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By Henrique Silva Furtado, Flaviani Marculano Marchesi, Silas Gambarine Soares, Elton Volkers do Espírito Santo, Felipe Fardin Grillo, Heitor Cristo Clem de Oliveira

Devido ao aumento da restrição do teor de enxofre nos aços torna-se necessário investigar a eficiência do processo de dessulfuração de ferro gusa. Portanto, o objetivo deste trabalho é empregar diferentes matérias-primas e fundentes como cal calcítica, sodalita, pré-cal, mistura padrão, fluorita, escória de KR, borra de alumínio e B2O3, a fim de encontrar a composição com maior eficiência de dessulfuração, relacionando-a ao fator de dessulfuração, obtido pela termodinâmica computacional. Os testes foram realizados a 1350°C, em uma atmosfera inerte com agitação constante. Os resultados mostraram que a mistura com maior eficiência foi aquela com 69% de cal, 5% de sodalita, 15% de pré-cal, 6% de escória KR e 5% de B2O3.

Oct 1, 2019

By Lucas Gonçalves Generoso, Larissa Rodrigues de Carvalho Rocha, Mauro Vivaldino Fernandes, Gustavo Serrano dos Santos, Gustavo Alexandre da Costa Manso

O Alto-Forno 3 da Usiminas iniciou sua atual campanha em 1999. Projetada para durar 15 anos de operação, previa-se uma produção de 41 Mt de gusa. A partir de 2008, iniciaram as avarias mais significativas no sistema de refrigeração, possibilitando a entrada de água e os consequentes distúrbios operacionais. Buscando estender a atual campanha até 2021, a Usiminas realizou, dentre outras atividades de preservação, duas trocas de staves, em 2015 e 2018. Neste trabalho, são apresentados o planejamento e os principais procedimentos relacionados à parada operacional do alto-forno para a segunda troca de staves, com foco nas atividades operacionais que permitiram a redução do nível da carga até 25,1 metros em relação ao stock line. Destacam-se os cuidados e o êxito no abaixamento de carga até o nível das ventaneiras e a metodologia de troca de staves adotada. Por fim, a previsão de extensão da campanha em 7 anos, possibilitará atingir uma produção acumulada de 53,5 Mt, superando em 12,5 Mt o valor projetado.

Oct 1, 2019

By Andrea Codutti, Gianni Tiussi, Andrea Tonnicchi, Morris Codarin

Essar Algoma Steel, Canada, awarded Danieli Transimissions a strategic order for the upgrade of the main drive spindles belonging to the most loaded stands of the Hot Strip Mill, F1-F2, F5 and F6. Featuring special heavy duty design and advanced torque monitoring system, these spindles replace existing competitors’ grease lubricated design with the efficient continuous oil lubricated solution to withstand the tough working conditions, increase life expectations and provide room for a product mix extension. The first couple of spindles have been installed in September 2017 by the expert Service team and are showing already good and reliable performance. Progressively all the others are being installed.

Oct 1, 2019

By Larissa Rodrigues de Carvalho Rocha, Mauro Vivaldino Fernandes, José Eduardo da Silva Moreli, Beatriz Fausta Gandra, Adriano Cesar Carvalhido

No atual cenário siderúrgico, o prolongamento da campanha de um alto-forno tem sido prática usual em diversas empresas. Nesse contexto, a Usiminas tem realizado diversas ações de preservação dos altos-fornos, conciliando com a manutenção da competitividade. Particularmente, o Alto-Forno 3 da Usina de Ipatinga passou por duas trocas de staves, em 2015 e 2018, totalizando a substituição de 68 peças. No presente trabalho é apresentado o planejamento e a execução do retorno operacional após a 2ª troca de staves, destacando as contingências adotadas e lições aprendidas face às ocorrências que impactaram o cumprimento do cronograma previsto. Essa intervenção possibilitará a postergação da reforma para 2021, em alinhamento com as diretrizes da empresa e garantindo uma estabilidade operacional, fundamental para os cumprimentos e superação das metas.

