manufacturing engine and transmission components used by Hyundai Kia Automotive Group. The processed grades include carbon, special alloy, spring, bearing and free-cutting steel. The first mill rolls blooms into finished large round and square products, as well as into intermediate billets. A 2-high reversing breakdown stand is followed by a finishing and sizing train with CGA stands equipped with an under-load roll parting system for automatic gap control. The second mill combines lines of small bars, rods and bars-in-coil. Billets are rolled in a continuous rolling mill with original RedRing Series 5 stands. The rod outlet features Morgan No-Twist and Rod Reducing/Sizing mills, Morgan High-Speed Laying Head and Stelmor conveyor. Advanced sensors and electronics integrate with mechatronic packages, thus equipping the mill for Industry 4.0 applications. Hyundai can meet the demanding requirements posed by the automotive industry and benefit from optimized conversion costs, the flexibility to meet market changes, achieve high product quality, and reduce floor personnel.

Oct 1, 2019

By Zhisong Chai, Wei Xu

Q&P steels undergo continuous multiple processes, including hot rolling, intermediate heat treatment, cold rolling and continuous annealing etc. The inheritant effect of initial microstructure could affect the final microstructure and mechanical properties of Q&P steels. In this work, effects of different hot rolled microstructure/texture on the final microstructure and properties subjected to Q&P process were investigated in Fe-0.38C-1.58Mn-1.6Si system. Different initial microstructures were generated combing different TMCP and cooling strategies. The microstructure and texture of hot rolled materials were characterized in detail. The hot rolled material was subsequently processed by intermediate annealing, cold rolling and continuous annealing. The comparison reveals great effects of the initial hot rolled microstructures, i.e. inheritance effect. The faster reverse transformation would lead to more sufficient austenitization and it would greatly weaken the inheritant effect of the initial microstructure. Although the difference of final phase fraction for different initial microstructures was not significant, the inheritance effect was mainly reflected in the effect on austenite morphology. For the mechanical properties, no obvious difference in strength was shown for the samples with different initial microstructures after Q&P heat treatment, but there was fluctuation in elongation.

Oct 1, 2019

By Gilberto Álvares da Silva

New elements have been inserted in NiTi lately, resulting in ternary alloys with specific characteristics beyond Shape Memory Effect and Superelasticity. Among all others alloying elements, the Ag additions itself gives potential antibacterial activity to that smart material. So on, the elaboration procedures of ternary NiTiAg alloys was studied in order to obtain a melting procedure to ensure further studies on this alloy. Microstructural and thermal analyses were used to evaluate the VAR-remelting production of NiTiAg with 4.0% wt silver content. The microstructure is composed by a NiTi matrix, pure Ag precipitates, and, scarcely, TiC inclusions. Heat treatments at high temperature could not dilute those Ag particles, but could lead to the precipitation of new ones. The silver element reduces the temperature of the martensitic transformation, yielding a material with superelastic behavior, beyond induces the R-phase on cooling stage of this alloy.

Aug 8, 2018

By Luís Carlos da Silva

As fibras lignocelulósicas naturais são cada vez mais utilizadas como reforço em compósitos de matriz polimérica devido a vantagens econômicas e ambientais como serem renováveis e biodegradáveis. Este trabalho tem como objetivo estudar a influência de 10, 20 e 30% em volume de tecido de malva na resistência à tração de compósitos preparados submetidos à 5 toneladas de pressão. O tecido natural foi previamente lavado e seco à temperatura ambiente, depois disposto em uma matriz metálica com formato ósseo, em seguida, uma resina de poliéster (misturada com catalisadores) é vertida sobre o tecido dentro da matriz, o conjunto é transportado a uma prensa e submetido a 5 toneladas de carga. Observou-se que a resistência à tração cresceu significativamente com o aumento da quantidade de tecido natural de malva incorporado na matriz de poliéster. Esta melhora no desempenho pode ser diretamente associado à dificuldade de romper o tecido malva e ao tipo de trincas resultantes da interação do tecido de malva com a matriz.

Oct 30, 2017

By Antonio Augusto Gorni

O posicionamento de bobinas a quente com seu eixo na direção horizontal protege suas bordas, mas restringe sua área de apoio sobre o solo. Logo, é inevitável que a bobina sofra algum grau de ovalização pela ação de seu próprio peso, o qual se torna particularmente acentuado em algumas situações, como no caso de aços com médio e alto teor de carbono após bobinamento sob temperaturas relativamente altas. O objetivo desse trabalho foi identificar as possíveis contramedidas para minimizar o grau de ovalização das bobinas a quente. Foi constatado que a ocorrência desse problema é crítica para bobinas mais finas, com maior peso e com menor tensionamento entre as espiras, bem como quando seu bobinamento termina antes da transformação total da austenita, particularmente no caso de aços com alto carbono equivalente. Por outro lado, o posicionamento das bobinas em berços com ângulos otimizados contribui para minimizar a ovalização. A seleção das medidas a ser adotadas para reduzir esse problema deve ser ponderada caso a caso, pois elas podem eventualmente interferir com as características finais do produto solicitadas pelo cliente.

