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By Jônatas Venancio Barbosa, Dagoberto Brandão Santos, Túlio Magno Füzessy de Melo

In this work, the mechanical and metallurgical behavior of titanium added ultra-low carbon (ULC-Ti) steel under hot and warm working conditions was studied by means of dilatometer compression tests. Double compression schedules were performed at temperatures between 700°C and 1000°C, inter-pass times of 0.5-100 s, and deformations of 0.5 and 0.3 in the first and second stages, respectively, with strain rate of 1 s-1. The analysis of the flow curves obtained allowed the evaluation of the softening characteristics of the steel. The softening and microstructure features indicate different restoration mechanisms depending on the temperature range. Static recrystallization with rapid microstructure restoration is observed at temperatures within the austenitic and intercritical field. Strain induced boundary motion and recovery mechanisms apparently control the restoration process in the ferrite region. In general, flow stress curves showed dynamic recovery behavior. Only the deformation in the intercritical region produced a peak in the flow stress curves. Isothermal holding tests associated with single hit compression indicated the presence of dynamic strain induced transformation, accelerating the softening kinetics at the intercritical region.

Oct 1, 2019

By Peter Hodnik, Gabriele Paulon, Herbert Moser, Thierry Gautreau, Loris Busolini

At voestalpine Stahl, Linz a new conventional slab caster has been installed to produce mainly automotive and electrical applications grades, implementing the latest design solutions: tight pitch roll geometry, mould and strand stirring and braking devices, SEN water modelling validation, enhanced roll cooling design to allow dry casting conditions, finely defined slab cooling system layout to control slab surface temperature across the width. To control these design solutions the latest generation of technological packages has been implemented like detailed solidification model based on meshless computational algorithm and a fully dynamic application of soft reduction to achieve sound internal quality results.

Oct 1, 2019

By Xihuai Gong, Hongshuang Di, Jianping Li, Ning Yan

In this work, we investigated the effect of the rolling process (warm-rolled or cold-rolled) on microstructure evolution and mechanical properties of 9Mn steel. After intercritical annealing at 670°C for 10min, both cold-rolled and warm-rolled microstructures are composed of ultra-fined austenite and intercritical ferrite. The austenite in warm-rolled sample includes two types of morphology, namely equiaxed and lamellar, which exhibits a wide distribution of grain-size. The incomplete recrystallization or recovery behavior of ferrite in warm-rolled and annealed sample results in higher yield strength and shorter yield point elongation. Moreover, the warm-rolled and annealed sample extends the TRIP-related work hardening over a broad strain range, resulting in a better combination of ultimate tensile strength and total elongation.

Oct 1, 2019

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 Emerson Lamartine Ferreira

Após a escassez hídrica de 2014, a Agência Nacional de Águas (ANA), objetivando preservar os estoques de água dos reservatórios da bacia do Paraíba do Sul, autorizou, em março de 2015, uma redução de 190 para 110 m³/h na vazão do Canal de São Francisco. A mudança ocasionou o agravamento dos efeitos de intrusão da cunha salina da Baía de Sepetiba no dito canal, elevando os valores de condutividade, que impactou nas operações do complexo siderúrgico da Ternium, pois a água do mar passou a entrar nos sistemas de captação de água bruta. Com o objetivo de contornar o problema, a empresa decidiu implantar uma planta de osmose reversa, a fim de adequar a condutividade da água industrial aos parâmetros das especificações técnicas da planta de água desmineralizada. O presente trabalho descreve a otimização da dita planta à produção de água desmineralizada, que decorreu ainda na redução do número de regenerações das resinas de troca iônica, do consumo de produtos químicos, bem como no reuso do rejeito salino gerado no processo de osmose (Projeto Reuso).