Oct 1, 2019

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 Fabrício Domith Rodrigues, Marcelo Moreira Furst Gonçalves, Leonardo José Silva de Oliveira, Luiz Fernando Andrade de Castro

Eventualmente é necessário ajustar a largura de placas via processo de oxicorte. Contudo, o processo de corte convencional a frio não é recomendado para algumas qualidades de aço por gerar susceptibilidades às trincas na seção de corte. Para contornar a ocorrência de trincas no corte convencional foi desenvolvida e aplicada na Usiminas uma nova técnica de oxicorte em placas com base na utilização de duplo maçarico. Após otimização dos parâmetros de velocidade e posição dos maçaricos foi possível obter temperaturas da ordem de 200°C, homogeneamente distribuídas ao longo da seção de corte, favorecendo o ajuste dimensional sem trincas. Com a implementação industrial, verificou-se índices superiores a 85% de aprovação de placas e, consequentemente, o aproveitamento de placas que anteriormente não eram destinadas a geração de produtos laminados.

Oct 1, 2019

By Baoliang Xiao, Hui Pan, Yajun Hui, Kun Liu

The microstructure, properties, strengthening mechanism and work hardening mechanism of 600MPa grade high ductility hot-rolled sheet steel for automotive square tube were investigated by utilizing optical microscopy, scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. The results show that the microstructures of low C-low Mn-Nb and Ti microalloyed steel (Steel A) and high C-high Mn-Nb microalloyed steel (Steel B) are composed of ferrite and a small amount of pearlite. Compared with steel B, the size of ferrite and pearlite of steel A is finer, while the size of the second phase precipitates is larger. The mechanical properties of the two tested steels are similar before tube forming, except that the yield ratio of steel A is higher. Steel A has/exhibits significant work hardening after tube forming; the yield strength and tensile strength increase by 45 MPa and 26 MPa, respectively, while the elongation decrease by 6.0 percent. The yield strength and tensile strength of steel B increase by 22 MPa and 10 MPa, respectively, and the elongation decrease by 4.0 percent. The grain refinement strengthening is the dominant strengthening mechanism, accounting for 52.9 to 61.8 percent of the total yield strength; the solid solution strengthening is the second strengthening mechanism, accounting for 17.2 to 25.3 percent, while the precipitation strengthening and dislocation strengthening contribute little to the yield strength. The dislocation strengthening increase by 82 MPa of steel A after tube forming, which is higher than that of steel B. Therefore, steel B has a low work hardening rate that is more suitable for manufacturing automotive square tube for secondary tube forming.

Oct 1, 2019

By Amauri Garcia, Noé Cheung, André dos Santos Barros, Clarissa Barros da Cruz

Embora a resistência ao desgaste seja geralmente a principal propriedade avaliada decorrente da adição de terceiros elementos em ligas Al-Sn, não somente os fenômenos tribológicos são responsáveis pela deterioração gradual das peças, mas também os fenômenos relacionados à corrosão. Dessa forma, o presente estudo objetiva analisar o efeito de características microestruturais formadas durante a solidificação transiente da liga Al-9%Sn-5%Zn na resistência à corrosão em solução 0,06M NaCl investigada por polarização potenciodinâmica e espectroscopia de impedância eletroquímica. Foi observada uma morfologia microestrutural caracterizada por dendritas da fase α-Al com concentrações de Zn tanto na matriz dendrítica quanto em regiões ricas em Sn localizadas nos contornos interdendríticos. A evolução dos espaçamentos dendríticos primários (λ1) também foi correlacionada com parâmetros térmicos de solidificação. Finalmente, constatou-se que a amostra com microestrutura mais grosseira, ou seja, λ1 = 89,6 μm, apresentou comparativamente menor densidade de corrente de corrosão e maior resistência à polarização.