Jul 30, 2018

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 Tiago Silva Costa

O processo que envolve soluções aquosas para remoção do metal de valor de uma grande massa de ganga, com um beneficiamento mínimo, é denominado Lixiviação. A especificidade do agente lixiviante empregado define a capacidade de tratar soluções com baixos teores do metal de interesse e o sucesso do processo. A lama da aciaria, recolhida no sistema de limpeza dos gases oriundos do convertedor LD, e a lama da eletrogalvanização, gerada após a neutralização da solução de zinco contaminada com ferro, são resíduos sólidos gerados nas usinas siderúrgicas com potencial de serem reutilizados ou reciclados. A fim de se remover o óxido de zinco presente nas lamas, amostras foram coletadas e preparadas para sofrerem o processo de lixiviação em escala laboratorial usando soluções de hidróxido de sódio (NaOH) e ácido sulfúrico (H2SO4). Os resultados obtidos nas análises mostraram que é possível remover óxido de zinco através da lixiviação das lamas.

Aug 16, 2017

By Fabiane Leocádia da Silva

Cristais da família cristalográfica do sal de Tutton A2B(XO4)2.6H2O, A=K, NH4, Rb, Cs, Tl, B=Mg, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, V, Cr, X=S e Se tem sido investigados por diversas técnicas experimentais com o objetivo de compreender suas propriedades físicas e potenciais aplicações tecnológicas. Investigações sobre o comportamento estrutural têm sido realizadas por difração de raios-x a fim de compreender suas propriedades estruturais, principalmente a distorção Jahn-Teller presentes nos cristais com cromo e cobre. Soluções sólidas destes sais na forma A2B'xB”(1-x)- (SO4)2.6H2O, têm sido relativamente pouco investigadas embora possam apresentar distorção Jahn-Teller. A estrutura dos cristais desta série à temperatura ambiente é monoclínica, grupo espacial P21/a com duas moléculas por célula unitária. Bons monocristais da série (NH4)2NixCu(1-x)(SO4)2.6H2O com 0

Aug 16, 2017

By Robert Horwood, Richard Harvey

The copper stave was a development of the Blast Furnace cooling system intended to utilise the high heat transfer properties of copper within a fully covered shell cooling solution. They were originally conceived as being able to provide a permanent cooling lining for use primarily in the higher heat zones of the Blast Furnace. Despite a large number of campaign successes around the world the everlasting concept has not proven universal, with some plants having suffered issues in two particular areas: stave bending (leading to water leaks at back of the stave) and stave wear (erosion on the hot face). Primetals Technologies have in the past been approached to provide assistance to a number of Blast Furnace operators who were experiencing operational issues with the copper stave furnace cooling systems of others. Through knowledge gained resolving these issues, and with the positive experiences of their own copper stave designs, Primetals Technologies have worked towards developing a new concept in copper stave design capable of providing a more robust solution to cope with the greater productivities of modern ironmaking. This paper will provide an outline to the concepts that have driven the design of this new technology.

Oct 1, 2019

By Jan Krull

A high productive coke making process in connection with stringent emission control has clearly become a demand of plant operators and stakeholders. Further to this, availability, quality and coal costs are key concerns for the iron and steel industry in its efforts to optimize raw material cost. Today, the optimization of raw material cost in integrated steel works has further gained priority. Coking coal reflects up to 20% of the cost of steel. In top charged batteries coal preparation and blending is one of the concerns to lower coal cost by maximizing the percentage of non-coking coals in the blend. Stamp charging technology is technologically and economically an effective solution in the process of pre-carbonisation. Paul Wurth’s jumbo top charged oven as well as proven stamp charging technology have recently set new benchmarks in Europe, India and Brazil in terms of productivity, stability and emission control.

Aug 1, 2018

By Marcos Paulo da Silveira, Carolina Conter Elgert, Messias Prado de Almeida, Rafael Stella Galdino

Microalloyed steels have been intensely studied as an alternative to increase strength by grain refinement and/or precipitation hardening. Long steel products have a wide range of opportunities to apply well-defined principles of controlled rolling (CR) in order to increase strength and toughness with reduced costs. To evaluate the effect of microalloying elements as Nb and Ti with thermomechanical treatment, three conditions were tested: DIN 16MnCrS5 with hot rolling (HR), DIN 16MnCrS5 with Nb and CR and DIN 16MnCrS5 with Nb+Ti and CR. Austenitic grain size, obtained by direct quenching after rolling, has shown a decrease 32% with Nb addition, and 29% when Nb and Ti was added. Controlled rolling generated higher grain refinement and pancacked grains near the surface. When comparing ferritic grain size, controlled rolling plus niobium and titanium additions resulted in significant reduction of 35%. Yield strength increased 15% with microalloying and CR and more than 270% in impact toughness, even at -40°C.