Aug 1, 2019

By Jens Kempken

A competitive landscape pressurizes the steel producers business, zero defect requirements from customers forces the operators for additional efforts in process control and quality management. The so called quality related cost, which include also rework, cost for downgrading or even scabbing of material is already a remarkable lever in a plants profitability breakdown. The introduction of advanced state of the art grades in the product portfolio requires already a budgeting for the expenses for R&D and quality management. PQA has been developed as a process and quality management software solution next to existing level 2 or level 3 automation systems. It is focusing on the analysis of process data, equipment information, in line quality measurement devices and trend analysis to obtain an answer whether the process is according to definition and expectation and whether the intermediate or final product can be shipped for further processing as prime material. Advanced analytics which are linked to an expert know how based configuration identifies deficiencies in the production and processing process. An intelligent, state of the art quality rating system evaluates tolerable deviations. PQA comprises the software platform including the database, data configurator and collector from the different sources in the production process and units. The core element of the platform is the knowledge based expert know how package defining process and quality determining fundamentals. The paper describes the structure of the software package, it gives insights on the expert know how package, process and quality evaluation and points out the customer benefits, cost reduction, improvement yield, customer satisfaction increase. The link to recent operational references is given.

Oct 30, 2017

By Bernardo de Oliveira Costa

O tempo de mistura em panelas de aciaria foi avaliado em diversos trabalhos através de modelamento físico e matemático. A maioria destes trabalhos está focada em analisar os efeitos da vazão de gás e localização dos plugs porosos usados para injeção. Em artigos recentes, o uso de dois plugs de injeção foi investigado, mas ainda há uma controvérsia significativa sobre a melhor posição para injeção de gás. Nestes artigos, a vazão de gás é distribuída igualmente entre os dois plugs de injeção. Neste trabalho, foi feito modelamento físico para avaliar os tempos de mistura de panelas de aciaria equipadas com dois plugs porosos. O modelo físico foi construído na escala de 1:5 de uma panela de 170 toneladas usada em uma planta brasileira. Os tempos de mistura foram apurados usando a injeção de um traçador. Diferentes combinações de posição dos plugs porosos e distribuição da vazão de gás foram ensaiadas. Experimentos de visualização do escoamento também foram desenvolvidos utilizando tufts e injeção de corante. Estes experimentos foram úteis para análise dos resultados.

Jul 30, 2018

By Arlindo Lopes Faria

O Drop Weight Tear Test (DWTT) é comumente empregado para avaliar a capacidade de um material impedir a propagação de fratura frágil na temperatura de projeto. Esse ensaio quando aplicado a aços modernos de elevada tenacidade, produzidos via resfriamento acelerado, para aplicação em dutos, pode não exibir o mesmo comportamento à fratura dos aços convencionais, por apresentar um tipo de fratura anormal, denominada fratura inversa. Esse tipo de fratura, por sua vez, invalida os resultados de DWTT segundo os critérios estabelecidos pela API RP 5L3. Neste trabalho, são apresentados os resultados obtidos em ensaio de DWTT, utilizando corpos de prova full-size e sub-size, de um aço de elevada tenacidade, produzido com distintas condições de processamento termomecânicas evidenciando o fenômeno de fratura inversa. De uma forma geral, observou-se uma correlação entre os resultados de DWTT e as propriedades mecânicas em tração. Os testes também apontaram que a geometria do corpo-de-prova (full-size ou sub-size) possui uma influência direta no resultado do ensaio de DWTT.

Aug 16, 2017

By Virgínia Cruz Rangel Albuquerque e Lima

Nas últimas décadas, o silício grau solar (~99,9999% de pureza) tornou-se um importante material devido à sua aplicação na construção de células fotovoltaicas. O comportamento frágil do silício a temperatura ambiente dificulta a obtenção de formatos convenientes para as etapas posteriores de processamento. O presente trabalho tem o objetivo de analisar a fratura de lingotes de silício ocorrida durante o processo de lingotamento contínuo após fusão em forno de feixe de elétrons. A análise do silício obtido no lingotamento contínuo mostrou a ocorrência de fratura por clivagem. A fratura observada após o lingotamento de iniciadores de silício ocorreu na mesma região do lingote obtido no lingotamento contínuo, indicando que a força aplicada para extração do silício durante o lingotamento contínuo não causa a fratura, que, portanto resulta das tensões térmicas durante a solidificação e resfriamento posterior. A modelagem matemática através do método dos elementos finitos da transferência de calor combinada com a formação de tensões térmicas mostrou que as tensões térmicas resultantes do processo de resfriamento, após a solidificação, poderiam ser suficientes para causar as fraturas observadas.

