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By Leandro Augusto Justen Marzulo, Guilherme Lucio Abelha Mota, Otávio da Fonseca Martins Gomes, Gilson Alexandre Ostwald Pedro da Costa, Alexandre da Costa Sena, Felipe Schimith Batista

O presente trabalho desenvolveu uma solução, utilizando Hadoop e Map Reduce for C (MR4C), capaz de paralelizar a segmentação de fissuras em imagens de partículas minerais. Um conjunto de 221 imagens de tamanhos distintos de partículas de minério de cobre obtidas por microscopia eletrônica de varredura foi utilizado para os testes. A variação do número de nós de processamento apresentou um ganho do tempo de execução que escalou de forma quase que linear. O balanceamento de carga estática promoveu um speedup de 1,3. A solução proposta, quando comparada à implementação sequencial, considerando um cluster com 9 nós de processamento, atingiu um speedup de 19,1.

Oct 1, 2019

By Pedro Cunha Alves, Wagner Viana Bielefeldt, Vinicius Cardoso da Rocha, Julio Aníbal Morales Pereira, Antônio Cezar Faria Vilela

Consideráveis esforços vêm sendo realizados para aumentar o desempenho das operações metalúrgicas e a qualidade do aço produzido. Nesse sentido, o papel das escórias no processamento do aço tem se tornado de muita importância. Com o objetivo da otimização das escórias, numerosos estudos têm sido conduzidos para uma melhor compreensão do efeito da composição química e demais propriedades da escória sobre a viscosidade, bem como, sua influência sobre o controle da limpeza inclusionária. Também se tem observado uma evolução das técnicas experimentais de laboratório que são empregadas para a investigação estrutural e medidas das propriedades físicas das escórias. Essa evolução e investigação são fundamentais, inclusive, para o ambiente prático da indústria do aço.

Oct 1, 2019

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 Larissa Rodrigues de Carvalho Rocha, Mauro Vivaldino Fernandes, Maurício Covcevich Bagatini, Beatriz Fausta Gandra, Adriano Cesar Carvalhido

O combustível com menor granulometria, denominado small, pode ser carregado juntamente com a carga metálica, em substituição ao coque, no intuito de melhorar as condições de permeabilidade do gás e a redutibilidade da carga no alto-forno. Na Usiminas, o equilíbrio na geração e no consumo desse material limita o seu uso em taxas abaixo da média nacional. Nesse sentido, foi avaliado o efeito do coque verde de petróleo (CVP) em substituição ao small coque no consumo de combustível e na estabilidade operacional do alto-forno. Os resultados do teste industrial indicaram a possibilidade de substituição até 45 kg/t gusa, com manutenção do fuel rate, da permeabilidade e da produtividade do alto-forno.

Oct 1, 2019

By Mayworm Luiz, Mantovanelli Mauro, Merisio Everaldo, Oliveira Edgar Adrian, Vieira Estéfano Aparecido, Kaneda Kazuyuki

Os filtros da estação de tratamento de água do circuito spray da planta de lingotamento contínuo apresentam problemas de desempenho quanto a vazão, gerando perda de produtividade do processo de produção de placas da ArcelorMittal Tubarão. Na etapa de filtração da água de recirculação utilizada no circuito de spray, ocorre redução da vazão com o tempo de operação não atendo a necessidade do processo. Existe uma divergência de especificação de projeto uma vez que o projeto original visa tratamento de água potável e não água do sistema direto de lingotamento, uma água com alta concentração de sólidos em suspenção e óleos&graxas. Para recuperar a vazão da água filtrada, é necessário aumentar a frequência de contra lavagem, melhorando a passagem da água e limpando os leitos, porém a alta frequência de contra lavagem torna-se uma complicação para operação da ETA, não garantindo a estabilidade da operação. O objetivo deste trabalho foi identificar e propor soluções para os problemas de vazão dos filtros de forma a garantir a especificação nominal de projeto (1380 m³/h / 5 filtros) e consequente estabilidade operacional do sistema. Foram feitas avaliações em laboratório para identificar a composição ideal do leito filtrante assim como sua distribuição granulométrica, além de modificações internas do filtro e das crepinas utilizadas no sistema de contra lavagem. Após as modificações, o filtro está operando por quase um ano conforme especificação, garantindo a vazão de filtração e prolongando o tempo de contra lavagem de 6/6 horas para 15/15 horas.

