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By Beatriz Dogliani, Elisabeth Williams, Maria Berenice Sandobal, Carina Bertino

The environmental management of steel mill slag should be understood as a management philosophy, observing technical, economic and environmental criteria associated with their generation, storage and final destination. The slag can be considered as a synthetic mineral resource and become a very useful co-product in different areas. The Argentinean steel industry prioritizes the efficient environmental management of its waste, thus contributing to its own survival taking into account the sustainable development. In the world, the slag produced by the steel industry has been used as steel aggregate for road bases, railway ballast and filling material among others. Any factor that influences the economy of the country affects all branches of society, mainly public agencies, whose financial resources are increasingly scarce to deal with all public works. It is necessary to join efforts of private and public initiative in the adoption of alternative materials that replace the use of finite natural resources. This presentation aims to show the work done by private companies together with public bodies and universities to obtain a regulatory document for the management of slag as steel aggregates for three different uses, namely: road use, railway use and general use.

Nov 5, 2019

By Rafael Abreu Fraga, Carlos Noberto Paula da Silva, Emanuelle Garcia Reis, Daniel Bojikian Matsubara

Since 2016 Gerdau Ouro Branco has been producing steel plates of various qualities and grades. However, it was not until 2018 that the first plates produced by accelerated cooling process were made available for external testing, in this case for large diameter UOE pipes manufacturing. Recent line pipe and OCTG specifications are showing that the oil and gas market still consumes regular API grades, such as X60, X65 and X70, however with increasing wall thicknesses, reaching values up to 1.5 inches. These specifications also demand longitudinal and transverse tensile guarantees and drop weight tear tests in temperatures as low as -40°C. Projects with these types of mechanical properties present process requirements as challenging as those necessary for higher API grades in lower thicknesses. This paper shows the steel design concepts and rolling routes for achieving the necessary properties for X70 steel plates in 28.15 mm. The microstructural features were also investigated and associated with the production process and the tensile and toughness results. Finally, challenges such as tensile anisotropy and DWTT abnormal fracture are presented.

Oct 1, 2019

By Luiz Bruno de Oliveira Araujo, Luciano Morais Teixeira, Luiz Gustavo Pedrosa de Melo, Altair Lúcio de Souza

The off-line simulation of the metallurgical process in an industrial line brings several benefits such as: evaluation of the influence of the main parameters that affect the results of the process, comparison between different set ups, greater assertiveness in operational adjustments, process optimization and reduction tests for development of new products. With this objective, a software for offline simulation of the hot strip mill process of Gerdau Ouro Branco was developed based on the logic of calculations implemented in the online model. The software results in important process variables such as mill pass scale, load, torque, and power at each pass, temperature and the hot mean flow stress of the simulated material. During rolling mill process the strip presents different temperatures and time between passes for different points along the length, which directly influences the hot strength of the product and consequently in the calculated variables, thus the calculations executed by the software were divided to three points of the strip, head, body and tail bringing the individual results to each of these positions.

Oct 1, 2019

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 Antônio Augusto Gorni, Fabio Adriano da Silva, Emanuelle Garcia Reis, Afrânio Márcio Costa

Gerdau Ouro Branco´s plate mill started the operation in 2016 with high level technology. Stands out the capacity to produce different thicknesses in a same plate, therefore allowing special service for sectors such as building structures, bridges, shipbuilding and mechanical applications. The purpose of this study is to present the first results obtained in this innovative product in Brazil. Some slabs of EN10025-2 S355JR+AR steel were rolled and were evaluated the dimensional tolerances, mechanical properties uniformity, grain size, surface and internal qualities. In addition, a correlation was observed between slab and plate thickness reduction and internal plate quality. The results show that this technology can be used with adequate performance for these steel grades in the current market.