Aug 8, 2018

By Leonardo Barboza Trindade, José Ernesto de Azevedo Nadalon, Eduardo Netto de Souza, Bruno Pessoa Ramos

O agitador eletromagnético no processo de lingotamento contínuo tem se mostrado útil na melhoria de qualidade das estruturas de solidificação, inibindo a formação de estruturas colunares, aumentando desta forma, a fração de estruturas equiaxiais, promovendo redistribuição de soluto e atenuações de defeitos através de movimentos induzidos no líquido pelo campo magnético. Baseado nas características do agitador eletromagnético do molde (M-EMS) de uma máquina de lingotamento de tarugos, foram realizadas simulações fluidodinâmicas (CFD) sob influência do campo eletromagnético, visando analisar o comportamento do escoamento e da temperatura. Um segundo objetivo foi avaliar o efeito do agitador sobre a trajetória das inclusões e como poderia promover a melhoria da qualidade subsuperficial das estruturas de solidificação. Foram testadas diferentes frequências e correntes de operação do M-EMS, bem como o posicionamento das válvulas submersas com diferentes configurações de furos de saída. Os resultados mostraram a percentagem de partículas sólidas removidas do domínio e a influência do agitador na extração de calor do molde, de forma a tornar mais homogênea a distribuição de temperatura durante o processo de solidificação.

Oct 1, 2019

By Guilherme Filipe de França Vieira

Os aços inoxidáveis ferríticos apresentam menor custo que os austeníticos, pois praticamente não possuem níquel em sua composição, e seu custo está diretamente ligado ao preço do níquel que possui alta volatilidade. Devido a sua capacidade de resistência à corrosão, estruturas são construídas a partir deste material e descartam a necessidade de revestimento contra corrosão. O trabalho tem como objetivo caracterizar o comportamento mecânico da liga de aço inoxidável ferrítico, UNS S43932. Metalografia e dureza foram realizadas para caracterizar o material e sua microestrutura. Por meio de ensaios mecânicos de tração, no equipamento MTS 250 kN, analisando sete corpos de prova, obtiveram-se propriedades como: módulo de elasticidade, tensão de escoamento, tensão limite de resistência à tração, tensão de ruptura, alongamento, redução de área, coeficiente de resistência e expoente de encruamento, através da curva monotônica. Pode-se observar que as propriedades mecânicas identificadas estão coerentes com aquelas fornecidas pelo fabricante, o que validou os ensaios e possibilitou a adicional obtenção de propriedades mecânicas referentes ao comportamento da parcela plástica.

Aug 16, 2017

By Wilton Pacheco de Araújo

A siderurgia gera grandes volumes de escória de aciaria como coproduto e precisa incrementar o aproveitamento desse material em novos processos para evitar a disposição em aterros, aumentando a competitividade do setor. Este estudo tem como objetivo caracterizar a escória de aciaria LD da Usiminas em Ipatinga-MG, buscando avaliar o seu potencial para uso como corretivo agrícola e fonte de nutrientes para agricultura. Foram utilizadas técnicas analíticas tradicionais e microscopia para determinar suas principais características. Os resultados mostraram que uma etapa a mais de separação por peneira (2 mm) no processo rotineiro de remoção de metálicos é possível produzir um produto com características químicas e granulométricas estáveis para se constituir um corretivo agrícola comercial. O material apresenta características superiores aos corretivos tradicionais, pois além de corrigir o pH, fornece nutrientes importantes para a agricultura. O processo mais lento de hidratação dos silicatos e de liberação dos nutrientes pode ser interessante para o fornecimento progressivo desses compostos dando longevidade ao corretivo, reduzindo potencialmente o custo de aplicação.

