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By Edo Engel

Whereas only a handful of decades ago, typical blast furnace working volumes were below 1000 m³, such furnaces are currently designated compact or even mini blast furnaces. For certain business cases, however, small furnace sizes remain an attractive option. Decades ago, this size blast furnace would have produced a maximum of 0.3 Mtpa with its 600 m³ working volume over a campaign of up to four years. The current state of technology and operational know–how will allow a similarly sized furnace to produce over 0.7 Mtpa while achieving the multiple decade campaigns that have become familiar to steel producers in full sized operations. This level of productivity, but especially the reliability and supply security associated with mature technology, allows for integration into minimills or taking a first step towards a full scale BF–BOF integrated mill. Steel producers considering such scenarios, which are typically attractive for emerging economies, are confronted with fundamental decisions, one of which is for the technological basis for the compact or mini blast furnace to be included in the plant. This article addresses some of these decisions from an operations–based perspective. A small number of case studies is included.

Aug 16, 2017

By Claudio L. Schneider

Um flogopitito originário de um garimpo de exploração de esmeralda, na Bahia, está sendo estudado para utilização como fonte de potássio em técnicas de rochagem. Para este fim, é necessário cominuir a rocha até um tamanho apropriado. Estudos de cinética de dessorção e casa de vegetação estão sendo realizados com a finalidade de determinar o tamanho ideal de partícula para aplicações práticas. O custo associado à cominuição da rocha é um fator determinante na viabilidade econômica do uso da rocha como insumo na agricultura. Sendo assim, um programa de caracterização completo foi realizado para determinar rotas de britagem e moagem econômicas para esta rocha. Os resultados são apresentados de forma aplicada, com exemplos de circuitos e demanda energética.

Aug 8, 2018

By Marcelo Lucas Pereira Machado

Os aços APIpossuem as combinações desejáveis de resistência à tração, ductilidade, tenacidade e soldabilidade. A ArcelorMittal Tubarão iniciou o desenvolvimento de bobinas a quente do grau API 5L X80M–PSL2. O comportamento dos aços está relacionado aos parâmetros de temperatura, deformação, taxa de deformação, taxa de resfriamento e tempo entre passes na laminação a quente. Foi feito um estudo do comportamento termomecânico deste aço através de ensaios de torção a quente isotérmicos e comparados os resultados com os modelos matemáticos microestruturais da literatura ajustados para o aço em questão. Determinau-se a tensão e deformação de pico, tensão e deformação crítica e o amaciamento do material e compados com os modelos utilizados.

Aug 8, 2018

By Daniel Wild, Tobias Scheffer, Marvin Laugwitz, Martin Jochum

Leveling is a standard process in the rolling mill to eliminate flatness deviations. The process layout is based on models and the leveling result depends on the accuracy of the material parameters in these models. Even small deviations from the correct assumptions can have a major effect on the final flatness. Thus, after leveling the products may look optically flat, but subsequent to a final cutting process springback occurs due to residual stresses. The objective of this work is to analyze the influence of material parameters and gravity on the flatness after leveling. To evaluate the sensitivity of the process, an FE parameter study is exerted that reveals the influence of fluctuations in material properties in the case that the leveling setup is fixed. Gravity is neglected to not conceal flatness deviations. Examples of this study are rerun in a further step under consideration of gravity to also analyze its influence on the resulting flatness and residual stresses. Finally, to analyze the consequence of the residual stresses, all information of the plate from the previous step are transferred while gravity is suppressed to prompt springback. This study revealed that slight deviations of the material properties can lead to uneven plates in simulations where gravity is not considered. If gravity is taken into account, the unevenness is concealed and the plate seems flat. A springback simulation of the same plate shows that strong residual stresses are still present and would lead to unevenness if e.g. the plate were cut.

Oct 1, 2019

By Bi Zongyue, ZhangYongqing, NiuTao, Guo Aimin

Over the past twenty years, significant advances have been made in the field of microalloying steels and associated applications, among which one of the most successful application cases is development and application of heavy-gauge X80 coil with high temperature processing HTP practice used for China's Second West-East pipeline, the longest X80 pipe in the world. During this process, HTP design concept has been sucessfully applied to develop 18.4mm X80 coil with demanding low-temperature fracture toughness requirements. In the meanwhile, China's metallurgical workers have further optimized HTP design concept with the aid of powerful rolling mill and coiling equipment, and made it possible to develop 21.4mm X80 coil used for Russia-China East line. In the paper, we would simply review the development history of high-strength pipeline steels, and then give more priority to the fundamental points for sucessful development of 18.4mm X80 coil and SSAW pipe, which paved the way for subsequent development of 21.4mm X80 coil and SSAW pipe. Finally, we would present the test results of mass production and burst tests, and dispel the suspicion that SSAW pipes made of X80 coil are more qualified to resist ductile fracture.