Oct 1, 2019

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 Edson José Costa Santos

Uma fonte promissora de pós-descarga é a obtida por cátodo oco, isso devido a sua operação, baixo custo, elevada densidade de espécies ativas e design. Neste trabalho empregou-se a espectroscopia de emissão para diagnosticar as espécies ativas produzidas descarga em catodo oco. Variou-se a corrente elétrica na descarga de Ar entre 150 e 600 mA para verificar a influência da corrente na descarga. Posteriormente, fixou-se a corrente elétrica e variou-se o fluxo de N2 na pós-descarga de 1 a 6 cm3/min. Observou-se que a corrente elétrica influenciou na intensidade de emissão das espécies produzidas pelo sistema de descarga cátodo oco. Além disso, não foi observada a emissão ótica da espécie de ? 2 N na pós-descarga Ar-N2.

Aug 7, 2018

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 Alberto Tremea

In this period a great attention is put on roll cost and the differences in roll behavior in very few situations move the existing balances. Among many variables that are taken into account to evaluate the roll there is the consumption which is normally calculated according to the tonnage rolled. In this work there is a review of some approaches that are used to evaluate the roll efficiency together a description of a new method to make this. The main purpose of this calculation method is to help the comparison of roll results used in different mills. There is the need to have a clear and univocal reference when it’s time to think about innovative products. At now there are available roll grades with excellent technological properties but it’s necessary to have the right tools for a careful evaluation of roll behavior to take a good decision.

Jul 30, 2018

By Gabriel Andrade Medeiros, Christian Brugger, Paul Pennerstorfer, Daniel Fuchshuber, Reinhold Leitnerl

State-of-the-art automation technology enables digitalization of the continuous casting process that goes far beyond conventional automation of industrial production. Primetals Technologies provides a digital twin that combines an intelligent digital representation of a casting machine as well as the casting process and the slabs, blooms or billets that are produced. It allows metallurgists and process engineers to predict the behavior of the involved complex production process and optimize parameters before using them in real production. New steel grades or production processes can be evaluated off-line without any risks to process stability and product quality. Primetals Technologies installs the digital twin with every new installation of a continuous caster optimization system. This paper describes how the setup and simulation possibilities of the digital twin provide numerous benefits by modelling and simulating the casting process. It allows for example the calculation of material properties according to the actual composition, strand surface temperature profiles and dynamic soft reduction before the final point of solidification. An outstanding feature of the digital twin is the replay functionality provided for various models to analyze and further optimize real production situations. The paper also gives an example how usage of the digital twin optimized production at a customer.

Oct 1, 2019

By Maria Auxiliadora Mendes Aguiar

O sistema de flotação de minério de ferro consagrado no Brasil desde 1977 é a flotação catiônica reversa, na qual deprimem-se os minerais-minério de ferro e flota-se a ganga silicática. Em termos de reagentes, o amido é utilizado como depressor de minerais de ferro e a amina como coletor de quartzo e espumante. Teoricamente, espera-se que o aumento da dosagem de amina eleve a flotabilidade do quartzo. Entretanto, a realidade industrial tem mostrado um comportamento contrário. Este fato tem sido explicado pela formação de clatratos - termo utilizado para denominar o composto molecular formado pela adesão das moléculas de amina no interior das moléculas de amido, que resulta na depressão do quartzo. Em laboratório, a avaliação da flotabilidade de minerais puros pode ser feita através de ensaios de microflotação em tubo de Hallimond modificado. O objetivo do presente trabalho é verificar a flotabilidade do quartzo utilizando-se diferentes dosagens de amina e amido. Para isso, ensaios de microflotação em tubo de Hallimond modificado foram realizados em faixa de pH entre 6 e 12. Identificou-se a dosagem de reagentes que favoreceu a formação dos clatratos.

