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By Sebastien Flament

More and more Hot Strip Mills are facing defects on their products that lead to a rejection of complete product batches by their customers. Several of those defects are induced by excessive work roll degradation. This paper is focussed on the understanding of work roll corrosion and oxidation mechanisms in a hot strip mill. Several laboratory trials (Hot rolling simulator, cyclic oxidation) have highlighted important factors influencing corrosion of work rolls as well as helping the understandings of oxidation of a work roll in the roll bite and along the roll circumference in a stand. The attention is focussed on several elements present in water used in HSM for direct roll cooling (e.g. chloride, bactericides, sulphates, phosphates) and their effect on roll surface degradation. The second part of this paper is focused on the understanding of work roll oxidation along the roll circumference. The effects of roll composition, roll temperature, water composition and water temperature have been studied in order to understand the oxidation/corrosion mechanisms in a HSM.

Aug 16, 2017

By Alessandro Martinis

The performance requirements for modern steelmaking facilities are ever more stringent, as customers and markets are continuously pushing for technologies which allow having high quality steel produced in an economic and sustainable way. In the details, this paper has the aim to present the excellent results obtained by integrated steel plant where an EAF is fed with high quality hot ENERGIRON DRI. The recent technology developments, combined with the affirmed basic process design, contributed to further maximize the energy of the DRI, reaching the EAF at temperatures above 600°C with a carbon content up to 3.5%, as confirmed by plant data. These improved input material characteristics resulted in reduced electrical energy consumption and increased liquid steel production.

Aug 16, 2017

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 Anand Kumar Agrawal, Kinzel Klaus Peter, Lorenzo Micheletti, Cristiano Castagnola, Horst Kappes, Andre Oliveira, Björn Rösner, Philippe Bermes

Blast furnaces are widely employed today for iron production all around the world, with a total production of around 1.2 billion tons per year. Its operating principle, which relies on usage of coke to reduce the ore, to ensure the permeability in the reaction vessel, to maintain its flexibility of operation and acceptability for varying qualities of iron ores. The blast furnace route is widely considered as the most economic and efficient route of iron production, however it is based on fossil energy carriers. The blast furnace route has undergone significant developments in terms of energy efficiency in the last decades, which led to a substantial reduction in the use of fossil reduction materials. Being an energy intensive process, competitiveness and cost saving in the blast furnace plant was always strongly related to the saving of energy and hence reduction of CO2 emissions. In addition to this, EU emissions trading system (EU ETS) as a cornerstone of the EU's policy in response to climate change has set new “challenges” for iron production in Europe. Paul Wurth has always been deeply involved in the development of energy saving technologies for blast furnaces. In the following a review of energy saving achievements developed in the last decades will be presented and the potential of available CO2 saving technologies will be summarized. Additionally, an outlook about the potential of future technologies, concepts and their impact on the blast furnace and the steel plant’s energy balance will be discussed. Finally, the replacement of carbon by hydrogen as reduction agent in the steel plant will be reviewed, with special focus on a comparison of costs and incentives.

Oct 1, 2019

By Dr. Steven G. Jansto

The market demand for reduced fuel consumption and CO2 emissions in the automotive, energy and construction sectors have further increased the demand for new and advanced higher quality microalloyed grades produced via TMCP. The technological integration of the process and physical metallurgical advancements of value-added niobium (Nb) microalloyed thermo-mechanical controlled process (TMCP) steels continue to be developed and is an important element for these more demanding end user requirements and cost-effective steel production. The reheat furnace process step has a profound effect on the TMCP performance, final hot rolled steel quality and mechanical property consistency during the production of hot rolled steels. The uniformity of heating applied across the entire width, thickness and length of the slab or billet is essential in the successful achievement of consistent customer properties regardless of the chemistry. The resultant ferrite grain size in the final hot rolled product is significantly governed by the initial prior austenite grain size. However, the transition from laboratory melted and TMCP hot rolled heats to the production scale is often quite challenging. Aberrations in the reheating process step at the industrial furnace are often the root cause of mechanical property quality issues. These combustion process metallurgy parameters connect directly to the resultant TMCP product quality and is defined as Combustion Metallurgy

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

By Mauricio Monteiro Machado, Neyda de la Caridad Om Tapanes, Ana Isabel de Carvalho Santana, Rodolfo Salazar Perez, Rodrigo Ribeiro Soares, Roberta Gaidzinski