Oct 1, 2019

By Raphael Henrique Morais Reis

Esse artigo apresenta o desenvolvimento de um protótipo computacional para aplicação em estudos de sistemas termodinâmicos metalúrgicos, através de um sistema web, agilizando consultas as propriedades de substâncias e compostos contidos em Carvalho (1977). O projeto teve início analisando três fatores, primeiro, a importância dos softwares termodinâmicos computacionais na otimização da produção industrial, segundo, a falta de um software termodinâmico com desenvolvimento nacional, e terceiro, a restrição ao acesso a software termodinâmicos proprietários, com licenças pagas. Seu desenvolvimento seguiu a estrutura apresentada por Neto (2012), constituindo, banco de dados, software e aplicações, respectivamente. O sistema web supriu as dificuldade de instalação e interação, podendo ser acessado por quaisquer dispositivos (computadores, tablets e smartphone) conectados a internet.

Oct 30, 2017

By Lucas Beirão do Valle

Este artigo visa estudar polímeros como quitosana, amido entre outros com elevada disponibilidade como agentes aglomerantes no processo de pelotização de minério de ferro e discutir sobre o impacto da sua utilização. Os polímeros foram testados preliminarmente no teste de bancada (teste em pneu), para medir qualitativamente a tendência de aglomeração. Os polímeros com melhores resultados foram testados em escala piloto, que simula o processo industrial. Nos testes preliminares, o amido gelificado apresentou os melhores resultados de resistência física de pelotas verdes e secas. Entretanto, no teste piloto o amido não foi capaz de controlar a umidade superficial. Os outros polímeros não foram considerados promissores, principalmente devido ao controle da umidade superficial.

Aug 1, 2018

By Rodrigo Galves De Lucca

As tendências do mercado são de utilizar tubos com maior resistência e tenacidade para a temperatura de projeto. Resultados obtidos em testes de laboratório para diferentes ordens de produção e graus, a partir de testes de tração de chapas e tubos, juntamente com a quantificação microestrutural, proporcionam uma oportunidade para melhor compreender e quantificar a influência de cada fase sobre o comportamento das propriedades mecânicas do material. A presença de maiores quantidades de ferrita acicular/ferrita poligonal, em vez de ferrita poligonal/perlita, geram um aumento das propriedades mecânicas durante a formação do tubo, bem como uma forma bem definida do comportamento de tensão-deformação, o que é benéfico em aplicações de strain based design.

Aug 8, 2018

By Marcelo Xavier Gonçalves, Rodrigo Jorge dos Santos Arruda, Sergio da Cunha Motta

Em busca de uma solução para a mitigação dos riscos aos quais os empregados da empresa Sepetiba Tecon S/A ficam expostos, redução dos custos, eliminação do consumo de madeira e da utilização do brometo de metila (substância que agride a camada de ozônio, utilizada no processo de tratamento da madeira para exportação), buscou-se inovar o processo de peação de bobinas com eixo horizontal e vertical até 13 toneladas, dando continuidade ao processo iniciado em 2017. Para isso, foi elaborado o projeto que substituiu toda a madeira utilizada na peação (travamento da carga) por cintas com filamentos de poliéster de alta tenacidade e polipropileno homopolímero, tornando o processo sustentável, seguro e mais eficiente.

Oct 1, 2019

By Willy Ank de Morais

O estaqueamento profundo é necessário para obter fundações firmes e confiáveis, mesmo em solos de baixa resistência. Após completar a soldagem entre dois perfis, através do uso de talas, que compõe uma estaca de uma fundação profunda, essa união é inserida, juntamente com o restante da viga, através de uma máquina de estaqueamento. Neste processo a região da emenda pode sofrer choque térmico devido à umidade presente no solo. Este trabalho visa demonstrar a viabilidade da imediata inserção (‘cravação’) no solo de juntas entre perfis de aço ASTM A572 Grau 50, efetuadas através da operação de soldagem com eletrodo revestido (E 7018), simulada através de uma condição de maior criticidade pelo processo de arame tubular.

Oct 30, 2017

By Ubaldo Marques Silva Filho

Dentro da estratégia de investimentos da CSN para a Usina Presidente Vargas - UPV - a construção de uma unidade produtiva de aços longos com capacidade de 500 mil toneladas/ano está em processo de conclusão. Entre os vários processos existentes na unidade, a logística interna de movimentação de metálicos (sucata e gusa sólido) e o abastecimento da Aciaria Elétrica com cestões, são processos que se não estiverem bem configurados podem restringir as capacidades produtivas almejadas, comprometendo o alcance das metas estratégicas. Para analisar os possíveis impactos e restrições a produção, foi desenvolvido um modelo matemático em computador para simular as operações virtualmente, como forma de determinar as melhores condições operacionais e prever quaisquer gargalos no sistema.