Oct 1, 2019

By Alexandre Medeiros, Bruno Aquino Rocha, Evaldo Nogueira, Marcus Valério Magnago

Este artigo tem como finalidade demonstrar o cenário evolutivo da expedição ferroviária de produtos siderúrgicos da ArcelorMittal Tubarão, focado na eficiência operacional e no atendimento à Clientes. Neste documento, apresentaremos a estrutura de pátios e equipamentos, o status anterior do “share” de expedição nos modais terrestres e os motivadores do processo de mudança. Em seguida, iremos apresentar as melhorias e inovações implantadas em nossos processos internos e externos, da cadeia logística de atendimento à Clientes. Ao final, demonstraremos a evolução da participação do modal ferroviário no “share” de expedição, bem como os ganhos capturados através da elevação dessa participação.

Oct 1, 2019

By Uazir Bezerra de Oliveira, Günther Staudinger, Michael Skorianz, Edo Engel

Oct 1, 2019

By Claude Gaspard, Stefan Wahlund, Daniel Cavalier

A point of great importance in the cold rolling process for automotive sheet is the cleanliness of the strip, particularly critical in case of batch annealing with no degreasing line or inefficient cleaning before continuous lines. In this specific cases, pollution of the strip surface could be prohibitive when rolling in the early stands of tandem mill with conventional forged work rolls as ground. The strip cleanliness strongly deteriorates during rolling particularly with high roughness rolls: iron fines are generated at the strip surface due to friction and stick on the sheet. It is well known that chrome plating on ground forged rolls in the early stands improve the strip cleanliness. This paper summarizes the results of 3D surface roughness topography studies on forged work rolls, with and without chrome plating, combined with sheet cleanliness measurement during rolling. It shows that a well determined topography has to be obtained on the work rolls used in early stands in order to roll in the mixed lubrication regime, as described by the Stribeck curve, minimizing the friction coefficient and therefore optimizing the cleanliness of the rolled sheet. The main roll roughness parameters to take into account for that purpose are the roughness level Sa, and even more, the Kurtosis parameters Sk, Spk, Svk and Ssk. The ideal surface morphology promotes deep valleys to the detriment of peaks, leading to a roll surface capable of retaining/trapping oil in the valleys, while peaks are minimized, thus reducing the friction in the roll bite and the amount of iron fines produced. To achieve this objective, new grinding wheel technologies are currently developed, in dialogue with wheel manufacturers, to create such ideal morphology of roughness well adapted to HSS forged rolls.

Oct 1, 2019

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 Vitor Tomaz de Aquino, Moysés Dutra da Silva, Weslley Luiz da Silva Assis, Rafael Masulck Santos, Tiago Araújo Neves

Neste trabalho é abordado o problema das múltiplas mochilas para modelar a necessidade industrial metalúrgica de alocação de bobinas de aço em um forno de recozimento em caixa. Condições especiais de processo, exigem priorização das bobinas mais antigas do estoque para garantir requisitos de qualidade. Além do mais, algumas limitações físicas e exigências de qualidade devem ser respeitadas, tais como, a obrigatoriedade de agrupamento de bobinas de mesma qualidade e limites físicos de altura e peso. Assim, uma formulação matemática é proposta para resolver este problema, cuja função objetivo visa maximizar o peso total da carga ocupada pelas bobinas de mesmas características e priorizar as bobinas mais antigas em estoque. Os resultados computacionais mostram que a aplicação da técnica do modelo de programação linear otimiza a formação de cargas gerando resultados reais de processo.

