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By Božidar Šarler, Umut Hanoglu

A rolling simulation system has been developed to calculate the macroscopic rate of deformation, stress, strain, and temperature fields by using a novel meshless method. The model is based on two-dimensional traveling slice assumption. The slices are aligned towards the rolling direction. The initial size of the billet, bloom or slab and the geometry of the grooves at each rolling stand, the distances between the rolling stands, and continuous or reverse rolling can be arbitrarily considered. The purpose of this paper is to complement these development by predicting and visualizing also the grain size of steel over the strand cross-section for each position in the rolling mill. The grain size models have been in one-way coupled to the macroscopic calculations. First the critical strain for dynamic recrystallization is being checked. If the calculated strain is higher than that, considering also the time for meta-dynamic recrystallization, dynamic or meta-dynamic grain size calculations are carried out. If the strain is too low then only the static recrystallization is considered together with its required time. Finally, austenite grain size and ferrite grain size are calculated respectively as the steel cools down. The listed physical models are based on collection of empirical relations found in literature. The user of the system is free to choose or create the model he wants with his own parameters. The simulation system has been coded as a user friendly computer application for an industrial use based on C# and .NET framework and runs on regular PCs. The computational time for a rolling simulation is usually less than one hour and can thus be straightforwardly used for optimization of the rolling mill design in a reasonable time.

Oct 1, 2019

By Masakazu Iida

In this article, technologies of unburned Al2O3-MgO (UAM) refractories are demonstrated in terms of microstructure evolution. During operation, Mg2+ diffuses from MgO to Al2O3 through the liquid phase to form spinel (MgAl2O4) network. Molten slag tends to penetrate along the voids in the spinel network structure and spinel dissolves in the penetrated slag. Therefore, maintaining a high degree of spinel saturation in the penetrated molten slag is important. In order to achieve the condition described above, suppression of overall mass transfer through penetrated slag is effective. This is achievable by evolution of complicated spinel network structure with small pore diameter, which increases the flow resistance of molten slag. Thus, optimization of refractory composition and fabricating conditions, with the aim of creating on improved spinel network, is essential. The effectiveness of spinel network improvement was validated by commercial applications. According to the investigation of UAM brick after use, further densification due to heating under restrained conditions was recognized. Hence, it was concluded that the evolution of the spinel network structure in UAM refractories is essential technology needed to improve durability.

Oct 30, 2017

By Leonardo Camilo dos Reis, Edmilson Fernandes Dadomi, Claudio Silva de Paulo

In the hot strip mill production, one of the factors that may affect the productivity is the occurrence of failure due to the geometry of the strip at the exit of the rolling mill, because the tip of the strip can turn-down or turn-up. This study had the objective of evaluating the behavior of the strip when leaving the working rolls, through numerical simulation, aiming to know the influences of the main variables that govern the formation of the turn-down. The methodology consisted in performing the computational simulation of the strip mill and to vary the operational and geometric parameters that could influence the process. The results showed that the rolling of hot strips of HSLA material with final thickness varying between of 3 to 6 mm and a reduction of 6.6% to 11.0% in the last stand of a hot strip mill, tends to bend towards the roll with larger diameter, higher friction coefficient , higher temperature and lower limit of material flow. It was observed that the variation in diameter is the main factor that contributes to the formation of the curvature of the front-end of strip. Based on these results, several measures were implemented in the industrial line, with a significant reduction in the occurrence of turn-down.

Oct 2, 2019

By Moisés Paulo Teixeira

The use of tailings for the synthesis of new materials is a worldwide concern today. This paper approaches the utilization of tailings of soapstone (steatite) in order to produce ceramics. The results show that the addition of soapstone in a ratio over 20% in the ceramic mass has enhanced the bending resistance of the ceramic samples when they were fired at temperatures of 900°C or 1000°C.