Aug 1, 2018

By Bernardo Martins Braga

O curto-circuito é um dos componentes dos modelos de compartimentos utilizados na análise das curvas de Distribuição de Tempos de Residência (DTR) de distribuidores para lingotamento contínuo. Foram identificados na literatura, no entanto, diversos exemplos de seu emprego incorreto. O presente trabalho discute a interpretação física do curto-circuito, as formas de sua quantificação e as consequências nocivas de sua presença sobre a limpidez do aço e o controle da temperatura do aço no molde. Mostra-se que o método de cálculo dos parâmetros dos modelos de compartimentos deve ser alterado caso haja curto-circuito no distribuidor. É constatado que o curto-circuito deve ser evitado durante o projeto de distribuidores destinados à fabricação de aços limpos devido ao risco de perdas metálicas por macroinclusões.

Aug 16, 2017

By Éverton Rafael Breitenbach

A liga MA2024, reconhecida pelas aplicações em componentes aeronáuticos e automobilísticos, foi obtida por moagem em moinho atritor. Com o objetivo de melhorar as propriedades mecânicas, adições de 2,5%; 5%; 10% e 20% de reforço com tamanho de partícula inicial menor que 45 µm foi realizada em moinho planetário, com relação de carga:bolas de 3:1 e 15 minutos de moagem a 250 RPM. A consolidação dos corpos de prova cilíndricos foi realizada pela técnica de forjamento de precisão, em matriz fechada em forno tubular na temperatura de 490oC. A microestrutura foi avaliada por microscopia óptica e eletrônica, enquanto que a resistência mecânica foi avaliada por ensaio de microdureza. Os resultados de microscopia revelaram a formação de intermetálicos que influenciam de forma positiva e significativa no comportamento mecânico dos compósitos.

Aug 7, 2018

By André Luiz Monteiro Martins

O objetivo do projeto foi otimizar a disponibilidade e o tempo de utilização do equipamento responsável pelo refino secundário de aço líquido da CSN, o Desgaseificador a vácuo RH. Esta otimização ocorreu através da monitoração de eventos gerados por sensores instalados no equipamento para verificar quando o mesmo iniciou a operação e qual foi o tempo necessário para completar o processo. O Disponibilidade do Desgaseificador a Vácuo RH se trata de uma ferramenta gerencial que realiza o mapeamento completo da produção no Desgaseificador durante vinte e quatro horas por dia, capaz de mapear o tempo do processo com base no tempo padrão do grau de aço e tempo de parada do equipamento, apontando todos os problemas que afetam a produção.

Aug 16, 2017

By Emilio Acciarito Filho

O presente dispositivo, tem como objetivo promover de modo contínuo e automatizado a remoção do cascão incandescente aderido nas superfícies das lanças de injeção de oxigênio e gases inertes utilizadas nos processos dos convertedores LD. Constituído de um conjunto mecânico de ferramentas de remoção, posicionadas em um suporte articulado bi partido e simétrico, acionados por cilindros pneumáticos e interligados ao sistema computorizado (PLC) do carro de movimentação vertical das lanças via sensores indutivos de posição; Resultando na maximização das utilizações dessas lanças e consequente aumento da produtividade, com redução de custo e maior segurança operacional nos processos LD.

Aug 16, 2017

By Elizaveta Cheremisina

In steelmaking process lime serves as flux. Rapid lime assimilation and slag formation of the desired composition have a significant effect on the refining reactions. It is important to know the rate limiting step of lime dissolution to control and improve the converter process. Kinetics of pure CaO and industrial lime dissolution in model slag has been studied in the range of temperatures 1300 –1600°C. Lime samples were prepared in cylinder form and immersed in the melt for predetermined time. Considering the total mass balance of CaO in the slag and linear dimensions of lime samples, mass transfer coefficients were derived. Diffusion coefficients were calculated under conditions of non-stationary diffusion. The derived activation energy of less than 200 kJ/mol indicates that diffusion is the limiting step in the process of lime-dissolution in slag.