Jul 29, 2018

By Pierre Montmitonnet, Yukio Shigaki, Jonatas Mezêncio Silva

A precise roll stack deformation model of a flat rolling mill is crucial for strip profile assessment as it depends strongly on the roll’s deformation. The need for more and more advanced products with stringent both geometrical and mechanical tolerances (e.g., Advanced High Strength Steels – AHSS), with thinner and harder steel strips, demands more advanced simulation models. The present paper addresses assumptions made in Finite Element Method (FEM)-based roll stack models on some important, yet barely discussed features: What is the impact on precision of the simplifications such as symmetry and anti-symmetry? Should roll neck boundary conditions in bearings be considered as fixed or simply supported? In this paper a hybrid model developed by the authors for a general flat rolling mill is used to assess those questions. This model runs much faster (100x in some cases) than a whole-FEM-modeled 6-high rolling mill with the elastoplastic strip deformation, thanks to its simplifications adopted. This model assumes a steady state rolling condition, and the roll stack is modeled with tridimensional finite elements, and the loads are calculated via a slab method adopting a plane strain state for the strip deformation (especially true for thin strips). An industrial 6-high cold rolling mill is modeled and results on the application of symmetries and different boundary conditions on the roll’s necks are presented. It is concluded that the application of symmetries and anti-symmetries for the 6-high rolling mill is possible for thin strips. And the way the necks are modeled does not impact on the final strip shape, though it influences the magnitude of the roll’s displacement. The coupling of the strip with the work roll applied assuming a symmetry plane of the arc of contact has little influence on the strip shape.

Oct 1, 2019

By Marcelo Ferreira Martins, Breno Totti Maia, Sandro Luís Zahner, Leandro Martins Perreira, Paulo Roberto Ogliari Hopperdizel, Geraldo Vieira da Silva

O reator EOF foi desenvolvido no Brasil nos anos 80 com características únicas. O pré-aquecedor de sucata e a distribuição dos pontos de injeção de gases oxidantes e combustíveis conferem estas características. Um reator dinâmico e versátil capaz de adequar-se a grandes variações de carregamento de gusa e sucata, porém com equipamentos de injeção calcados ainda nos princípios da concepção da tecnologia. O objetivo deste trabalho é apresentar a etapa 1 de uma seqüência planejada de 3 etapas os desenvolvimentos que visam o aumento de produtividade do EOF. Nessa etapa 1 são apresentadas os ganhos relativos a modificação do número de pontos de injeção de oxigênio e a adequação desses pontos para condição supersônica de sopro.

Oct 1, 2019

By Everaldo da Silva

O objetivo deste trabalho foi estudar a fragilidade a quente de dois aços inoxidáveis duplex utilizando-se ensaios de torção. Ensaios de torção isotérmicos e em resfriamento contínuo, ambos com múltiplas deformações, foram realizados em corpos de prova de aços UNS S32304 e S31803. A caracterização microestrutural foi realizada por microscopia óptica e estudos sobre o equilíbrio de fases em temperaturas elevadas foram conduzidos utilizando simulação computacional. Nos ensaios em resfriamento contínuo, foi observada maior ductilidade no aço UNS 31803. Nos ensaios isotérmicos, foi constatada diminuição da ductilidade para os dois aços com a diminuição da temperatura do ensaio nos casos em que a fração volumétrica de austenita permaneceu constante.

Aug 16, 2017

By Rafael Masulck Santos

A utilização de aços de baixo custo sempre foi uma tendência e ainda é hoje e em um mercado crescentemente globalizado. Este trabalho descreve o desenvolvimento de uma nova especificação de aço laminado a frio de qualidade comercial, de baixo custo de produção e boa conformabilidade, produzida na unidade de Volta Redonda da Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) com o intuito de aumentar sua participação no segmento de mercado de Distribuição. Essa nova especificação, produzida via recozimento em Caixa (FRCX) em escala industrial, oferece aos clientes finais possibilidades múltiplas aplicações. Esse desenvolvimento, com abordagem multidisciplinar, é focado nos resultados de redução do custo de produção, satisfação dos clientes e a conquista de novos mercados.