Vasos de pressão são equipamentos empregados nas mais variadas indústrias, sendo responsáveis por significativa parcela do orçamento. Os materiais mais utilizados para a construção de vasos de pressão para a indústria de óleo e gás são as ligas de aço carbono e em alguns casos se justifica o emprego de ligas de aços inoxidáveis. O objetivo deste trabalho foi estudar as características dos vasos de pressão, materiais de fabricação e o custo de aquisição de vasos de pressão por parte da Petrobras. Para o desenvolvimento foram utilizadas duas ferramentas de processamento de dados: a Lei de acesso à informação que permitiu a criação de uma base de dados, e o Planejamento de experimentos que possibilitou avaliar a influência do tipo de material e outras variáveis sobre o preço do vaso de pressão (variável de resposta). Os resultados estatísticos demonstram que, para as faixas analisadas o comprimento entre tangentes (CET) e o Diâmetro (D) possuem uma influência estatística direta sobre a variável de resposta Preço. Finalizando, o estudo conseguiu conciliar aspectos construtivos com os fatores financeiros, sendo de grande valia para os fabricantes de vasos de pressão.

Aug 1, 2019

By Elisiane Maria Berton

Neste trabalho propõe-se o estudo do efeito do processo de SHTPN (Tratamento térmico de solubilização após nitretação por plasma), e do tratamento térmico de têmpera e revenido sobre a microestrutura, dureza e resistência à corrosão do aço inoxidável ferrítico AISI 409. Por meio do SHTPN obteve-se uma camada martensítica de nitrogênio na superfície do aço. Após o SHTPN as amostras foram temperadas de 950°C e revenidas nas temperaturas de 200, 400 e 600°C. A resistência à corrosão foi avaliada por meio da técnica de polarização cíclica e a dureza através de ensaios Vickers. Verificou-se que o SHTPN afetou significativamente a dureza do aço e o tratamento de têmpera refinou e melhorou a distribuição da martensita de nitrogênio. A camada martensítica formada apresentou espessura da ordem de 660 ?m. Os resultados indicam que é possível obter uma camada martensítica com dureza de 620 HV e aumento da região passiva, bem como do potencial de nucleação de pite quando comparado à condição não tratada (ferrítico). O melhor resultado de corrosão foi obtido para a amostra revenida na temperatura de 200°C.

Aug 8, 2018

By Claudio Luiz Schneider

Projetos green field exigem quantidades relativamente grandes de amostra de alma de sondagem. Se a rota de processamento do projeto inclui moagem no HPGR, são necessários testes em escala de laboratório para o escalonamento. A caracterização da moagem pode ser realizada em um HPGR com rolos de pequeno diâmetro, como o LABWAL. Alguns laboratórios comerciais recomendam utilizar amostras de 20-30 kg para estes testes, resultando em um custo elevado. A pergunta que está sendo avaliada aqui é o quanto de amostra é realmente necessário para realizar esses ensaios? Certamente, quanto maior a quantidade de material disponível mais confiáveis serão os resultados dos testes. No entanto, quando o tamanho da amostra é reduzido, qual será o impacto sobre os dados que são produzidos? Neste trabalho, seis amostras de flogopitito pesando 20 kg foram testadas no HPGR LABWAL, usando seis pressões hidráulicas iniciais, de 10 a 60 BAR. Todos os parâmetros dos ensaios foram determinados. O trabalho foi então repetido utilizando amostras de 5 e 10 kg. Os resultados mostram que, sob as condições que foram escolhidas, as amostras pesando 5 kg são suficientes para a caracterização no HPGR LABWAL.

Aug 16, 2017

By Sandra Goulart-Santos

Os aços galvanizados são amplamente utilizados devido à sua excelente resistência à corrosão. Além disso, esses aços apresentam alta qualidade superficial, o que é um requisito importante para aplicações exigentes como as da indústria automobilística. Dentre os parâmetros de processo importantes para a qualidade dos revestimentos está o teor de alumínio no banho de zinco. Nesse estudo, foi utilizado o simulador do processo de galvanização a quente (HDPS), para investigar a influência do teor de alumínio efetivo do banho na qualidade superficial do revestimento galvannealed (GA), sendo avaliados os teores de 0,09% e 0,14%. Para acompanhar os estágios de formação das fases Fe-Zn foram realizadas interrupções do ciclo de galvanização ao longo das etapas de imersão no banho e de tratamento térmico de galvannealing. Utilizando a técnica GDOES, foi possível acompanhar as variações da concentração de alumínio ao longo do revestimento durante a formação das fases Fe-Zn. Os resultados das simulações mostraram que o alumínio efetivo mais baixo no banho favoreceu a cinética de formação das fases Fe-Zn durante o tratamento térmico e diminuiu a ocorrência de regiões com aspecto brilhante no revestimento, melhorando a qualidade superficial.