Aug 16, 2017

By Kátia Cristina Gouveia

O objetivo deste trabalho foi determinar a TTDF do aço ASTM A36 com diferentes graus de encruamento após ensaios de impacto Charpy, sob diversas metodologias. Não se notaram diferenças no comportamento do material quando se avaliam os valores de TTDF obtidos pela medição da expansão lateral dos corpos de prova, nem considerando o valor da TTDF na qual o material apresenta 50% de fratura frágil, usando as metodologias de avaliação visual das faces de fratura dos corpos de prova, embora os valores sejam divergentes dos valores obtidos pelos métodos analíticos. A avaliação das faces de fratura dos corpos de prova por microscopia eletrônica de varredura permitiu visualizar que nas regiões onde visualmente considerou-se que havia apenas fratura frágil, também haviam regiões típicas de fratura dúctil. Conclui-se que a metodologia mais indicada é aquela que considera a TTDF como a temperatura na qual a energia absorvida é a média dos patamares superior e inferior, pois é um método simples, de fácil reprodutibilidade e que melhor refletiu a tendência de comportamento do material nos diferentes graus de encruamento estudados.

Aug 7, 2018

By Rossana Bezerra de Azevedo Vasconcelos Seabra de Melo

O presente estudo apresenta um método de avaliação de desempenho de operadores na análise de ferro via úmida baseada na Norma ISO 2597-2, utilizando dados de carta de controle do processo como fonte de informação. A partir do Processo Analítico Hierárquico (AHP), definiram-se pesos que refletem o desempenho dos operadores quanto à produtividade, precisão e veracidade, indicadores estes que são combinados posteriormente num indicador geral de desempenho (IGD). Dados da carta de controle do Laboratório Químico do Terminal Marítimo de Ponta da Madeira (TMPM) foram utilizados para alimentar o IGD e gerar uma classificação dos operadores, possibilitando tomadas de decisão, tais como a dedicação exclusiva dos melhores operadores na análise de ferro e a realocação dos demais para outras atividades, e a identificação dos pontos fracos de cada operador com inferior desempenho, de forma a direcionar capacitações. Além destas melhorias diretas, verificou-se a possibilidade de utilizar o desempenho no IGD como critério para promoções dos operadores, servindo estas como incentivo para a equipe na busca contínua de melhoria em sua habilidade analítica, assim como o aumento da produtividade.

Aug 2, 2018

By Carlos Martins Viana

Neste trabalho, foram sintetizados e caracterizados nanofios de prata que posteriormente foram usados para produção de uma tinta condutora cuja, caracterização elétrica foi medida através de valores de tensão versus corrente. A primeira fase do trabalho consiste na obtenção dos nanofios pelo método poliol. Nesta fase, fez-se uma análise da estrutura dos fios, com o objetivo de verificar a uniformidade (forma e tamanho). Para estudos da estrutura utilizou-se a microscopia ótica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Também utilizou-se a espectroscopia de Ultravioleta-Visível (Uv-Vis) para identificação dos nanofios no produto obtido. A segunda fase, consiste no desenvolvimento da tinta condutora, onde nanofios foram redispersados em uma mistura de solventes e CTAB em banho de ultrassom, para obtenção de valores de tensão superficial e viscosidade. Por fim, medidas de corrente contínua da tinta, permitiram a construção da curva tensão versus corrente, da qual se obteve o valor da resistência elétrica. Através da curva foi possível comprovar o caráter condutor da tinta e pela linearidade da curva, verificou-se que a tinta produzida é considerada um material ôhmico.