Aug 8, 2018

By João Francisco Batista Pereira

Nos últimos anos a indústria automotiva tem evoluído de forma significativa em relação à preservação ambiental (redução da emissão de CO2) e com respeito à segurança veicular. A Usiminas, alinhada com esse direcionamento, tem realizado diversos estudos visando obter novos produtos de alta resistência mecânica que possibilitem a redução do peso dos veículos e diminuição do consumo de combustível, além do aumento da segurança. O aço TRIP, desenvolvido e recentemente comercializado pela Usiminas, é um exemplo dessa nova geração de produtos avançados, que conciliam alta resistência mecânica e alta capacidade de conformação. O trabalho apresenta as características do aço TRIP desenvolvido pela Usiminas assim como os resultados de aplicação em peças automotivas da Fiat Chrysler Automobiles.

Aug 16, 2017

By Martim Hideki Nakayama Kurauchi

One of the main issues regarding the use of charcoal in metallurgical processes is its mechanical strength, which is much lower than coke. There is no defined standard to determine charcoal compression strength, and the methods described in the literature consist in using a prepared specimen and applying compressing load in the same direction of the charcoal fibres. As charcoal is highly anisotropic, it is proposed a procedure that does not use a specimen and with load applied on a specific direction. Instead, it intends to simulate industrial conditions by randomly dumping charcoal inside a tube, without preferential directional arrangement. This is an attempt to determine charcoal mechanical strength and predict the behaviour of bulk charcoal under a static load, as in a blast furnace. Experiments with controlled loads have been carried out on randomly distributed bulk charcoal with controlled initial size and their effect on the size distribution has been analysed. After compression, charcoal is screened and each size is weighed, determining the particle size distribution of the experiment. This method can therefore be used to evaluate charcoal mechanical strength.

Aug 1, 2018

By Wagner Fidelis Brum

Os desafios atuais no mercado de mineração de ferro requerem uma gestão de engenharia cada vez mais dinâmica a fim de tornar viáveis novos projetos, os quais contemplam reservas com minérios mais profundos, mais compactos e com teores menores do metal alvo. Além disso, estudos de viabilidade de alta complexidade têm como objetivo tornar rentáveis operações inseridas em ambientes repletos de restrições. Neste trabalho serão discorridas diferentes formas de se estruturar a engenharia a fim de atender tanto a projetos pequenos, quanto médios ou grandes. Nesse momento serão abordadas vantagens e desvantagens de cada modelo, bem como serão sugeridas estruturas para que se atinja uma boa qualidade de engenharia dentro do custo esperado.

Aug 1, 2018

By Rob van Opbergen, Edo Engel

The highly dynamic economic climate of recent years has tightened the operating envelope for steel producers world-wide. Steel producers continue to experience immense pressure to respond quickly to changing circumstances and the focus has shifted towards efficiency improvement and maximizing flexibility in operations. The ability to safely stop, restart and ramp-up production facilities has become essential. Establishing this level of flexibility, without sacrificing efficiency, requires sound process control, fit-for-purpose process management practices and solid know-how and experience regarding special situations in blast furnace ironmaking operations. The same business environment that demands this increased flexibility has made it increasingly difficult for steel producers to sustain sufficient knowledge about these situations. While many experienced, senior operational staff have retired, a new generation of ironmaking specialists has acquired its hands-on experience over more recent decades, during which these process situations have been much less frequent than before. Over the past 10-15 years, the requirement in the industry for external operational support during e.g. blast furnace blow–downs, salamander tapping and restarts after planned and especially unplanned stops, has become increasingly frequent. This article presents a number of these cases from a process management perspective as well as with regard to project organization and optimized cooperation between internal and external teams of experts.

Oct 1, 2019

By Levi de Oliveira Bueno

Constant stress testing was used for characterization of creep behavior of a 1Cr0.5Mo steel plate in the virgin condition. The tests were performed on creep machines equipped with Andrade-Chalmers type profiles, high sensitivity SLVC transducer extensometry, high stability temperature controllers, and facilities for monitoring the creep curves with an automatic data logging system. Ten creep machines of this type were used in this research, in an experimental work that lasted for one year. Three temperature levels were selected: 538, 565 and 593°C, with stress in the range from 69 to 258 MPa producing rupture times varying from 8 to about 4908 h. The creep curves were all followed with great scrutiny using data logger scanning rates which enabled storing thousands of readings in each case. The experimental analysis involved measurements of minimum creep rate, rupture time and final elongation at rupture. The data were analyzed according to the classical phenomenological / physical relations (Norton, Arrhenius, Zenner-Hollomon, Monkman-Grant) and also considering five traditional parameterization methodologies (Larson-Miller, Orr-Sherby-Dorn, Goldhoff-Sherby, Manson- Haferd and Manson-Succop). Comparisons are presented among the possibilities of data extrapolation from five different methodologies. Comparison is also made with creep results mentioned in literature for the same material in the virgin condition.

Aug 16, 2017