Jul 30, 2018

By Raul Victor Medeiros da Nóbrega

Os tratamentos térmicos são operações de aquecimento e resfriamento controlados, que visam afetar as características dos materiais, agrupando diversos tipos de processos, diferentes patamares de temperatura, velocidades de resfriamento e adição de elementos químicos, com o intuito de aperfeiçoar as propriedades mecânicas (ductilidade, tenacidade), tribológicas (desgaste, fadiga) ou de resistência à corrosão, dependendo da necessidade de aplicação. O controle do processamento térmico por programas computacionais tornou-se uma prática cada vez mais frequente no meio industrial. Utilizando ferramentas como o controlador PID (Proporcional-Intergral-Derivativo), o sistema SCADA (Supervisor Control and Data Acquisition) e um protocolo de comunicação industrial, é possível configurar os parâmetros de entrada, acompanhar o desenvolvimento do processo, visualizar seus valores em cada instante do ciclo e valores finais (de saída), obter gráficos do processo em tempo real, comparando valores, aumentando a confiabilidade do processo, e por tanto, do produto final. Foi desenvolvido um sistema livre que, além de auxiliar na configuração dos parâmetros, exerce funções de monitoramento, de controle e de registro dos dados nos processos de tratamento térmico. Esse sistema poderá ser empregado em fornos na indústria e nos laboratórios de pesquisa.

Aug 7, 2018

By Markssuel Teixeira Marvila

A incorporação de resíduos em materiais de construção, tais como em tijolos cerâmicos, é uma grande alternativa para o correto descarte de resíduos industriais. Nesse contexto, o objetivo desse trabalho é a avaliar a possibilidade da incorporação de resíduos provenientes da indústria de rochas ornamentais (calcário) em tijolos cerâmicos, uma vez que o Brasil é um dos maiores produtores mundiais desta classe de rochas e ainda não existem alternativas plausíveis para o descarte destes dejetos. Para realizar esse estudo foram confeccionados e queimados a 900ºC, corpos de prova contendo 0%, 10%, 20%, 30% e 40% de incorporação de calcário em massa cerâmica. Após período de secagem, os corpos de prova foram ensaiados para avaliação dos seguintes parâmetros: retração por secagem, absorção de água e resistência mecânica. Avaliando estas propriedades e comparando com os valores estipulados por norma, constata-se a possibilidade da incorporação de resíduo proveniente de rochas ornamentais em até 20% da massa cerâmica. Assim sendo, uma alternativa para o descarte destes rejeitos industriais estudados é incorporar em tijolos cerâmicos, devendo seu teor de incorporação ser limitado em 20% afim de não descumprir as exigências normativas.

Oct 30, 2017

By Altemar Dettogne do Nascimento

O colamento de aço no molde (sticker) é uma anomalia de processo de lingotamento, que quando não detectado pelos modelos de prevenção de sticker, pode gerar breakout, o que significa perdas de produção significativas e aumentos de custos de manutenção para recuperação de componentes de segmentos e moldes, além dos riscos de segurança durante a limpeza do aço dentro da máquina e reprocessamento das placas para eliminação de defeitos superficiais. Outro aspecto a ser considerado é a ocorrência de falso alarme de sticker que também gera custos adicionais de produção, aumento de defeitos superficiais nas placas e powder slivers em laminado a quente devido a redução brusca da velocidade de lingotamento. Visando reduzir as ocorrências citadas acima e otimizar o processo de lingotamento, um novo sistema de detecção de sticker foi implantando, em AM Tubarão, nas 03 máquinas de lingotamento contínuo de placas, com uma configuração diferente da que que habitualmente é encontrada no mercado. O sistema é baseado em dois eixos: uma imagem termográfica do molde e um sistema de cálculo bastante avançado. Este trabalho apresenta os resultados deste processo e os ganhos obtidos quanto à redução de alarme falso de sticker.