Oct 1, 2019

By Luciana Vilarinho Ramos de Carvalho

Este trabalho tem como objetivo avaliar o efeito do nióbio e do vanádio no aço estrutural, conforme norma brasileira NBR 7007 AR 415, quando laminado a quente a diferentes temperaturas de reaquecimento, nos resultados de limite de escoamento, limite de resistência e alongamento. Os demais parâmetros de processo que influenciam as propriedades mecânicas dos aços como temperatura e taxa de deformação de cada passe, temperatura de acabamento e taxa de resfriamento foram controlados e considerados constantes. Os resultados do ensaio de tração mostraram que os limites de escoamento e resistência da corrida com vanádio foram bem superiores aos obtidos da corrida com nióbio. O alongamento, em contrapartida, foi reduzido na corrida com vanádio, mas acima do valor mínimo especificado pela norma. Além disso, na corrida com nióbio, foi observado aumento das tensões de escoamento e resistência com o aumento da temperatura de reaquecimento de tarugos. Esses resultados propiciam uma maior flexibilidade da usina em trabalhar com os dois tipos de liga dependendo das condições de mercado e operacionais.

Jul 30, 2018

By Igor Martins dos Santos

O nitrogênio waste, que é chamado assim por ser mais impuro, devido à existência de uma porcentagem aproximada de 2% mais de oxigênio no mesmo, utilizado exclusivamente no processo de “Slag Splash” na Aciaria, possui um contrato fechado de volume para fornecimento (7.000 Nm³/h, à pressão de 30 bar), o qual estava sendo utilizada aproximadamente a metade do mesmo (3.500 Nm³/h). Como no processo produtivo da CSA, é utilizado o nitrogênio de baixa pressão (16 bar) em grande quantidade (21.600 Nm³/h, sendo aproximadamente 5.600 Nm³/h acima do contrato de fornecimento), foi feito um projeto para interligar as duas linhas de nitrogênio através de aproximadamente 420 metros de tubulação, com sistema de controle integrado e analisador de oxigênio para garantir a concentração mínima de 1% de oxigênio no Nitrogênio de baixa pressão, devido à necessidade de algumas áreas. Nos primeiros seis meses após implantação, foi contabilizado uma economia de aproximadamente R$4.0 milhões (aproximadamente 3.100 Nm³/h de consumo).

Oct 30, 2017

By Simon Chiartano

A global reflection on the design of blast furnace main runner was investigated in this paper. TRB Company used its skills and expertise to understand what the best option for this sensitive component is, including some innovative tools: intelligent block design for safety lining, thermal & thermomechanical numerical simulation, immersive measurement by thermocouples, IR thermal camera, 3D laser scanner.

Oct 1, 2019

By Maria José Santos Lima

A pesquisa e o desenvolvimento de Materiais nanoestruturados vêm crescendo significativamente nos últimos anos. Estes materiais apresentam propriedades significativamente modificadas em comparação às dos materiais convencionais, devido às dimensões extremamente reduzidas dos cristalitos. O carbeto de Tântalo (TaC) é um material extremamente duro, apresentando elevada dureza, elevado ponto de fusão, elevada estabilidade química, boa resistência ao ataque químico e choque térmico e excelente resistência à oxidação e corrosão. Desta forma este trabalho teve como objetivo a obtenção de TaC nanoestruturado a partir do precursor tris(oxalato)oxitantalato de amônio hidratado, através de reação gás-sólido a baixa temperatura (1.000°C) e curto tempo de reação. Os materiais obtidos foram caracterizados através de difração de Raios-X (DRX), Refinamento Rietveld, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia de Infravermelho (espectroscopia IV), Termogravimétrica (TG). Através das analises de DRX e do refinamento Reitiveld para o TaC com S = 1,1584 observou-se a formação do carbeto de tântalo puro com estrutura cúbica e tamanho médio de cristalitos na ordem de 12,5 nanômetros.

Aug 7, 2018

By Sebastien Maillard, Stephane Georges, Thomas Vallee, Stanislas Mauuary

Steel strip manufacturing ever reinvents proposing new grades, requiring to tackle technical limitations of production systems. Primetals Technologies breaks through strip welding by expanding the welder LW21L “Asolid” technology used on low gauges for high-end market such as automotive CAL/CGL. Addressing the usual drawbacks in maintenance, operation and safety of current welding system based on mechanical cutting and CO2 laser welding, the newly developped LW21H “Asolid” technology processes thicker strips up to 7 mm with solid-state laser cutting and welding. This new welder is brought to reality through a scale 1:1 pilot developed, manufactured and tested in Primetals Technologies workshop.

Oct 1, 2019