Oct 1, 2019

By Marcus Weldon

We are at the beginning of an era of profound transformation and human progress — a new industrial revolution. This “Automation of Everything” era will be brought about by digital interfaces, data analysis and control of the physical world through networks employing the Nokia Bell Labs Future X1 architecture — networks to support the digitization and connection of everything and everyone with the goal of automating much of life. The interconnection of robots, machines, drones, sensors, processing platforms and people through Future X networks will provide transformative tools for the automation and optimization of factories and warehouses, ports, electric grids, transportation networks, food, healthcare, construction, logistics and supply chain, emergency response, mining, and other physical industries. To date, the level of automation has been modest at best. Automating these physical industries — industries that account for 70 percent of the US Gross Domestic Product, for example — has the potential to drive significant increases in the world’s economic productivity.2 Realizing the potential of this next industrial revolution will require billions of wirelessly connected endpoints for high fidelity physical-to-digital conversion, millisecond response times to tightly control and coordinate machines and robots, and intelligent analysis to optimize real-time decisions — tasks beyond the reach of current networks. Increased levels of automation are already being achieved through the use of 4G advanced wireless access technologies. The untethering of sensors and actuators in industrial environments through the low-latency, high-bandwidth, high-reliability, and massive scale provided by 5G wireless access will complete this evolution, providing an unprecedented ability to digitize, analyze, comprehend and manipulate the physical world at a scale never previously thought possible. These new capabilities will enable us to create digital models of the physical world with ever higher levels of fidelity, further enhancing our ability to improve operational efficiencies and increase productivity and worker safety. Doing this will require a dramatic evolution in network architecture toward massively distributed cloud control and baseband capacity to achieve the required ultra-low latency and ultra-high bandwidth for industrial and infrastructure automation services — the Future X architecture. In early 2019, Nokia Bell Labs will publish a sequel to “The Future X Network: A Bell Labs Perspective”. “Future X for Industries: A Nokia Bell Labs Perspective” will explore how the Future X architecture will automate many of the world’s physical industries, including chapters devoted to electric power, cities, rail, mining, public safety, manufacturing, ports, logistics and supply chain, and an overarching chapter devoted to securing this highly automated world. To give you a small taste of the feast that’s to come, we’re sharing with you an initial installment — “Future X for Industries: Mining” — the Nokia Bell Labs view of how mining will be transformed through a Future X architecture..

Oct 1, 2019

By Alexandre Furtado Ferreira, Fernando Paulucio Quinelato

A solidificação tem papel fundamental nas propriedades finais do material, uma vez que parâmetros como temperatura, composição química e cinética influenciam diretamente na micro e macroestrutura resultante. A solidificação dos aços no lingotamento contínuo ocorre através do crescimento dendrítico em direção ao núcleo da placa. A velocidade de crescimento interfere diretamente sobre a formação da micro e macroestrutura, bem como na formação das dendritas. Tais efeitos influenciam o perfil de microssegregação e macrossegregação finais. O objetivo deste trabalho é avaliar o comportamento dos espaçamentos dendríticos secundários em função da temperatura de lingotamento e da macroestrutura resultante, além de calcular, através do uso de equações empíricas, a taxa de resfriamento local. Os resultados mostraram que para menores superaquecimentos os espaçamentos dendríticos secundários apresentam-se menores. Foi verificada uma elevada correlação entre espaçamento dendrítico secundário e posição ao longo da espessura da placa para o intervalo de superaquecimento de 22°C e 34°C. Com a utilização de uma equação empírica, foram obtidas curvas que mostram o comportamento da taxa de resfriamento local em função dos espaçamentos dendríticos secundários. Os resultados obtidos são importantes para subsidiar estudos futuros e propostas de otimização de processo relacionadas a micro e macrossegregação em placas de aço.