Oct 30, 2017

By Ismael Nogueira Rabelo de Melo

A adição de Fe-Nb em ligas com alto teor de carbono apresenta baixas taxas de dissolução devido à formação de uma camada carburada na superfície, exigindo longos tempos para dissolução dos carbonetos NbC no banho. Foi avaliada a eficiência da dissolução de Fe-Nb em pó pelo processo de simples adição em uma liga de Ferro Fundido Branco com Alto Teor de Cromo. No processo foram obtidas eficiências de dissolução em torno de 90% e os carbonetos NbC apresentaram em formas finas e em aglomerados.

Oct 30, 2017

By Afonso Rangel Garcez de Azevedo

Este trabalhou lidou com a avaliação de amostras de tijolo de argila para alvenaria estrutural com adição de resíduo cerâmico cujas dimensões nominais são 11,5x39,0x19,0 cm. As amostras foram queimadas nas temperaturas 700°C e 800°C. Elas foram coletadas em uma fábrica de cerâmica vermelha em Campos dos Goytacazes, RJ, Brasil. De um lote, a amostra contendo 20 tijolos de alvenaria já queimada em seu forno a 700°C foi coletada, e também a amostra contendo 20 tijolos de alvenaria do mesmo lote secos apenas pelo ar, que foram queimadas em um forno de mufla a uma temperatura de 800 ° C. As amostras foram submetidas aos testes recomendados pela ABNT NBR 15270: 2005 para determinar suas propriedades geométricas, físicas e mecânicas. A ABNT NBR 15270: 2005 recomenda formulações específicas para determinar a resistência à compressão característica (fbk) da alvenaria de tijolos de argila que, para ser classificada, deve ser de pelo menos 3 MPa. Portanto, também usamos o Método Gráfico de Probabilidade e o Método da Máxima Verossimilhança para estimar os parâmetros de distribuição para comparar os resultados obtidos nos testes realizados.

Oct 30, 2017

By Leonardo Carneiro Andrade

O desenvolvimento de materiais renováveis e biodegradáveis é uma vertente que almeja a diminuição dos custos e dos impactos ambientais. Nesse âmbito, o presente trabalho visa o desenvolvimento de novos materiais, fabricados com fibras vegetais e que possam substituir outros que são derivados do petróleo. Fibras vegetais foram utilizadas e devidamente modificadas por mercerização e acetilação com o intuito de produzir materiais com compatibilidade química. Foram obtidos, nesse trabalho, compósitos de polietileno reciclado reforçados com fibras de sisal[1]. Utilizamos a ferramenta estatística denominada distribuição de Weibull, para prever as falhas mecânicas dos sistemas estudados. Foi possível observarmos que o compósito resultante teve uma melhora relativa em suas propriedades mecânicas, o que pôde ser comprovado por meio dos ensaios de tração. A distribuição de Weibull foi uma ferramenta que produziu resultados de acordo com os esperados, comprovando a melhoria de propriedades mecânicas do material.

Oct 30, 2017

By Luiz Gabriel da Silva Nascimento

Um material que vem sendo muito estudado quando imerso na matriz de outros materiais, são os nanotubos de carbono, uma forma alotrópica do carbono, que são milhares de vezes mais finos que um fio de cabelo, mas que apesar disso, possuem uma extraordinária resistência mecânica. O alumínio por apresentar um baixo peso específico e ter a facilidade de se unir a outros materiais pode nos fornecer excelentes propriedades e muitas aplicações tecnológicas. Através de ensaios metalográficos e mecânico, esse trabalho avaliou o comportamento microestrutural e de microdureza do alumínio depois da adição nanotubo de carbono e nanotubo mais níquel em sua estrutura. Foi usado um processo de fabricação por fusão com agitação mecânica por um pequeno motor elétrico e resfriamento brusco por água. Depois das análises nesses diversos materiais, com composição diferenciada, o que melhor apresentou propriedade mecânica foi o Al-3%Ni+nanotubo de carbono.

Aug 7, 2018