Oct 30, 2017

By Hugo M. Checo

Friction-reducing textures for lubricated mechanisms have received much attention since the advent of microtexturing techniques. In this work we consider the piston ring/liner contact, numerically simulating the rings as they slide against a textured liner. This situation has not been sufficiently analyzed because its numerical complexity is much greater than that of texturing the rings. Further, we consider the actual typical geometries of oil-control, wiper and compression rings, under realistic loads and velocities. The results show the possibility of friction reduction when the texture on the liner is properly designed, identifying starvation alleviation as a crucial intervening mechanism.

Jul 31, 2018

By Breno Totti Maia

This work was a continuous and multidisciplinary development. Through studies of the blowing process and its parameters results, evolutions, improvements and adjustments were made on the lance’s hot face with Slagless® technology, as well in the process parameters and mitigating actions of the projection of materials out of the converter. The main results are the increase in the nozzle’s life with a “record mark” of 1785 heats, and water leakage occurrence in the cartridge decreased considerably reaching the mark of one year without any occurrence.

Oct 30, 2017

By Kazuya Nakabo

In this article, influences of restraint and MgO content on densification of alumina-magnesia castable during heating were experimentally studied. High thermal expansion-alumina-magnesia castable specimens were surrounded by low thermal expansion-alumina-silica castables, and heated in an electric furnace. Doing so allows restrained heating of alumina-magnesia castable. According to the results of simple calculations, the restraint stresses were estimated to be between 2 to 20 MPa, so the experimental conditions were considered reasonable. As a result of the experiments, it was verified that restraint densifies alumina-magnesia castable, resulting in an increase in modulus of rupture and modulus of elasticity. The densification effect of restraint became larger as the MgO content increased. The effects are attributable to an in-situ spinel forming reaction, which improves corrosion resistance.Taking the temperature distribution in the castable lining into account, large restraint stress is expected for the hot face while only a little effect is expected for back end. Thus, excessive difference in material property in the thickness direction, which is undesirable in terms of structural spalling, is a concern.Hence, the MgO content of alumina-magnesia castable should be determined carefully, taking not only corrosion resistance but also spalling resistance into consideration.

Oct 30, 2017

By Zou Zhongpping

Under the new normal state, blast furnace outputneeds to be adapted to the market demand, however the limitation in blast furnace output has significant impact on blast furnace operation and is prone to cause inactive furnace hearth and higher fuel ratio. To address such problems, some practices to maintain stable and smooth operation of blast furnace in case of output limitation are proposed based on data analysis philosophy, which allows the blast flow and hence the top pressure to be determined based on the hot metal output, and adequate kinetic energy of blast supply can be assured by adjusting the tuyeres. Matching between the oxygen enrichment and the pulverized coal injection is also proposed based on theoretical flametemperature, and burden distribution cycle calculation method is proposed, whichoffersnew approach for analyzing the change in burden distribution pattern.

Oct 30, 2017

By Filipe Arthur Firmino Monhol

O setor de mineração gasta milhões de dólares com a utilização de combustíveis fósseis nos seus mais variados processos, como, por exemplo, em fornos de pelotização. Paralelamente a isso, a humanidade está produzindo cada vez mais resíduos e nestes existe um potencial energético que não pode ser negligenciado devido a situação de grande demanda em que se encontra a sociedade. Assim, a reciclagem energética desses resíduos pode aliar os conceitos de sustentabilidade e economia. A utilização de resíduos como fonte energética pode, assim, além de gerar uma grande economia ao setor, aumenta significativamente a contribuição ambiental do mesmo. Portanto esse trabalho faz uma análise de viabilidade do uso de resíduos sólidos, que são transformados em combustíveis fluidos através das tecnologias da gaseificação e da pirólise, para utilização em fornos de pelotização de minério de ferro. Diferentes tipos de resíduos são propostos. Foram realizados alguns ensaios para se obter a capacidade energética desses materiais. Os resíduos se mostraram altamente energéticos e uma excelente alternativa à demanda industrial.