Oct 1, 2019

By Karl Berger, Michael Steinkogler

The evolution in Metal Cutting: Inventors around the world have been successfully developing innovations for decades, but only some of these developments have had „GAME CHANGING“ potential. One of these innovations is the new developed saw blade LINCUT®, a patented changing system that paves the way for a fundamental reorientation of the entire saw blade industry worldwide through a simple and economical concept for rolling mills or heavy forging lines. Cost efficiency starts with the raw material: Circular saws equipped with a standard saw blade are expected to have a necessary 2 percent standstill per year due to required tool changing. The applied technology reduces this unnecessary loss of production by more than 50%. The ROI can therefore be reached faster which immediately lowers your production costs. No matter what material, conventional carbon steel or highly alloyed stainless steel, the coating and shape of carbide plates is perfected for extended tool life up to 25% with increased performance. Due to LINSINGERs own tool-technology-centre in Austria specialized in research and development of tools, constantly expanding R&D activities, best results are achieved in quality and cost efficiency: a (r)evolution in metal cutting.

Oct 1, 2019

By Lays Augusta Leal Carvalho, Alex Milton Albergaria Campos, Paulo Santos Assis

A presente pesquisa dedica-se a analisar a adição de biomassa de serragem, que é uma matéria-prima carbonosa que pode ser utilizada nas misturas de carvão para produção do coque metalúrgico, preservando a qualidade exigida, com menor custo. A qualidade do coque metalúrgico pode ser determinada por meio da efetividade das suas funções químicas, físicas e térmicas no interior do alto-forno. Para produção de ferro gusa, qualquer modificação nos constituintes das matérias-primas pode ter influência direta na produtividade do alto-forno e na qualidade final do aço. A partir das análises de degradação térmica como reatividade do coque (CRI) e resistência do coque após reação (CSR), resistência a frio (DI) e análises imediatas, pode-se definir a qualidade do coque metalúrgico produzido com serragem. Assim sendo, o objetivo é relacionar estes parâmetros com as particularidades do material e suas funções no alto-forno. Os resultados mostram que tecnicamente é viável a utilização de até 2% de serragem de eucalipto na mistura de carvões.

Oct 1, 2019

By Bruno Deves Flores, Guilherme Liziero Ruggio da Silva, Eduardo Osório, Anderson Azevedo Agra, Jamile Guarda, Antônio Cezar Faria Vilela, Anderson Nicolodi

Na literatura são descritos basicamente dois modelos de relações entre resistência mecânica e parâmetros microestruturais: (1) relações entre parâmetros microestruturais médios do coque e índices de ensaios mecânicos e (2) quantificação dos poros mais críticos a resistência mecânica, a partir de determinados critérios que levam em conta o tamanho e a forma dos poros. Nesse trabalho coques laboratoriais produzidos a partir de carvões com propriedades distintas foram caracterizados pela associação das técnicas de microscopia ótica e análise de imagens. Os principais modelos da literatura de relação entre resistência mecânica e parâmetros microestruturais foram avaliados. Foi demonstrado que nenhuma das relações estudadas conseguem descrever o comportamento mecânico de coques produzidos a partir de carvões de alto teor de componentes inertes (>40%). A partir desses resultados duas novas abordagens foram realizadas a fim de obter modelos que contemplem tais coques: (1) introdução de uma nova relação entre resistência mecânica e os parâmetros microestruturais e (2) um novo critério de classificação das regiões derivadas de componentes inertes como críticas a resistência mecânica.