Oct 30, 2017

By Alexandre de Freitas Gomes de Mendonça

O pick-up de nitrogênio no aço deve ser evitado nos processos de fabricação em uma Aciaria de alto desempenho. Entretanto, o pick-up de nitrogênio pode ocorrer em inúmeros pontos na Aciaria, principalmente quando o aço líquido é exposto ao ar atmosférico. Alguns locais de controle têm grande relevância no resultado do pickup, tais como: durante o vazamento do aço do convertedor para a panela, no refino secundário durante a agitação excessiva do aço e no lingotamento contínuo devido a aspiração de ar atmosférico nas conexões. Neste trabalho, o foco do controle da incorporação de nitrogênio é no lingotamento contínuo e, para efeito de estudo, tomou-se como referência um pick-up de nitrogênio de até 5 ppm. Os dados históricos mostram que menos de 64,6% das corridas encontravam-se com pick-up de nitrogênio abaixo de 5 ppm. Assim, visando reduzir esse pick-up foi proposto um ajuste no ângulo da sede da válvula longa, melhoria do projeto do gasket e capacitação da equipe de operação. Após a efetivação dessas ações de controle esse número passou para 97,7% das corridas lingotadas.

Jul 30, 2018

By Anthony Garotinho Barros Assed Matheus de Oliveirar, Wagner Anacleto Pinheiro, Andreza Menezes Lima

Óxido de grafeno foi sintetizado e posteriormente reduzido pelo uso de vitamina C. Para comparação entre o óxido de grafeno (GO) e o óxido de grafeno reduzido (rGO) foram utilizadas as técnicas de difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espetroscopia Raman (ER). Na etapa da síntese do óxido de grafeno por DRX confirmou-se a efetiva oxidação do grafite precursor, enquanto por MEV observou-se a esfoliação dos flocos de grafite em folhas de GO. Após a redução, por meio de DRX e ER analisou-se a remoção dos grupos funcionais, enquanto por MEV a morfologia das folhas do material.

Nov 16, 2019

By Matheus Felipe dos Santos, Eric Yoshimitsu Sako, Murilo Henrique Moreira, Douglas Fernando Galesi, Ricardo Afonso Angelico, Vladnilson Peter de Souza Ramos, Maria Gabriela Garcia Campos, Victor Carlos Pandolfelli

O consumo de energia em panelas de aço está relacionado às etapas do processamento que ocorrem durante o refino secundário. O aço líquido perde energia térmica quando são adicionadas ligas, pelo sopro de gases, agitação e por convecção natural. Cerca de 70% dessas perdas ocorrem pelos revestimentos refratários, que dissipam energia para o ambiente quando suas superfícies são resfriadas. A microestrutura dos refratários Carbonfree resulta na redução da transferência de calor no material, devido a presença de fases de baixa condutividade térmica (por exemplo, agregados porosos) e sem o carbono que é uma fase usualmente presente e aumenta a condutividade térmica nos materiais. O processo nas panelas de aço é transiente e necessita de ferramentas numéricas avançadas para investigar o desempenho desses materiais nas condições específicas de cada aciaria. Tais ferramentas foram aplicadas para estimar o potencial de conservação de energia dos revestimentos Carbonfree em um caso real (linha de metal e sola) e os resultados mostram um potencial de redução de 21%. Os testes realizados in-situ compararam as diferentes taxas de queda de temperatura para cada configuração com as previstas pela ferramenta. Os benefícios estimados foram comprovados e a eficiência dos materiais investigados foi validada.

Oct 1, 2019

By Marcelo Macedo Fialho

No processo produtivo de aço, as empresas buscam continuamente a redução do custo de produção. Isto pode ocorrer através de diversas formas, tendo como as principais, o ganho de rendimento, o aumento de produtividade, a redução do homem hora aplicado e a redução do custo de matéria prima. Objetivando reduzir o custo de produção integrado placa bobina, a ArcelorMittal Tubarão busca aumentar o percentual de placas enviadas diretamente do Lingotamento Contínuo de Placas para o Laminador de Tiras a Quente. Os ganhos se dão, em primeiro plano, através da redução da intervenção nas placas aumentando o rendimento de placa e exigindo menos mão de obra para o corte e escarfagem de placa e, em segundo plano, através do aumento da temperatura média de enfornamento, propiciando maior produtividade no laminador de tiras a quente e menor consumo de energia para realizar o pré-aquecimento da placa antes do processo de laminação. Somado a isto, a maior disponibilidade de placas no pátio do LTQ, aumenta a chance de laminação exigindo menos paradas do LTQ e aumentando a produção. Os ganhos estimados com o projeto, apenas no que diz respeito a redução de custo de condicionamento são de 6MUSD/ano.