Aug 8, 2018

By Hiury Voltz

Diversos são os defeitos que ocorrem durante o lingotamento contínuo dos aços. Um tipo de defeito de forma recorrente encontrado no lingotamento contínuo de jato aberto da ArcelorMittal Cariacica é a romboidade. O foco deste trabalho foi avaliar a influência da velocidade da água de refrigeração do molde, da velocidade de lingotamento, da lubrificação, do superheat e da conicidade na ocorrência de romboidade em aços de médio teor de carbono. Por meio da técnica de planejamento de experimentos, testes foram realizados para melhor compreender os efeitos de cada um dos fatores listados. Após análise estatística feita no MINITAB® versão 16.0, os resultados mostraram que a melhor condição, ou seja, as menores romboidades, foram encontradas reduzindo-se o superheat e aumentando-se a velocidade da água de refrigeração do molde, a velocidade de lingotamento e a taxa de lubrificação. O uso de moldes com menor número de corridas foi também outro fator que favoreceu a redução deste tipo de defeito.

Aug 16, 2017

By Lucas Teixeira Costa

Por meio de modelamento matemático dos processos de dessulfuração de gusa e aço, em processo KR e forno panela, respectivamente, o presente trabalho tem como objetivo estabelecer rotas de produção de aços proporcionando aumento da produtividade e redução de custos. Foram avaliadas as seguintes rotas de produção: dessulfuração apenas no aço, dessulfuração apenas no gusa e dessulfuração no gusa e no aço, quais os produtos podem ser obtidos em cada rota de tratamento e quais as condições para a fabricação de aço baixo enxofre, com teores abaixo de 20ppm. Além disso, desenvolveu-se um balanço de enxofre para o LD e um estudo dos fatores que mais impactam a reversão ou a dessulfuração nessa etapa da fabricação do aço. Ao final, foram determinadas faixas de trabalho que permitam ganhos integrados dos três processos e um modelo global de enxofre capaz de prever bons resultados para diferentes plantas e contingências operacionais de diferentes usinas.

Aug 16, 2017

By Joachiim Lehner

The application of post-combustion (secondary oxygen) to avoid skull formation on BOF lances was tested in industrial trials. The main findings are that no negative impact on the metallurgical targets (i.e. carbon, temperature and phosphorus at end of blow as well as iron–oxide in the slag) could be observed. The technology is capable of avoiding the buildup of lance skull and consequently increasing the average life of lance tips. The application of post-combustion not only affects the skull formation, there are also interactions with the refractory lining, especially thermal wear, and the utilization of the process gases (CO Recovery) that have to be considered. Special attention has to be paid to the parameters determining the use of secondary oxygen because rather small changes can strongly affect the points mentioned above. Since August 2016, the PCD (Post-CombustionDistributor) lances are used on a daily basis in the steelplant LD3 in Linz.

Oct 30, 2017

By Henrique Silva Furtado, Johne Jesus Mol Peixoto, Itavahn Alves da Silva, Bruna Helena Malovini Loiola, Carlos Antônio da Silva

A projeção de escória do BOF (Basic Oxygen Furnace) ocorre a partir da formação da emulsão, a qual provoca expulsão de escória se o volume da mesma aumenta em demasia. Esse fenômeno gera algumas preocupações para uma aciaria, como diminuição da eficácia do refino, perdas financeiras, perda de material, riscos de acidentes e principalmente problemas ambientais. Arquivos de Big Data da ArcelorMittal Tubarão foram estudados para que fosse possível a identificação das causas principais das projeções a partir de estudos estatísticos de análises multivariadas, técnicas ainda pouco usuais para estudos na área de aciaria. Foram utilizados os softwares Statistica, Genes, e Rbio com novas propostas de utilização de ferramentas desta área, como a análise de componentes principais e a análise de trilha e análise de rede de correlações. Foi possível verificar, por exemplo, que o peso de briquete misto adicionado durante o sopro e o teor de silício no gusa carregado estão entre as principais causas de projeção.