Oct 1, 2019

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

A limpeza e a reoxidação de um aço SAE 1055 modificado foram avaliadas durante a sua produção em uma aciaria elétrica. Escória A no sistema óxido CaO-SiO2-MgO-Al2O3-CaF2 (CSMA-F) e escórias B e C no sistema óxido CaO-SiO2-MgO-Al2O3 (CSMA) foram analisadas. Duas amostras de aço foram coletadas em ambiente industrial: forno panela e barra laminada. ASPEX Explorer foi utilizado para obter informações sobre as inclusões, organizando-as por composição química, tamanho, densidade e tipo. FactSage v7.2 calculou as inclusões formadas durante a solidificação do aço, fração líquida e sólida das escórias e viscosidade da fração líquida. Após o refino secundário, o tipo mais comum de inclusão encontrada foram os aluminatos de cálcio. Na barra laminada, o espinélio foi o tipo de inclusão mais frequente, indicando um possível produto de reoxidação. Sua formação pode ser causada devido a interação com os materiais utilizados no distribuidor e molde. A redução da temperatura também favorece a formação de espinélios, como demonstrado pelo FactSage. As inclusões de espinélio foram analisadas pelo método Função de Densidade Populacional (PDF), que identificou que as corridas A1, A2, C1 e C2 apresentavam inclusões de espinélio formadas por reoxidação. Uso de escória no sistema CSMA é indicado já que eventos de reoxidação foram diminuídos nas corridas B1 e B2. No entanto, é necessária uma análise mais profunda dos materiais utilizados no distribuidor e molde para melhorar a limpeza do aço SAE 1055.

Oct 1, 2019

By Fábio Dian Murari, Antônio Adel dos Santos

The effect of reheating temperature of slabs on the precipitates dissolution and mechanical properties of Ti-Nb microalloyed steel was investigated in pilot scale. It was verified, by means of transmission electron microscopy, a significant decrease in precipitates formed during the solidification of the steel as the reheating temperature increased from 1100°C to 1200°C. No significant changes in size and shape of the precipitates were observed with further temperature increase up to 1280°C. In line with the precipitates dissolution behavior, an increase in strength was observed with the elevation of the reheating temperature up to 1200°C, due in part to the reprecipitation of fine Nb-rich precipitates during the hot rolling. At 1200°C the presence of deformed ferrite on the microstructure contributed to the additional increase in strength. After reheating above 1200°C up to 1280°C, a decrease in strength of the rolled plates was noticed. This effect has been credited to the absence of deformed ferrite grains and also to a small increase in the low angle grain boundaries size. The results were in agreement with Thermo-Calc and Dictra simulations.

Oct 1, 2019

By Zhisong Chai, Wei Xu

Q&P steels undergo continuous multiple processes, including hot rolling, intermediate heat treatment, cold rolling and continuous annealing etc. The inheritant effect of initial microstructure could affect the final microstructure and mechanical properties of Q&P steels. In this work, effects of different hot rolled microstructure/texture on the final microstructure and properties subjected to Q&P process were investigated in Fe-0.38C-1.58Mn-1.6Si system. Different initial microstructures were generated combing different TMCP and cooling strategies. The microstructure and texture of hot rolled materials were characterized in detail. The hot rolled material was subsequently processed by intermediate annealing, cold rolling and continuous annealing. The comparison reveals great effects of the initial hot rolled microstructures, i.e. inheritance effect. The faster reverse transformation would lead to more sufficient austenitization and it would greatly weaken the inheritant effect of the initial microstructure. Although the difference of final phase fraction for different initial microstructures was not significant, the inheritance effect was mainly reflected in the effect on austenite morphology. For the mechanical properties, no obvious difference in strength was shown for the samples with different initial microstructures after Q&P heat treatment, but there was fluctuation in elongation.