Aug 16, 2017

By Luiz Cláudio von Sperling Cotta

Os precipitadores eletrostáticos são equipamentos responsáveis pelo despoeiramento dos gases de processo que atravessam o forno de grelha móvel. O processo de sinterização no forno gera uma grande quantidade de particulado que são retidos por estes equipamentos, portanto têm grande importância no processo da Samarco e para qualidade do ar nas comunidades do entorno. A eficiência dos precipitadores é monitorada através da emissão de particulado no topo das chaminés. Neste estudo foram analisados os fatores elétricos e dimensionais que afetam a eficiência de despoeiramento e, portanto, os mecanismos que recolhem as partículas. Foi também avaliado o balanço de massas do equipamento e a capacidade de coleta de particulado de cada campo do precipitador eletrostático. Desta forma foi realizada a otimização do tempo entre batimentos de placas e ajustes lógicos para a diminuição de entradas de ar falso no precipitador. As ações resultaram em aumento da eficiência do funcionamento do equipamento, com redução do baseline de emissão de particulado. Resultados adicionais foram identificados através da redução de manutenção de válvulas duplas, maior controle operacional.

Aug 1, 2018

By Yuechang Wang

A new method of manufacturing the wavy-tilt-dam(WTD) mechanical seal has been mentioned. In this method, the special equipment is designed to provide a predetermined force to external and inner circular surface of the ring. After milling the end face of the seal by grinding miller and releasing the preload, the wavy-tilt-dam can be done on the seal surface. In this paper, a prediction model is built up to investigate the relationship between the predetermined force and the deformation on the surface of the ring by using ANSYS software. A WTD ring is manufactured by this method which approves that the prediction model is in accord with the real process and this manufacturing method of the WTD mechanical seal is a proper choice.

Jul 31, 2018

By Michel Rodrigo Luiz, Glaucio Augusto Polini, Giardini F. Lazzarin

ArcelorMittal's pickling and cold rolling line has been demanded to increase production since the installation of equipments in 2015. In addition to the improvement in productivity related to these new equipment, one of them the automatic surface inspection system (SIAS), work has also been developed in other equipment seeking improvement of production indicators. The present article exposes the actions and gains that were achieved with actions on two equipments in the same section as the Side Trimmer. The first one deals with the optimization of time gains with sequencing adjustments without financial contribution, using only internal labor seeking reduction of unproductive times by adjustments of the side trimmer in the cold strip mill. The second item discussed demonstrates the actions and the gains generated due to the availability of new resources (installation of SIAS equipment), the optimization of these resources seeking a focus on the reduction of ruptures in the tandem cold mill, configuring the same in the aid of the identification of critical defects and also in the automatic speed reduction action of the tandem cold mill in defects considered serious. In both cases the intention was to improve production, seeking to improve the results of the section and the line.

Oct 1, 2019

By Christian Geerkens

Increasing requirements on slab quality initiates SMS group in developing products with a high sophisticated level regarding production and process. These characteristics are represented by SMS group’s HD family. HD stands for High Definition or the improvement of product quality via higher precision of the casting processes. A deep look inside into casting process is realized by the use of fiber optical equipped HD mold. High definition casting process control is assured using the HD spray and HD size. For objective, environmentally friendly and highly informative analyze of the inner quality of the cast products the new HD scan is present.

Aug 16, 2017

By Martin Chabicovsky, Milan Hnizdil

Emulsions are frequently used for the cooling and lubrication of working rolls during the cold rolling. The fact that the lubrication and cooling are not separable makes the optimization of both functionalities difficult. The higher emulsion temperature decreases the cooling efficiency compared to cold water. Heat transfer and fluid flow laboratory (Czech Republic), CRM (Belgium), Tata steel (Netherlands) and Henkel (Germany) cooperated on the increasing of a cooling efficiency during cold rolling. Part of this research was focused on an influence of the emulsion composition on a cooling intensity. The cooling efficiency was laboratory investigated. The stainless steel sample with thermocouple was heated and then it was cooled by a nozzle. Tests were performed with various emulsions and pure water. The heat transfer coefficient was computed from measured temperatures. The cooling intensity (heat transfer coefficient) of all tested emulsions was similar but an increase of the cooling intensity was found with water. Further various emulsions concentrations were tested. Results showed decreasing cooling intensity with increasing oil concentration. Adding additives therefore is thought to cause a noticeable decrease of the cooling intensity.

Oct 1, 2019