Oct 1, 2019

By Yan Samuel Ferreira Junqueira

A Coqueria de uma usina siderúrgica é responsável pela produção de coque e produção de vapor para geração de energia usando como matéria-prima uma mistura de carvões, o coque produzido é utilizado como o principal combustível nos altos-fornos. A Coqueria da ThyssenKrupp CSA utiliza a tecnologia Heat Recovery com Stamping Charger para compactação e preparação da massa de carvões para enfornamento e coqueificação. A tecnologia de compactação da massa de carvão agrega vários benefícios ao processo, tais como: aumento da densidade, homogeneidade e alinhamento da carga enfornada, melhora no controle do processo de coqueificação e nos parâmetros de qualidade do coque, além de possibilitar a utilização de carvões de menor poder de coqueificação, reduzindo assim o custo de produção do coque e da geração de energia. Através do automatismo do Stamping Charger é possível avaliar e calcular a densidade da massa de carvões e o ganho de produtividade que este sistema proporciona.

Aug 1, 2018

By Paulo Sérgio Moreira, Geraldo Lúcio de Faria, Rhelman Rossano Urzêdo Queiróz, Amanda Aparecida Fátima Arruda, Ana Cecília de Carvalho

O objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho em desgaste de camadas espessas de óxidos formadas na superfície do aço inoxidável ferrítico 410D após a sua submissão a tratamentos isotérmicos em atmosfera oxidante. O aço em questão foi estudado no estado de entrega e tratado isotermicamente nas temperaturas de 900°C e 1000°C por diferentes intervalos de tempo. O método de avaliação empregado foi o teste de desgaste micro-abrasivo do tipo esfera presa em placa. Com o desenvolvimento do estudo, foi possível executar análises qualitativas e quantitativas a respeito do comportamento em desgaste do aço inoxidável 410D em função de sua condição superficial, como oxidada ou não. Alterações microestruturais também foram consideradas na discussão dos resultados. Concluiu-se que a camada superficial de óxidos desenvolvida após os tratamentos isotérmicos possui boa aderência e tem potencial para aplicação como camada protetora do aço em aplicações onde a sua resistência ao desgaste seja requerida.

Oct 9, 2019

By LJ Aspinall, Paulo Sérgio Soares Santiago

Monitorar adequadamente a qualidade da água em sistemas de resfriamento é fundamental para assegurar um bom condicionamento de seus indicadores chave de desempenho: a corrosão, a incrustação, a formação de depósitos e a atividade microbiológica, de forma que as unidades operacionais possam atingir suas metas com relação aos seus respectivos índices chaves de performance do processo industrial. Enquanto a confiabilidade deste monitoramento em antever problemas assume, então, elevada importância, os métodos utilizados até o presente na indústria não têm efetivamente fornecido resultados realísticos pela ausência de troca térmica nos dispositivos usados. A Knew Value desenvolveu e patenteou uma nova tecnologia, o Sentinel, que permite aplicar métodos inovadores de monitoramento on-line, permitindo realizar simulações em condições críticas de velocidade de escoamento e temperatura de película e atingindo excelência em monitoramento de indicadores chaves de desempenho do tratamento químico aplicado em sistemas de resfriamento. O objetivo deste trabalho é apresentar esta tecnologia e casos históricos de desempenho.