Oct 1, 2019

By Andrew Slifka, Pello Uranga, Douglas Glenn Stalheim

Structural steel final mechanical properties of strength and ductility are predominately generated by the final ferrite grain size/packet size and homogeneity of that ferrite grain size/packet size through the cross-sectional area. Forty to seventy percent of the strength components come from how fine the final cross-sectional ferrite grain size/packet size that can be produced.[1] All the ductility properties of structural steels for a given microstructure are predominately driven by how fine AND homogenous the final cross-sectional ferrite grain size/packet size can be refined.[2,3,4] One key ductility property of structural steels used in construction and energy transmission applications is fatigue. Both low and high cycle fatigue can be realized in these end applications, however, low cycle fatigue is typically the predominate mechanism. In construction applications the environment for fatigue is typically air, such as in wind towers or high-rise building construction. In energy applications, there is an interest in high pressure (5.5 – 21 MPa, 800-3000 psi) gaseous hydrogen as an alternative fuel source to fossil fuels. A project to study the effect of the cross-sectional grain size/homogeneity of a relatively pure polygonal ferrite microstructure on the fatigue performance in air and high-pressure gaseous hydrogen has been developed. This paper will discuss the project strategy, microstructure developed for the project and initial test results.

Oct 1, 2019

By João Domingos Guimarães de Athayde Junior, Luiz Fernando Andrade de Castro, Willian Facundes, Marlon José dos Anjos Silva

O aumento da demanda por aços com baixos teores de enxofre tem levado algumas indústrias siderúrgicas a estudar formas de otimizar o tratamento de dessulfuração no aço, visando reduzir o consumo de agentes dessulfurantes, o teor de enxofre e o tempo de tratamento no refino secundário. Neste trabalho, foi analisada a evolução do enxofre durante o tratamento de dessulfuração de duas classes de aço no forno panela, nas 30 corridas experimentais utilizou-se uma mistura micropulverizada contendo cal e fluorita. Após avaliação dos resultados e das condições termodinâmicas e cinéticas, foram desenvolvidas equações para cálculo da mistura a ser injetada em função do teor de enxofre inicial e objetivado. O uso da mistura proposta no processo resultou na redução de 1,1 kg/t de mistura micropulverizada, 0,22 kg/t de alumínio, 3,3 kWh/t de energia, 0,034 kg/t de eletrodo e 2 minutos de tratamento.

Oct 1, 2019

By F. D. Rodriguez, J. Ramirez Cuellar, J. Salinas Reyes, C. Gómez-de-la Garza

The Pickling Line and Tandem Continuous Mill (PLTCM) at Ternium Pesquería Facility with a Five Stands, Six High configuration started in 2013. Manufactured by PRIMETALS, to produce steel to exposed automotive market, Turnkey project, with supervision of best practices from Nippon Steel. The main equipment that the process has are; Laser welding machine, 3 loopers, Scale Breaker, jet Pickling tanks, Inspection Station and COGNEX System Side Trimmer (flying width change), Type of Mill: UCMW(S) Carrousel, 2 Tension Reels. The principals goals are, Simulate production programs, validate materials for thin thicknesses before processing, low Re-welds, optimization use Cognex, good performance in Thickness, flatness and productivity.

Oct 1, 2019

By Wenting Zhu, Liqing Chen, Junjun Cui, Zhenye Chen

In this presentation, a low carbon high strength steel microalloyed with Nb and Ti was processed by thermo-mechanical controlled process (TMCP) containing two stages of controlled rolling. The austenite with various grain sizes was obtained by austenitizing this hot-rolled steel at different temperatures. And the effect of austenite grain size on bainitic transformation was investigated in a dilatometer to reveal microstructural change. The results showed that the microstructure of the hot-rolled steel was mainly composed of granular bainite, lath-like bainite, and martenite/austenite constituents (M-A constituents). With increasing the austenitizing temperature, or increasing the austenite grain size, the microstructure was changed from granular bainite to lath bainite. When the steel was reheated to a lower temperature of 860 ºC, a relatively higher start temperature (Bs) was measured for bainitic transformation. This was mainly caused by the formation of solute-depleted region in the austenite and the promotion of the granular bainitic nucleation. The highest reaction rate occurred at austenitizing temperature of 1000 ºC with fine grain size, while the coarse austenite grain can lead to a sharp increase in the amount of bainite. An analysis was made on the kinetics of bainite transformation which was controlled by the volume diffusion of C atom.

Oct 1, 2019