Oct 1, 2019

By Juan Garcia de Blas, Allan Ribeiro de Souza

uso do método dos elementos finitos (MEF) para uma determinação mais realística da resistência estrutural de aços estruturais sob a ação do incêndio vem crescendo à medida que um número maior de países vem adotando os códigos baseados em desempenho no lugar dos tradicionais códigos prescritivos. O algoritmo MEF interpreta o comportamento termomecânico do aço através do emprego de modelos constitutivos. Os modelos constitutivos convencionais usados na engenharia de incêndio são de natureza empírica e abordam de forma dissociada os fenômenos do encruamento plástico e da fluência. Este trabalho apresenta em linhas gerais um modelo constitutivo unificado baseado fisicamente na cinética de deformação plástica resultante do deslizamento de discordâncias, encruamento e recuperação dinâmica inspirado nas contribuições de Kocks, Mecking e Estrin. O modelo proposto tem a sua estrutura matemática modificada para condições de temperatura variável, isto é, para cenários de incêndios.

Oct 1, 2019

By Milan Terčelj, Matej Drobne, Urška Klančnik, Peter Fajfar

The study of oxidation behavior of High Chromium Steel material used for surface layer of work rolls was carried out. Specimens taken directly from the roll were subjected to thermal fatigue in the temperature range between room temperature and 500 °C up to 700 °C by using thermo-mechanical simulator Gleeble 1500D. Our observation was focused on the impact of oxidation as a principal mechanism of degradation of the roll’s surface layer - mainly on the characteristics of oxidation propagation in relation to the test temperature and microstructure constituents characteristics of the material. Oxidation is considerably accelerated by certain characteristics of eutectic and primary carbides, i.e. their size (area), composition, morphology, orientation regarding to the water-cooled surface, etc. In the presented paper selected cases where emphasized oxidation takes place are investigated, analyzed and explained. Obtained results thus represent a contribution to explanation of conditions which lead to acceleration of oxidation behavior that in turn can lead to chipping or even early spalling of material from the roll surface layer.

Oct 1, 2019

By Leandro Ramos Rodrigues, Jorge Emil João da Penha Júnior, Sérgio Valle Júnior

Esse artigo apresenta a estratégia adotada pela ArcelorMittal Tubarão referente extração de dados de pesagens realizadas pelas pás carregadeiras de forma automática. Para isto, foi desenvolvido um hardware que coleta e envia os dados por meio de uma comunicação de dados 3G/4G para o ambiente de nuvem da Microsoft por meio do produto Microsoft Azure IoT Hub, após isto os dados são enviados para o sistema de balanças rodoviárias da ArcelorMittal Tubarão. A Implantação da solução trouxe uma redução de 17% do tempo do recurso da contratada e 9% do tempo do recurso próprio, além de aumentar a confiabilidade do processo de consolidação dos dados de pesagem das pás carregadeiras.

Oct 1, 2019

By Marcelo Ferreira Martins, Sandro Luís Zahner, Daniel de Paula Ferreira, Celso Dias Barão, Leandro Martins Pereira

O EOF é um forno básico a oxigênio caracterizado pelo conceito de pré-aquecimento da carga sólida baseado na energia da corrida anterior. Mesmo com um sistema supervisório, a operação era totalmente manual. O trabalho consistiu no desenvolvimento e implantação de modelos matemáticos, objetivando atingir a temperatura e composição química programada para vazamento. O sistema de equações consideram todas as entradas metálicas com as respectivas composições químicas e define a quantidade necessária de energético ou refrigerante, além da adição de cales conforme a basicidade e teor de MgO objetivados na escória. O desenvolvimento passou inicialmente por um conhecimento profundo do processo, dada a excelência e originalidade do forno EOF, que é diferente dos demais convertedores a oxigênio. A seguir, foram definidos padrões e práticas operacionais que garantissem a reprodutibilidade do processo, para, finalmente, permitir o cálculo através de modelos matemáticos. Com a automação do processo foram conseguidos expressivos ganhos de produtividade, redução no consumo de materiais, aumento do rendimento metálico e menor consumo de refratários.