Aug 1, 2019

By Matheus Jacon Pereira

Existe uma tendência de aumento na utilização da tecnologia de RFID na automação industrial, bem como em outros setores: varejo, aviação e transportes. Com o RFID, um objeto pode ser identificado por uma etiqueta eletrônica e sua existência constatada automaticamente. No entanto, sua localização exata permanece desconhecida para os usuários. Para a localização, os estudos realizados são satisfatórios quanto as técnicas de rastreamento de etiquetas RFID, porém, não consideram as possíveis interferências na comunicação provocadas pelos objetos presentes em locais reais. Este trabalho propõe um ambiente de laboratório que simula as interferências do Ambiente Industrial nas técnicas de localização indoor de etiquetas RFID, como obstáculos na comunicação entre etiquetas e antenas RFID; e materiais usados na fabricação das superfícies dos objetos, sobre as quais a etiqueta RFID é aplicada. Os resultados mostram que as técnicas RSSI e AoA são adequadas para localização indoor de etiquetas RFID, sendo que a segunda técnica permite maior exatidão na localização.

Oct 30, 2017

By Haysler Apolinário Amoroso Lima, Douglas Fernando Galesi, Vladnilson Peter de Souza Ramos

A busca de novos produtos de maior valor agregado, tem incentivado a produção via sistemas de desgaseificação. Estes equipamentos em especial o RH, propicia altas taxas de descarburação e deshidrogenação, agregando valor ao aço produzido. A engenharia por trás destes equipamentos é de vital importância para o bom desempenho operacional, garantindo produtividade e segurança. Compreender os mecanismos de desgaste do equipamento nos auxilia na tomada de decisão, reforçando regiões de maior desgaste. Para isso medir com precisão o perfil de desgaste, é uma tarefa de vital importância para o sucesso do projeto. Neste trabalho elaborou-se um modelo espacial para estimação do desgaste do RH usando ferramentas da Geoestatística. Através de coletas de alguns pontos foi possível criar um mapa do desgaste estimando valores para as demais regiões. Também foi foco neste estudo analisar a influência do entupimento dos bicos na taxa de circulação do aço e influencia na erosão da parede refratária.

Oct 1, 2019

By Eustáquio Vieira Júnior, Welder Gomes Gonçalves

Os altos-fornos podem apresentar ocorrências de arrombamento e/ou avermelhamentos dos algaravizes, e esses têm como conseqüências: alto risco na integridade dos conjuntos joelhos/algaravizes, resultando em baixa segurança operacional; elevação brusca da temperatura interna dos algaravizes, causando avermelhamentos e/ou arrombamentos recorrentes por desgaste acentuado do revestimento refratário; necessidade de paradas emergenciais; necessidade de troca dos conjuntos de algaravizes por desgaste acentuado do perfil refratário. Uma possível causa relacionada com essas ocorrências pode ser a combustão no interior do algaraviz do carvão que foi injetado pelas lanças, causando desgaste do revestimento refratário e conseqüentemente avermelhamento e/ou arrombamento do conjunto. Para evitar esse tipo de ocorrência foi instalado sistema de monitoramento de fenomenos na zona de combustão. Esse sistema trabalha como complemento do diferencial de pressão dos algaravizes e o anel de vento. Nesse trabalho, são mostradas as características do sistema de monitoramento e suas particularidades e os resultados alcançados após a implantação dos sistemas no que se refere aos danos em conjuntos de sopro.

Oct 1, 2019

By Tomaz Fantin de Souza

O processo de trefilação de barras, arames e tubos é amplamente utilizado na indústria metal-mecânica para a fabricação de eixos automotivos, componentes mecânicos, pregos, parafusos, etc. O conhecimento e controle dos parâmetros de processo como coeficiente de atrito, força de trefilação, tensões e deformações pode contribuir para uma melhor qualidade do produto e na realização de um processo menos poluente, que reduza o consumo energético e perdas desnecessárias. Desta forma, este trabalho objetiva analisar e medir a força necessária para trefilar uma redução em área de um processo de fabricação de arames de aço baixo carbono através de uma máquina universal de ensaios Emic® adaptada para a realização do processo e construção de um dispositivo para fixação da fieira . Além disso, este trabalho objetiva indicar o coeficiente de atrito de Coulomb (µ) deste processo utilizando-se o valor da força de trefilação obtida nos experimentos com a utilização da equação teórica de Siebel.

Aug 16, 2017