Jul 30, 2018

By Marcelo Eduardo Rocha Gesualdi

A solução de eletrocentros aplicada a subestações elétricas dentro de uma planta industrial vem se consolidando no processo de mineração no Brasil em virtude de suas diversas vantagens de modularização, montagem e testes em fábrica, acelerando a instalação e energização das subestações em campo aonde os prazos de disponibilidade são sempre curtos para o início da operação da planta. Adicionalmente ao conceito de eletrocentros, a automação de subestações elétricas tem possibilitado através da utilização de redes de comunicação baseadas na norma IEC 61850 uma nova visão de integração dos diversos equipamentos, painéis elétricos e de automação que compõem as subestações dentro de uma plataforma integrada com a automação de processos da planta, disponibilizando um maior número de informações para o correto controle da subestação e gerenciamento de energia, bem como a redução significativa do cabeamento interno de controle e comando entre painéis facilitando ainda mais a modularização dos eletrocentros. Além das vantagens de montagem e comissionamento, o conjunto eletrocentro e sistema integrado de automação possibilita para a operação e a manutenção da planta consideráveis avanços através do gerenciamento remoto e integrado de informações, garantindo uma maior eficiência em seus respectivos processos.

Aug 16, 2017

By Jose Carlos D'Abreu

O presente trabalho se refere a um programa de pesquisa cooperativa Universidade- Empresa, que objetivou analisar a metalização de briquetes autorredutores quando submetidos à redução sólida e quando adicionados a um banho de aço fundido, atendidas as similaridades impostas pelos processos industriais. Focando principalmente a recuperação dos resíduos particulados gerados pela siderurgia integrada, foram formulados sete tipos de aglomerados autorredutores. O presente trabalho considerou duas rotas experimentais: primeiramente, a que realizou a autorredução em fase sólida numa atmosfera de nitrogênio, e a monitoração da conversão reacional resultante através da análise dos gases de exaustão gerados. Em segundo lugar, a que promoveu a autorredução via a imersão dos briquetes num banho de aço carbono, e a realização posterior das monitorações das variações de composição do aço fundido e de sua temperatura, visando comparar o “potencial refrigerante” dos briquetes e das sucatas. Este trabalho apresenta os resultados experimentais relativos a seis briquetes, no caso da rota de autorredução sólida, e de um briquete (tipo A), no caso da segunda rota. Finalmente, com base nos resultados laboratoriais, foi possível concluir pela viabilidade técnica preliminar das duas rotas de reciclagem.

Aug 16, 2017

By Wilker Fernando Matias Lemos

Diferentes equipamentos e processos de produção industrializados utilizam, em maior ou menor grau algum nível de automação e controle, aos quais é possível avaliar através de alguns inputs selecionados (sensores específicos, sequências de operação, temporizadores, memórias, etc.) se o equipamento ou processo encontra-se de fato em plena execução de seu trabalho ou função principal. O objetivo do projeto é "descobrir" o momento em que os equipamentos / processos não estão em operação plena e "automaticamente" modificar o estado de funcionamento de seus órgãos principais e/ou auxiliares como: motores e bombas, qualquer mecanismo de atuação direta, (por meio de redução de velocidade, carga e/ou desligamento controlado e outros) que não precisariam necessariamente estar a pleno funcionamento. O projeto visa à aplicação do funcionamento em modo "stand by" normalmente utilizado em equipamentos eletroeletrônicos a maquinas e processos industriais, possibilitando economia de energia e permitindo que voltem imediatamente à sua condição plena de funcionamento quando maior ritmo operacional for solicitado. O trabalho mostra em aplicações práticas a possibilidade de incluir a filosofia nos sistemas automatizados em diferentes setores da indústria, logo podendo trazer grandes benefícios através de ações estratégicas com baixo custo de implementação.

Jul 31, 2018