Oct 1, 2019

By Roberto Dalmaso, Vinícius Pesente Binotte, Luiz Alberto Moreira Andrade, Alan Amorim Margon, Davi Fiorese Bissoli

Esse trabalho tem como objetivo apresentar o equipamento de medição automática de placas desenvolvido pela ArcelorMittal Tubarão na área de condicionamento de placas. Anteriormente este processo era realizado de forma manual pelos inspetores. Esse equipamento visa facilitar a rotina de trabalho do inspetor e aumentar a qualidade da medição, assim como diminuir a dispersão dos dados eliminando a divergência nas medições das placas que se verificava entre diferentes operadores, além de possibilitar a criação de um histórico das medidas de toda placa. Para validação do equipamento o mesmo foi submetido a um sistema de analise de medição e teve seu resultado aprovado, no momento atual o mesmo se encontra em funcionamento para se realizar uma comparação estatística do seu desempenho em relação aos inspetores..

Oct 1, 2019

By Sérgio Roberto Lopes Moreira, Leonardo José Silva de Oliveira, Rodrigo Seara Martins, Rodrigo Madrona Dias, Fabiano Abrahão Moreira

O nível de inclusões presentes no aço líquido interfere diretamente na qualidade das placas produzidas por lingotamento contínuo e são determinantes na formação de defeitos superficiais em produtos laminados a frio. A reoxidação do aço, bem como a passagem de escória do distribuidor para o molde, a interação do aço com o pó de cobertura do distribuidor e com o pó fluxante, têm forte influência na limpidez das placas originadas no processo de solidificação no molde. No presente trabalho, avaliaram-se as inclusões formadas durante o início do processo de lingotamento contínuo para aços de ultra baixo teor de carbono, sob três diferentes condições de adição do pó de cobertura do distribuidor, além da própria condição padrão. O objetivo do estudo é reduzir a quantidade das inclusões e consequentemente, os defeitos superficiais em placas iniciais, por meio da relação com o teor de oxigênio no veio da máquina de lingotamento contínuo. Tal investigação visou fornecer informações para alterações nas condições do processo para melhoria da qualidade do produto final.

Oct 1, 2019

By Gerson Evaristo de Paula Júnior, Bruno Santos Malaquias, Henriquison Magela Bottrel Reis

O desafio no processo de coqueificação está relacionado à elaboração de misturas de carvões que produzam coque com a qualidade para utilização nos altos-fornos. Foi avaliada, em escala piloto, a influência de materiais inertes (coque verde de petróleo [CVP], antracito e carvão com alto teor de inerte [CATI]) às misturas de coqueificação sobre a formação de microtexturas e a qualidade do coque. Os resultados indicaram que, para a mistura avaliada, a adição do CVP até 30% produziu coque com qualidade (DI15-150) adequada para os altos-fornos da Usiminas. As principais microtexturas foram do tipo mosaico, fragmentária, fusita, inerte anisotrópico e o próprio CVP. O antracito provocou redução significativa de DI15-150 e CSR. A análise de microscopia óptica revelou partículas livres na matriz de coque, contribuindo para a queda de qualidade. A adição de CATI às misturas de coqueificação resultou em forte queda na qualidade do coque e a microtextura do tipo mosaico foi predominante. De forma geral, o carvão com alto teor de inertes foi o que apresentou menos benefícios, diferentemente do CVP, que apresentou melhor resultado para ser utilizado nas misturas de coqueificação da Usiminas.

Oct 1, 2019

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 Rafaela Pacheco Malvão dos Santos, Rafaela Pereira Batista Carvalho, Flávio Monteiro de Souza, Bruno Moura de Jesus, Rodrigo da Silva Magalhães

Dentre as impurezas do gusa, o fósforo se destaca por promover fragilidade a frio ao aço, uma propriedade normalmente indesejada. A sua adequação a teores aceitáveis ocorre no Conversor LD, através da oxidação do banho e adição de fundentes. O modelo proposto objetiva determinar a adição de fundentes de forma dinâmica: com base na termodinâmica e ajustes com dados históricos visando promover uma escória adequada a proteção do revestimento refratário e a desfosforação. O modelo está em uso nos Conversores LD da Aciaria da Companhia Siderúrgica Nacional e demonstrou resultados satisfatórios.

Oct 1, 2019

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

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

Oct 1, 2019